第二章-系统安全分析-故障类型和影响分析
故障类型和影响分析
xx年xx月xx日
目录
• 引言 • 故障类型分析 • 影响分析 • 故障应对策略
01
引言
目的和背景
故障类型和影响分析的目的是识别、分析和评估系统或网络 中各种故障的类型和影响范围，以便采取适当的措施来预防 、检测和恢复故障，确保系统的可靠性和安全性。
随着信息技术的发展，各种系统和网络变得越来越复杂，故 障类型和影响分析也变得越来越重要。
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硬故障
硬故障是指设备或部件在运行过程中突然发生的故障，通常需要更换或修复 故障部件才能恢复设备的正常运行。
软故障
软故障是指设备或部件在运行过程中逐渐出现的故障，通常需要进行调整、 校正或更换故障部件才能恢复设备的正常运行。
按故障影响分
局部故障
局部故障是指设备或部件的某个部分发生故障，导致该部分的功能失效，但不会 影响其他部分的功能。
生污染。
02
生态破坏
故障可能导致对自然生态的破坏，如森林、水源地等重要生态资源的破来自。03对社会的影响
故障可能产生较大的社会影响，如交通中断、通信受阻等，影响社会
正常秩序。
04
故障应对策略
预防策略
预防策略是指通过预先采取措施来防止故障发生。这些措 施可能包括对设备进行定期维护和检查、对软件进行更新 和补丁、对人员进行培训和演练等。
全局故障
全局故障是指设备或部件的整个系统发生故障，导致整个系统的功能失效。
按故障发生阶段分
初期故障
初期故障通常是指设备或部件在刚刚投入使用的一段时间内发生的故障，这些故障通常是 由于设计、制造或安装过程中的缺陷或不足所导致的。
偶发故障
偶发故障通常是指设备或部件在正常运行过程中偶尔出现的故障，这些故障可能是由于操 作不当、维护不当或其他外部因素所导致的。
故障类型和影响分析方法PPT课件
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作业：
空气压缩机的储罐属于压力容器,其功能是储存空气压缩机产生的压缩 空气。这里仅考察储罐的罐体和安全阀两个元素的故障类型及其影响,
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作业：
单元
故障类型
故障原因
故障影响
轻微漏气
接口不严
能耗增加
罐体
严重漏气
焊接裂缝
压力迅速下降
破裂
压力迅速下降、
材料缺陷、外力破坏
损伤人员和
压力表度数迅 速升高
故障等 级
Ⅱ Ⅱ Ⅲ
Ⅱ Ⅱ Ⅲ
措施
加强维修 保护
停机修理
停机修理
加强维修 保护
停机修理
停机检查 更换 15
二、致命度分析
Criticality Analysis (CA)
➢ 对于特别危险的故障类型，例如故障等级是Ⅳ级的 故障类型，有可能导致人身伤亡或全系统损坏。因 此对这类元件要特别注意，可采用致命度分析方法 (CA)，进一步分析。
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FMEA（FMECA）优点：
① 它是用于产品研制的全过程，适用于研制中的各个阶段， 是用于电气、机械、民用、宇航等专业；
② 它可以帮助研制人员把失效及影响减少到最小，从 而提高产品或系统的可靠性水平；
③ FMEA的原理简单，方法简便，基本是定性分析， 也可进行定量分析；
④ 应用FMEA（FMECA）的实际效果较大，国外早就 列入产品研制，我国亦即把FMECA定为国标；
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图4-3 危害性矩阵示例
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③ 将产品或故障模式编码参照其严酷度类别及故障模式发生 概率或产品的危害度标在矩阵的相应位置，这样绘制的矩阵 图可以表明产品各故障模式危害性的分布情况。如图4-3所 示，所记录的故障模式分布点在对角线上的投影点距离原点 越远，其危害性越大，越需尽快采取改进措施。如图中故障 模式B 的投影距离OB′比故障模式A 的投影距离OA′长，所 以故障模式B 的危害性大。绘制好的危害性矩阵图应作为 FMECA 报告的一部分。
