故障樹分析法在醫療設備維修中的應用

【作者】劉洪斌

廣州醫學院附屬廣佛醫院設備科，佛山市，528251

故障樹分析法在醫療設備維修中的應用

【作者】劉洪斌

廣州醫學院附屬廣佛醫院設備科，佛山市，528251

該文對傳統的故障樹分析法做了介紹；對其在醫療儀器維修中的應用特點做了詳細的說明。該方法引入醫療儀器維修時做了大幅的修改：去掉了邏輯符號、邏輯分析與計算，放棄了其復雜的程序，而只保留了其形象而實用的故障樹圖，且故障樹圖也有本質的區別——故障樹不再是邏輯樹而是故障查找的思維樹，故障樹中節點的定義不同，樹枝的組成也不同。

醫療儀器維修；故障樹分析法；方法改進；應用

0　引言

由于醫療設備的復雜性，廠家對技術資料的封鎖、對維修的壟斷，醫院工程人員對醫療設備的維修存在較大的困難，尤其是復雜的醫療儀器，需要工程人員掌握必要的維修方法，利用廠家提供的有限資料，盡可能地自己維修，打破廠家的壟斷，降低高昂的維修費用，可為醫院節約大量的維修成本。

將故障樹分析法進行改進，借用其思維方式與方法精髓——故障樹圖，應用于醫療儀器故障的檢修。

1　傳統的故障樹分析法介紹

故障樹分析(FTA)技術是美國貝爾電報公司的電話實驗室于1962年開發的，是安全系統工程的主要分析方法之一。

FAT首先確定某個不希望系統發生事件（也稱頂事件或終端事件）作為問題的出發點，然后運用邏輯的推理分析引起這一頂事件發生的各種原因和影響關系，并畫出它們之間的邏輯關系圖，這種圖形即所謂故障樹，最后根據故障樹的結構列出計算頂事件發生概率的邏輯關系式。

故障樹圖是一種邏輯因果關系圖，樹枝（邊）可代表系統、子系統或元件的事故事件，而節點代表事故事件之間的邏輯關系。

故障樹分析有10個基本程序，相當復雜。

2　傳統故障樹分析法在醫院應用存在的困難

傳統的故障樹分析法是一種非常實用的故障分析方法，但其需要大量的時間與精力，較適用于生產廠家或擁有大批量同型號復雜系統的工廠編寫維修手冊，對同一復雜系統一般只有一兩臺的醫院來說，醫學工程人員平時的工作量相當大，沒有時間用大量的精力對大部分可能不會遇到的各種可能故障事先進行故障樹分析。

3　故障樹分析法在醫療設備維修中的應用

鑒于以上原因，在醫療儀器維修中全盤引入故障樹分析法行不通。我們設法將其改進：不引入其整套的程序，而只引入其思維方式與方法精髓——故障樹圖，將可能引發故障的各控制電路中的關鍵線路、元件從復雜的電路圖中找出，并繪出其在電路聯接中的節點的圖形——故障樹圖，為維修復雜的醫療儀器理順思路。我們將其稱為醫療儀器的故障樹維修法。

3.1醫療儀器的故障樹維修法的特點

醫療儀器的故障樹維修法去掉了傳統故障樹分析法的大部分程序、邏輯與計算分析等，而只保留了關鍵的故障樹圖，且故障樹本身與傳統的故障樹相比也有以下特點：

(1) 故障樹圖不是傳統的邏輯圖 在醫療儀器的故障樹維修法中，不需要嚴謹的邏輯，只有在少數情況下才需要進行邏輯分析，所以，在故障樹中不需要對各相關的枝節繪出其邏輯樹，故障樹中的枝節其實變為相關控制電路中各關鍵節點的聯接圖，不需要給出其邏輯結構，只是簡單地將各節點以線連接，形成一個樹的形狀。但也要求維修者有足夠的知識能根據原理與電路圖，對各枝節的設計意圖與作用做到心中有數，快速地進行基本而必要的邏輯判斷，才能對需要邏輯分析的枝節的節點是否正常進行判斷，從而排除好的枝節，鎖定故障枝節。所以，該方法并不是不需要邏輯，只不過為節省時間，盡量將邏輯模糊化，將邏輯放在心中，不在故障樹上去繪邏輯圖，也不進行復雜的邏輯計算、概率的計算、定量或定性的分析。

