故障樹分析法在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用

【作者】劉洪斌

廣州醫(yī)學(xué)院附屬?gòu)V佛醫(yī)院設(shè)備科，佛山市，528251

故障樹分析法在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用

【作者】劉洪斌

廣州醫(yī)學(xué)院附屬?gòu)V佛醫(yī)院設(shè)備科，佛山市，528251

該文對(duì)傳統(tǒng)的故障樹分析法做了介紹；對(duì)其在醫(yī)療儀器維修中的應(yīng)用特點(diǎn)做了詳細(xì)的說(shuō)明。該方法引入醫(yī)療儀器維修時(shí)做了大幅的修改：去掉了邏輯符號(hào)、邏輯分析與計(jì)算，放棄了其復(fù)雜的程序，而只保留了其形象而實(shí)用的故障樹圖，且故障樹圖也有本質(zhì)的區(qū)別——故障樹不再是邏輯樹而是故障查找的思維樹，故障樹中節(jié)點(diǎn)的定義不同，樹枝的組成也不同。

醫(yī)療儀器維修；故障樹分析法；方法改進(jìn)；應(yīng)用

0　引言

由于醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜性，廠家對(duì)技術(shù)資料的封鎖、對(duì)維修的壟斷，醫(yī)院工程人員對(duì)醫(yī)療設(shè)備的維修存在較大的困難，尤其是復(fù)雜的醫(yī)療儀器，需要工程人員掌握必要的維修方法，利用廠家提供的有限資料，盡可能地自己維修，打破廠家的壟斷，降低高昂的維修費(fèi)用，可為醫(yī)院節(jié)約大量的維修成本。

將故障樹分析法進(jìn)行改進(jìn)，借用其思維方式與方法精髓——故障樹圖，應(yīng)用于醫(yī)療儀器故障的檢修。

1　傳統(tǒng)的故障樹分析法介紹

故障樹分析(FTA)技術(shù)是美國(guó)貝爾電報(bào)公司的電話實(shí)驗(yàn)室于1962年開發(fā)的，是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。

FAT首先確定某個(gè)不希望系統(tǒng)發(fā)生事件（也稱頂事件或終端事件）作為問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，然后運(yùn)用邏輯的推理分析引起這一頂事件發(fā)生的各種原因和影響關(guān)系，并畫出它們之間的邏輯關(guān)系圖，這種圖形即所謂故障樹，最后根據(jù)故障樹的結(jié)構(gòu)列出計(jì)算頂事件發(fā)生概率的邏輯關(guān)系式。

故障樹圖是一種邏輯因果關(guān)系圖，樹枝（邊）可代表系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件的事故事件，而節(jié)點(diǎn)代表事故事件之間的邏輯關(guān)系。

故障樹分析有10個(gè)基本程序，相當(dāng)復(fù)雜。

2　傳統(tǒng)故障樹分析法在醫(yī)院應(yīng)用存在的困難

傳統(tǒng)的故障樹分析法是一種非常實(shí)用的故障分析方法，但其需要大量的時(shí)間與精力，較適用于生產(chǎn)廠家或擁有大批量同型號(hào)復(fù)雜系統(tǒng)的工廠編寫維修手冊(cè)，對(duì)同一復(fù)雜系統(tǒng)一般只有一兩臺(tái)的醫(yī)院來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)工程人員平時(shí)的工作量相當(dāng)大，沒(méi)有時(shí)間用大量的精力對(duì)大部分可能不會(huì)遇到的各種可能故障事先進(jìn)行故障樹分析。

3　故障樹分析法在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用

鑒于以上原因，在醫(yī)療儀器維修中全盤引入故障樹分析法行不通。我們?cè)O(shè)法將其改進(jìn)：不引入其整套的程序，而只引入其思維方式與方法精髓——故障樹圖，將可能引發(fā)故障的各控制電路中的關(guān)鍵線路、元件從復(fù)雜的電路圖中找出，并繪出其在電路聯(lián)接中的節(jié)點(diǎn)的圖形——故障樹圖，為維修復(fù)雜的醫(yī)療儀器理順?biāo)悸?。我們將其稱為醫(yī)療儀器的故障樹維修法。

3.1醫(yī)療儀器的故障樹維修法的特點(diǎn)

醫(yī)療儀器的故障樹維修法去掉了傳統(tǒng)故障樹分析法的大部分程序、邏輯與計(jì)算分析等，而只保留了關(guān)鍵的故障樹圖，且故障樹本身與傳統(tǒng)的故障樹相比也有以下特點(diǎn)：