分析及评价方法-故障类型和影响分析(FMEA)
分析及评价方法-故障类型和影响分析(FMEA) FMEA是一种归纳分析法，主要是在设计阶段对系统的各个组成部分，即元件、组件、子系统等进行分析，找出它们所能产生的故障及其类型，查明每种故障对系统的安全所带来的影响，判明故障的重要度，以便采取措施予以防止和消除。
FMEA也是一种自下而上的分析方法。
如果对某些可能造成特别严重后果的故障类型单独拿出来分析，称为致命度分析(CA)。
FMEA与CA合称为FMECA。
FMECA通常也是采用安全分析表的形式分析故障类型、故障严重度、故障发生频率、控制事故措施等内容。
这种方法的特点是从元件、器件的故障开始，逐次分析其影响及应采取的对策。
其基本内容是为找出构成系统的每个元件可能发生的故障类型及其对人员、操作及整个系统的影响。
开始，这种方法主要用于设计阶段。
目前，在核电站、化工、机械、电子及仪表工业中都广泛使用了这种方法。
FMEA通常按预定的分析表逐项进行。
分析表如下所示。
故障类型及影响分析表见表元件名称故障类型运转阶段故障的影响危险严重度检测方法备注子系统系统功能人员按故障可能产生后果的严重程度(故障类型的影响程度)，可采用如下定性等级：1．安全的(一级)，不需要采取措施；2．临界的(二级)，有可能造成较轻的伤害和损坏，应采取措施；3．危险的(三级)，会造成人员伤亡和系统破坏，要立即采取措施；4．破坏性的(四级)，会造成灾难性事故，必须立即排除。
九、作业条件危险性评价法这是一种简单易行的评价人们在具有潜在危险性环境中作业时的危险性半定量评价方法。
它是用与系统风险率有关的三种因素指标值之积来评价系统人员伤亡风险大小的，这三种因素是：L-发生事故的可能性大小；E--人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；C-一旦发生事故会造成的损失后果。
但是，要取得这三种因素的科学准确的数据，却是相当繁琐的过程。
为了简化评价过程，可采取半定量计值法，给三种因素的不同等级分别确定不同的分值，再以三个分值的乘积D来评价危险性的大小。
故障类型及影响分析
故障 等级
影响 程度
Ⅰ级 可忽略的 Ⅱ级 临界的 Ⅲ级 危险的
Ⅳ级 破坏性的
可能造成的伤害和损失
不会造成人身伤害和职业病，系统也不会 受损，不需要采取措施 可能致人轻伤成轻度职业病，次要系统损 坏，应采取措施 会造成人员伤亡和系统破坏，应立即采取 措施
会造成灾害性事故，整个系统损坏，必须 立即排除
2.3.3 分析步骤
定为一年或一个月，有的用大修为间隔期
• 故障概率的分类有定量和定性两种方法
故障概率等级
故障出现的机会
Ⅰ级 概率很低 Ⅱ级 概率低 Ⅲ级 概率中等 Ⅳ级 概率高
元件操作期间故障出现的机会可以忽略 元件操作期间故障不易出现 元件操作期间故障出现的机会为中等 元件操作期间故障容易出现
故障率等级的划分
故障概率定量分级原则：
5W1H 方 法 ： Who 、 When 、 Where 、 What 、 Why、How，以提问的方式来完成对故障的思考
五、研究故障检测方法
设定故障后，检测故障表征的异常状态 例如：设备声音的变化、保护装置、状态监 测等
六、确定故障等级
1、简单划分，见前述“故障等级”的内容 2、评点法 3、风险矩阵法
二、确定分析的层次
• 在各分析层次中，由于故障所在层次不同， 故障类型对上一层影响和对下一层的故障原 因追究深度不相同
三、绘制功能和可靠性框图
• 可靠性框图是把实 际系统的物理、空 间要素与现象表示 为功能与功能之间 的联系，明确相互 关系
四、建立故障类型清单、分析故障类型与影响
分析过程的基本出发点，不是从故障已发生开始考虑，而 是分析现有设计方案，会有哪种故障发生，即对每一种输 出功能的偏差，预测可能发生什么故障，对部件、子系统、 系统有什么影响及其程度，列出认为可能发生的全部故障 类型
系统安全——故障类型及影响分析
-71-.
