楊文棟 趙剛

一、引言

軌道交通裝備的服役期往往達(dá)10年以上，由于系統(tǒng)復(fù)雜度高、應(yīng)用環(huán)境惡劣、使用維護(hù)不當(dāng)?shù)仍驎?huì)產(chǎn)生形式多樣的故障。無(wú)論是責(zé)任或非責(zé)任故障，都會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)造成不良影響，軌道交通裝備滿足良好的RAMS特性，即可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維修性（Maintainability）和安全性（Safety）的同時(shí)，仍然需要考慮故障的預(yù)防和故障處理技術(shù)服務(wù)。

根據(jù)軌道交通裝備的特點(diǎn)，故障預(yù)防和故障處理應(yīng)納入統(tǒng)一的失效模式管理，以形成知識(shí)沉淀，使裝備制造企業(yè)能夠根據(jù)故障發(fā)生概率、故障原因，有針對(duì)性的提高產(chǎn)品可靠性、優(yōu)化修程，并且?guī)椭脩艨焖俚膽?yīng)急處置、正確的處理故障，更進(jìn)一步的價(jià)值是根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和故障機(jī)理進(jìn)行裝備的狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和故障預(yù)測(cè)。本文從知識(shí)沉淀和分類管理角度探討軌道交通裝備的失效模式管理方法。

二、失效模式管理的知識(shí)沉淀過(guò)程

失效模式知識(shí)沉淀的過(guò)程主要包括面向故障預(yù)防的失效模式分析，面向故障機(jī)理的故障樹(shù)分析和面向故障處理的閉環(huán)管理三個(gè)過(guò)程。

（一）失效模式分析

失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，簡(jiǎn)稱FMEA），是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和過(guò)程設(shè)計(jì)階段，對(duì)構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對(duì)構(gòu)成過(guò)程的各個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的活動(dòng)。

（二）故障樹(shù)分析

故障樹(shù)分析（Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA）是系統(tǒng)分析的一種技術(shù)，它從單個(gè)的潛在失效模式來(lái)識(shí)別所有的可能原因，分析系統(tǒng)失誤。FTA考慮的是相互關(guān)聯(lián)的原因以及獨(dú)立原因。除了故障樹(shù)結(jié)構(gòu)和所有的邏輯關(guān)聯(lián)，通常FTA還包括了失效可能性的識(shí)別，從而可以從零部件的可靠性來(lái)計(jì)算系統(tǒng)可靠性。故障樹(shù)的建立步驟如下：

1. 選擇和確定頂事件（可以為故障模式、系統(tǒng)故障代碼）

2. 分析頂事件，尋找引起頂事件發(fā)生的直接、必要和充分的原因，將頂事件作為輸出事件，將所有直接原因作為輸入事件，并根據(jù)這些事件實(shí)際的邏輯關(guān)系用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T相聯(lián)系。

3. 逐級(jí)向下分解，直到所有的輸入事件不能再分解或不必再分解為止。

（三）基于失效模式知識(shí)庫(kù)的故障閉環(huán)管理

故障閉環(huán)管理為現(xiàn)場(chǎng)處理閉環(huán)和管理閉環(huán)兩個(gè)過(guò)程，根據(jù)故障等級(jí)，輕微故障僅需要現(xiàn)場(chǎng)處理閉環(huán)，重點(diǎn)故障進(jìn)行管理閉環(huán)，重點(diǎn)故障閉環(huán)過(guò)程需完善如下內(nèi)容：

D1：小組成員，確定故障提交、診斷、處理及制定措施的相關(guān)部門及人員。

D2：?jiǎn)栴}描述，檢索功能對(duì)象、失效模式，明確是否為新的失效模式，新故障模式則D2至D7內(nèi)容全部需要制定并納入知識(shí)庫(kù)。

D3：即日糾正措施，檢索失效模式相應(yīng)的即日糾正措施并執(zhí)行，必要時(shí)完善即日糾正措施。

D4：明確和核實(shí)根本原因，檢索失效模式相應(yīng)的故障樹(shù)及可能的原因，進(jìn)行診斷分析，若發(fā)現(xiàn)新的原因，納入知識(shí)庫(kù)。

D5：永久性糾正措施，檢索失效模式相應(yīng)的既有永久性糾正措施，必要時(shí)進(jìn)行更新完善。

D6：糾正措施效果驗(yàn)證，跟蹤監(jiān)控，確保故障隱患消除。

D7：預(yù)防再現(xiàn)措施，檢索失效模式相應(yīng)的既有預(yù)防再現(xiàn)措施，必要時(shí)進(jìn)行完善。

D8：客戶確認(rèn)及評(píng)價(jià)。

三、軌道交通裝備的失效模式分類方法

對(duì)失效模式分類是進(jìn)行裝備可靠性分析的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的故障分類是根據(jù)嚴(yán)重度、責(zé)任方、系統(tǒng)及部件進(jìn)行分類，較前沿的做法是運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)認(rèn)知（例如季節(jié)規(guī)律、地域規(guī)律）。

（一）失效模式的人工分類方法

1.嚴(yán)重度分級(jí)管理

基于失效模式嚴(yán)重度的分級(jí)，根據(jù)軌道交通行業(yè)的特點(diǎn)將FMEA的10級(jí)簡(jiǎn)化對(duì)應(yīng)到5級(jí)（輕微、一般功能故障、影響旅客舒適、影響行車秩序、影響行車安全）便于現(xiàn)場(chǎng)操作，故障等級(jí)將影響故障的閉環(huán)管理流程，輕微故障僅需現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)管理，重點(diǎn)故障需進(jìn)行管理閉環(huán)。

2.責(zé)任分類管理

結(jié)合“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的原則，按責(zé)任方進(jìn)行分類，如設(shè)計(jì)問(wèn)題、工藝問(wèn)題、施工質(zhì)量問(wèn)題、合作方施工問(wèn)題、配件質(zhì)量問(wèn)題、軟件升級(jí)問(wèn)題、使用維護(hù)問(wèn)題、外部環(huán)境問(wèn)題。故障分類也將影響故障的閉環(huán)管理流程，如果是責(zé)任問(wèn)題，由相應(yīng)責(zé)任方進(jìn)行進(jìn)一步分析處理。

3.按系統(tǒng)及部件分類管理

根據(jù)裝備構(gòu)型信息，提供按照系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)故障定位到系統(tǒng)、子系統(tǒng)和部件，便于故障進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)分析。

（二）失效模式的機(jī)器學(xué)習(xí)分類方法

機(jī)器學(xué)習(xí)通過(guò)大數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)許多有價(jià)值的規(guī)律，例如失效模式的季節(jié)規(guī)律、地域分布規(guī)律、用戶規(guī)律、產(chǎn)品在不同壽命階段的故障規(guī)律等，進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)分析，并且提供相應(yīng)決策支持。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)知識(shí)沉淀過(guò)程管理和分類管理有助于有效的進(jìn)行失效模式管理，從而將質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎眯畔⒉Ⅱ?qū)動(dòng)質(zhì)量提升，更進(jìn)一步的價(jià)值是根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和故障機(jī)理進(jìn)行裝備的狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和故障預(yù)測(cè)。