故障樹分析法在醫療設備維修中的運用分析

王佳珺

（內蒙古包鋼醫院，內蒙古 包頭 014010）

0 引言

醫療設備至關重要。疾病診斷、有效護理、治療均需要醫療設備的保障，現實中各種醫療設備的應用，可顯著提升疾病診斷準確率，確保患者治療順暢。但這些醫療設備大多數成本高昂，為了降低故障率，須進行精細維護。在設備故障的診斷上，目前“故障樹分析法”被有效應用，基于這種情況，該文將剖析故障樹分析法的應用策略，為醫療設備維修提供參考。

1 提出問題

故障樹分析法在醫療設備維修中應用價值較高，因為在傳統方法中，為保證品質，應用故障分析法需要大量時間與精力。結合實際來看，對具有復雜系統的醫療設備進行故障分析難度較高，需要較長時間，并且效率很低。因此，對醫院來說，須運用故障樹分析法，提高設備故障維修水準與解決問題的能力。對故障樹分析法進行應用探究，提出可行的應用策略，是該文研究的重點。

2 解決問題

故障樹分析法的使用雖然可以保證效果，但時間和精力有限，受到高成本因素限制，基于該前提，醫院如完全照搬以往經驗，采用傳統故障樹分析，不僅無法保證其作用，還會降低維修管理效率，影響設備的正常使用，也會增加工程師排除故障的壓力。為了提高故障檢修率，須針對傳統故障樹進行有效改進，從設備電路圖入手，運用科學思維方式，精準找出其中的故障元件，然后再繪制出邏輯關系。實踐表明，通過這些操作步驟得到的故障樹圖更加精準。采用故障分析樹最主要的目的是改善醫療設備維護現狀，提高設備利用率，高水平維修各種復雜設備，同時保證迅速發現故障，在該前提下，給予醫院人力、物力較大幫助。

故障樹分析法實施程序：1）熟悉醫療設備。這是初始環節，也是基本步驟。在該項工作中，要詳細了解設備狀態，同時運用各種參數，在操作期間繪出流程圖等，為故障排除打下基礎。2）確定頂端事件。實踐證明，頂端事件的分析與確定，決定著故障樹分析法的應用質量，因此不容忽視。在該項工作中，要科學地分析對象，綜合評估其性質后，將其作為頂端事件。在具體工作中，找出影響嚴重或者是頻繁發生的典型設備故障，將其作為頂端事件，提高頂端事件處理能力。3）調查故障原因。在完成該項工作期間，為實現預設目標，須收集故障案例，精準實施故障統計，同時列出設備包括可能性故障在內的所有故障。4）調查故障原因。在上述步驟完成后，可細致調查故障因素，分析故障形成原因，為后期的故障排除減少隱患。5）畫故障樹圖。在整個流程中，畫故障樹圖是關鍵步驟，須從頂端事件開始，將其作為開端逐級找出故障原因，在該前提下按其邏輯因果關系，完整構建出故障樹，提高故障排除效果。6）結構分析。在結構分析期間，須依照故障樹結構，科學化簡，在這個前提下，確定事件的重要程度。工作中，有效確定故障發生率，同時將故障類型標注在故障樹上，為了突出效果，須按照從主到次順序，精準剖析設備故障原因?？偟膩碚f，想要發揮故障樹圖的作用，須按以上步驟建立，視具體情況靈活運用。

3 基于設備故障實例分析

3.1 放射設備故障

3.1.1 故障圖描述

在故障樹圖中，不同字母具有不同解釋。見圖1。

圖1 故障樹圖

T代表放射設備故障，A1～A4分別代表4種放射設備故障類型。假設A1為“患者信息無法下載”、A2為“球管不曝光”、A3為“移動檢查床卡死”、A4為“線圈工作故障”，則X1～X7分別代表導致上述故障發生的原因。以A1為例，導致患者信息無法下載的原因，可能與接口等因素有關。該時，X1位網線接口不良，X2代表系統出現異常。發現上述原因后，可首先測試網線接口是否良好，并對程序進行重置，繼而解決故障。故障樹分析法非常特殊，在醫療設備的維管中應用原理簡單，僅保留相對重要的邏輯思維方式和關鍵的故障樹圖，在該前提下，去掉了許多繁雜步驟和復雜的程序。另外，醫療設備故障樹圖在高效利用期間，對繪制樹枝的順序、操作方法等并沒有嚴格的要求。在實踐中，為保證應用效果，可先取電路的頭尾，然后再精準測量電路的中間節點，采用這種分段排查的方法，實現故障快速排查。綜上可以看出，故障樹圖的繪制特點較鮮明，原則是故障排除的思維順序，并不依靠實際的電路順序。