征兆状态是指，即使判断为异常，但还未达到故障以至事故与灾害的状态。通过观测、检测、 监视这种征兆状态可收集到征兆信息，利用征兆信息，可以诊断、预测故障与事故的发展动态。
讨论故障时不能离开功能、时间、条件和故障概率四个因素。 ① 功能。系统或产品发生故障，可能部分或全部丧失功能。其原因就是下级发生故障或不正常 （其症状或现象称为故障模式）。上级和下级的层次概念，除考虑原对象的物理意义、空间关系外， 应主要考虑功能联系及其重要性方面的问题。 故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个方面来考虑：运行过程中的故障、提前动作、在 规定的时间不动作、在规定的时间不停止、运行能力降低与超量或受阻。 ② 条件。在研究系统或产品的故障时，首先应了解其具有的功能及内部状态如何，是否有内部 缺陷和劣化的因素，是否由于环境条件或所受应力的作用正在劣化或损伤扩展。故障原因分为为： a. 诱发故障的内因 ---- 内部原因、缺陷等； b. 直接造成故障的外因---- 外部应力、人员差错、环境条件、使用条件变化等。 ③ 时间 考虑到故障对功能的影响时，必然要提出系统或产品的保证期是多少？故障大概在什么时间发 生？在 t=0 时，功能当然正常，但在某个时间以后就可能出现问题。而且，故障发生的难易程度也 是随时间变化的。故障模式及影响分析不是按时间序列进行分析的，这是它的不足之处。 ④ 概率 在故障模式及影响分析中，一般要评定相对发生频率等级。如果有过去的各种数据，在故障模 式、影响及致命度分析中利用故障率数据，可以对故障后果做出客观的评价。 （3）故障模式、原因、机理及效应 ① 故障模式。故障模式是从不同表现形态来描述故障的，是故障现象的一种表征，即由故障机 理发生的结果 - 故障状态。表 5-1 列出了一些故障模式。但产品不同，故障模式也不同。如机床、 汽车、起动设备等机械产品的故障模式表现为磨损、疲劳、折断、冲击、变形、破裂等。 某些机电产品的故障模式举例如下： 水泵、涡轮机、发电机的故障模式有：误起动、误停机、速度过快、反转、异常的负荷振动、 发热、线圈漏电、运转部分破损等。 a. 容器的故障模式有： 泄漏、不能降温、加热、断热、冷却过分等。 b. 热交换器、配管类的故障模式有： 堵塞、流路过大、泄漏、变形、振动等。 c. 阀门、流量调节装置的故障模式有： 不能开启或不能闭合、开关错误、泄漏、堵塞、破损等。 d. 电力设备的故障模式有： 电阻变化、放电、接地不良、短路、漏电、断开等。 e. 计测装置的故障模式有： 信号异常、劣化、示值不准、损坏等。 f. 支承结构的故障模式有： 变形、松动、缺损、脱落等。 齿轮的故障模式有：断裂、压坏、熔触、烧结、磨耗（损等）。 g. 滚动抽承的故障模式有： 滚动体轧碎、磨损、压坏、腐蚀、烧结、裂纹、保持架损坏等。 h. 滑动轴承的故障模式有： 腐蚀、变形、疲劳、磨损、胶合、破裂等。 i. 电动机的故障模式有：
第二章系统安全分析-故障类型和影响分析
2.4 故障类型和影响分析故障类型和影响分析FMEA( Failure Model and Effects Analysis )是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。
系统的子系统或元件在运行过程中会发生故障，而且往往可能发生不同类型的故障。
例如，电气开关可能发生接触不良或接点粘连等类型故障。
不同类型的故障对系统的影响是不同的。
这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除或控制这些影响的措施。
故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。
早期的故障类型和影响分析只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。
从而把它与致命度分析( Critical Analysis ) 结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析( FMEC)这样，若确定了每个元件的故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。
2.4.1 故障类型系统、子系统或元件在运行过程中，由于性能低劣，不能完成规定的功能时，则称为故障发生。
系统或元件发生故障的机理十分复杂，故障类型是由不同故障机理显现出来的各种故障现象的表现形式。
因此，一个系统或一个元件往往有多种故障类型。
表2-6 为一般机电产品、设备常见故障类型。
表2-6常见故障类型对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。
若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1亿多美元的损失。
掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验242分析程序故障类型和影响分析通常包括以下四方面:（1）掌握和了解对象系统；（2）对系统元件的故障类型和产生原因进行分析；（3）故障类型对系统和元件的影响；（4）汇总结果和提出改正措施。
故障类型和影响分析ppt课件
隐患，即处于一种可能发生故障的状态，特别 是在动态负载、高速、高温、高压、低温、摩擦 和辐射等苛刻条件下使用，发生故障的可能性更 大。
