第二章 系统安全分析-故障类型和影响分析
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
故障类型及影响分析程序
故障类型及影响分析程序故障类型及影响分析的思路是，从设计功能上，按照“系统-子系统-元件”顺序分解研究故障模式，再按逆过程，即“元件-子系统－系统”顺序研究故障的影响，选择对策，改进设计。
因此，其分析步骤如图1所示。
图1故障模式及影响分析程序框图（1）明确系统的情况和目的在分析步骤中首先应对系统的任务、功能、结构和运行条件等诸方面有一个全面的了解。
如系统由哪些子系统、组件和元件组成，它们各自的特性、功能，以及它们之间的联接、输手输出的关系；系统运行方式和运行的额定参数、最低性能要求、操作和维修方式与步骤；系统与其他系统的相互关系、人机关系。
以及其他环境条件的要求等。
要掌握这些情况，就应了解系统的设计任务书、技术设计说明书、图纸、使用说明书、标准、规范、事故情报等资料。
（2）确定分析的层次分析开始时就要根据系统的情况，决定分析到什么层次。
这是一个重要的问题。
图2是分析层次与故障模式及影响分析的关系。
图 2 分析的层次和故障摸式及影响分析由图2可见，不同的分析层次故障模式及影响分析应有不同的格式，在各分析层次中，由于故障所在层次不同，故障模式对上一层影响和对下一层的故障原因追究深度也不相同。
如果分析的层次太浅，就会漏掉重要的故障模式，得不到有用的资料；反之，若分析得过深，一切都分析到元件，则会造成结果繁杂，费时太多，同时对制定措施也带来了困难。
一般说来，对关键的子系统可以分析得深一些，次要的可以分析浅些，有的可以不分析。
（3）绘制功能框图和可靠性框图根据对系统的分解和分析画出功能框图。
可靠性框图是从可靠性的角度建立的模型，它把实际系统的物理、空间要素与现象表示为功能与功能之间的联系，尤其明确了它们之间的逻辑关系。
图3是高压空气压缩机的可靠性框图。
图3 高压空气压缩机可靠性框图（4）建立故障模式清单、分析故障模式及影响这一步是实施故障模式及影响分析的核心，通过对可靠性框图所列全部项目的输出分析，根据理论知识、实践经验和有关故障资料，判明系统中所有实际可能出现的故障模式（即导致规定输出功能的异常和偏差）。
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
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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。
故障类型和影响分析
故障类型和影响分析（FMEA）1、故障类型影响分析的特点及优缺点：1)能够明确地表示出局部的故障讲给系统整体的影响，确定对系统安全性给予致命影响的故障部位。
因此，对组成单元或子系统可靠性的要求更加明确，并且能够提出它们的重要度。
利用FMEA也很容易从逻辑上发现设计方面遗漏和疏忽的问题。
2)能用定性分析法来判断可靠性和安全性的大小或优劣，并能提出问题和评价其重要度。
3)FMEA法不仅用于产品设计、制造、可靠性设计等方面，而且还可以把设计和质量管理、可靠性管理等活动有机连接起来。
因此，对系统规定评价是非常有利的。
4)应用时，若把重要的故障类型忽略了，则所进行的分析，特别是所进行的预测将是徒劳无用的。
所以，对重要故障类型不能忽略。
5)为定量地进行系统安全性预测、评价和其他安全性研究提供一定的数据资料。
2、FMEA基本原理：1)故障类型：运行过程中的故障；过早地启动；规定的时间内不能启动；规定的时间内不能停车；运行能力降低、超量或受阻。
2)造成原件发生故障的原因：设计上的缺点；制造上的确定；质量管理方面的缺点；使用上的缺点；维修方面的缺点。
3)故障等级：A简单划分时利用下表故障类型分级表故障等级影响程度可能造成的危害或损坏Ⅰ级致命性可能造成死亡或系统损坏Ⅱ级严重性可能造成严重伤害、严重职业病或主要系统损坏Ⅲ级临界性可造成轻伤、轻职业病或次要系统损坏Ⅳ级可忽略性不会造成伤害和职业病，系统也不会损坏B评点法上述方法中的每一项有经验来判断，也可用下面的公式来算：评点参考表评点因素内容点数故障影响大小F1造成生命损失 5.0造成相当素食 3.0功能损失 1.0对系统造成的影响F2对系统造成二个以上的重大影响 2.0对系统造成一个以上的重大影响 1.0对系统无太大影响0.5故障发生的概率F3易于发生 1.5能够发生 1.不太发生0.7防止故障的可能性F4不能 1.3严重度的等级与内容I级：故障概率很低，元件操作期间出现机会可以忽略。
5-系统安全分析——故障类型.