3.1.2 頂端事件選取和組成

通過上述研究可知，頂端事件選取至關重要，是故障分析法運用的開端。首先，結合實際需求，挑選典型事件，將其作為故障樹的頂端，為后續故障節點繪制提供保障，實際上故障樹開端就是具體的分析對象。在這樣的前提下，故障樹開端的發生要有明確的定義。實際操作期間，從頂端事件入手向下逐步分解，在有效措施保障下，最后找出故障原因。現實工作中，故障樹構造涉及因素眾多，需借助有效措施，找出誘發故障的各個因素，理清其中的邏輯關系。同時，在操作時，通過指定的圖形，即邏輯符號和事件符號完成表述，使其成為以頂端事件為開端的“根”。

在放射設備故障中，T代表頂端故障，同樣成為邏輯符號與事件符號，屬于故障樹的根。在公式運用中，可以用字母s表示節點i所匹配的均勻度，那么想要成為緩存節點，在具體使用中，需要滿足3個條件：1）如果a=0；那么s同樣等于零。2）如果節點i的屬性屬于葉子節點且a≠0，那么得出結論是s=1（表示分布均勻）。3）如果節點i屬性不屬于葉子節點且a只存在一個非零元素，最終s=0?；谛枨蠓植季?，現實中需要針對每個節點，精準配置效用增量下限屬性，同時用A來表示。節點效用增量下限計算公式如下。

當節點i屬性為子節點時，如公式（1）所示。

式中：A代表A的子節點集合，i代表節點，r與y代表故障原因；r、y分別表示故障集合。

當節點i屬性不是子節點時，如公式（2）所示。

式中：A代表A的子節點集合，i代表節點，r與y代表故障原因，s表示節點i所匹配的均勻度；r、y分別表示故障集合。

結合現實可知，故障樹圖作用顯著，實際應用中操作并不復雜，僅將其分枝作為基本點連接圖即可，在操作中只須將每個節點采用科學方式用線連接即可，在該情況下，便可形成樹形，獲得想要的故障分析，而不需要體現邏輯性，降低了故障樹繪制的難度。

3.1.3 節點法和排除法

現實中醫療設備的維修，除了故障樹圖分析這一綜合類方法外，還須匹配節點法和排除法。節點法應用價值高，在操作期間，要找尋關鍵節點，進行精準測量，得到相關數據后，對該關鍵節點的電路（前后電路）及相關元件實施定量和定性分析。節點法運用原理如圖2所示。

圖2 節點法運用原理

選擇1個理想中的節點為參考點。在實際應用中，設定這個參考點為接地點，同時將其電位設置為零，完成上述操作后，便能夠將接地線等清晰標示在電路圖上。通常情況下，為了確保節點法的應用效果，須選擇連接最多的支路，同時對節點進行簡易解析。需要強調的是，節點電壓差是重要指標，不容忽視。

另一種排除法，大體分為2種情況，一是基于節點法獲得精準數據，同時科學參照設備工作原理，將重要故障除掉，確保設備運行質量；二是重要排除疑似故障，將存在故障可能性的元件找出，在設備中將可能故障的元件替換成完好的元件，判斷元件是否出現故障，從而找出故障關聯環節。通常情況下，為了提高故障排除效果，節點法和排除法可同步應用，同時再聯合故障樹分析法，快速過濾掉好的分枝，在有效措施保障下，縮小需要排查的范圍，在具體工作中，盡可能地鎖定故障位置，降低故障發生概率。實踐表明，集成上述方法，對醫療設備的維修功效較強，可對有電路圖的設備進行精準的養護。

3.2 加濕器故障

3.2.1 故障描述

某醫院于2021年12月發現一起加濕器故障，表現為無法加濕，發生故障后，重啟設備重置系統均未能解決故障。加濕器設備系統復雜，故障排除花費精力多，因此考慮采用故障樹分析法進行故障排除，使醫療設備發揮最大價值。