根据经验数据表明，在各类机电产品故17障
二是外在因素，从使用可靠性方面看，引 起故障的主要原因是环境条件和使用条件。
系统或产品的环境条件与使用条件越苛刻， 越容易发生故障。
湿度和温度过高或过低、振动、噪声、冲 击、灰尘、有害气体等不仅是产品可靠性的有害 因素，也是对操作人员有害的因素，这些都是促 发故障的原因。
4
最初的故障类型和影响分析（FMEA）只能
做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易
程度的评价或发生的概率。更进一步地，把它与
危险度分析（Critical Analysis）结合起来，构
成故障类型和影响、危险度分析（Failure
Modes,Effects and Criticality Analysis -
一般机电产品、设备常见故障类型见表1。 表1 一般机电产品、设备常见故障类型
8
对产品、设备、元件的故障类型、产生原因 及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相 应措施。若忽略了某些故障类型，这些类型故障 可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA卫星系统时，仅考虑 了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障， 结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成 1亿多美元的损失。
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④ 概率 在故障模式及影响分析中，一般要评定相 对发生频率等级。如果有过去的各种数据，在故 障模式、影响及致命度分析中利用故障率数据， 可以对故障后果作出客观的评价。
系统安全分析故障类型和影响分析
故障类型和影响分析故障类型和影响分析FMEA（Failure Model and Effects Analysis）是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。
系统的子系统或元件在运行过程中会发生故障，而且往往可能发生不同类型的故障。
例如，电气开关可能发生接触不良或接点粘连等类型故障。
不同类型的故障对系统的影响是不同的。
这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除或控制这些影响的措施。
故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。
早期的故障类型和影响分析只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。
从而把它与致命度分析（Critical Analysis）结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析（FMECA）。
这样，若确定了每个元件的故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。
故障类型系统、子系统或元件在运行过程中，由于性能低劣，不能完成规定的功能时，则称为故障发生。
系统或元件发生故障的机理十分复杂，故障类型是由不同故障机理显现出来的各种故障现象的表现形式。
因此，一个系统或一个元件往往有多种故障类型。
表2-6 为一般机电产品、设备常见故障类型。
表 2-6 常见故障类型对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。
若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA 卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1亿多美元的损失。
掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验。
分析程序故障类型和影响分析通常包括以下四方面：（1）掌握和了解对象系统；（2）对系统元件的故障类型和产生原因进行分析；（3）故障类型对系统和元件的影响；（4）汇总结果和提出改正措施。
故障类型与影响分析(FMEA)
一、FMEA概述
1.3 FMEA的应用 1.3.6 FMEA的基本方法
➢ 产品更改：结构更改、材料更改、参数更改 ➢ 过程更改：工艺流程、工艺方法
➢ 现有产品/过程应用于新的环境、场所时
一、FMEA概述
1.3 FMEA的应用 1.3.2 实施FMEA的目的 ➢ FMEA 是分析某一机械设备所有可能产生的故障模式及其对
系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度 及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。 ➢ FMEA的目的是：
一、FMEA概述
1.3 FMEA的应用 1.3.4 FMEA的特点
1）FMEA是事前行为
➢ 通过FMEA确定的措施为预防措施； ➢ 各类失效模式均为“潜在”，即可能会发生； ➢ 潜在失效模式是凭经验和对以往事故的评估获得；
2）FMEA是为各类设计/更改设计做准备的活动
