基于FMEA的设备风险分级管控研究

吴凤明 刘家祥 殷璨

摘要：本文运用FMEA方法对T港口岸桥进行分析，以岸桥的起升机构为例，首先基于系统的危险源辨识，分析各部件可能发生的故障，然后运用FMEA的RPN方法对故障模式造成的安全风险进行评价，根据风险大小，对各故障进行隐患分级，结合系统的危险源辨识结果，形成隐患排查清单，实现设备风险分级管控。

Abstract： In this paper， FMEA method is used to analyze the T port shore bridge. Taking the lifting mechanism of the shore bridge as an example， firstly， based on the system hazard identification， the possible failures of various components are analyzed， then FMEA rpn method is used to evaluate the safety risks caused by failure modes， according to the risk size， the hidden dangers of various failures are graded， and combined with the system hazard identification results， the hidden danger investigation list is formed， so as to realize the hierarchical control of equipment risks.

關键词：FMEA；岸桥；隐患排查；风险分级管控

Key words： FMEA；shore bridge；hidden danger investigation；risk classification control

中图分类号：F626.112 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0094-03

0 引言

岸桥是用来在岸边对船舶上的集装箱进行装卸的设备。随着我国集装箱运输船舶的大型化的发展，岸桥在国家港口运输中发挥的作用越来越大。但是岸桥事故频繁，且造成严重的人员伤亡、财产损失。究其根本原因，主要是先进设备管理方式以及故障分析手段的缺失，导致不能及时有效的发现识别设备发生的故障，并采取相应的补偿措施。如何有效的管理岸桥，如何有效分析岸桥的故障，在故障发生之前识别故障或消除故障，降低故障后果的危害度，从而降低设备事故率，提升企业的经济效益，是岸桥设备管理的重大难题。

风险分级管控是指按照风险不同级别、所需管控资源、管控能力、管控措施复杂及难易程度等因素而确定不同管控层级的风险管控方式。本文以T港口为例，对其岸桥设备进行系统的危险源辨识，根据危险源辨识结果，对其安全隐患进行分级，针对不同级别的安全隐患，采用不同的风险管控方式，实现对不同设备的不同部件的重点管控，提升企业的安全管理水平。

1 FMEA方法介绍

故障类型与影响分析（FMEA）是安全评价的重要分析方法之一，基本原理是，将系统划分为各组成部件或元素，然后逐次分析设备各部件潜在的故障模式，造成的后果及导致故障的危险因素，最后根据评价结果制定相应的控制措施[1]。它主要是通过将系统或设备进行功能层次划分，合理归纳整个系统或设备各组成单元的潜在故障模式，分析故障模式相对上下级结构的故障影响，并将各故障模式按照其故障后果的严重度进行风险排序评级，以确定系统或设备预防性补偿措施，从而提高系统或设备的可靠性的一种方法。

通过对设备失效严重度（S）、发生率（O）和探测度（D）进行评价，计算出RPN值，RPN（Risk Priority Number）是严重度（S）、发生度（O）、难检度（D）的乘积，是一种对风险的评价方式，RPN值的大小可表示风险的大小。严重度S表示故障模式对后果的影响，发生率O表示故障发生的几率，探测度D表示对故障模式检出的难易度，O、S、D的评判准则如表1所示。

2 岸桥FMEA分析

2.1 信息收集

以岸桥为研究对象，对其进行FMEA分析时，首先应深入了解岸桥设备的功能结构组成、作用原理、各结构之间的相互关系以及设备工作环境等基本信息。全面考虑设备各功能结构所处的具体边界条件，方能做到FMEA分析的细致无误，发挥FMEA的作用。实施FMEA分析需要收集以下信息[2]：

①设备的功能结构的设计要求、工作原理、工作环境等。

②设备的文件资料，包括设计图纸、操作指导书、故障处理建议等。

③相同或类似结构系统的故障情况。

2.2 成立FMEA分析小组

FMEA分析小组由安全方面专家、设备安全管理人员、技术人员、维护人员、维修人员等组成。根据分析需要，可联系岸桥设计及厂家人员进行咨询。

2.3 FMEA分析过程

故障模式与影响分析（FMEA）的一般步骤为：针对具体的分析对象，对其进行结构层次划分，然后从最底层开始，对各个组成单元进行故障模式、原因及其可能造成的后果分析，并采用相应的方法确定故障模式相应的后果严重度类别，最后提出应采取的预防性措施，消除故障或降低构件故障率，进而降低故障后果所造成的安全性、环境性或经济性影响，提升设备的利用率，提高设备的可靠性。

