FMEA下船舶设备故障信息处理系统研究

张瑞强

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

FMEA下船舶设备故障信息处理系统研究

张瑞强

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

当前，船舶设备和系统已经广泛应用了信息技术，为船舶设备的精准化、先进化等做出了巨大贡献，进一步提高了出行和航海的安全性和隐蔽性。由于船舶设备的技术复杂化和故障多样化，再加上船员维修技术的局限性，船舶设备的故障处理和维修存在较大难度。利用FMEA系统处理船舶设备故障信息是较为实用的方法。FMEA系统是分析设备、工艺等存在的潜在弱点的方法，能够在产品投入批量生产前确定缺陷，及时进行弥补，确保产品更加成熟。FMEA系统能够快速录入船舶设备的系统组成、故障模式和使用故障等综合信息，在强大的数据库服务器中进行分析和处理，计算出故障影响和故障预测情况。本文将对FMEA系统的概念、工作原理和FMEA下船舶设备故障信息处理系统的组成进行简要探析，为船舶故障处理作参考。

FMEA；船舶；故障信息处理系统；故障模式影响分析

当前，船舶设备相关技术得到了快速发展，尤其是在信息技术的有力助推下，船舶系统和设备的发展如虎添翼，大量核心的信息技术在其中得到应用，进一步提高了船舶设备和系统的信息化、精确化和隐形化。信息技术的应用一方面为船舶设备的使用带来了前所未有的科技化体验，但是同时也使得船舶设备的故障处理和维修难度增加，怎样找到一种有效实用、操作性强的故障处理和维修方法是当前需要解决的问题。笔者根据实际工作经验认为，FMEA下船舶设备故障信息处理系统是十分有效的方法，可以通过提供精确的数据支持来改进和提高新研设备。

1 FMEA基本内容

FMEA（FailureModeandEffectAnalysis，失效模式和影响分析），该系统在1960年被美国军方首次应用，20世纪80年代被美国认定为系统化的工程设计辅助工具，它可以分析产品、设备、工艺等存在的隐蔽性失效模式和原因[1]。换句话说，通过FMEA系统的分析作用，我们可以在产品、设备、工艺开始批量投入使用之前分析确定其存在的潜在缺陷并且计算其影响，为下一步维修提供数据参考，挽回可能出现的损失。因此，FMEA系统是一种“防患于未然”的信息处理系统，可以广泛应用于故障信息处理领域。

FMEA按照产品发生故障的环节不同而细化为以下几个类型，包括设计FMEA、过程FMEA、设备FMEA、体系FMEA。对于船舶设备故障信息处理而言，所要应用的是设备FMEA。FMEA系统在工作中主要遵循了两种基本方法，即功能法和硬件法。不同的产品、设计和设备等的复杂程度、信息选择分析方法都有所不同，在实际应用时，要根据具体情况选择功能法或硬件法，或者两者结合考虑。

2 FMEA基本工作方法

（1）硬件法。如果一个产品能够通过研判其设计图纸等工程材料而获得较为明确的硬件构成的时候，对于这个产品的故障及其影响分析一般采用硬件法。硬件法主要应用于分析产品构成的零件和系统，即从零件级到系统级的全面分析，同样还可以应用于分析任何层次的任何方向[2]。硬件法进行分析后将会评价每一个故障模式，并且生成详细的表格，进一步分析可能发生的故障模式及其影响，这种方法分析方式更加严密和严格。

（2）功能法。功能法相比硬件法而言在操作上较为简便，当产品不能通过设计图纸确定具体构成时可以采用功能法。功能法主要应用于分析产品的功能输出，将产品的输出逐一列举后按照以上故障模式开始分析[3]。如果产品指定要按照初始约定层次从上至下分析，需要应用功能法，同样还可以应用于分析任何层次的任何方向。由于功能法较为简单，所以在严密性上较差，有时会将一些故障模式忽略掉。

