故障树分析法在医疗设备维修中的运用分析

2022-06-21王佳珺

中国新技术新产品 2022年5期

王佳珺

（内蒙古包钢医院，内蒙古包头 014010）

0 引言

医疗设备至关重要。疾病诊断、有效护理、治疗均需要医疗设备的保障，现实中各种医疗设备的应用，可显著提升疾病诊断准确率，确保患者治疗顺畅。但这些医疗设备大多数成本高昂，为了降低故障率，须进行精细维护。在设备故障的诊断上，目前“故障树分析法”被有效应用，基于这种情况，该文将剖析故障树分析法的应用策略，为医疗设备维修提供参考。

1 提出问题

故障树分析法在医疗设备维修中应用价值较高，因为在传统方法中，为保证品质，应用故障分析法需要大量时间与精力。结合实际来看，对具有复杂系统的医疗设备进行故障分析难度较高，需要较长时间，并且效率很低。因此，对医院来说，须运用故障树分析法，提高设备故障维修水准与解决问题的能力。对故障树分析法进行应用探究，提出可行的应用策略，是该文研究的重点。

2 解决问题

故障树分析法的使用虽然可以保证效果，但时间和精力有限，受到高成本因素限制，基于该前提，医院如完全照搬以往经验，采用传统故障树分析，不仅无法保证其作用，还会降低维修管理效率，影响设备的正常使用，也会增加工程师排除故障的压力。为了提高故障检修率，须针对传统故障树进行有效改进，从设备电路图入手，运用科学思维方式，精准找出其中的故障元件，然后再绘制出逻辑关系。实践表明，通过这些操作步骤得到的故障树图更加精准。采用故障分析树最主要的目的是改善医疗设备维护现状，提高设备利用率，高水平维修各种复杂设备，同时保证迅速发现故障，在该前提下，给予医院人力、物力较大帮助。

故障树分析法实施程序：1）熟悉医疗设备。这是初始环节，也是基本步骤。在该项工作中，要详细了解设备状态，同时运用各种参数，在操作期间绘出流程图等，为故障排除打下基础。2）确定顶端事件。实践证明，顶端事件的分析与确定，决定着故障树分析法的应用质量，因此不容忽视。在该项工作中，要科学地分析对象，综合评估其性质后，将其作为顶端事件。在具体工作中，找出影响严重或者是频繁发生的典型设备故障，将其作为顶端事件，提高顶端事件处理能力。3）调查故障原因。在完成该项工作期间，为实现预设目标，须收集故障案例，精准实施故障统计，同时列出设备包括可能性故障在内的所有故障。4）调查故障原因。在上述步骤完成后，可细致调查故障因素，分析故障形成原因，为后期的故障排除减少隐患。5）画故障树图。在整个流程中，画故障树图是关键步骤，须从顶端事件开始，将其作为开端逐级找出故障原因，在该前提下按其逻辑因果关系，完整构建出故障树，提高故障排除效果。6）结构分析。在结构分析期间，须依照故障树结构，科学化简，在这个前提下，确定事件的重要程度。工作中，有效确定故障发生率，同时将故障类型标注在故障树上，为了突出效果，须按照从主到次顺序，精准剖析设备故障原因。总的来说，想要发挥故障树图的作用，须按以上步骤建立，视具体情况灵活运用。

