故障树分析法在医疗设备维修中的应用

【作者】刘洪斌

广州医学院附属广佛医院设备科，佛山市，528251

故障树分析法在医疗设备维修中的应用

【作者】刘洪斌

广州医学院附属广佛医院设备科，佛山市，528251

该文对传统的故障树分析法做了介绍；对其在医疗仪器维修中的应用特点做了详细的说明。该方法引入医疗仪器维修时做了大幅的修改：去掉了逻辑符号、逻辑分析与计算，放弃了其复杂的程序，而只保留了其形象而实用的故障树图，且故障树图也有本质的区别——故障树不再是逻辑树而是故障查找的思维树，故障树中节点的定义不同，树枝的组成也不同。

医疗仪器维修；故障树分析法；方法改进；应用

0　引言

由于医疗设备的复杂性，厂家对技术资料的封锁、对维修的垄断，医院工程人员对医疗设备的维修存在较大的困难，尤其是复杂的医疗仪器，需要工程人员掌握必要的维修方法，利用厂家提供的有限资料，尽可能地自己维修，打破厂家的垄断，降低高昂的维修费用，可为医院节约大量的维修成本。

将故障树分析法进行改进，借用其思维方式与方法精髓——故障树图，应用于医疗仪器故障的检修。

1　传统的故障树分析法介绍

故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，是安全系统工程的主要分析方法之一。

FAT首先确定某个不希望系统发生事件（也称顶事件或终端事件）作为问题的出发点，然后运用逻辑的推理分析引起这一顶事件发生的各种原因和影响关系，并画出它们之间的逻辑关系图，这种图形即所谓故障树，最后根据故障树的结构列出计算顶事件发生概率的逻辑关系式。

故障树图是一种逻辑因果关系图，树枝（边）可代表系统、子系统或元件的事故事件，而节点代表事故事件之间的逻辑关系。

故障树分析有10个基本程序，相当复杂。

2　传统故障树分析法在医院应用存在的困难

传统的故障树分析法是一种非常实用的故障分析方法，但其需要大量的时间与精力，较适用于生产厂家或拥有大批量同型号复杂系统的工厂编写维修手册，对同一复杂系统一般只有一两台的医院来说，医学工程人员平时的工作量相当大，没有时间用大量的精力对大部分可能不会遇到的各种可能故障事先进行故障树分析。

3　故障树分析法在医疗设备维修中的应用

鉴于以上原因，在医疗仪器维修中全盘引入故障树分析法行不通。我们设法将其改进：不引入其整套的程序，而只引入其思维方式与方法精髓——故障树图，将可能引发故障的各控制电路中的关键线路、元件从复杂的电路图中找出，并绘出其在电路联接中的节点的图形——故障树图，为维修复杂的医疗仪器理顺思路。我们将其称为医疗仪器的故障树维修法。

3.1医疗仪器的故障树维修法的特点

医疗仪器的故障树维修法去掉了传统故障树分析法的大部分程序、逻辑与计算分析等，而只保留了关键的故障树图，且故障树本身与传统的故障树相比也有以下特点：

(1) 故障树图不是传统的逻辑图 在医疗仪器的故障树维修法中，不需要严谨的逻辑，只有在少数情况下才需要进行逻辑分析，所以，在故障树中不需要对各相关的枝节绘出其逻辑树，故障树中的枝节其实变为相关控制电路中各关键节点的联接图，不需要给出其逻辑结构，只是简单地将各节点以线连接，形成一个树的形状。但也要求维修者有足够的知识能根据原理与电路图，对各枝节的设计意图与作用做到心中有数，快速地进行基本而必要的逻辑判断，才能对需要逻辑分析的枝节的节点是否正常进行判断，从而排除好的枝节，锁定故障枝节。所以，该方法并不是不需要逻辑，只不过为节省时间，尽量将逻辑模糊化，将逻辑放在心中，不在故障树上去绘逻辑图，也不进行复杂的逻辑计算、概率的计算、定量或定性的分析。

(2) 符号不讲究 对故障树分析法中的各种符号不讲究，随意以任何符号表示，且符号无任何的意义，甚或任何符号都不画，直接以关键节点来标记，只讲求树中各枝节的关联、层级与排查时的顺序，只为节省时间。

(3) 节点的定义不同，节点也是树枝的组成部分在传统故障树分析法中，树枝(边)可代表系统、子系统或元件的事故事件，而节点代表事故事件之间的逻辑关系；而在医疗仪器的故障树维修法中，节点代表比较关键的一些元件在控制电路中的接脚或输入输出线缆的接口中的接脚等，树枝(边)既可由系统、子系统或元件的事故事件组成，但大部分是由各关键元件的节点组成树枝，也就是说节点本身就是树枝的重要组成部分。为简化故障树，一般只将关键的节点画入故障树，而无需将所有的元件都画进故障树。

