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摘要：工程機械的使用，大大提升了作業效率。在使用期間，需定期檢查，以避免由于機械自身故障延誤工期。而在故障排除方面，采取故障樹診斷法較為流行。為此，文章針對故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用的相關問題進行了探究，發現故障樹診斷法雖為一種嶄新的方法，但是其在診斷和排除工程機械故障中的成效較為突出，可以明顯縮短故障排查時間，節省了工程機械故障排查的成本，是以往故障排查方法所不能企及的。文章對故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用進行了介紹，并對該方法的發展進行了展望，期待可以更好地為故障樹診斷法的廣泛、深入應用奠定基礎，繼而助力工程順利完成。

關鍵詞：故障樹診斷法；工程機械故障；應用

隨著科學技術的不斷發展和進步，各種工程機械的功能越來越強大，為了更好地應用這些功能，工程機械產品的構造也越來越復雜。機械產品的質量以及在運行過程中是否可靠逐漸成為了使用者尤其關心的一項重要的質量指標。為了有效地保障工程機械運行的穩定性和可靠性，使機械的使用壽命延長，需要定期對運行著的工程機械進行故障檢查和排查，從而盡量避免一些大的故障發生，在減少維修維護費用的同時，也可更大程度地提高機械的使用效益。在進行工程機械故障排查時經常會用到的一種方法就是故障樹診斷法，由于此種方法對于工程機械的故障排查更加全面，所以很受歡迎。本文主要研究的是故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用的相關問題，希望通過分析可以更加清晰地了解故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用，避免給企業造成一些無法挽救的損失。

1故障樹診斷法簡介

1.1故障樹診斷法的內涵

故障樹診斷法是一種用來評價復雜系統可靠性和安全性的常用方法。最早出現的時間是上個世紀年代初，是由美國貝爾實驗室提出來的，當時主要是用在民兵導彈的發射控制系統安全性分析中，用它來預測導彈發射的隨機故障概率。之后，隨著科技水平的不斷發展，故障樹診斷法的內容和技術也隨之進步，現在已經逐漸發展成為了以數學、物理、人工智能、模式識別、現代控制論等多學科綜合交叉的新興學科技術形式。被廣泛應用在核能、電子、機械、采礦、宇航等領域。需要說明的是，在計算機技術和網絡技術的飛速發展之下，故障樹診斷法的應用和計算機軟件技術的聯系越來越緊密。通過故障樹診斷法的應用可以更全面地找出系統可能存在的失效狀態，從而指導技術人員的維護和維修，以延長機械系統的使用壽命。

1.2故障樹診斷法的優勢

（1）通過使用故障樹診斷法對工程機械進行故障排查，可以更加全面、清晰地對導致事故的原因以及它們之間的邏輯關系進行梳理和描述，這對于技術人員盡快了解和發現故障的所在以及原因將會起到非常大的助力作用，從而使得維修技術人員更快更有針對性地做出解決方案。（2）根據故障樹診斷法分析出來的各個事件發生故障的頻率數據，可以更準確地確定各個基本事件對于導致事故發生的影響程度，進而找到故障的輕重緩急，使得技術人員在進行維修維護時，可以分清主次，可以知道先從哪一步進行處理會更好更快更有效果。（3）應用故障樹診斷法對工程機械故障進行排查，既可以對其進行定性分析，也可囊括定量分析、系統分析，分析愈加全面化。其中，定性分析可以清晰認知故障的程度與大小，可為維修工人提供維修思路，解決實際故障將更為順利、更為得心應手。定量分析可以評估故障事件發生概率，可為今后的維護、檢修工作提供一個明確概念，對有效解決工程機械故障問題起到積極作用和影響。不管是定性分析還是定量分析、系統分析，都有利于工程機械故障的有效、全面解決，可放心地將工程機械投入工程施工中進行使用，為工程順利、高效完工奠定堅實基礎，也大大地提高了工程機械的使用壽命。

