基于故障樹分析的質量審核方法研究

朱洋永

上海航空工業（集團）有限公司 上海 200000

故障樹是一種圖形演繹,它把系統故障與導致發生該故障的各種可能原因形象地繪制成樹形故障圖表，較直觀地反映故障、元部件、系統及故障因素、原因之間的相互關系。[1]故障樹分析是一種特殊的倒立樹狀的邏輯因果關系圖，是以一個不希望發生的產品故障事件或災難性危險事件即頂事件作為分析的對象，通過由上向下的嚴格按層次的故障因果邏輯分析，逐層找出故障事件的必要而充分的直接原因（包括硬件、軟件、環境、人為因素等），從而對失效癥狀進行診斷。[2]由FTA結果，可確定系統關鍵部位、薄弱環節、應對措施等，FTA是被公認的靈活、簡單的系統可靠性分析方法，已由航空航天領域滲透到各個工業應用領域，如核能、軍事、船舶、電子、化工和機械工業等。

1 建立質量管理體系故障樹

航空工業的質量管理體系是一個非常復雜的動態系統。雖然故障樹分析法在設備故障診斷、裝備可靠性工程中被廣泛采用，但很少用于質量管理體系的診斷與控制。本文就FTA技術應用于航空工業質量管理體系審核進行研究探討，建立質量管理體系故障樹，采用定性分析的方法確定質量管理體系的關鍵因素。

第一步：熟悉系統。建樹前，必須對航空工業的質量管理體系有深入的了解，熟悉AS9100系列標準，明確過程之間的相互作用及接口關系。

第二步：確定分析目的和故障判據，選擇頂事件。本文應用FTA技術進行質量管理體系審核方法的研究，故選擇最不希望發生的系統狀態作為頂事件，即：質量管理體系運行不良。

第三步：建立故障樹。確定生產管理過程、資源管理過程、產品實現過程和測量、分析與改進過程中可能引起質量管理體系運行不良的事件，利用故障樹專用的事件和邏輯門符號，將故障事件之間的邏輯推理關系表達出來，建立如下的質量管理體系故障樹邏輯圖。如此，遵循建樹規則逐級向下發展,直至不需要再進一步分析為止，即所有原因事件都是底事件為止。

圖1 質量管理體系故障樹（FTA）邏輯圖

故障樹常用符號有：

圖1中各事件及狀態變量定義如下：

X1——質量管理體系建立未達到標準要求

X2——程序文件制定的不科學不規范

X3——文件控制不符合要求

X4——記錄控制不符合要求

X5——質量方針目標不能滿足持續改進的要求

X6——管理者代表不能履行職責

X7——組織機構不健全，不能發揮作用

X8——管理評審輸入不全

X9——對質量管理體系及其過程的有效性未作評審

X10——人力資源不能滿足產品質量要求

X11——基礎設施不能滿足產品質量要求

X12——工作環境不符合要求，如溫度、濕度、振動等影響產品質量

X13——項目管理不滿足要求

X14——風險管理的建立、實施和保持不滿足要求

X15——構型管理的建立、實施和保持不滿足要求

X16——未識別、實施和保持工作轉移

X17——未確定和評審與產品有關的要求

X18——設計開發輸入不能滿足功能要求

X19——設計開發輸出不能滿足輸入要求

X20——設計開發評審記錄未保持，不便于設計改進

X21——設計開發更改未按程序進行

X22——對供方的能力評價和選擇不滿足要求

X23——采購的產品質量信息反饋未形成閉環控制

X24——采購產品的驗證未按程序進行

X25——生產和服務受控條件不滿足要求

X26——生產和服務過程的確認未作安排

X27——未使用適宜的方法標識產品

X28——未按要求進行產品防護

X29——工裝、工具、監視和測量設備的控制不滿足要求

X30——未監視顧客滿意的信息

X31——未按策劃的時間和要求開展內部審核

X32——未采用適宜的方法對質量管理體系過程進行監視和測量

X33——產品的監視和測量不滿足產品特性要求

X34——不合格品控制及處置未按程序要求執行

X35——數據分析不滿足持續改進產品質量和體系的有效性要求

X36——糾正措施不落實

X37——對潛在不合格及其原因未采取預防措施

E1——質量管理體系建立不能持續改進其有效性

E2——管理職責不滿足質量活動要求

E3——資源管理達不到產品質量要求

E4——產品實現過程不符合質量管理體系要求

E5——測量、分析及改進不符合質量管理體系要求

E6——質量管理體系文件不齊備，不符合要求

E7——職責、權限與溝通不符合要求

E8——未按策劃的時間和要求進行管理評審

E9——產品實現的策劃不符合要求

E10——設計開發控制不良

E11——采購的產品對最終產品質量影響不良

E12——生產和服務提供失控

E13——測量不能確保質量管理體系的符合性

E14——不符合持續改進質量管理體系有效性的要求

T——質量管理體系運行不良

2 定性分析，確定關鍵因素

故障樹定性分析的目的是尋找導致頂事件發生的原因和原因組合，即識別頂事件所代表的所有系統故障模式。割集是故障樹的若干底事件的集合，如果這些底事件都發生將導致頂事件發生。最小割集是其中所含的底事件數目不能再少的割集，即在最小割集中去掉任何一個底事件之后，剩下的底事件集合就不是割集了。一個最小割集代表引起故障樹頂事件發生的一種故障模式。

確定系統最小割集的方法有上行法、下行法和二元決策圖法三種，三種方法結果應一致。以上行法為例，其對質量管理體系故障樹求最小割集的步驟是：從底事件開始，逐級由下向上進行，直到所有的結果事件都已處理，將得到的表達式逐級代入，按照布爾邏輯運算規則，將頂事件表示為底事件乘積之和的最簡式，其中每一項對應一個最小割集，從而得到質量管理體系故障樹所有的最小割集。

對圖1所示求最小割集，計算如下：

E6=X2+X3+X4

E1=X1E6=X1——3項

E7=X6+X7

E8=X8+X9

E2=X5E7E8= X5——4項

E3= X10+X11+X12= ——3項

E9=X13+X14+ X15+X16

E10=X18+X19+ X20+X21

E11=X22+X23+ X24

E12=X25+X26+ X27+X28

E4= X17X29E9E10E11E12= X17X29——192項

E13=X30+X31+ X32+X33

E14=X36+ X37

E5=X34X35E13E14= X34X35——8項

則該質量管理體系故障樹最小割集為

T== X1+ X5++ X17X29+ X34X35

展開后，共有3+4+3+192+8=210項，故該質量管理體系的最小割集為 210個。從上式可以看出，X1、X5、X17、X29、X34、X35在210個集合中出現的頻率最高。因此，底事件X1、X5、X17、X29、X34、X35是影響頂事件“質量管理體系運行不良”的主要因素，是質量管理體系中的薄弱環節，在審核活動開展過程中應予以重點關注，如：適當加大抽樣比例、增加審核人天等。

3 結語

本文主要是運用故障樹分析（FTA）原理，將質量管理體系運行不良的問題進行具體而簡單化處理，梳理各個過程出現問題的各因素間的邏輯關系，進而計算出各底事件在質量管理體系失效時的結構重要度。綜上所述，運用故障樹分析（FTA）對質量管理體系審核方法的研究和探討是可行的，本文所述的方法為航空工業質量管理體系的持續改進提供了一種應用技術。