安全系统工程
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FMEቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 工作程序
1）熟悉系统 收集资料 明确系统的任务及组成 从设计说明及有关资料中查出系统含有多少子系统，各
子系统又含有多少元件，明确其功能，了解各元件之间的关 系，为分析打下基础。
安全系统工程
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FMEA 工作程序
2）确定分析程度和水平 分析层次的确定一般考虑两个因素，一是分析目的，二是系
安全系统工程
27
1）定性分析法。 在得不到产品技术状态数据或故障率数据的情况下，可以
按故障模式发生的概率来评价FMEA 中确定的故障模式。此 时，将各故障模式的发生概率按一定的规定分成不同的等级。 故障模式的发生概率等级按如下规定：
A 级(经常发生)——在产品工作期间内某一故障模式的发生 概率大于产品在该期间内总的故障概率的20%。
③故障影响(failure effect)或称故障后果。是某种故障类型 对系统、子系统、单元操作、功能或状态所造成的影响。
④故障原因：导致系统、产品产生故障的内部因素和外部因 素的总和。
⑤故障严重度（等级）：故障所能导致的最严重的潜在后果， 以伤害程度、财产损失或系统永久破坏加以度量 。
安全系统工程
Ⅱ
加强维修 保护
罐体
严重漏气
焊接裂缝
压力迅速下降
压力表度数 下降
破裂
材料缺陷、外力破 坏
压力迅速下降、 损伤人员和设
备
压力表度数 下降
Ⅱ 停机修理 Ⅲ 停机修理
漏气
接口不严、弹簧疲 劳
能耗增加、压 力下降
听漏气噪声、 空气压缩机
频繁打压
Ⅱ
加强维修 保护
安全阀
错误开启
不能安全 泄压
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。
故障类型和影响分析方法
2.故障类型和影响分析方法故障类型和影响分析 (FMEA)方法是美国在20世纪50年代为分析确定飞机发动机故障而开发的一种方法，许多国家在核电站、石油化工、机械、电子、电气仪表等工业中都有广泛的应用，是系统安全工程中重要的分析方法之一，是一种系统故障的事前考察技术。
该方法是由可靠性技术发展起来的，只是分析目标有了变化而已。
FMEA的基本内容是从系统中的元件故障状态进行分析，逐次归纳到子系统和系统的状态，主要是考虑系统内会出现哪些故障，它们对系统产生什么影响，以及怎样发现和消除。
事故原因事故直接原因分析（重点）在《企业职工伤亡事故调查分析原则》（GB/6442—1986）中规定，属于下列情况为直接原因：（1）机械、物质或环境的不安全状态；（2）人的不安全行为。
不安全状态和不安全行为在《企业职工伤亡事故分类标准》（GB/6442—1986）中有规定，如下。
1、机械物质或环境的不安全状态1）防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷（1）无防护。
其中包括无防护罩、无安全保险装置、无报警装置、无安全标志、无护拦或护拦损坏、电气为接地、绝缘不良等。
（2）防护不当。
其中包括防护罩未在适当位置、防护装置调整不当、防爆装置不当，电气装置带电部分裸露等。
2)设备、设施、工具、附件有缺陷(1)设计不当，结构不合安全要求。
其中包括通道门遮挡视线；制动装置有缺欠；安全间距不够;拦车网有缺欠；工件有锋利毛刺、毛边；设施上有锋利倒梭等。
(2)强度不够。
其中包括机械强度不够；绝缘强度不够；起吊重物的绳索不合安全要求等。
(3)设备在非正常状态下运行。
其中包括设备带“病”运转；超负荷运转等。
(4)维修、调整不良。
其中包括设备失修;地面不平；保养不当、设备失灵等。
3)个人防护用品用具——防护服、手套、护目镜及面罩、呼吸器官护具、听力护具、安全带、安全帽、安全鞋等缺少或有缺陷(］)无个人防护用品、用具。
(2)所用的防护用品、用具不符合安全要求。
故障类型和影响分析方法
对数据安全的影响
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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。
故障类型和影响分析
益。
04
故障预防和处理
故障预防措施
01
定期维护
对系统和设备进行定期维护，包括软件更新、硬件清洁、散热系统检查
等，确保其正常运行，减少故障发生的可能性。
02
数据备份
重要数据和文件应定期备份，以防数据丢失或损坏。同时，备份数据需
程序错误。软件故障通常由于程 序错误、操作系统崩溃或病毒感 染等原因引起，可能导致应用程
序无法正常运行或数据损坏。
兼容性问题。软件故障还可能由 于软件之间的兼容性问题、驱动
程序冲突等导致系统不稳定。
人为操作失误。人为操作失误， 如误删除重要文件、错误配置系 统参数等，也可能引发软件故障
。
网络故障
连接问题。网络故障通常由于网络设 备（如路由器、交换机）故障、网络 线路损坏等原因导致网络连接中断。
存储在安全可靠的位置，确保在故障发生时能及时恢复。
03
冗余设计
关键系统和设备应采用冗余设计，即在同一环节布置多个相同的设备或
系统，确保在其中一部分出现故障时，其他部分能继续正常工作，降低
故障对整体运行的影响。
故障处理流程
故障定位
在发现故障后，首先需要对故障进行定位，确定 故障发生的具体位置和范围，为后续处理提供依 据。
故障可能会导致生产设备 停机，从而减少生产时间 ，降低生产效率。
维修和调试时间
故障后的维修和调试需要 消耗一定时间，进一步影 响生产效率。
生产波动
故障可能导致生产过程中 的波动，使得生产计划和 进度受到影响，降低生产 效率。
安全性影响
人员安全
故障可能会引发安全问题，对 现场人员造成伤害或死亡。
故障类型和影响分析