➢ FMEA是对“设计策划”环节的补充活动； ➢ 在设计策划过程中，通过FMEA明确如何使顾客满意；
➢ 评价产品和过程的潜在失效模式以及该失效后果； ➢ 确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施； ➢ 将全部过程形成文件。
一、FMEA概述
1.3 FMEA的应用 1.3.3 FMEA的作用
1) 全面找出一切的、可能的失效模式； 2) 有助于发现设备本身的问题，给出失效模式的风险评估顺 序，提供改进的优先控制措施，从而引导资源去解决需要优先解 决的问题； 3）利于预防性维护和保养，从而避免和减少因不恰当地维修 带来的损失，降低生产运行与维护成本。
故障类型和影响分
故障类型和影响分析WJL故障类型及影响分析（FMEA）2016年10月8日深圳南山故障类型及影响分析（Falure Mode & Effect Anlysis,FMEA）是一种广泛使用的非常重要的系统安全分析方法。
我国国家军用标准中明确指出：FMEA是找出设计上潜在缺陷的手段，是设计审查中必须重视的资料之一。
1. 目的故障类型及影响分析的目的是辨识设备或系统的故障及每种故障模式对系统或装置造成的影响。
评价人员通常提出增加设备可靠性的建议，进而提出工艺安全对策。
2. 基本概念2.1 故障：一般指元件、子系统或系统在规定的运行时间和条件内，达不到设计规定功能的情况。
2.2 故障类型：系统、子系统或元件的每一种故障的形式称为故障类型。
例如，一个阀门故障可以有四种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。
表2-1列出了一般故障类型的分类，各种故障类型一般可按表中分类考虑。
表2-1 故障类型及原因故障类型运行过程中的故障各类故障细分故障原因1.过早的启动2.规定的时间内不能启动3.规定的时间内不能停车4.运行能力降级、超量或受阻1.构造方面的故障、物理性咬紧、振动、不能定位、不能打开、不能关闭2.打开时故障、关闭时故障3.内部泄漏、外部泄漏4.高于允许偏差、低于允许偏差5.反向动作、间歇动作、误动作、误指示6.流向偏向一侧、传动不良、停不下来1.设计上的缺陷（由于设计上的技术先天不足，或者图样不完善等）2.制造上的缺陷（加工方法不当或者组装上的失误）3.质量管理上缺陷（检查不够或失误以及管理不当）4.使用上的缺陷（误操作或未按设计条件操作）5.维修方面或7.不能启动、不能切换、过早启动、动作滞后8.输入量过大、输入量过小、输出量过大、输出量过小9.电路短路、电路开路10.漏电、其他检测程序不当6.维修方面的缺陷（维修操作失误或检修程序不当）2.3 故障等级：根据故障类型对系统或子系统影响的程度不同而划分的等级称为故障等级。
故障类型、影响及致命度分析 系统安全分析 教学PPT课件
系统安全分析
三、故障类型及影响分析的分析步骤
明确系统的情况和目的
确定分析的层次
绘制功能框图 和可靠性框图
建立故障类型清单＊
分析故障类型和影响＊
确定故障等级＊ 研究故障检测方法
填写FMEA表第一篇
故障类型及影响分析的步骤
系统安全分析
❖ 步骤说明 ＊建立故障类型清单、分析故障类型及影响（核心）
一般采用5W1H方法进行故障事故的思考： When: 什么时候发生故障 Where：故障在哪发生的？（哪些地方可能会出现故障？） Why：为什么会出现此故障？ What：故障类型是什么？ How：故障类型对系统造成什么影响？
分析致命影响的概率和等级，称致命度分析。
致命度分析的适用对象：系统经初步分析之后的特别严 重的故障类型。
系统安全分析
❖ 故障类型、影响及致命度分析 致命度分析是故障类型及影响分析的一种扩展，是在故
障类型及影响分析的基础上增加一层工作，即计算出这 些故障类型影响的致命度有多大，使分析量化。致命度
分析与故障类型及影响分析结合使用时，叫做故障类型、 影响及致命度分析(FMECA)。
过分析应达到以下的目的和要求： 1、搞清楚系统 或产品的所有故障类型及其对系统或产品
功能以及对人，环境的影响； 2、对有可能发生的故障类型提出可行的控制方法和手段； 3、在系统或产品设计审查时，找出系统或产品中薄弱环 节和潜在缺陷，并提出改进设计意见，或定出应加强研究 的项目，以提高设计质量，降低失效率，或减少损失；
系统安全分析
应用实例——电机运行系统故障类型和影响分析 一电机运行系统如下图，该系统是一种短时运行系统，如 果运行时间过长，则可能引起电线过热或者电机过热、短路。 对系统中主要元素进行故障类型和影响分析，结果如表所示。
故障模式及影响分析方法指导手册
故障模式及影响分析方法指导手册1有关基本概念1.1故障模式及影响分析故障模式及影响分析（FMEA）是系统（包括系统，下同）可靠性和安全性分析的重要方法之一，为定性方法。
它是通过原因来分析系统故障（结果），即用系统工程方法，从元件（或组件）的每一个潜在故障开始，由下向上逐次分析其可能发生的问题，预测整个系统的故障，利用表格形式，找出不希望的初始原因事件。
换句话说，该方法是分析系统中每一个潜在的故障模式，确定其对系统所产生的故障影响，并把每一个潜在的故障模式按它的严酷度分类；根据故障分析，进一步针对故障原因和失效机理采取预防和纠正措施，从而提高系统的可靠性。
1.2故障对某些对象（如电子元器件）亦称失效，是指系统或系统的一部分不能或将不能完成预定功能（丧失规定的功能）的事件或状态叫故障，系统性能超差也算故障。
1.3故障模式亦称故障类型，是故障的表现形式，如电子元件的短路、开路、断裂、过度耗损等。