3 基于设备故障实例分析

3.1 放射设备故障

3.1.1 故障图描述

在故障树图中，不同字母具有不同解释。见图1。

图1 故障树图

T代表放射设备故障，A1～A4分别代表4种放射设备故障类型。假设A1为“患者信息无法下载”、A2为“球管不曝光”、A3为“移动检查床卡死”、A4为“线圈工作故障”，则X1～X7分别代表导致上述故障发生的原因。以A1为例，导致患者信息无法下载的原因，可能与接口等因素有关。该时，X1位网线接口不良，X2代表系统出现异常。发现上述原因后，可首先测试网线接口是否良好，并对程序进行重置，继而解决故障。故障树分析法非常特殊，在医疗设备的维管中应用原理简单，仅保留相对重要的逻辑思维方式和关键的故障树图，在该前提下，去掉了许多繁杂步骤和复杂的程序。另外，医疗设备故障树图在高效利用期间，对绘制树枝的顺序、操作方法等并没有严格的要求。在实践中，为保证应用效果，可先取电路的头尾，然后再精准测量电路的中间节点，采用这种分段排查的方法，实现故障快速排查。综上可以看出，故障树图的绘制特点较鲜明，原则是故障排除的思维顺序，并不依靠实际的电路顺序。

3.1.2 顶端事件选取和组成

通过上述研究可知，顶端事件选取至关重要，是故障分析法运用的开端。首先，结合实际需求，挑选典型事件，将其作为故障树的顶端，为后续故障节点绘制提供保障，实际上故障树开端就是具体的分析对象。在这样的前提下，故障树开端的发生要有明确的定义。实际操作期间，从顶端事件入手向下逐步分解，在有效措施保障下，最后找出故障原因。现实工作中，故障树构造涉及因素众多，需借助有效措施，找出诱发故障的各个因素，理清其中的逻辑关系。同时，在操作时，通过指定的图形，即逻辑符号和事件符号完成表述，使其成为以顶端事件为开端的“根”。

在放射设备故障中，T代表顶端故障，同样成为逻辑符号与事件符号，属于故障树的根。在公式运用中，可以用字母s表示节点i所匹配的均匀度，那么想要成为缓存节点，在具体使用中，需要满足3个条件：1）如果a=0；那么s同样等于零。2）如果节点i的属性属于叶子节点且a≠0，那么得出结论是s=1（表示分布均匀）。3）如果节点i属性不属于叶子节点且a只存在一个非零元素，最终s=0。基于需求分布均度，现实中需要针对每个节点，精准配置效用增量下限属性，同时用A来表示。节点效用增量下限计算公式如下。

当节点i属性为子节点时，如公式（1）所示。

式中：A代表A的子节点集合，i代表节点，r与y代表故障原因；r、y分别表示故障集合。

当节点i属性不是子节点时，如公式（2）所示。

式中：A代表A的子节点集合，i代表节点，r与y代表故障原因，s表示节点i所匹配的均匀度；r、y分别表示故障集合。

结合现实可知，故障树图作用显著，实际应用中操作并不复杂，仅将其分枝作为基本点连接图即可，在操作中只须将每个节点采用科学方式用线连接即可，在该情况下，便可形成树形，获得想要的故障分析，而不需要体现逻辑性，降低了故障树绘制的难度。

3.1.3 节点法和排除法

现实中医疗设备的维修，除了故障树图分析这一综合类方法外，还须匹配节点法和排除法。节点法应用价值高，在操作期间，要找寻关键节点，进行精准测量，得到相关数据后，对该关键节点的电路（前后电路）及相关元件实施定量和定性分析。节点法运用原理如图2所示。

图2 节点法运用原理

选择1个理想中的节点为参考点。在实际应用中，设定这个参考点为接地点，同时将其电位设置为零，完成上述操作后，便能够将接地线等清晰标示在电路图上。通常情况下，为了确保节点法的应用效果，须选择连接最多的支路，同时对节点进行简易解析。需要强调的是，节点电压差是重要指标，不容忽视。

另一种排除法，大体分为2种情况，一是基于节点法获得精准数据，同时科学参照设备工作原理，将重要故障除掉，确保设备运行质量；二是重要排除疑似故障，将存在故障可能性的元件找出，在设备中将可能故障的元件替换成完好的元件，判断元件是否出现故障，从而找出故障关联环节。通常情况下，为了提高故障排除效果，节点法和排除法可同步应用，同时再联合故障树分析法，快速过滤掉好的分枝，在有效措施保障下，缩小需要排查的范围，在具体工作中，尽可能地锁定故障位置，降低故障发生概率。实践表明，集成上述方法，对医疗设备的维修功效较强，可对有电路图的设备进行精准的养护。