逻辑分析法：故障类型和影响分析1 目的FMEA的目的是辨识单一设备和系统的故障模式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 故障和故障类型1)故障元件、子系统、系统在运行时，达不到设计规定的要求，不能完成任务的情况称为故障。
2)故障类型系统、子系统或元件发生的每一种故障的形式称为故障类型。
例如，—个阀门故障可以有4种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。
3)故障等级根据故障类型对系统或子系统影响程度的不同而划分的等级称为故障等级。
3 资料文件的要求使用FMEA方法需要如下资料：①系统或装置的P&IDS。
②设备、配件一览表。
③设备功能和故障模式方面的知识。
④系统或装置功能及对设备故障处理方法知识。
FMEA方法可由单个分析人员完成，但需要其他人进行审查，以保证完整性。
对评价人员的要求随着评价的设备项目大小和尺度有所不同。
所有的FMEA评价人员都应对设备功能及故障模式熟悉，并了解这些故障模式如何影响系统或装置的其他部分。
4 故障分类故障类型及发生故障的原因见表1。
5 故障类型分级方法5．1 定性分级方法定性分级方法按故障类型对子系统或系统影响的严重程度分为4级(见表2)。
划分故障等级主要是为了分出轻重缓急以采取相应的对策，提高系统的安全性。
5．2 半定量故障等级划分法依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障的发生频率、防止故障的难易程度和工艺设计等情况来确定半定量等级(见表3)。
1)评点法在难于取得可靠性数据的情况下，可以采用评点法，此法较简单，划分精确。
它从几个方面来考虑故障对系统的影响程度，用一定的点数表示程度的大小，通过计算，求出故障等级。
利用下式求评点数：式中 Cs——总点数，0<Cs<10。
Ci——因素系数，0<Ci<10。
评点因素和点数Ci见表4。
如何确定点数Ci呢?可由3～5位有经验的专家座谈、讨论，提出Ci的数值，这种方法又称BS法(Brain Storming)，意思是集中智慧。
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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。
表 2-6 常见故障类型结构破损机械性卡住振动不能保持在指定位置上不能开启不能关闭误开误关内漏外漏超出允许上限超出允许下限间断运行运行不稳定意外运行错误指示流动不畅假运行不能开机不能关机不能切换提前运行滞后运行输入量过大输入量过小输出量过大输出量过小无输入无输出电短路电开路漏电其它对产品、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：（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，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。
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。
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元素 故障类型 可能的原因对系统影响按钮卡住接点断不开机械故障 机械故障人员没放开按钮 电机不转电机运转时间过长 短路会烧毁保险丝 继电器 接点不闭合接点不断开 机械故障 机械故障经过接点电流过大 电机不转电机运转时间过长 短路会烧毁保险丝 保险丝 不熔断 质量问题 保险丝过粗 短路时不能断开短路电机不转 短路质量问题 按钮卡住继电器接点不闭合 质量问题 运转时间过长丧失系统功能电路电流过大烧毁保险丝使继电器接点粘连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型 故障的影响 故障原因 故障的识别 校正措施 轻微漏气 能耗增加接口不严 漏气噪声，空压机频繁打压 加强维修保养 严重漏气 压力迅速下降 焊接裂隙 压力表读数下降，巡回检查 停机修理 破裂 压力迅速下降损伤人员设备材料缺陷、 受冲击等压力表读数下降，巡回检查 停机修理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。
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别划分为若干等级。
例如，美国的杜邦公司把概率划分为6 等级，危险程度划分为3个等级（见表2-9 中注）。
表 2-9 起重机的故障类型和影响、危险度分析（部分）项目构成元素故障模式故障影响危险程度故障发生概率处理方法应急措施制动装置电气元件机械部件制动瓦块动作失灵变形、摩擦间隙过大过卷、坠落破裂摩擦力小大中大10-210-410-3仪表检查观察检查立即检修及时检修调整钢丝绳股钢丝变形、磨损断超标断绳断绳中大10-410-1观察检查更换更换注：①危险程度分为：大：危险；中：临界；小：安全。
②应急措施：立即停止作业；及时检修；注意。
③发生概率：非常容易发生： 1Х10-1容易发生： 1Х10-2偶尔发生： 1Х10-3不常发生： 1Х10-4几乎不发生： 1Х10-5很难发生： 1Х10-6当用危险度一个指标来评价时，可按下式计算危险度：∑==ni t k k C 121)(λαβ (2-1)式中，C —系统的危险度；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 —导致系统重大故障或事故的故障类型出现时，系统发生重大故障或事故的概率；k 1—实际运行状态的修正系数； k 2—实际运行环境条件的修正系数。
表2-10 列出了供参考的β值。
表 2-10 参考的β值影 响发生概率（β）实际损失可以预计的损失 可能出现的损失 没有影响β= 1.000.10≤β＜ 1.00 0 ＜β＜ 0.10 β= 01.4 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程。