故障模式一般可从五个方面来考虑：①运行过程中的故障；②提前动作；③在规定的时间不动作；④在规定的时间不停止；⑤运行能力降低、超量或受阻等。
一般说来，产品或系统不同，故障模式也不同，可将模式进一步细化，如表1-1所示。
表1-1 一般故障模式1.4故障影响故障模式对系统的使用、功能或状态所导致的结果。
1.5故障原因直接导致故障或引起性能降低并进一步发展成故障的那些物理、化学过程、设计缺陷、工艺缺陷、零件使用不当或其他过程等因素。
系统发生故障有多方面原因，以机电产品为例，从其制造、产出和发挥作用，一般都要经历规划、设计、选材、加工制造、装配、检验、包装、贮存、运输、安装、调试、使用、维修等多个环节，每一个环节都有可能出现缺陷、失误、偏差与损伤，这就有可能使产品存在隐患，即处于一种可能发生故障的状态。
特别是在动态负载、高速、高温、高压、低温、摩擦和辐射等苛刻条件下使用，发生故障的可能性更大。
1.6故障（失效）机理引起故障（失效）的物理、化学和生物等变化的内在原因，换句话说，就是要考虑某个故障模式是如何发生的，以及它发生的可能性有多大。
故障类型和影响分析方法
对数据安全的影响
1 2
数据泄露风险
故障可能导致敏感数据泄露，对客户和公司造成 损失。
数据完整性受损
故障可能导致数据损坏或丢失，影响数据完整性 。
3
非法访问风险
故障可能导致系统被非法访问，增加安全风险。
03
故障分析方法
根本原因分析法
总结词
通过深入探究故障发生的根本原因，找出问题的根源并解决。
详细描述
硬件故障通常表现为系统崩溃、数据丢失或设备无法正常工作。这类故障可能 是由于设备过热、物理损坏、元件老化或制造缺陷等原因引起的。解决硬件故 障通常需要更换损坏的部件或整个设备。
软件故障
总结词
软件故障是由于软件错误、病毒或恶意软件攻击、软件不兼容等原因引起的。
详细描述
软件故障可能导致程序崩溃、数据损坏或系统性能下降。这类故障可能是由于编 程错误、软件缺陷、软件过时或软件与硬件或操作系统不兼容等原因引起的。解 决软件故障通常需要更新软件、修复错误或清除病毒和恶意软件。
人为错误
总结词
人为错误是由于人为操作失误、误配置或误操作引起的。
详细描述
人为错误可能导致数据丢失、系统崩溃或安全漏洞。这类错误可能是由于用户误操作、配置错误或安 全意识薄弱等原因引起的。解决人为错误需要加强用户培训、制定安全政策和规范操作流程。
02
故障影响分析
对业务的影响
业务中断
故障可能导致业务中断，影响客户满意度和公司 声誉。
常见的性能监控工具包括Grafana、Prometheus、 New Relic等，它们可以提供实时的性能指标图、告警 通知和自动优化等功能，帮助管理员快速定位和解决性 能问题。
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系统安全——故障类型及影响分析
两种金属表面会粘合在一起，产生冷焊现象
机械应力 液压增加
机械应力冲击波
结构变形和破坏 漏液
结构失效，密封破裂 破裂，结构破坏
② 故障原因 系统、产品的故障原因，主要来自两个方面。 一是内在因素，从固有可靠性方面看，有以下原因： a. 系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的缺陷，如设计水平低，未采取防震、防湿、减荷、 安全装置、冗余等设计对策； b. 系统、产品中零、部件有缺陷； c. 制造质量低，材质选用有错或不佳等； d. 运输、保管、安装不善。 根据经验数据表明，在各类机电产品故障比率中，由固有可靠性引起的约占总数的 80％。 二是外在因素，从使用可靠性方面看，引起故障的主要原因是环境条件和使用条件。 系统或产品的环境条件与使用条件越苛刻，越容易发生故障。湿度和温度过高或过低、振动、 噪声、冲击、灰尘、有害气体等不仅是产品可靠性的有害因素，也是对操作人员有害的因素，这些 都是促发故障的原因。 根据机电产品寿命的统计表明，以室温（20~25℃）为基数，每升高 10℃，使用寿命就缩短 1/15~1/2。 只要存在着上述原因，就意味着系统或产品存在潜在的故障，在一定条件下，就会产生一定模 式的故障。 ③ 故障机理 故障机理是指诱发零件、产品、系统发生故障的物理与化学过程、电学与机械学过程，也可以 说是形成故障源的原因。就是要考虑某个故障模式是如何发生的，以及它发生的可能性有多大。因 此，在研究故障机理时，需要考虑下面三个原因。 a. 对象。对象是指发生故障的实体（系统或产品本身），以及其内部状态与潜在缺陷。对象的内 部状态与结构，对故障的发生有抑制或促进作用。 b. 外部原因。指能引起系统或产品发生故障的外界破坏因素，如外部环境应力、时间因素、人 为差错等故障诱因。即人、环境与机的关系。
最初的故障类型和影响分析（FMEA）只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程 度的评价或发生的概率。更进一步地把它与危险度分析（Critical Analysis）结合起来，构成故障类型 和影响、危险度分析（Failure Modes, Effects and Criticality Analysis - FMECA）。这样，如果确定了每 个元素故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。
