FMEA下船舶設備故障信息處理系統研究

張瑞強

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

FMEA下船舶設備故障信息處理系統研究

張瑞強

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

當前，船舶設備和系統已經廣泛應用了信息技術，為船舶設備的精準化、先進化等做出了巨大貢獻，進一步提高了出行和航海的安全性和隱蔽性。由于船舶設備的技術復雜化和故障多樣化，再加上船員維修技術的局限性，船舶設備的故障處理和維修存在較大難度。利用FMEA系統處理船舶設備故障信息是較為實用的方法。FMEA系統是分析設備、工藝等存在的潛在弱點的方法，能夠在產品投入批量生產前確定缺陷，及時進行彌補，確保產品更加成熟。FMEA系統能夠快速錄入船舶設備的系統組成、故障模式和使用故障等綜合信息，在強大的數據庫服務器中進行分析和處理，計算出故障影響和故障預測情況。本文將對FMEA系統的概念、工作原理和FMEA下船舶設備故障信息處理系統的組成進行簡要探析，為船舶故障處理作參考。

FMEA；船舶；故障信息處理系統；故障模式影響分析

當前，船舶設備相關技術得到了快速發展，尤其是在信息技術的有力助推下，船舶系統和設備的發展如虎添翼，大量核心的信息技術在其中得到應用，進一步提高了船舶設備和系統的信息化、精確化和隱形化。信息技術的應用一方面為船舶設備的使用帶來了前所未有的科技化體驗，但是同時也使得船舶設備的故障處理和維修難度增加，怎樣找到一種有效實用、操作性強的故障處理和維修方法是當前需要解決的問題。筆者根據實際工作經驗認為，FMEA下船舶設備故障信息處理系統是十分有效的方法，可以通過提供精確的數據支持來改進和提高新研設備。

1 FMEA基本內容

FMEA（FailureModeandEffectAnalysis，失效模式和影響分析），該系統在1960年被美國軍方首次應用，20世紀80年代被美國認定為系統化的工程設計輔助工具，它可以分析產品、設備、工藝等存在的隱蔽性失效模式和原因[1]。換句話說，通過FMEA系統的分析作用，我們可以在產品、設備、工藝開始批量投入使用之前分析確定其存在的潛在缺陷并且計算其影響，為下一步維修提供數據參考，挽回可能出現的損失。因此，FMEA系統是一種“防患于未然”的信息處理系統，可以廣泛應用于故障信息處理領域。

FMEA按照產品發生故障的環節不同而細化為以下幾個類型，包括設計FMEA、過程FMEA、設備FMEA、體系FMEA。對于船舶設備故障信息處理而言，所要應用的是設備FMEA。FMEA系統在工作中主要遵循了兩種基本方法，即功能法和硬件法。不同的產品、設計和設備等的復雜程度、信息選擇分析方法都有所不同，在實際應用時，要根據具體情況選擇功能法或硬件法，或者兩者結合考慮。

2 FMEA基本工作方法

（1）硬件法。如果一個產品能夠通過研判其設計圖紙等工程材料而獲得較為明確的硬件構成的時候，對于這個產品的故障及其影響分析一般采用硬件法。硬件法主要應用于分析產品構成的零件和系統，即從零件級到系統級的全面分析，同樣還可以應用于分析任何層次的任何方向[2]。硬件法進行分析后將會評價每一個故障模式，并且生成詳細的表格，進一步分析可能發生的故障模式及其影響，這種方法分析方式更加嚴密和嚴格。

（2）功能法。功能法相比硬件法而言在操作上較為簡便，當產品不能通過設計圖紙確定具體構成時可以采用功能法。功能法主要應用于分析產品的功能輸出，將產品的輸出逐一列舉后按照以上故障模式開始分析[3]。如果產品指定要按照初始約定層次從上至下分析，需要應用功能法，同樣還可以應用于分析任何層次的任何方向。由于功能法較為簡單，所以在嚴密性上較差，有時會將一些故障模式忽略掉。

