FMEA下船舶設(shè)備故障信息處理系統(tǒng)研究

張瑞強(qiáng)

(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(shè)備故障信息處理系統(tǒng)研究

張瑞強(qiáng)

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

當(dāng)前，船舶設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了信息技術(shù)，為船舶設(shè)備的精準(zhǔn)化、先進(jìn)化等做出了巨大貢獻(xiàn)，進(jìn)一步提高了出行和航海的安全性和隱蔽性。由于船舶設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜化和故障多樣化，再加上船員維修技術(shù)的局限性，船舶設(shè)備的故障處理和維修存在較大難度。利用FMEA系統(tǒng)處理船舶設(shè)備故障信息是較為實(shí)用的方法。FMEA系統(tǒng)是分析設(shè)備、工藝等存在的潛在弱點(diǎn)的方法，能夠在產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)前確定缺陷，及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)，確保產(chǎn)品更加成熟。FMEA系統(tǒng)能夠快速錄入船舶設(shè)備的系統(tǒng)組成、故障模式和使用故障等綜合信息，在強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出故障影響和故障預(yù)測(cè)情況。本文將對(duì)FMEA系統(tǒng)的概念、工作原理和FMEA下船舶設(shè)備故障信息處理系統(tǒng)的組成進(jìn)行簡(jiǎn)要探析，為船舶故障處理作參考。

FMEA；船舶；故障信息處理系統(tǒng)；故障模式影響分析

當(dāng)前，船舶設(shè)備相關(guān)技術(shù)得到了快速發(fā)展，尤其是在信息技術(shù)的有力助推下，船舶系統(tǒng)和設(shè)備的發(fā)展如虎添翼，大量核心的信息技術(shù)在其中得到應(yīng)用，進(jìn)一步提高了船舶設(shè)備和系統(tǒng)的信息化、精確化和隱形化。信息技術(shù)的應(yīng)用一方面為船舶設(shè)備的使用帶來(lái)了前所未有的科技化體驗(yàn)，但是同時(shí)也使得船舶設(shè)備的故障處理和維修難度增加，怎樣找到一種有效實(shí)用、操作性強(qiáng)的故障處理和維修方法是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。筆者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，F(xiàn)MEA下船舶設(shè)備故障信息處理系統(tǒng)是十分有效的方法，可以通過(guò)提供精確的數(shù)據(jù)支持來(lái)改進(jìn)和提高新研設(shè)備。

1 FMEA基本內(nèi)容

FMEA（FailureModeandEffectAnalysis，失效模式和影響分析），該系統(tǒng)在1960年被美國(guó)軍方首次應(yīng)用，20世紀(jì)80年代被美國(guó)認(rèn)定為系統(tǒng)化的工程設(shè)計(jì)輔助工具，它可以分析產(chǎn)品、設(shè)備、工藝等存在的隱蔽性失效模式和原因[1]。換句話說(shuō)，通過(guò)FMEA系統(tǒng)的分析作用，我們可以在產(chǎn)品、設(shè)備、工藝開(kāi)始批量投入使用之前分析確定其存在的潛在缺陷并且計(jì)算其影響，為下一步維修提供數(shù)據(jù)參考，挽回可能出現(xiàn)的損失。因此，F(xiàn)MEA系統(tǒng)是一種“防患于未然”的信息處理系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于故障信息處理領(lǐng)域。

FMEA按照產(chǎn)品發(fā)生故障的環(huán)節(jié)不同而細(xì)化為以下幾個(gè)類(lèi)型，包括設(shè)計(jì)FMEA、過(guò)程FMEA、設(shè)備FMEA、體系FMEA。對(duì)于船舶設(shè)備故障信息處理而言，所要應(yīng)用的是設(shè)備FMEA。FMEA系統(tǒng)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(chǎn)品、設(shè)計(jì)和設(shè)備等的復(fù)雜程度、信息選擇分析方法都有所不同，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)具體情況選擇功能法或硬件法，或者兩者結(jié)合考慮。

2 FMEA基本工作方法

（1）硬件法。如果一個(gè)產(chǎn)品能夠通過(guò)研判其設(shè)計(jì)圖紙等工程材料而獲得較為明確的硬件構(gòu)成的時(shí)候，對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品的故障及其影響分析一般采用硬件法。硬件法主要應(yīng)用于分析產(chǎn)品構(gòu)成的零件和系統(tǒng)，即從零件級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的全面分析，同樣還可以應(yīng)用于分析任何層次的任何方向[2]。硬件法進(jìn)行分析后將會(huì)評(píng)價(jià)每一個(gè)故障模式，并且生成詳細(xì)的表格，進(jìn)一步分析可能發(fā)生的故障模式及其影響，這種方法分析方式更加嚴(yán)密和嚴(yán)格。

（2）功能法。功能法相比硬件法而言在操作上較為簡(jiǎn)便，當(dāng)產(chǎn)品不能通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙確定具體構(gòu)成時(shí)可以采用功能法。功能法主要應(yīng)用于分析產(chǎn)品的功能輸出，將產(chǎn)品的輸出逐一列舉后按照以上故障模式開(kāi)始分析[3]。如果產(chǎn)品指定要按照初始約定層次從上至下分析，需要應(yīng)用功能法，同樣還可以應(yīng)用于分析任何層次的任何方向。由于功能法較為簡(jiǎn)單，所以在嚴(yán)密性上較差，有時(shí)會(huì)將一些故障模式忽略掉。

