基于FTA的通信设备预防性维修研究

闫辉 严格

通信设备结构复杂，元器件集成度高，容易发生故障。采用有效的预防性维修可降低设备故障率，避免严重故障的发生，减少突击式维修对设备效能发挥的影响。但目前主要依靠技术人员经验、缺乏科学定性与定量依据的维修方式，往往难以达到预期维修目标。通过开展基于FTA的预防性维修，能够显著提高通信设备维修效率，确保通信设备的可靠性。

一、基本概念

（一）预防性维修

设备维修按时间和目的可分为故障维修、以可靠性为中心的维修、改进性维修和预防性维修。其中，预防性维修则是在故障发生前，以预防故障为目的，根据计划或目标，通过对设备的系统性检查、检测和（或）定期更换，以防止功能故障发生，使设备保持在规定状态所进行的活动。预防性维修主要用于发生故障后可能危及安全，影响任务完成，或导致较大损失的设备。

（二）FTA

故障树分析法（FTA）是通过对可能造成设备故障的因素进行分析，依此画出故障树，以确定设备故障原因的各种可能组合方式和（或）其发生概率的一种分析技术。FTA是运用自上而下图形演绎的方式，对某种失效事件在特定条件下的逻辑推理方法。它把最不希望发生的事件作为顶事件，分析故障发生的机理，把发生故障的逻辑关系用树枝形图表示出来，逐级向下类推，直至找到顶事件的所有基本因素，即故障树的底事件为止。

FTA可以利用概率计算的方法，得到顶事件的故障率，同时也可以得到底端事件的一些定性或定量的评价结果，帮助技术人员判明潜在的设备故障模式与灾难性危险因素，查找可靠性和安全性的短板，完善维修方案。

二、FTA在通信设备预防性维修中的运用

（一）理清维修思路

通过FTA对通信设备进行资料收集和技术分析，弄清故障的现象、原因及影响，并通过树形图的形式，直观展现设备顶事件、中间事件和底事件之间的逻辑结构关系。通信设备预防性维修时，能够根据这些逻辑结构关系，找到故障发生特点规律，更加准确、迅速地找到工作的切入点。

（二）优化维修决策

基于FTA的预防性维修，能够通过逻辑决断的方法来确定维修的要求，更加科学地确定维修对象、工作类型、维修周期和维修级别，避免维修不足或过度维修，实现以最少投入维持设备的可靠性和安全性。

（三）定位工作重点

FTA通过故障逻辑树，列出逻辑表达式，经运算、简化，求得构成事故的最小割集或防止事故发生的最小径集，从而确定出导致故障的最基本因素的重要度排序，找到容易出现故障的薄弱环节。通信设备预防性维修时可通过FTA直达问题根源，抓住主要矛盾，提高工作效益。

（四）提供数据支持

FTA能够以演绎的方法找到通信设备容易发生故障的部位或环节，以图示的形式反应故障产生的各种途径，以数据的形式展现设备可靠性特征量。维修人员能够更容易对通信设备进行真实而透彻的理解，使预防性维修更加合理。

三、基于FTA通信设备预防性维修的步骤

（一）汇集信息

广泛收集通信设备说明书、操作规程、电路图、检修规范等资料，调阅维修保养记录，现场检查设备主要结构、功能及管理现状等，全面而深入掌握通信设备综合情况。

（二）分析故障

对通信设备已发生和可能发生的故障进行研究，列出故障清单，并根据故障发生机理和对设备技术性能的影响等，分清主次，选择合适的顶事件、中间事件和底事件。

（三）建立故障树

分析通信设备故障时，可根据实际情况，将整个设备作为整体，确定一个顶事件，也可以按照功能、结构等，选择若干个顶事件，分别建树，构建系列故障树。确定顶事件后，根据故障模式，向下列举出导致故障的全部直接原因，并根据逻辑关系，用相应的逻辑门相连。同样方法层次向下，直至所有故障达到无法再向下分析原因事件。

（四）故障树规范简化

运用修建法、模块化等方法，对故障树进行简化，去掉逻辑多余的事件，减小故障树的规模，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，找到引发顶事件发生的最小的必要底事件集合，或者防止顶事件发生的最小的必要底事件集合。

（六）定量分析

根据故障树底事件发生概率、故障树结构函数等，计算顶事件发生概率，底事件的概率重要度、结构重要度、关键重要度等，为预防性维修提供数据支撑。

（七）确定预防性维修策略

根據故障树分析结果，制定通信设备预防性维修计划，指导预防性维修开展。

（八）预防性维修实施

根据通信设备预防性维修计划进行维修。

四、基于FTA的通信设备预防性维修实例

作者结合通信设备维修工作实践，以某通信设备中电源模块故障为例，演示基于FTA的通信设备预防性维修。

（一）信息收集与故障分析

通过对电源模块电路图、说明书以及对比近年来有关维修记录的分析，确定：

顶事件为电源模块输出异常（T）

中间事件为开关电源故障（A1）、滤波电路故障（A2）、保护电路故障（A3）等14项。电源模块故障树中间事件及编号见表1。

底事件为开关变压器损坏（X1）、开关三极管损坏（X2）、脉宽调制器损坏（X3）等23项。电源模块故障树底事件及编号见表2。