基于FTA的通信設備預防性維修研究

閆輝 嚴格

通信設備結構復雜，元器件集成度高，容易發生故障。采用有效的預防性維修可降低設備故障率，避免嚴重故障的發生，減少突擊式維修對設備效能發揮的影響。但目前主要依靠技術人員經驗、缺乏科學定性與定量依據的維修方式，往往難以達到預期維修目標。通過開展基于FTA的預防性維修，能夠顯著提高通信設備維修效率，確保通信設備的可靠性。

一、基本概念

（一）預防性維修

設備維修按時間和目的可分為故障維修、以可靠性為中心的維修、改進性維修和預防性維修。其中，預防性維修則是在故障發生前，以預防故障為目的，根據計劃或目標，通過對設備的系統性檢查、檢測和（或）定期更換，以防止功能故障發生，使設備保持在規定狀態所進行的活動。預防性維修主要用于發生故障后可能危及安全，影響任務完成，或導致較大損失的設備。

（二）FTA

故障樹分析法（FTA）是通過對可能造成設備故障的因素進行分析，依此畫出故障樹，以確定設備故障原因的各種可能組合方式和（或）其發生概率的一種分析技術。FTA是運用自上而下圖形演繹的方式，對某種失效事件在特定條件下的邏輯推理方法。它把最不希望發生的事件作為頂事件，分析故障發生的機理，把發生故障的邏輯關系用樹枝形圖表示出來，逐級向下類推，直至找到頂事件的所有基本因素，即故障樹的底事件為止。

FTA可以利用概率計算的方法，得到頂事件的故障率，同時也可以得到底端事件的一些定性或定量的評價結果，幫助技術人員判明潛在的設備故障模式與災難性危險因素，查找可靠性和安全性的短板，完善維修方案。

二、FTA在通信設備預防性維修中的運用

（一）理清維修思路

通過FTA對通信設備進行資料收集和技術分析，弄清故障的現象、原因及影響，并通過樹形圖的形式，直觀展現設備頂事件、中間事件和底事件之間的邏輯結構關系。通信設備預防性維修時，能夠根據這些邏輯結構關系，找到故障發生特點規律，更加準確、迅速地找到工作的切入點。

（二）優化維修決策

基于FTA的預防性維修，能夠通過邏輯決斷的方法來確定維修的要求，更加科學地確定維修對象、工作類型、維修周期和維修級別，避免維修不足或過度維修，實現以最少投入維持設備的可靠性和安全性。

（三）定位工作重點

FTA通過故障邏輯樹，列出邏輯表達式，經運算、簡化，求得構成事故的最小割集或防止事故發生的最小徑集，從而確定出導致故障的最基本因素的重要度排序，找到容易出現故障的薄弱環節。通信設備預防性維修時可通過FTA直達問題根源，抓住主要矛盾，提高工作效益。

（四）提供數據支持

FTA能夠以演繹的方法找到通信設備容易發生故障的部位或環節，以圖示的形式反應故障產生的各種途徑，以數據的形式展現設備可靠性特征量。維修人員能夠更容易對通信設備進行真實而透徹的理解，使預防性維修更加合理。

三、基于FTA通信設備預防性維修的步驟

（一）匯集信息

廣泛收集通信設備說明書、操作規程、電路圖、檢修規范等資料，調閱維修保養記錄，現場檢查設備主要結構、功能及管理現狀等，全面而深入掌握通信設備綜合情況。

（二）分析故障

對通信設備已發生和可能發生的故障進行研究，列出故障清單，并根據故障發生機理和對設備技術性能的影響等，分清主次，選擇合適的頂事件、中間事件和底事件。

（三）建立故障樹

分析通信設備故障時，可根據實際情況，將整個設備作為整體，確定一個頂事件，也可以按照功能、結構等，選擇若干個頂事件，分別建樹，構建系列故障樹。確定頂事件后，根據故障模式，向下列舉出導致故障的全部直接原因，并根據邏輯關系，用相應的邏輯門相連。同樣方法層次向下，直至所有故障達到無法再向下分析原因事件。

（四）故障樹規范簡化

運用修建法、模塊化等方法，對故障樹進行簡化，去掉邏輯多余的事件，減小故障樹的規模，方便定性和定量分析。

（五）定性分析

求出最小割集或最小路集，找到引發頂事件發生的最小的必要底事件集合，或者防止頂事件發生的最小的必要底事件集合。

（六）定量分析

根據故障樹底事件發生概率、故障樹結構函數等，計算頂事件發生概率，底事件的概率重要度、結構重要度、關鍵重要度等，為預防性維修提供數據支撐。

（七）確定預防性維修策略

根據故障樹分析結果，制定通信設備預防性維修計劃，指導預防性維修開展。

（八）預防性維修實施

根據通信設備預防性維修計劃進行維修。

四、基于FTA的通信設備預防性維修實例

作者結合通信設備維修工作實踐，以某通信設備中電源模塊故障為例，演示基于FTA的通信設備預防性維修。

（一）信息收集與故障分析

通過對電源模塊電路圖、說明書以及對比近年來有關維修記錄的分析，確定：

頂事件為電源模塊輸出異常（T）

中間事件為開關電源故障（A1）、濾波電路故障（A2）、保護電路故障（A3）等14項。電源模塊故障樹中間事件及編號見表1。

底事件為開關變壓器損壞（X1）、開關三極管損壞（X2）、脈寬調制器損壞（X3）等23項。電源模塊故障樹底事件及編號見表2。