3.2.2 故障分析

加濕器是手術室空調系統的主要組成部分，運行原理簡單，如圖3所示。

加濕器工作期間主要憑借電極加熱，在電極作用下促使罐中的水升溫，從而產生蒸氣，這樣可發揮加濕作用。加濕器應用中，加濕量控制非常關鍵，其操作主要通過加濕控制板。同時，為了保證控制精準，還要輔助濕度傳感器。加濕器出現故障，可能與回路故障有關，同樣可能與水源缺少有關，可從上述幾個方面出發，對故障進行分析以及處理。

3.2.3 建立故障樹

采用故障樹分析時，可將“沒有加濕量”這一事件作為頂端事件，在這個前提下，找出頂端事件發生的誘因和各種直接因素，通過技術保障完成逐級下查，直至還原誘發故障的基本事件。在找到基本事件后，可用邏輯符號注明，清晰解釋事件間的關系。具體分析結果如圖4所示。

圖3 加濕器原理

通過圖4可以看出，“沒有加濕量”這一事件，在故障樹排除環境和人為因素后，針對設備性能可做出定性分析。

通過故障樹分析發現，接觸器損壞和濕度、液位傳感器損壞為加濕器故障發生的主要原因。因此維修人員先對接觸器進行了檢查，未發現異常。然后，對傳感器進行了檢查，發現液位傳感器存在異常，加濕器已無水源供應，但傳感器未檢測到數據，所以供應了水源，同時更換傳感器，最終解決故障。在故障樹應用期間，通過分析各個子事件，理順事件的上下順序，同時控制其發生頻率，可對故障發生情況進行確認，同時科學記錄該基本事件綜合情況，包括發生的次數、故障程度范圍等。采用該途徑，可基本獲知關鍵事件，同時深度剖析對頂端事件的影響，在綜合機制作用下，找出基本事件和頂端事件的關系，清楚二者的相關程度，掌握了上述信息后，處理故障會更加順暢。現實應用中，如果遇到新產生的故障，為了保證故障順利排除，降低故障的破壞性，控制故障的影響范圍，應及時把相關內容運用合理途徑加入故障樹中，采用該途徑，充實故障樹的內容，提高故障樹使用效果。故障樹的優質建立和科學應用，對醫療體系來說影響深遠，可將醫療設備檢修推行至全新高度。

4 故障樹分析法應用經驗總結及其優勢、缺陷與改進

4.1 經驗總結

現如今，醫療設備更加精密，結構越發復雜，相關訴求和功能不斷增加，導致故障發生頻率居高不下，故障原因分析難度增加。在該背景下，須充分采用故障樹，發揮出故障樹分析法在醫療設備維修中的運用優勢，較好地保護精密醫療設備。第一，在應用醫療設備故障樹期間，因為只存在少量邏輯分析，為故障樹的構建節約了大量時間。但在應用期間，想要保證理想效果，維護人員的知識儲備是必須的，只有具備足夠知識，才能提高維護能力。在操作期間，根據原理圖科學解讀每個分支的功能和具體的設計意圖，并迅速做出基本反應和簡單的邏輯判斷，在這個前提下，判斷分支的節點狀況，保證其正常屬性，合理找出故障枝節，達到檢修目的。第二，通過研究發現，醫療設備故障樹圖在發揮效果期間不講究符號的運用，不使用符號也可以達到目的。該故障樹圖的關鍵點需要落在枝節上，簡單應用圖像，從而節省故障排除時間。需要強調的是節點作用較突出，是故障樹圖的核心，在具體的系統故障事件中，關鍵性節點代表的是清晰的故障事件邏輯關系。在現實的設備故障樹圖中，關鍵性節點的運用，主要指的是必要元件的接腳（在輸入輸出線纜接口）。實踐證明，如果故障樹圖的結構比想象中復雜，可單獨列出故障枝節或者疑似故障枝節來簡化故障樹圖，合理壓縮故障排除時間。第三，故障樹圖應用中，因為主體是在設備控制電路基礎上完成，整個結構大體相似，所以操作中只挑選了重要節點和發揮作用的關鍵模塊、元件，除此以外相對復雜的電路和元件都已過濾掉。FTD和RBD是存在區別的，FTD工作在“故障空間”中，屬于故障的集合，習慣使用固定概率，而RBD卻不具備該優勢。考慮由n個不同的獨立底事件所構成的故障樹，現實中引入二值變量X表示第i個底事件的狀態，可以定義整個故障樹結構，具體表達為0，e為發生；1，e為不發生。