1.3故障樹診斷法的缺點

（1）故障樹診斷法是通過產生的故障結果來推算造成故障的各種因素，而不是通過各種小的因素來演算結果，這可以說是故障樹診斷法的一個劣勢。（2）在工程機械故障排查工作中運用故障樹診斷法時，需要技術人員對整個工程機械設備有一定的了解，且不同的技術人員即便是分析同一個事件或者同一個故障過程都可能會產生不一樣的分析結果，這樣會使得分析出來的數據也是不同的。（3）如果在遇到一些過程比較復雜或者內容比較豐富的工程機械系統時，在應用故障樹診斷法時也需要建立更龐大的故障樹，這時所要考慮的因素也會變得更多更繁雜，所需要計算的數據量也會很龐大，從這一點上來說，相比于其他的一些故障診斷方法，故障樹診斷法就明顯處于劣勢。（4）故障樹診斷法既可以用作定性分析，又可以用來進行定量分析，但在進行定量分析之前，是需要先全面地進行定性分析的，如果在定性分析上有所疏漏，那么勢必會對定量分析的數據產生一定的影響，造成數據之間的偏差，這會對后期整體、對工程機械故障的分析產生很大的影響，從而造成故障分析不夠精準，進而影響到故障的解決措施制定。

2故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用分析

2.1建樹方法和流程

在工程機械故障排查工作中，建立故障樹其實是一項較為復雜和龐大的工程，因此在應用故障樹診斷法對工程機械故障進行排查之前，需要收集和分析有關工程機械設備的技術資料，從而能夠更加全面、仔細地掌握工程機械的設計、使用維護等各方面的知識，并根據故障情況科學地選擇故障樹診斷法，進而實施人工建樹的過程。需要說明的是，在使用故障樹診斷法時，要從上到下、循序漸進的逐層建樹，主要的流程如下：（1）對各種與技術相關的資料，如接線圖、表，各個組成設備的技術、使用和維護相關的說明書以及設備的工作流程、相關系統和設備之間的接口類型、工作原理等都要進行了解并能夠消化吸收。（2）確定頂事件，在搜集和認知工程機械設備基本情況基礎上，憑借自己的經驗，將工程機械可能遭遇的故障類型由大到小排列，結合這份評估按照順序排查故障，保障工程機械自身沒有較大故障，真正做到全方位排查。也借此機會明確此次故障排查的頂事件。（3）將已經確定的頂事件記載于矩形框內，分析故障引發的諸多緣由，將涉及環境因素、人為因素以及軟硬件方面的故障等放在對應的故障問題中，結合多年故障排查經驗，探析諸多問題與故障中的規律和特點，將頂事件與這些故障串聯起來，逐個摸索原因，直到所有問題迎刃而解。（4）通常情況下，工程機械發生故障，維修人員會將故障零件進行更換，但這種維修方式只限于插件和部件級，對其他地方進行故障排查與維修，則需要探索故障源頭，這個時候，故障樹診斷法就會派上用場，只是需要盡可能地簡化排查工序，將底事件真正摸索清楚，利于之后采取更正確、合理手段解決問題。

2.2故障樹的建立

在很多的工程機械中，柴油機是非常重要的一個動力設備，它可以為工程機械提供足夠的動力，以保證工程施工的順利進行。所以，在工程機械的故障排查中，針對柴油機的故障排查是非常重要的，并且是不可缺少的。本文主要對故障樹診斷法在柴油機的故障排查中的應用情況進行了較為詳細的分析。此次研究的柴油發動機型號為C6.6ACERT，一般故障多發生于發動機部位，會造成發動機無法啟動、無法正常運作，因此，明確此次柴油發動機故障的頂事件為發動機不轉動。頂事件明確后，維修人員即可縮小檢查、維修范圍，僅針對發動機進行觀察、分析，這個時候，不必急躁地拆分發動機部件，可以先分析發動機不轉動緣由，然后結合評判和分析來進行下一步操作，也正因如此，在使用故障樹診斷法時，對于工程機械的故障樹頂事件的確定是非常重要的。而通過分析，我們發現和柴油機對應的底事件有17個類型，如圖1所示：通過圖1中采用故障樹診斷法對柴油機機械故障進行頂事件的定位分析發現，造成柴油機發動機不轉動的原因主要有四類：第一種是由于發動機的飛輪齒環損壞導致的發動機無法正常轉動；第二種是因為嚙合齒套受到了損壞而導致的柴油機的發動機不能轉動；第三種是因為發動機卡住了而無法轉動；第四種是發動機的電源失效而不能正常啟動發動機，導致發動機無法轉動。而在這四大類的故障樹分析中，造成發動機卡住的原因又有活塞氣缸燒結、曲軸軸瓦燒結、燃燒室有異物、嚙合齒套損壞。在發電機失效中又主要是由電源斷電、點火開關失效、電源電壓低、繼電器損壞、起動電機燒毀等原因導致。而導致電源斷電的原因又有蓄電池損壞、電源線松動、搭鐵絲斷。導致電源電壓低又主要是由于極板損壞、電液面低、充點電量低造成的。通過清晰的故障樹診斷方法可以發現造成柴油機發動機不轉動的原因主要有17個。之后可以一一對其進行排查和排除，以找到真正的造成柴油機發動機不轉動的原因，進而采取針對性的措施對其進行維修以排除故障，使得發動機正常運轉。