2.3.1 故障模式分析

根据分析对象，系统的收集相同或相似设备历史故障模式，或通过分析故障发生原理来推断设备可能出现的故障模式，以此来找出设备所有可能出现的故障模式。

2.3.2 故障原因分析

通过分析人、环境以及物理化学等导致设备发生功能故障或潜在故障的因素，进而找出故障模式产生的直接原因和间接原因。根据故障原因分析结果，采取有针对性的改进措施，规避或降低故障模式的发生率，有效提升设备的可靠性。

2.3.3 故障影响分析

功能故障模式或潜在故障模式对设备的功能和使用状态所产生的不良影响称之为故障影响。导致故障影响的原因较多，一种故障影响可能是由一个产品或多个产品的一种或多种失效模式引起的。故障影响分析中，不仅要考虑一个故障模式对其本身所在层次结构的局部影响，也要考虑其对高一层次影响及对整个设备的最终影响。

2.3.4 故障检测方法

故障检测方法的确定，可有效为设备的日常维护、修理以及测试提供依据。岸桥作为一类通用的机电类设备，其检测内容主要分为机械部分及电气部分；检测方法则分为目视检测、使用检测、振动监测以及无损检测等；检测手段丰富多样，包括常规的定检、应力测试、安全监控等。本文中所提到的檢测方法主要包括使用检测，功能检测、应力检测及振动检测等。

2.4 岸桥故障模式分析与记录

全面合理的分析岸桥所有可能出现的故障模式是FMEA分析的首要目的。统计、分析、试验、预测等方法是采用FMEA方法获取岸桥故障模式的主要手段。分析岸桥历史故障数据，根据其现在所处的环境条件对其进行修正分析，可有效得出其故障模式。

由于起升机构是岸桥工作最主要的部分，也是导致事故最严重的部分，本文以岸桥的起升机构为重点，介绍FMEA分析方法的应用。分析结果见表2。

3 对分析结果的评价

3.1 对各故障模式进行评价

从FMEA小组中，选取5名专家组成FMEA评估小组，对故障模式的O、S、D进行打分评价，5名专家编号为P1-P5，权重分别为0.2、0.25、0.10、0.3、0.15，评价结果如表3所示。

3.2 风险排序

根据表3各专家的评价结果及各专家在评价小组的权重，对各故障模式的RPN值进行加权平均得：X11为：53.15；X12为：100.6；X21为：78.5；X31为：57.2；X32为：28.2；根据RPN值对风险大小排序：X12>X21>X31>X11>X32。

4 风险分级管控

由故障模式的RPN值及风险大小，对岸桥各部件可能发生的故障模式进行分级管控，分为极重点隐患、重点隐患、一般隐患和轻微隐患，结合表1对岸桥起升机构进行系统的危险源辨识结果，制定的隐患排查清单如表4所示。

设备隐患排查是指定期组织安全管理人员、专业技术人员和其他人员对设备的运转情况、工作性能和磨损情况进行检查，通过听、看、触、嗅及使用检测仪器等方式，查找通过现场可以发现的、可能导致事故的物的不安全状态[3]根据隐患排查清单，可根据T港口实际情况，组织不同的人员对不同级别的隐患进行分岗位、分频次的隐患排查，科学合理的隐患排查有助于实现设备安全风险的分级管控目标。

5 结论

FMEA分析方法是可靠性分析工程的重要手段之一，它在保证产品质量、提高产品可靠性和减少维修工作量等方面发挥着重大的作用。基于FMEA分析制定的设备隐患排查标准可实现设备风险分级管控，能够很好的从物的不安全状态的角度分析不同类型的故障类型及控制措施，可有效提升岸桥设备的管理形态，降低故障发生率，提高系统可靠性，从而降低或消除事故发生率，减少运维护成本，提升企业的经济效益。

参考文献：

[1]陈全.系统安全工程[M].天津：天津科学技术出版社，2010.

[2]罗巍.数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究[D].吉林大学，2011.

[3]张可信.浅谈隐患排查治理工作的重点和难点[J].中国公共安全（学术版），2015，40（3）：14-18.