(2) 符號不講究 對故障樹分析法中的各種符號不講究，隨意以任何符號表示，且符號無任何的意義，甚或任何符號都不畫，直接以關鍵節點來標記，只講求樹中各枝節的關聯、層級與排查時的順序，只為節省時間。

(3) 節點的定義不同，節點也是樹枝的組成部分在傳統故障樹分析法中，樹枝(邊)可代表系統、子系統或元件的事故事件，而節點代表事故事件之間的邏輯關系；而在醫療儀器的故障樹維修法中，節點代表比較關鍵的一些元件在控制電路中的接腳或輸入輸出線纜的接口中的接腳等，樹枝(邊)既可由系統、子系統或元件的事故事件組成，但大部分是由各關鍵元件的節點組成樹枝，也就是說節點本身就是樹枝的重要組成部分。為簡化故障樹，一般只將關鍵的節點畫入故障樹，而無需將所有的元件都畫進故障樹。

(4) 對結構復雜的樹也可對懷疑的枝節單獨繪圖，以簡化樹形。

(5) 故障樹的結構一般與控制電路的大體結構對應，只不過為了簡化結構過濾了大量的電路與元件，只選取重要的模塊、元件、節點組成故障樹。

(6) 樹枝的順序沒有嚴格的限制 實際應用中，可打破電路的先后順序：對懷疑的枝節，或是樹中枝節兩節點之間的電路，根據電路圖直接測量頭尾二個節點，并將其畫入故障樹，如能測出故障在兩節點之間，可打亂電路的先后順序，取頭尾節點之間的中間節點（或是其它的關鍵節點）測量，并將新形成的枝節（按電路順序本應畫在之前已畫出的頭尾節點之間）畫在故障樹中原枝節的后面，這樣反復將枝節分段排查，將可能故障枝節的節段不斷向故障點逼近，快速縮窄查找的范圍，直至查出故障元件。所以，故障樹圖中的各節點的先后順序并不代表控制電路的順序或邏輯關系，只反映查找故障的一個思維順序，沒有嚴格的先后順序與邏輯關系，節點（樹枝）的選取也較隨意，一般為對維修有用又方便測量的興趣點。

3.2與醫療儀器故障樹維修法同時使用的兩種方法：節點法與排除法

所謂節點法，就是通過選取關鍵的節點進行測量，獲得所需要的關鍵數據，根據工作原理做出節點前后的電路中各器件是否與故障有關的定性或定量判斷。所謂排除法，分兩種情形，一種是根據節點法獲得的數據，利用儀器的工作原理排除與故障無關的環節；另一種是利用相同機器上好的器件或是同機上相同部件對調進行試機，以確定是否為該器件損壞，從而排除與故障無關的環節。節點法與排除法通常同時使用，結合故障樹分析法，對各關鍵節點進行測量分析，排除好的枝節，縮小查找范圍，鎖定故障枝節，最終快速找到故障元件，可應用于整個維修過程的各個環節，特別適用于有電路圖紙的儀器的維修。

3.3利用故障樹分析法對復雜醫療儀器進行維修的可行方法

充分掌握儀器的原理，心中需有可能引發故障的控制電路的結構圖，并由此查找電路圖，快速繪出故障樹主枝的圖形；以豐富的經驗，利用節點法與排除法，能通過各種簡單的經驗（觀察動作、指示燈、聲音以及一些可以簡單方法測試的環節）或測量（測量節點的相關數據），對各主枝是否正常做出快速判斷，將故障鎖定在一個或幾個可能的主枝，避免整樹查找，爭取時間；有扎實的電路理論知識，快速而準確地對可能存在故障的主枝從復雜的電路圖中找出其分枝，并將該主枝的簡易故障樹圖繼續往下畫，同樣的方法，由粗至細逐級查找并繪出可能的故障枝節，繪一級，測一級，同時分析，排除好的枝節，鎖定故障或可能故障的枝節，最終找出故障元件，整個過程下來，需要的故障樹繪完了，故障也就找到了，而在繪出的故障樹上只剩下真正有故障的枝節或是少量因不確定而可能存在故障的其它枝節，相比完整的故障樹少了絕大部分，能節省大量的工作，以最快的速度完成故障元件的查找，以最小的成本完成故障的維修。