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第二章-系统安全分析-故障类型和影响分析．2.4 故障类型和影响分析故障类型和影响分析FMEA（Failure Model and Effects Analysis）是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。
系统的子系统或元件在运行过程中会发生故障，而且往往可能发生不同类型的故障。
例如，电气开关可能发生接触不良或接点粘连等类型故障。
不同类型的故障对系统的影响是不同的。
这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除或控制这些影响的措施。
故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。
早期的故障类型和影响分析只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。
从而把它与致命度分析（Critical Analysis）结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析（FMECA）。
这样，若确定了每个元件的故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。
2.4.1 故障类型系统、子系统或元件在运行过程中，由于性能低劣，不能完成规定的功能时，则称为故障发生。
系统或元件发生故障的机理十分复杂，故障类型是由不同故障机理显现出来的各种故障现象的表现形式。
因此，一个系统或一个元件往往有多种故障类型。
表2-6 为一般机电产品、设备常见故障类型。
22-6 常见故障类型表结构破损外漏不能开机无输入无输出机械性卡住超出允许上限不能关机电短路不能切换振动超出允许下限电开路不能保持在指定位置上提前运行间断运行漏电滞后运行不能开启运行不稳定其它意外运行输入量过大不能关闭误开错误指示输入量过小误关输出量过大流动不畅输出量过小假运行内漏对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。
若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA 卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1亿多美元的损失。
掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验。
2.4.2 分析程序故障类型和影响分析通常包括以下四方面：（1）掌握和了解对象系统；（2）对系统元件的故障类型和产生原因进行分析；（3）故障类型对系统和元件的影响；（4）汇总结果和提出改正措施。
1．掌握和了解对象系统对故障类型和影响进行分析之前，必须掌握被分析对象系统的有关资料，以确定分析的详细程度。
确定对象系统的边界条件包括以下内容： 3（1）了解作为分析对象的系统、装置或设备；（2）确定分析系统的物理边界。
划清对象系统、装置、设备与子系统、设备的界线，圈定所属的元素（设备、元件）；（3）确定系统分析的边界，应明确两方面的问题：①分析时不需考虑的故障类型、运行结果、原因或防护装置等。
如分析故障原因时不考虑飞机坠落到系统外和地震、龙卷风等对系统的影响；②最初的运行条件或元素状态等，例如对于初始运行条件，在正常情况下阀门是开启还是关闭的必须清楚；（4）收集元素的最新资料，包括其功能、与其它元素之间的功能关系等。
分析的详细程度取决于被分析系统的规模和层次。
例如，选定一座化工厂作为对象系统时，故障类型和影响分析应着眼于组成工厂的各个生产系统，如供料系统、间歇混合系统、氧化系统、产品分离系统和其它辅助系统等，对这些系统的故障类型及其对工厂的影响进行分析。
当把某个生产系统作为对象系统时，应对构成该系统的设备的故障类型及其影响进行分析。
当以某一台设备为分析对象时，则应对设备的各部件的故障类型及其对设备的影响进行分析。
当然，分析各层次故障类型和影响时最终都要考虑它们对整个工厂的影响。
2．对系统元素的故障类型进行分析在对系统元素的故障类型进行分析时，要将其看作是故障原因产生的结果。
首先，找出所有可能的故障类型，同时尽可能找出每种故障类型的所有原因，然后确定系统元素的故障类型。
故障类型的确定，可依据以下两方面：（1）若分析对象是已有元素，则可以根据以往运行经验或试验情况确定元素的故障类型；（2）若分析对象是设计中的新元素，则可以参考其它类似元素的故障类型， 4或者对元素进行可靠性分析来确定元素的故障类型。
一般来说，一个元素至少有4种可能的故障类型：①意外运行；②运行不准时；③停止不及时；④运行期间故障。
为了区分故障类型和故障原因，必须明确元素的故障是故障原因对元素功能影响的结果。
故障原因可以从内部原因和外部原因两个方面来分析。
在分析时要把元素进一步分解为若干组成部分，如机械部分、电气部分等，然后研究这些部分的故障类型（内部原因）和这些部分与外界环境之间的功能关系，找出可能的外部原因。
一般来说，外部原因主要是元素运行的外部条件方面的问题，同时也包括邻近的其它元素的故障。
根据故障原因分析，最后确定元素的故障类型。
图2-1 为确定元素故障类型的程序。
5图2-1 确定元素故障类型的程序3．故障类型的影响故障类型的影响是指系统正常运行的状态下，详细地分析一个元素各种故障类型对系统的影响。