(4) 对结构复杂的树也可对怀疑的枝节单独绘图，以简化树形。

(5) 故障树的结构一般与控制电路的大体结构对应，只不过为了简化结构过滤了大量的电路与元件，只选取重要的模块、元件、节点组成故障树。

(6) 树枝的顺序没有严格的限制 实际应用中，可打破电路的先后顺序：对怀疑的枝节，或是树中枝节两节点之间的电路，根据电路图直接测量头尾二个节点，并将其画入故障树，如能测出故障在两节点之间，可打乱电路的先后顺序，取头尾节点之间的中间节点（或是其它的关键节点）测量，并将新形成的枝节（按电路顺序本应画在之前已画出的头尾节点之间）画在故障树中原枝节的后面，这样反复将枝节分段排查，将可能故障枝节的节段不断向故障点逼近，快速缩窄查找的范围，直至查出故障元件。所以，故障树图中的各节点的先后顺序并不代表控制电路的顺序或逻辑关系，只反映查找故障的一个思维顺序，没有严格的先后顺序与逻辑关系，节点（树枝）的选取也较随意，一般为对维修有用又方便测量的兴趣点。

3.2与医疗仪器故障树维修法同时使用的两种方法：节点法与排除法

所谓节点法，就是通过选取关键的节点进行测量，获得所需要的关键数据，根据工作原理做出节点前后的电路中各器件是否与故障有关的定性或定量判断。所谓排除法，分两种情形，一种是根据节点法获得的数据，利用仪器的工作原理排除与故障无关的环节；另一种是利用相同机器上好的器件或是同机上相同部件对调进行试机，以确定是否为该器件损坏，从而排除与故障无关的环节。节点法与排除法通常同时使用，结合故障树分析法，对各关键节点进行测量分析，排除好的枝节，缩小查找范围，锁定故障枝节，最终快速找到故障元件，可应用于整个维修过程的各个环节，特别适用于有电路图纸的仪器的维修。

3.3利用故障树分析法对复杂医疗仪器进行维修的可行方法

充分掌握仪器的原理，心中需有可能引发故障的控制电路的结构图，并由此查找电路图，快速绘出故障树主枝的图形；以丰富的经验，利用节点法与排除法，能通过各种简单的经验（观察动作、指示灯、声音以及一些可以简单方法测试的环节）或测量（测量节点的相关数据），对各主枝是否正常做出快速判断，将故障锁定在一个或几个可能的主枝，避免整树查找，争取时间；有扎实的电路理论知识，快速而准确地对可能存在故障的主枝从复杂的电路图中找出其分枝，并将该主枝的简易故障树图继续往下画，同样的方法，由粗至细逐级查找并绘出可能的故障枝节，绘一级，测一级，同时分析，排除好的枝节，锁定故障或可能故障的枝节，最终找出故障元件，整个过程下来，需要的故障树绘完了，故障也就找到了，而在绘出的故障树上只剩下真正有故障的枝节或是少量因不确定而可能存在故障的其它枝节，相比完整的故障树少了绝大部分，能节省大量的工作，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维修。

4　举例

现以GE Prestige II 数字胃肠机一次透视不曝光故障利用故障树维修法进行举例说明。

故障现象：GE Prestige II 数字胃肠机透视、拍片均不曝光。

检修步骤：(1) 绘故障树主枝图。要求平时对仪器的工作原理有较熟悉的了解，心中应有与故障相对应的控制原理图，绘出图1中上端的故障树主枝图。

(2) 快速排除与故障无关的枝节。通过听球管声音排除了旋转阳极启动故障；利用摸球管温度的方法基本排除了水冷器不工作引起的温度保护；通过拆下球管观察球管窗口灯丝是否点亮排除了灯丝加热电路故障。

(3) 利用节点法与排除法，选取关键节点进行测量，主攻故障枝节。剩下高压电路，继续绘故障树图，绘一级，测一级：将曝光时间设定在1S以上，按下曝光按钮，查到高压发生器或是高压逆变器（INVERT BOARD）的P1、P2（高压初级）无电压，同样的方法测得曝光动作时提供给逆变器的直流电源DC BUS+与DC BUS-之间有正常的电压，说明故障出在逆变控制部分，测TP2、TP3（G-T11、E-T11）之间曝光动作时绝缘栅双极型晶体管Q6无控制电压（正常时曝光瞬间万用表会有一下的数值跳动，下同），TP22、TP23（G-T12、E-T12）之间驱动Q26的控制电压同样没有，TP1与TP21对地之间曝光时也均无电压，则变压器T1无输出电压，测T1的初级+24V电压正常，测得曝光时曝光控制信号FSPEXP-1对地的控制电压正常，而测场效应管Q80的2脚（TP65）电压始终为0V，拆下测量其2-3脚之间直通短路，为Q80击穿，查到故障原因，绘出如图1所示故障树图。更换Q80，一切正常。

5　总结

通过使用此法，查找故障元件的效率能提高2倍以上，成功率达90%以上。做任何事情，方法最关键。通过将故障树分析法进行改进运用于医疗仪器的维修，能在故障出现后以最快的速度查找出具体的故障元件，最大限度地节省时间、节约维修成本，需要几万元更换的电路板可能只要几元就能修好，面对医疗设备技术复杂而又资源有限的现实，对于时间就是生命的医院来说意义重大，具有重要的医疗效益、社会效益与经济效益，值得推广。

图1　利用故障树分析法检修 GE Prestige II数字胃肠机不曝光故障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

刘洪斌，E-mail: lhb-gcs@qq.c°m