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

3 FMEA下船舶設(shè)備故障信息處理系統(tǒng)

FMEA下船舶設(shè)備故障信息處理系統(tǒng)分為五個(gè)部分，分別為：故障基礎(chǔ)信息管理分系統(tǒng)、配套數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、使用故障信息管理分系統(tǒng)、故障信息處理分系統(tǒng)和故障信息綜合數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下。

（1）故障基礎(chǔ)信息管理分系統(tǒng)。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)錄入、查詢、導(dǎo)出故障基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等任務(wù)。該系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)包括以下幾個(gè)方面：①船舶基本數(shù)據(jù)。包括船型類(lèi)型，如油船、液貨船等；設(shè)計(jì)特點(diǎn)，包括甲板類(lèi)型、裝運(yùn)比重、航區(qū)等；主要尺寸，包括總長(zhǎng)、垂線間長(zhǎng)、型寬、型深、涉及吃水等；船級(jí)、航速、油耗、續(xù)航距離、容量、主機(jī)、發(fā)電機(jī)及容量等[4]。②單船總體組成數(shù)據(jù)。指的是全船所有系統(tǒng)、設(shè)備和船體結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)信息。FMEA系統(tǒng)能夠生成單傳總體組成數(shù)據(jù)的樹(shù)狀圖，提供瀏覽和編輯功能，可以對(duì)每個(gè)樹(shù)狀節(jié)點(diǎn)展開(kāi)后進(jìn)行查看以及編輯操作。③船總體任務(wù)功能分析數(shù)據(jù)。指的是船艇各行使的使命任務(wù)相關(guān)信息、每個(gè)使命任務(wù)信息的具體細(xì)化內(nèi)容、細(xì)化功能的故障判斷信息。FMEA系統(tǒng)支持查詢和編輯使命任務(wù)信息列表。④設(shè)備故障模式及影響分析信息。這是FMEA系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的信息，能夠直接通過(guò)分析故障現(xiàn)象來(lái)確定故障設(shè)備、故障元件、故障模式和故障原因。除以上數(shù)據(jù)信息外，還包括系統(tǒng)及設(shè)備元件的基本信息數(shù)據(jù)、設(shè)備可靠性結(jié)構(gòu)模塊分解數(shù)據(jù)、艙室工作環(huán)境數(shù)據(jù)[5]。

（2）配套數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。①設(shè)備的使用環(huán)境信息。包括溫度、濕度、霉菌環(huán)境、振動(dòng)環(huán)境等，F(xiàn)MEA系統(tǒng)能夠?qū)Ρ葘?shí)際環(huán)境和使用環(huán)境參數(shù)，通過(guò)環(huán)境參數(shù)找到發(fā)生故障的原因。②設(shè)備的損傷標(biāo)尺信息。損傷標(biāo)尺也稱為預(yù)警裝置，指的是針對(duì)故障機(jī)理可以被監(jiān)控產(chǎn)品同樣的工藝過(guò)程制造出來(lái)的預(yù)期壽命短于被監(jiān)控產(chǎn)品的產(chǎn)品。損傷標(biāo)尺可以實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)，它發(fā)出的實(shí)效報(bào)警時(shí)間和被監(jiān)控的船舶設(shè)備出現(xiàn)的故障時(shí)間之間的距離稱為預(yù)測(cè)距離[6]。

（3）使用故障信息管理分系統(tǒng)。①下載單船的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。把單船的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)下載到管理故障信息的掌上電腦PDA上。即使在離線時(shí)，船員也可以攜帶PDA評(píng)價(jià)船舶設(shè)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(píng)定。通過(guò)PDA提示用戶對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行錄入，輔助尋找故障原因，利用FMEA工作表評(píng)定故障影響。

（4）故障處理分系統(tǒng)。①故障對(duì)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(lèi)設(shè)備的故障情況，通過(guò)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(yù)測(cè)。FMEA系統(tǒng)記錄了船舶的歷史故障信息，能夠統(tǒng)計(jì)同類(lèi)設(shè)備故障發(fā)生頻率、原因和維修情況，輸入詳細(xì)的表格供用戶查看，為用戶提供豐富的經(jīng)驗(yàn)以便合理預(yù)測(cè)故障情況。

（5）綜合數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能較為綜合，可以集中式處理數(shù)據(jù)，功能強(qiáng)大，包括數(shù)據(jù)的備份、訪問(wèn)管理和上傳下載服務(wù)等。

[1]劉關(guān)四.港口門(mén)座起重機(jī)FMEA分析及其應(yīng)用研究[D]. 武漢工程大學(xué)，2015.

[2]徐宗昌，等．裝備系統(tǒng)保障性與保障性設(shè)計(jì)[J]．軍用標(biāo)準(zhǔn)化，1996,3(6):33～36．

[3]曾天翔.可靠性及維修性工程手冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)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(guó)防工業(yè)出版社，2011．

[5]丁定浩.可靠性與維修性工程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[6]劉佳，邢濤，徐永新．艦船裝備維修性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究[J].中國(guó)修船，2012,22(4):44～46,50．

TP311.52

A

1671-0711（2016）10（下）-0034-02