FMEA下船舶设备故障信息处理系统一般采用功能法，首先把船舶设备的功能输出列出详细清单，然后分析它们的故障模式。

3 FMEA下船舶设备故障信息处理系统

FMEA下船舶设备故障信息处理系统分为五个部分，分别为：故障基础信息管理分系统、配套数据管理分系统、使用故障信息管理分系统、故障信息处理分系统和故障信息综合数据管理分系统，现简要介绍如下。

（1）故障基础信息管理分系统。该系统负责录入、查询、导出故障基础设计数据等任务。该系统处理的数据包括以下几个方面：①船舶基本数据。包括船型类型，如油船、液货船等；设计特点，包括甲板类型、装运比重、航区等；主要尺寸，包括总长、垂线间长、型宽、型深、涉及吃水等；船级、航速、油耗、续航距离、容量、主机、发电机及容量等[4]。②单船总体组成数据。指的是全船所有系统、设备和船体结构的分层结构信息。FMEA系统能够生成单传总体组成数据的树状图，提供浏览和编辑功能，可以对每个树状节点展开后进行查看以及编辑操作。③船总体任务功能分析数据。指的是船艇各行使的使命任务相关信息、每个使命任务信息的具体细化内容、细化功能的故障判断信息。FMEA系统支持查询和编辑使命任务信息列表。④设备故障模式及影响分析信息。这是FMEA系统中最为关键的信息，能够直接通过分析故障现象来确定故障设备、故障元件、故障模式和故障原因。除以上数据信息外，还包括系统及设备元件的基本信息数据、设备可靠性结构模块分解数据、舱室工作环境数据[5]。

（2）配套数据管理分系统。①设备的使用环境信息。包括温度、湿度、霉菌环境、振动环境等，FMEA系统能够对比实际环境和使用环境参数，通过环境参数找到发生故障的原因。②设备的损伤标尺信息。损伤标尺也称为预警装置，指的是针对故障机理可以被监控产品同样的工艺过程制造出来的预期寿命短于被监控产品的产品。损伤标尺可以实现故障预测，它发出的实效报警时间和被监控的船舶设备出现的故障时间之间的距离称为预测距离[6]。

（3）使用故障信息管理分系统。①下载单船的基础信息数据。把单船的基础信息数据下载到管理故障信息的掌上电脑PDA上。即使在离线时，船员也可以携带PDA评价船舶设备的故障辅助诊断，可以在PDA上录入故障信息。②故障辅助诊断以及故障影响评定。通过PDA提示用户对故障现象进行录入，辅助寻找故障原因，利用FMEA工作表评定故障影响。

（4）故障处理分系统。①故障对比及分析处理程序。为了方便寻找故障原因和处理方法，支持查询其它船艇同类设备的故障情况，通过了解同样故障信息的处理情况分析本船的故障处理措施。②故障预测。FMEA系统记录了船舶的历史故障信息，能够统计同类设备故障发生频率、原因和维修情况，输入详细的表格供用户查看，为用户提供丰富的经验以便合理预测故障情况。

（5）综合数据管理分系统。该系统功能较为综合，可以集中式处理数据，功能强大，包括数据的备份、访问管理和上传下载服务等。

[1]刘关四.港口门座起重机FMEA分析及其应用研究[D]. 武汉工程大学，2015.

[2]徐宗昌，等．装备系统保障性与保障性设计[J]．军用标准化，1996,3(6):33～36．

[3]曾天翔.可靠性及维修性工程手册[M].北京:国防工业出版社，1994．

[4]贾希胜.以可靠性为中心的维修决策模型[M.北京：国防工业出版社，2011．

[5]丁定浩.可靠性与维修性工程[M].北京：电子工业出版社，2000.

[6]刘佳，邢涛，徐永新．舰船装备维修性数据管理系统研究[J].中国修船，2012,22(4):44～46,50．

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1671-0711（2016）10（下）-0034-02