(1) 故障樹圖不是傳統(tǒng)的邏輯圖 在醫(yī)療儀器的故障樹維修法中，不需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫞挥性谏贁?shù)情況下才需要進(jìn)行邏輯分析，所以，在故障樹中不需要對(duì)各相關(guān)的枝節(jié)繪出其邏輯樹，故障樹中的枝節(jié)其實(shí)變?yōu)橄嚓P(guān)控制電路中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的聯(lián)接圖，不需要給出其邏輯結(jié)構(gòu)，只是簡(jiǎn)單地將各節(jié)點(diǎn)以線連接，形成一個(gè)樹的形狀。但也要求維修者有足夠的知識(shí)能根據(jù)原理與電路圖，對(duì)各枝節(jié)的設(shè)計(jì)意圖與作用做到心中有數(shù)，快速地進(jìn)行基本而必要的邏輯判斷，才能對(duì)需要邏輯分析的枝節(jié)的節(jié)點(diǎn)是否正常進(jìn)行判斷，從而排除好的枝節(jié)，鎖定故障枝節(jié)。所以，該方法并不是不需要邏輯，只不過(guò)為節(jié)省時(shí)間，盡量將邏輯模糊化，將邏輯放在心中，不在故障樹上去繪邏輯圖，也不進(jìn)行復(fù)雜的邏輯計(jì)算、概率的計(jì)算、定量或定性的分析。

(2) 符號(hào)不講究 對(duì)故障樹分析法中的各種符號(hào)不講究，隨意以任何符號(hào)表示，且符號(hào)無(wú)任何的意義，甚或任何符號(hào)都不畫，直接以關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)來(lái)標(biāo)記，只講求樹中各枝節(jié)的關(guān)聯(lián)、層級(jí)與排查時(shí)的順序，只為節(jié)省時(shí)間。

(3) 節(jié)點(diǎn)的定義不同，節(jié)點(diǎn)也是樹枝的組成部分在傳統(tǒng)故障樹分析法中，樹枝(邊)可代表系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件的事故事件，而節(jié)點(diǎn)代表事故事件之間的邏輯關(guān)系；而在醫(yī)療儀器的故障樹維修法中，節(jié)點(diǎn)代表比較關(guān)鍵的一些元件在控制電路中的接腳或輸入輸出線纜的接口中的接腳等，樹枝(邊)既可由系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件的事故事件組成，但大部分是由各關(guān)鍵元件的節(jié)點(diǎn)組成樹枝，也就是說(shuō)節(jié)點(diǎn)本身就是樹枝的重要組成部分。為簡(jiǎn)化故障樹，一般只將關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)畫入故障樹，而無(wú)需將所有的元件都畫進(jìn)故障樹。

(4) 對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的樹也可對(duì)懷疑的枝節(jié)單獨(dú)繪圖，以簡(jiǎn)化樹形。

(5) 故障樹的結(jié)構(gòu)一般與控制電路的大體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，只不過(guò)為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)過(guò)濾了大量的電路與元件，只選取重要的模塊、元件、節(jié)點(diǎn)組成故障樹。

(6) 樹枝的順序沒(méi)有嚴(yán)格的限制 實(shí)際應(yīng)用中，可打破電路的先后順序：對(duì)懷疑的枝節(jié)，或是樹中枝節(jié)兩節(jié)點(diǎn)之間的電路，根據(jù)電路圖直接測(cè)量頭尾二個(gè)節(jié)點(diǎn)，并將其畫入故障樹，如能測(cè)出故障在兩節(jié)點(diǎn)之間，可打亂電路的先后順序，取頭尾節(jié)點(diǎn)之間的中間節(jié)點(diǎn)（或是其它的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)）測(cè)量，并將新形成的枝節(jié)（按電路順序本應(yīng)畫在之前已畫出的頭尾節(jié)點(diǎn)之間）畫在故障樹中原枝節(jié)的后面，這樣反復(fù)將枝節(jié)分段排查，將可能故障枝節(jié)的節(jié)段不斷向故障點(diǎn)逼近，快速縮窄查找的范圍，直至查出故障元件。所以，故障樹圖中的各節(jié)點(diǎn)的先后順序并不代表控制電路的順序或邏輯關(guān)系，只反映查找故障的一個(gè)思維順序，沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序與邏輯關(guān)系，節(jié)點(diǎn)（樹枝）的選取也較隨意，一般為對(duì)維修有用又方便測(cè)量的興趣點(diǎn)。

3.2與醫(yī)療儀器故障樹維修法同時(shí)使用的兩種方法：節(jié)點(diǎn)法與排除法

所謂節(jié)點(diǎn)法，就是通過(guò)選取關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，獲得所需要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，根據(jù)工作原理做出節(jié)點(diǎn)前后的電路中各器件是否與故障有關(guān)的定性或定量判斷。所謂排除法，分兩種情形，一種是根據(jù)節(jié)點(diǎn)法獲得的數(shù)據(jù)，利用儀器的工作原理排除與故障無(wú)關(guān)的環(huán)節(jié)；另一種是利用相同機(jī)器上好的器件或是同機(jī)上相同部件對(duì)調(diào)進(jìn)行試機(jī)，以確定是否為該器件損壞，從而排除與故障無(wú)關(guān)的環(huán)節(jié)。節(jié)點(diǎn)法與排除法通常同時(shí)使用，結(jié)合故障樹分析法，對(duì)各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量分析，排除好的枝節(jié)，縮小查找范圍，鎖定故障枝節(jié)，最終快速找到故障元件，可應(yīng)用于整個(gè)維修過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，特別適用于有電路圖紙的儀器的維修。

