基于FTA的通信設(shè)備預(yù)防性維修研究

閆輝 嚴(yán)格

通信設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件集成度高，容易發(fā)生故障。采用有效的預(yù)防性維修可降低設(shè)備故障率，避免嚴(yán)重故障的發(fā)生，減少突擊式維修對(duì)設(shè)備效能發(fā)揮的影響。但目前主要依靠技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)、缺乏科學(xué)定性與定量依據(jù)的維修方式，往往難以達(dá)到預(yù)期維修目標(biāo)。通過(guò)開(kāi)展基于FTA的預(yù)防性維修，能夠顯著提高通信設(shè)備維修效率，確保通信設(shè)備的可靠性。

一、基本概念

（一）預(yù)防性維修

設(shè)備維修按時(shí)間和目的可分為故障維修、以可靠性為中心的維修、改進(jìn)性維修和預(yù)防性維修。其中，預(yù)防性維修則是在故障發(fā)生前，以預(yù)防故障為目的，根據(jù)計(jì)劃或目標(biāo)，通過(guò)對(duì)設(shè)備的系統(tǒng)性檢查、檢測(cè)和（或）定期更換，以防止功能故障發(fā)生，使設(shè)備保持在規(guī)定狀態(tài)所進(jìn)行的活動(dòng)。預(yù)防性維修主要用于發(fā)生故障后可能危及安全，影響任務(wù)完成，或?qū)е螺^大損失的設(shè)備。

（二）FTA

故障樹(shù)分析法（FTA）是通過(guò)對(duì)可能造成設(shè)備故障的因素進(jìn)行分析，依此畫出故障樹(shù)，以確定設(shè)備故障原因的各種可能組合方式和（或）其發(fā)生概率的一種分析技術(shù)。FTA是運(yùn)用自上而下圖形演繹的方式，對(duì)某種失效事件在特定條件下的邏輯推理方法。它把最不希望發(fā)生的事件作為頂事件，分析故障發(fā)生的機(jī)理，把發(fā)生故障的邏輯關(guān)系用樹(shù)枝形圖表示出來(lái)，逐級(jí)向下類推，直至找到頂事件的所有基本因素，即故障樹(shù)的底事件為止。

FTA可以利用概率計(jì)算的方法，得到頂事件的故障率，同時(shí)也可以得到底端事件的一些定性或定量的評(píng)價(jià)結(jié)果，幫助技術(shù)人員判明潛在的設(shè)備故障模式與災(zāi)難性危險(xiǎn)因素，查找可靠性和安全性的短板，完善維修方案。

二、FTA在通信設(shè)備預(yù)防性維修中的運(yùn)用

（一）理清維修思路

通過(guò)FTA對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行資料收集和技術(shù)分析，弄清故障的現(xiàn)象、原因及影響，并通過(guò)樹(shù)形圖的形式，直觀展現(xiàn)設(shè)備頂事件、中間事件和底事件之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。通信設(shè)備預(yù)防性維修時(shí)，能夠根據(jù)這些邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，找到故障發(fā)生特點(diǎn)規(guī)律，更加準(zhǔn)確、迅速地找到工作的切入點(diǎn)。

（二）優(yōu)化維修決策

基于FTA的預(yù)防性維修，能夠通過(guò)邏輯決斷的方法來(lái)確定維修的要求，更加科學(xué)地確定維修對(duì)象、工作類型、維修周期和維修級(jí)別，避免維修不足或過(guò)度維修，實(shí)現(xiàn)以最少投入維持設(shè)備的可靠性和安全性。

（三）定位工作重點(diǎn)

FTA通過(guò)故障邏輯樹(shù)，列出邏輯表達(dá)式，經(jīng)運(yùn)算、簡(jiǎn)化，求得構(gòu)成事故的最小割集或防止事故發(fā)生的最小徑集，從而確定出導(dǎo)致故障的最基本因素的重要度排序，找到容易出現(xiàn)故障的薄弱環(huán)節(jié)。通信設(shè)備預(yù)防性維修時(shí)可通過(guò)FTA直達(dá)問(wèn)題根源，抓住主要矛盾，提高工作效益。