4　舉例

現以GE Prestige II 數字胃腸機一次透視不曝光故障利用故障樹維修法進行舉例說明。

故障現象：GE Prestige II 數字胃腸機透視、拍片均不曝光。

檢修步驟：(1) 繪故障樹主枝圖。要求平時對儀器的工作原理有較熟悉的了解，心中應有與故障相對應的控制原理圖，繪出圖1中上端的故障樹主枝圖。

(2) 快速排除與故障無關的枝節。通過聽球管聲音排除了旋轉陽極啟動故障；利用摸球管溫度的方法基本排除了水冷器不工作引起的溫度保護；通過拆下球管觀察球管窗口燈絲是否點亮排除了燈絲加熱電路故障。

(3) 利用節點法與排除法，選取關鍵節點進行測量，主攻故障枝節。剩下高壓電路，繼續繪故障樹圖，繪一級，測一級：將曝光時間設定在1S以上，按下曝光按鈕，查到高壓發生器或是高壓逆變器（INVERT BOARD）的P1、P2（高壓初級）無電壓，同樣的方法測得曝光動作時提供給逆變器的直流電源DC BUS+與DC BUS-之間有正常的電壓，說明故障出在逆變控制部分，測TP2、TP3（G-T11、E-T11）之間曝光動作時絕緣柵雙極型晶體管Q6無控制電壓（正常時曝光瞬間萬用表會有一下的數值跳動，下同），TP22、TP23（G-T12、E-T12）之間驅動Q26的控制電壓同樣沒有，TP1與TP21對地之間曝光時也均無電壓，則變壓器T1無輸出電壓，測T1的初級+24V電壓正常，測得曝光時曝光控制信號FSPEXP-1對地的控制電壓正常，而測場效應管Q80的2腳（TP65）電壓始終為0V，拆下測量其2-3腳之間直通短路，為Q80擊穿，查到故障原因，繪出如圖1所示故障樹圖。更換Q80，一切正常。

5　總結

通過使用此法，查找故障元件的效率能提高2倍以上，成功率達90%以上。做任何事情，方法最關鍵。通過將故障樹分析法進行改進運用于醫療儀器的維修，能在故障出現后以最快的速度查找出具體的故障元件，最大限度地節省時間、節約維修成本，需要幾萬元更換的電路板可能只要幾元就能修好，面對醫療設備技術復雜而又資源有限的現實，對于時間就是生命的醫院來說意義重大，具有重要的醫療效益、社會效益與經濟效益，值得推廣。

圖1　利用故障樹分析法檢修 GE Prestige II數字胃腸機不曝光故障Fig.1 By using fault tree analysis maintenance GE Prestige II digital gastr°intestinal machine n°t exp°sure °f failure

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The Application of the Fault Tree Analysis Method in Medical Equipment Maintenance

【 Writer 】LIU Hongbin Department of Equipment, Guangfo Hospital Affiliated to Guangzhou Medical College, Foshan, 528251

【 Abstract 】In this paper, the traditional fault tree analysis method is presented, detailed instructions for its application characteristics in medical instrument maintenance is made. It is made significant changes when the traditional fault tree analysis method is introduced into the medical instrument maintenance: gave up the logic symbolic, logic analysis and calculation, gave up its complicated programs, and only keep its image and practical fault tree diagram, and the fault tree diagram there are also differences: the fault tree is no longer a logical tree but the thinking tree in troubleshooting, the definition of the fault tree's nodes is different, the composition of the fault tree's branches is also different.

medical equipment maintenance, fault tree analysis, methods to improve, application

R197.39

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.020

1671-7104(2015)06-0460-03

2015-06-12

劉洪斌，E-mail: lhb-gcs@qq.c°m