3故障樹診斷法在工程機械故障排查應用中的發展方向

3.1融合更加智能的故障診斷技術

在科學技術的快速發展背景之下，和人工智能相結合的故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用已經越來越廣泛，但科技依然是在不斷進步的，在將來，故障樹診斷法在工程機械故障排查中的應用必將會融合更加智能、更加多元的學科內容，在相互交叉糅合的基礎上，可以更快速更便捷地診斷出工程機械發生的一些故障，以幫助技術人員盡快解決故障。比如，和人工神經網絡的相互融合和基于規則系統的融合等。

3.2智能BIT技術

BIT技術可以理解為自測技術，即是工程機械內部自行測算和檢驗的技術和能力，又可以迅速地找出內部故障所在。一般而言，BIT技術有兩個發展方向：其一，和ATE實現融合，便可發揮智能性優勢與特點，確保工程機械故障可以自動化檢索和診斷，可將信息進行評估和分析，即可給出綜合評價，有利于之后的研制維修方案。其二，和現如今運用很廣泛的IT技術進行融合，可以使BIT技術功能愈加全面，涵蓋定位、檢測、自控、保護等多項功能于一身，即可強化檢測能力、維護能力，大大提升了檢測性能，而且也可以降低成本，使得維修變得更簡便。這是非常值得推廣的一種故障樹診斷技術，會有很好的應用前景和優勢。

3.3基于網絡技術的遠程協作診斷技術

隨著微電子、計算機、智能技術和網絡技術的不斷發展，基于因特網的工程機械設備故障遠程協作診斷將會成為故障樹診斷技術的一大趨勢，這也是當前人工智能應用正在深入探索和推廣的一個重要的關注點。需要說明的是，在基于因特網的遠程協作故障樹診斷方法的應用中要尤其注意三點內容：一是要有若干臺中心計算機作為服務器，以便在關鍵的工程機械設備上建立狀態監測點，方便采集數據。二是要建立故障樹的分析診斷中心，為工程機械的故障排查和檢查提供遠程技術支持和保障。三是要把故障樹診斷方法和網絡技術進行更深層次的融合，實現數據信息、診斷技術的網絡共享，使得故障樹診斷法在網絡的環境中可以方便遠程使用，以達到與面對面的分析和應用同樣的效果。

3.4多層次的診斷方法集成

我們不能否認故障樹診斷法在工程機械故障排查中所發揮的作用和優勢，但由于現代工程機械的構造越來越復雜，所以在故障排查中，故障樹診斷法和其他的診斷方法的相互配合也將會變得越來越普遍。也就是多層次的診斷方法集成，它可以把知識庫中的各種診斷知識、診斷技術進行集成，并結合數據庫中的各種故障數據，根據工程機械不同的故障情況做出綜合的分析、判斷，從而更精準快速地定位故障點和故障原因，并給出最為合適的解決方法。它的工作過程：把對工程機械的工作狀態監測所得到的各種信息進行融合，然后結合層次診斷集成方法，按照從淺入深的步驟一步一步地進行層次推理進而做出診斷。以故障樹診斷法為基礎的多層次的診斷方法的集成進一步把工程機械的工作狀態監測中的信號監測處理集成到更加系統的診斷系統中，可以進行在線數據處理和在線診斷推理，實現非實時診斷到實時診斷的轉變，這也是信息診斷和智能診斷的統一。

4結束語

通過以上分析可以發現，故障樹診斷法在工程機械的排查中發揮著非常重要的作用，它可以對工程機械的故障進行從上到下，進行較為徹底的排查，可以更加清楚故障所在的部位，以便幫助技術人員更加快速地確定故障點，從而制定出更加科學有效的解決方法。故障樹診斷法在工程機械排查中的應用大幅度解決了企業的人力和物力的成本問題，從而給企業帶來了較大的經濟效益和社會效益，也為我國工程機械故障排查技術的提高奠定了非常堅實的基礎。但我們也不能忽略故障樹診斷法的一些弊端，在工程機械設備的集成化、智能化和精密化程度越來越高的情況下，故障樹診斷法也會隨之而不斷的提升，更好地助力于我國企業的發展。

作者:于平 單位:中鐵九局六公司