3.2 加湿器故障

3.2.1 故障描述

某医院于2021年12月发现一起加湿器故障，表现为无法加湿，发生故障后，重启设备重置系统均未能解决故障。加湿器设备系统复杂，故障排除花费精力多，因此考虑采用故障树分析法进行故障排除，使医疗设备发挥最大价值。

3.2.2 故障分析

加湿器是手术室空调系统的主要组成部分，运行原理简单，如图3所示。

加湿器工作期间主要凭借电极加热，在电极作用下促使罐中的水升温，从而产生蒸气，这样可发挥加湿作用。加湿器应用中，加湿量控制非常关键，其操作主要通过加湿控制板。同时，为了保证控制精准，还要辅助湿度传感器。加湿器出现故障，可能与回路故障有关，同样可能与水源缺少有关，可从上述几个方面出发，对故障进行分析以及处理。

3.2.3 建立故障树

采用故障树分析时，可将“没有加湿量”这一事件作为顶端事件，在这个前提下，找出顶端事件发生的诱因和各种直接因素，通过技术保障完成逐级下查，直至还原诱发故障的基本事件。在找到基本事件后，可用逻辑符号注明，清晰解释事件间的关系。具体分析结果如图4所示。

图3 加湿器原理

通过图4可以看出，“没有加湿量”这一事件，在故障树排除环境和人为因素后，针对设备性能可做出定性分析。

通过故障树分析发现，接触器损坏和湿度、液位传感器损坏为加湿器故障发生的主要原因。因此维修人员先对接触器进行了检查，未发现异常。然后，对传感器进行了检查，发现液位传感器存在异常，加湿器已无水源供应，但传感器未检测到数据，所以供应了水源，同时更换传感器，最终解决故障。在故障树应用期间，通过分析各个子事件，理顺事件的上下顺序，同时控制其发生频率，可对故障发生情况进行确认，同时科学记录该基本事件综合情况，包括发生的次数、故障程度范围等。采用该途径，可基本获知关键事件，同时深度剖析对顶端事件的影响，在综合机制作用下，找出基本事件和顶端事件的关系，清楚二者的相关程度，掌握了上述信息后，处理故障会更加顺畅。现实应用中，如果遇到新产生的故障，为了保证故障顺利排除，降低故障的破坏性，控制故障的影响范围，应及时把相关内容运用合理途径加入故障树中，采用该途径，充实故障树的内容，提高故障树使用效果。故障树的优质建立和科学应用，对医疗体系来说影响深远，可将医疗设备检修推行至全新高度。

4 故障树分析法应用经验总结及其优势、缺陷与改进

4.1 经验总结

现如今，医疗设备更加精密，结构越发复杂，相关诉求和功能不断增加，导致故障发生频率居高不下，故障原因分析难度增加。在该背景下，须充分采用故障树，发挥出故障树分析法在医疗设备维修中的运用优势，较好地保护精密医疗设备。第一，在应用医疗设备故障树期间，因为只存在少量逻辑分析，为故障树的构建节约了大量时间。但在应用期间，想要保证理想效果，维护人员的知识储备是必须的，只有具备足够知识，才能提高维护能力。在操作期间，根据原理图科学解读每个分支的功能和具体的设计意图，并迅速做出基本反应和简单的逻辑判断，在这个前提下，判断分支的节点状况，保证其正常属性，合理找出故障枝节，达到检修目的。第二，通过研究发现，医疗设备故障树图在发挥效果期间不讲究符号的运用，不使用符号也可以达到目的。该故障树图的关键点需要落在枝节上，简单应用图像，从而节省故障排除时间。需要强调的是节点作用较突出，是故障树图的核心，在具体的系统故障事件中，关键性节点代表的是清晰的故障事件逻辑关系。在现实的设备故障树图中，关键性节点的运用，主要指的是必要元件的接脚（在输入输出线缆接口）。实践证明，如果故障树图的结构比想象中复杂，可单独列出故障枝节或者疑似故障枝节来简化故障树图，合理压缩故障排除时间。第三，故障树图应用中，因为主体是在设备控制电路基础上完成，整个结构大体相似，所以操作中只挑选了重要节点和发挥作用的关键模块、元件，除此以外相对复杂的电路和元件都已过滤掉。FTD和RBD是存在区别的，FTD工作在“故障空间”中，属于故障的集合，习惯使用固定概率，而RBD却不具备该优势。考虑由n个不同的独立底事件所构成的故障树，现实中引入二值变量X表示第i个底事件的状态，可以定义整个故障树结构，具体表达为0，e为发生；1，e为不发生。