分析故障类型的影响，通过研究系统主要的参数及其变化来确定故障类型对系统功能的影响，也可以根据故障后果的物理模型或经验来研究故障类型的影响。
故障类型的影响可以从下面三种情况来分析：（1）元素故障类型对相邻元素的影响，该元素可能是其它元素故障的原因。
（2）元素故障类型对整个系统的影响。
该元素可能是导致重大故障或事故的原因。
（3）元素故障类型对子系统及周围环境的影响。
4．列出故障类型和影响分析表根据故障类型和影响分析表，系统地、全面和有序地进行分析。
最后将分析结果汇总于表中，可以一目了然地显示全部分析内容。
根据研究对象和分析的目的，故障类型和影响分析表可设置成多种形式。
2.4.3 应用实例1．电机运行系统故障类型和影响分析一电机运行系统如图2-2 所示，该系统是一种短时运行系统，如果运行时间过长则可能引起电线过热或者电机过热、短路。
对系统中主要元素进行故障类型和影响分析，结果列于表2-7。
6图 2-2 电机运行系统示意图表 2-7 电机运行系统故障类型和影响分析对系统影响可能的原因元素故障类型电机不转机械故障按钮卡住接点断不开电机运转时间过长机械故障短路会烧毁保险丝人员没放开按钮继电器机械故障接点不闭合电机不转接点不断开机械故障电机运转时间过长短路会烧毁保险丝经过接点电流过大保险丝短路时不能断开短路不熔断质量问题保险丝过粗电机质量问题不转丧失系统功能按钮卡住继电器接点不闭短电路电流过大烧毁保险丝使继电器接质量问运转时间过粘2．空气压缩机储罐的故障类型和影响分析空气压缩机的储罐属于压力容器，其功能是储存空气压缩机产生的压缩空气。
这里仅考察储罐的罐体和安全阀两个元素的故障类型及其影响，分析结果列于表2-8。
表2-8 储气罐的故障类型和影响分析故障类故障的影故障原故障的识校正措加强维修保漏气噪声，空压机频繁打轻微漏能耗增接口不停机修焊接裂严重漏压力迅速下压力表读数下降，巡回检停机修压力表读数下降，巡回检破压力迅速下材料缺陷受冲击损伤人员设2.4.4 故障类型和影响、危险度分析把故障类型和影响分析从定性分析发展到定量分析，则形成了故障类型和影响、危险度分析FMECA（Failure Modes Effects and Criticality Analysis）。
故障类型和影响、危险度分析包括两个方面的分析：（1）故障类型和影响分析；（2）危险度分析。
7例如，起重机制动装置和钢丝绳的部分故障类型和影响、危险度分析见表 2-9。
危险度分析的目的在于评价每种故障类型的危险程度。
通常，采用概率－严重度来评价故障类型的危险度。
概率是指故障类型发生的概率。
严重度是指故障后果的严重程度。
采用该方法进行危险度分析时，通常把概率和严重度分等级，危险程度划6 别划分为若干等级。
例如，美国的杜邦公司把概率划分为中注）。
3个等级（见表2-9 分为起重机的故障类型和影响、危险度分析（部分）表 2-9危故处理方故障影应急措项构成元故障模发生概程-仪表检立即检1动作失制电气元过卷、坠-及时检观机械部装变形、摩破1-调1检制动瓦间隙过摩擦力-更1观钢丝变形、磨断注：①危险程度分为：大：危险；中：临界；-更钢超断检10小：安全。
②应急措施：立即停止作业；及时检修；注意。
-1Х10③发生概率：非常容易发生： 1-2 10Х容易发生： 1-3 10偶尔发生： 1Х-410 1Х不常发生：-5Х10几乎不发生： 1-610Х很难发生： 1当用危险度一个指标来评价时，可按下式计算危险度：n????)(kktC?21 (2-1)1?i 8C—系统的危险度；式中，n—导致系统重大故障或事故的故障类型数目；λ—元素的基本故障率；t—元素的运行时间；a—导致系统重大故障或事故的故障类型数目占全部故障类型数目的比例；β系统发生重大故障或事—导致系统重大故障或事故的故障类型出现时，故的概率；k—实际运行状态的修正系数；1k—实际运行环境条件的修正系数。
2β表2-10 列出了供参考的值。
β 2-10参考的值发生概率= 1.00实际损1.00可以预计的损0.1 0.10可能出现的损0= 0没有影1.4 FMEA 过程详解1.4.1 故障模式分析1、故障：故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态（对某些产品如电子元器件、弹药等称为失效）。
2、故障模式：故障模式是故障的表现形式，如短路、开路、断裂、过度耗 9损等。
故障模式是FMECA分析的基础，同时也是进行其它故障分析（如故障树分析、事件树分析等）的基础之一。
在进行故障模式分析时，应注意区分两类不同性质的故障，即功能故障和潜在故障。
3、功能故障：功能故障是指产品或产品的一部分不能完成预定功能的事件或状态。
即产品或产品的一部分突然、彻底地丧失了规定的功能。
4、潜在故障是指产品或产品的一部分将不能完成预定功能的事件或状态。
潜在故障是一种指示功能故障将要发生的一种可鉴别（人工观察或仪器检测）的状态。
例如，轮胎磨损到一定程度（可鉴别的状态），即发生爆胎故障（功能故障）。
图1-2中给出了某金属材料的功能故障与潜在故障的示例。
图 1-2 功能故障与潜在故障的关系需要指出的是并不是所有的故障都经历潜在故障再到功能故障这一变化过 10程。
在进行故障模式分析时，区分潜在故障模式与功能故障模式是十分必要的（如潜在故障模式可用于产品的故障监控与检测）。
在进行故障模式分析时还应注意，应确定和描述产品在每一种功能下的可能的故障模式。
一个产品可能具有多种功能，而每一种功能又可能具有多种故障模式，分析人员的任务就是找出产品每一种功能的全部可能的故障模式。