3.3利用故障樹分析法對(duì)復(fù)雜醫(yī)療儀器進(jìn)行維修的可行方法

充分掌握儀器的原理，心中需有可能引發(fā)故障的控制電路的結(jié)構(gòu)圖，并由此查找電路圖，快速繪出故障樹主枝的圖形；以豐富的經(jīng)驗(yàn)，利用節(jié)點(diǎn)法與排除法，能通過(guò)各種簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)（觀察動(dòng)作、指示燈、聲音以及一些可以簡(jiǎn)單方法測(cè)試的環(huán)節(jié)）或測(cè)量（測(cè)量節(jié)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)），對(duì)各主枝是否正常做出快速判斷，將故障鎖定在一個(gè)或幾個(gè)可能的主枝，避免整樹查找，爭(zhēng)取時(shí)間；有扎實(shí)的電路理論知識(shí)，快速而準(zhǔn)確地對(duì)可能存在故障的主枝從復(fù)雜的電路圖中找出其分枝，并將該主枝的簡(jiǎn)易故障樹圖繼續(xù)往下畫，同樣的方法，由粗至細(xì)逐級(jí)查找并繪出可能的故障枝節(jié)，繪一級(jí)，測(cè)一級(jí)，同時(shí)分析，排除好的枝節(jié)，鎖定故障或可能故障的枝節(jié)，最終找出故障元件，整個(gè)過(guò)程下來(lái)，需要的故障樹繪完了，故障也就找到了，而在繪出的故障樹上只剩下真正有故障的枝節(jié)或是少量因不確定而可能存在故障的其它枝節(jié)，相比完整的故障樹少了絕大部分，能節(jié)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維修。

4　舉例

現(xiàn)以GE Prestige II 數(shù)字胃腸機(jī)一次透視不曝光故障利用故障樹維修法進(jìn)行舉例說(shuō)明。

故障現(xiàn)象：GE Prestige II 數(shù)字胃腸機(jī)透視、拍片均不曝光。

檢修步驟：(1) 繪故障樹主枝圖。要求平時(shí)對(duì)儀器的工作原理有較熟悉的了解，心中應(yīng)有與故障相對(duì)應(yīng)的控制原理圖，繪出圖1中上端的故障樹主枝圖。

(2) 快速排除與故障無(wú)關(guān)的枝節(jié)。通過(guò)聽球管聲音排除了旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)故障；利用摸球管溫度的方法基本排除了水冷器不工作引起的溫度保護(hù)；通過(guò)拆下球管觀察球管窗口燈絲是否點(diǎn)亮排除了燈絲加熱電路故障。

(3) 利用節(jié)點(diǎn)法與排除法，選取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，主攻故障枝節(jié)。剩下高壓電路，繼續(xù)繪故障樹圖，繪一級(jí)，測(cè)一級(jí)：將曝光時(shí)間設(shè)定在1S以上，按下曝光按鈕，查到高壓發(fā)生器或是高壓逆變器（INVERT BOARD）的P1、P2（高壓初級(jí)）無(wú)電壓，同樣的方法測(cè)得曝光動(dòng)作時(shí)提供給逆變器的直流電源DC BUS+與DC BUS-之間有正常的電壓，說(shuō)明故障出在逆變控制部分，測(cè)TP2、TP3（G-T11、E-T11）之間曝光動(dòng)作時(shí)絕緣柵雙極型晶體管Q6無(wú)控制電壓（正常時(shí)曝光瞬間萬(wàn)用表會(huì)有一下的數(shù)值跳動(dòng)，下同），TP22、TP23（G-T12、E-T12）之間驅(qū)動(dòng)Q26的控制電壓同樣沒(méi)有，TP1與TP21對(duì)地之間曝光時(shí)也均無(wú)電壓，則變壓器T1無(wú)輸出電壓，測(cè)T1的初級(jí)+24V電壓正常，測(cè)得曝光時(shí)曝光控制信號(hào)FSPEXP-1對(duì)地的控制電壓正常，而測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管Q80的2腳（TP65）電壓始終為0V，拆下測(cè)量其2-3腳之間直通短路，為Q80擊穿，查到故障原因，繪出如圖1所示故障樹圖。更換Q80，一切正常。

5　總結(jié)

通過(guò)使用此法，查找故障元件的效率能提高2倍以上，成功率達(dá)90%以上。做任何事情，方法最關(guān)鍵。通過(guò)將故障樹分析法進(jìn)行改進(jìn)運(yùn)用于醫(yī)療儀器的維修，能在故障出現(xiàn)后以最快的速度查找出具體的故障元件，最大限度地節(jié)省時(shí)間、節(jié)約維修成本，需要幾萬(wàn)元更換的電路板可能只要幾元就能修好，面對(duì)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)復(fù)雜而又資源有限的現(xiàn)實(shí)，對(duì)于時(shí)間就是生命的醫(yī)院來(lái)說(shuō)意義重大，具有重要的醫(yī)療效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

圖1　利用故障樹分析法檢修 GE Prestige II數(shù)字胃腸機(jī)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

劉洪斌，E-mail: lhb-gcs@qq.c°m