（四）提供數(shù)據(jù)支持

FTA能夠以演繹的方法找到通信設(shè)備容易發(fā)生故障的部位或環(huán)節(jié)，以圖示的形式反應(yīng)故障產(chǎn)生的各種途徑，以數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)設(shè)備可靠性特征量。維修人員能夠更容易對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行真實(shí)而透徹的理解，使預(yù)防性維修更加合理。

三、基于FTA通信設(shè)備預(yù)防性維修的步驟

（一）匯集信息

廣泛收集通信設(shè)備說(shuō)明書、操作規(guī)程、電路圖、檢修規(guī)范等資料，調(diào)閱維修保養(yǎng)記錄，現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備主要結(jié)構(gòu)、功能及管理現(xiàn)狀等，全面而深入掌握通信設(shè)備綜合情況。

（二）分析故障

對(duì)通信設(shè)備已發(fā)生和可能發(fā)生的故障進(jìn)行研究，列出故障清單，并根據(jù)故障發(fā)生機(jī)理和對(duì)設(shè)備技術(shù)性能的影響等，分清主次，選擇合適的頂事件、中間事件和底事件。

（三）建立故障樹(shù)

分析通信設(shè)備故障時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況，將整個(gè)設(shè)備作為整體，確定一個(gè)頂事件，也可以按照功能、結(jié)構(gòu)等，選擇若干個(gè)頂事件，分別建樹(shù)，構(gòu)建系列故障樹(shù)。確定頂事件后，根據(jù)故障模式，向下列舉出導(dǎo)致故障的全部直接原因，并根據(jù)邏輯關(guān)系，用相應(yīng)的邏輯門相連。同樣方法層次向下，直至所有故障達(dá)到無(wú)法再向下分析原因事件。

（四）故障樹(shù)規(guī)范簡(jiǎn)化

運(yùn)用修建法、模塊化等方法，對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，去掉邏輯多余的事件，減小故障樹(shù)的規(guī)模，方便定性和定量分析。

（五）定性分析

求出最小割集或最小路集，找到引發(fā)頂事件發(fā)生的最小的必要底事件集合，或者防止頂事件發(fā)生的最小的必要底事件集合。

（六）定量分析

根據(jù)故障樹(shù)底事件發(fā)生概率、故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)等，計(jì)算頂事件發(fā)生概率，底事件的概率重要度、結(jié)構(gòu)重要度、關(guān)鍵重要度等，為預(yù)防性維修提供數(shù)據(jù)支撐。

（七）確定預(yù)防性維修策略

根據(jù)故障樹(shù)分析結(jié)果，制定通信設(shè)備預(yù)防性維修計(jì)劃，指導(dǎo)預(yù)防性維修開(kāi)展。

（八）預(yù)防性維修實(shí)施

根據(jù)通信設(shè)備預(yù)防性維修計(jì)劃進(jìn)行維修。

四、基于FTA的通信設(shè)備預(yù)防性維修實(shí)例

作者結(jié)合通信設(shè)備維修工作實(shí)踐，以某通信設(shè)備中電源模塊故障為例，演示基于FTA的通信設(shè)備預(yù)防性維修。

（一）信息收集與故障分析

通過(guò)對(duì)電源模塊電路圖、說(shuō)明書以及對(duì)比近年來(lái)有關(guān)維修記錄的分析，確定：

頂事件為電源模塊輸出異常（T）

中間事件為開(kāi)關(guān)電源故障（A1）、濾波電路故障（A2）、保護(hù)電路故障（A3）等14項(xiàng)。電源模塊故障樹(shù)中間事件及編號(hào)見(jiàn)表1。

底事件為開(kāi)關(guān)變壓器損壞（X1）、開(kāi)關(guān)三極管損壞（X2）、脈寬調(diào)制器損壞（X3）等23項(xiàng)。電源模塊故障樹(shù)底事件及編號(hào)見(jiàn)表2。