4.2 優勢分析以及缺陷與應對

4.2.1 優勢分析

故障樹分析法原理簡單，屬于“故障空間”子系統，即故障的集合體。從本質來看，是邏輯因果關系圖，該結構圖整體形態特殊，呈現倒立的樹狀結構。在具體應用中，從系統開始輔助較強的邏輯符號，繪制有效的樹狀圖，然后逐步進行研究，最終采用分枝圖來分析和科學評判故障原因。與此同時，采用該樹狀圖，精準分析各零件，通過剖析精準的部件故障，綜合評估其對系統故障的影響。在應用期間，使用邏輯門符號等，呈現各事件的關系?？偟膩碚f，故障樹分析法功能顯著，在應用中可對系統出現的高頻次故障形成定性和定量分析。同時，也可根據實際情況，分析某一單一因素。從整體結構來看，故障樹圖功能顯著，可根據原始事件從上至下逐級建立，將故障事件聯系在一起，它采用圖形化手段，可以清晰呈現故障結果，運用模型方式可實施精細化的故障排除，并清晰標記邏輯符號。通過研究發現，在故障樹分析圖中，存在事件和門這兩項重要因素，這兩項不容忽視，在故障樹體系中是基本的構造單元。繪制故障樹圖時，為保證效果，須使用規定的符號（邏輯和事件）。

圖4 “沒有加濕量”故障樹

4.2.2 缺陷與應對

故障樹應用過程中，對操作人員本身能力要求較高。另外，該方法同樣具有使用復雜的特點，故障樹圖目前為止尚未得到簡化，導致采用該技術對醫療設備故障進行分析的過程，可能存在一定困難。須采取相應措施，對其進行應對，才可以使該方法得到改進，進一步提升故障處理水平。在現實工作中，為確保故障樹分析法應用質量，提高其應用效率，維修工程師如果沒有掌握相應要點，會影響方法的應用效果。因此需要采取以下措施：1）實際操作期間，維修工程師技能應達標，需要熟記設備的原理，只有這樣，才能了解所有故障可能性，準確分析控制電路結構圖，在上述工作基礎上，快速畫出相關故障樹的主分枝。同時，維修工程師要確保故障排除高效、精準，還要有工作經驗作為支撐，能夠熟練應用排除法等多種方法，了解節點法應用注意事項，根據經驗和關鍵節點判斷各主要枝節的情況。在該基礎上，鎖定故障的大概范圍，將其鎖定于個別枝節，該操作可為醫療設備檢查節省時間，提高了資源利用率。2）除了基本技能外，醫療設備維修工程師要利用好故障樹分析法，還須有豐富的電路知識，可以憑借主觀經驗，從復雜的電路中，精準識別故障的主支路，并高效、完整繪制主支路的故障樹圖，然后逐一排查，排查順序是從粗枝干到細枝干。并且在排查過程中，將存在故障可能性的特殊枝節單獨列出，采用該方法，縮小故障范圍，找出故障位置。一般情況下，等到這一過程完成后，相關的故障樹圖將繪制完畢，在整個故障樹圖中留下的是確定的故障枝節，還有一些高度疑似故障枝節。通過以上方法，故障樹圖得到簡化，不再像傳統故障樹圖一樣浪費時間，可快速找到故障元件?，F實中，這種高效的方法，節約了大部分工作量，可快速搜索故障部件，在具體工作中以較小的代價完成優質的故障修復工作，提高醫療設備故障修復率。

5 結論

綜上所述，在醫療設備的維修中，高效、優質應用故障樹圖分析法，可綜合評估故障情況，劃定故障的作用范圍，提高故障元件排查效率，保證故障排除的成功率。改善醫療儀器的維修，故障樹分析方法使用是重要的突破口，一旦發生設備故障，可精準識別故障元件的位置，它可顯著節省設備維修時間，從源頭控制維修成本。