FMEA下船舶設備故障信息處理系統一般采用功能法，首先把船舶設備的功能輸出列出詳細清單，然后分析它們的故障模式。

3 FMEA下船舶設備故障信息處理系統

FMEA下船舶設備故障信息處理系統分為五個部分，分別為：故障基礎信息管理分系統、配套數據管理分系統、使用故障信息管理分系統、故障信息處理分系統和故障信息綜合數據管理分系統，現簡要介紹如下。

（1）故障基礎信息管理分系統。該系統負責錄入、查詢、導出故障基礎設計數據等任務。該系統處理的數據包括以下幾個方面：①船舶基本數據。包括船型類型，如油船、液貨船等；設計特點，包括甲板類型、裝運比重、航區等；主要尺寸，包括總長、垂線間長、型寬、型深、涉及吃水等；船級、航速、油耗、續航距離、容量、主機、發電機及容量等[4]。②單船總體組成數據。指的是全船所有系統、設備和船體結構的分層結構信息。FMEA系統能夠生成單傳總體組成數據的樹狀圖，提供瀏覽和編輯功能，可以對每個樹狀節點展開后進行查看以及編輯操作。③船總體任務功能分析數據。指的是船艇各行使的使命任務相關信息、每個使命任務信息的具體細化內容、細化功能的故障判斷信息。FMEA系統支持查詢和編輯使命任務信息列表。④設備故障模式及影響分析信息。這是FMEA系統中最為關鍵的信息，能夠直接通過分析故障現象來確定故障設備、故障元件、故障模式和故障原因。除以上數據信息外，還包括系統及設備元件的基本信息數據、設備可靠性結構模塊分解數據、艙室工作環境數據[5]。

（2）配套數據管理分系統。①設備的使用環境信息。包括溫度、濕度、霉菌環境、振動環境等，FMEA系統能夠對比實際環境和使用環境參數，通過環境參數找到發生故障的原因。②設備的損傷標尺信息。損傷標尺也稱為預警裝置，指的是針對故障機理可以被監控產品同樣的工藝過程制造出來的預期壽命短于被監控產品的產品。損傷標尺可以實現故障預測，它發出的實效報警時間和被監控的船舶設備出現的故障時間之間的距離稱為預測距離[6]。

（3）使用故障信息管理分系統。①下載單船的基礎信息數據。把單船的基礎信息數據下載到管理故障信息的掌上電腦PDA上。即使在離線時，船員也可以攜帶PDA評價船舶設備的故障輔助診斷，可以在PDA上錄入故障信息。②故障輔助診斷以及故障影響評定。通過PDA提示用戶對故障現象進行錄入，輔助尋找故障原因，利用FMEA工作表評定故障影響。

（4）故障處理分系統。①故障對比及分析處理程序。為了方便尋找故障原因和處理方法，支持查詢其它船艇同類設備的故障情況，通過了解同樣故障信息的處理情況分析本船的故障處理措施。②故障預測。FMEA系統記錄了船舶的歷史故障信息，能夠統計同類設備故障發生頻率、原因和維修情況，輸入詳細的表格供用戶查看，為用戶提供豐富的經驗以便合理預測故障情況。

（5）綜合數據管理分系統。該系統功能較為綜合，可以集中式處理數據，功能強大，包括數據的備份、訪問管理和上傳下載服務等。

[1]劉關四.港口門座起重機FMEA分析及其應用研究[D]. 武漢工程大學，2015.

[2]徐宗昌，等．裝備系統保障性與保障性設計[J]．軍用標準化，1996,3(6):33～36．

[3]曾天翔.可靠性及維修性工程手冊[M].北京:國防工業出版社，1994．

[4]賈希勝.以可靠性為中心的維修決策模型[M.北京：國防工業出版社，2011．

[5]丁定浩.可靠性與維修性工程[M].北京：電子工業出版社，2000.

[6]劉佳，邢濤，徐永新．艦船裝備維修性數據管理系統研究[J].中國修船，2012,22(4):44～46,50．

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1671-0711（2016）10（下）-0034-02