机电产品部件安全性关键度的量化研究

《机电产品部件安全性关键度的量化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、机电产品部件安全性关键度的量化研究机电产品部件安全性关键度的量化研究摘要本文首先通过FMECA1分析对机电产品部件的不同故障类型的危害度进行计算，然后通过对故障可能导致的事故类型构造事故树，计算每种故障类型的关键重要度系数，再对危害度和关键重要度系数进行合成实现了对部件的安全性关键度的度量。通过分析产品内外条件的改变对安全关键部件的影响从而得出部件安全性关键度在部件全寿命周期中的动态特性。关键词安全性关键度；量化；特性中图分类号TH13文献标识码A文章编号1674-6708(2013)105-0168-020引言科技的进步使各种机电产品

2、的愈加复杂化，有些甚至由数以千万计的元件、部件组成，准确地找出对产品安全性产生关键影响的部件至关重要。2000年MIL-STD-882D2提出了“safety-critical”一词，自此，国内外的业界学者对“安全性关键部件”的关注程度口益升温,但对部件安全性关键度的定量化的研究却少之又少。王小文的《产品安全关键度研究》3—文中提出了部件安全性关键度的计算模型，本文结合其计算理论提供了另一种计算方法，并对安全性关键度进行了特性分析。目前国内外对于产品的“安全性关键”问题讨论的层次逐渐深入，各国学者从统计分析工具利用等角度针对安全关键系统

3、进行研究,但以软件研究居多，遗憾的是大部分都是在主观判断安全性关键部件的基础上，进而对这些部件进行相应的分析研究。主观判断却会使安全性关键件定位不准确，为设计、维护造成误差，甚至会对产品安全性造成严重的影响。定性研究虽简单直接，但受研究人员经验和能力影响大，难以实现对数据的更深层次分析；定量研究要基于大量的数据，耗时长，涉及范围较广，但是分析基于科学数据，受主观影响较小，易于总结规律并普遍适用。需要注意的是，正如MIL-STD-882E中强调的，在有数据支持的情况下，定量优于定性，如果数据缺失或失真，就可能事倍功半，甚至为判断带来消极影

4、响。这里我们讨论的更多是一种数据完整的科学化的理想状态。量化部件的关键程度能够帮助我们科学地确定关键部件，从而在复杂系统中准确的定位对系统起关键影响作用的部分。产品系统安全性控制的有效性很大程度上取决于对安全性关键部件从设计、制造、维护直至报废的全寿命周期的持续关注。为了衡量部件故障对系统故障甚至于事故的影响程度，部件安全性关键度的出现为产品设计和维修人员在确定主要控制对象方面提供了参考。对“safety-criticaldegree"由提出到描述再到定量化分析已经把部件的安全性问题转移到了如何对其关键程度进行界定和计算。在机电产品中，

5、各部件可有多于一种的故障类型，每种故障类型又可参与多于一种的事故类型，所以，在对部件安全性关键度进行度量时，要充分考虑二者之间的相互影响关系。本文研究思路：对部件进行FMECA分析，计算直接导致事故的故障类型的危害度；建造故障树，计算基本事件的关键重要度系数（事实上，选择结构重要度系数、概率重要度系数和关键重要度系数中的哪种作为计算对象取决于使用目的，由于本文强调各部件故障模式对顶事件影响关键程度，所以这里我们选择关键重要度系数）；对危害度值和关键重要度系数进行合成，求得部件安全性关键度。1部件安全性关键的计算其中为故障模式相对频率，为

6、故障后果概率，为元件故障率。所以，在系统具有完备故障率数据的情况下，由此我们能够精确的计算出所有故障模式的危害度。以上计算危害度的方法固然结果精确，然而由于影响故障模式的因素具有不确定性，不同的温度、湿度等条件下故障率可能不同，所以可靠的故障率往往难以确定，这样就大大降低了其公式的适用性。基于以上情形，我们可以选择计算方便、直观性较强的风险优先数来表达故障的危害程度。即对由设计人员、使用人员和维护人员可根据经验或与考察对象相似系统的故障记录，对故障发牛•概率P、故障严重度S和故障可检测性D这三个指标进行打分，形成三种十分制分数，三个分数

7、连乘得到风险顺序数RPN（Riskprioritynumber）,公式表达式为。风险顺序数同样表达了不同故障类型对系统安全性的影响程度，此方法数据获取相对容易，其推广性较强。2）建造故障树，求取关键重要度系数对基本事件进行重要度分析，在求得定性的结构重要度、割集重要度和定量的概率重要度、关键重要度的基础上，确定基本事件的关键重要度系数其中一第i个基本事件的关键重要度系数，一笫i个基本事件的概率重要度系数，P（T）—顶事件发生概率，一第i个基本事件的发生概率。3）部件安全性关键度的合成一个产品的故障模式有很多种，不同的故障模式组合导致不同

8、的事故类型，一个事故类型对应一个故障树，一种故障模式可在一个或多个故障树中出现，且在不同故障树中有不同的重要度系数。通常所说的基本事件的关键重要度系数只是部件的某一故障模式在某一故障树中的关键重要度系数，要