4.2 优势分析以及缺陷与应对

4.2.1 优势分析

故障树分析法原理简单，属于“故障空间”子系统，即故障的集合体。从本质来看，是逻辑因果关系图，该结构图整体形态特殊，呈现倒立的树状结构。在具体应用中，从系统开始辅助较强的逻辑符号，绘制有效的树状图，然后逐步进行研究，最终采用分枝图来分析和科学评判故障原因。与此同时，采用该树状图，精准分析各零件，通过剖析精准的部件故障，综合评估其对系统故障的影响。在应用期间，使用逻辑门符号等，呈现各事件的关系。总的来说，故障树分析法功能显著，在应用中可对系统出现的高频次故障形成定性和定量分析。同时，也可根据实际情况，分析某一单一因素。从整体结构来看，故障树图功能显著，可根据原始事件从上至下逐级建立，将故障事件联系在一起，它采用图形化手段，可以清晰呈现故障结果，运用模型方式可实施精细化的故障排除，并清晰标记逻辑符号。通过研究发现，在故障树分析图中，存在事件和门这两项重要因素，这两项不容忽视，在故障树体系中是基本的构造单元。绘制故障树图时，为保证效果，须使用规定的符号（逻辑和事件）。

图4 “没有加湿量”故障树

4.2.2 缺陷与应对

故障树应用过程中，对操作人员本身能力要求较高。另外，该方法同样具有使用复杂的特点，故障树图目前为止尚未得到简化，导致采用该技术对医疗设备故障进行分析的过程，可能存在一定困难。须采取相应措施，对其进行应对，才可以使该方法得到改进，进一步提升故障处理水平。在现实工作中，为确保故障树分析法应用质量，提高其应用效率，维修工程师如果没有掌握相应要点，会影响方法的应用效果。因此需要采取以下措施：1）实际操作期间，维修工程师技能应达标，需要熟记设备的原理，只有这样，才能了解所有故障可能性，准确分析控制电路结构图，在上述工作基础上，快速画出相关故障树的主分枝。同时，维修工程师要确保故障排除高效、精准，还要有工作经验作为支撑，能够熟练应用排除法等多种方法，了解节点法应用注意事项，根据经验和关键节点判断各主要枝节的情况。在该基础上，锁定故障的大概范围，将其锁定于个别枝节，该操作可为医疗设备检查节省时间，提高了资源利用率。2）除了基本技能外，医疗设备维修工程师要利用好故障树分析法，还须有丰富的电路知识，可以凭借主观经验，从复杂的电路中，精准识别故障的主支路，并高效、完整绘制主支路的故障树图，然后逐一排查，排查顺序是从粗枝干到细枝干。并且在排查过程中，将存在故障可能性的特殊枝节单独列出，采用该方法，缩小故障范围，找出故障位置。一般情况下，等到这一过程完成后，相关的故障树图将绘制完毕，在整个故障树图中留下的是确定的故障枝节，还有一些高度疑似故障枝节。通过以上方法，故障树图得到简化，不再像传统故障树图一样浪费时间，可快速找到故障元件。现实中，这种高效的方法，节约了大部分工作量，可快速搜索故障部件，在具体工作中以较小的代价完成优质的故障修复工作，提高医疗设备故障修复率。