趙 哲

（鄭州大學(xué) 管理工程學(xué)院，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著我國民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的機(jī)場行李處理系統(tǒng)采用自動化的行李分揀模式取代了傳統(tǒng)的人工分揀模式。翻板式自動分揀機(jī)，由于其高效、快速、穩(wěn)定的特性，逐漸成為國內(nèi)機(jī)場行李處理系統(tǒng)的主流設(shè)備。在翻板式自動分揀機(jī)為機(jī)場帶來效益的同時，我們不得不思考翻板式分揀機(jī)的故障模式與影響問題。一旦翻板式分揀機(jī)突然出現(xiàn)故障，全部旅客行李又需要人工分揀，而人工分揀不能保障行李分揀的準(zhǔn)確性、快速性，極大可能造成旅客行李延誤裝機(jī)，進(jìn)而影響機(jī)場的航班放行正常率，降低旅客服務(wù)滿意度，對機(jī)場帶來極其惡劣的影響。

近年來，民航業(yè)對航班正常率和旅客服務(wù)質(zhì)量要求日益嚴(yán)苛。中國民航局在2021年印發(fā)的《公共航空運輸旅客服務(wù)質(zhì)量管理體系建設(shè)指南》和歷年的《航班正常考核指標(biāo)和調(diào)控措施》更是將這兩項要求提到了非常高的高度，各大機(jī)場為了新增航線、航班的審批及機(jī)場未來的發(fā)展，都在極力保障航班正常率與提升旅客服務(wù)質(zhì)量。所以，對翻板式分揀機(jī)進(jìn)行深入研究，搞清楚其故障模式及影響，具有極其重要的現(xiàn)實意義。這樣我們就能在平時的分揀機(jī)設(shè)備管理中抓住重點，有的放矢地去維保設(shè)備，進(jìn)而保證分揀機(jī)具有較高的系統(tǒng)可用率，避免在航班開放時段發(fā)生重大設(shè)備故障。

1 FMEA方法介紹

故障模式與影響分析（FMEA）是安全評價的重要分析方法之一，其基本原理是將系統(tǒng)劃分為各組成部件或元素，然后逐次分析設(shè)備各部件潛在的故障模式，造成的后果及導(dǎo)致故障的危險因素，最后根據(jù)評價結(jié)果制定相應(yīng)的控制措施。

FMEA方法有三個重要的參數(shù)：即嚴(yán)重度（S）、發(fā)生率（O）和探測度（D），在進(jìn)行FMEA工作的過程中，組織專家團(tuán)隊全面分析設(shè)備功能及構(gòu)成，列出各部件的故障模式，并依次對各故障模式進(jìn)行嚴(yán)重度、發(fā)生率和探測度評分，從而計算出RPN值（RPN＝S×O×D）。根據(jù)RPN值的大小即可得出故障發(fā)生的風(fēng)險大小，劃分出風(fēng)險等級，從而制定相應(yīng)的維護(hù)維修及管理策略。

2 機(jī)場翻板式行李分揀機(jī)故障模式與影響分析

2.1 機(jī)場翻板式行李分揀機(jī)功能簡介

以C機(jī)場采用的翻板式分揀機(jī)為例，該翻板式分揀機(jī)采用橢圓型布局，由120余個分揀小車首尾相接組成，另設(shè)6條導(dǎo)入輸送線，8條導(dǎo)出輸送線。行李從6條導(dǎo)入輸送線（連接值機(jī)輸送線）進(jìn)入分揀機(jī)，經(jīng)過分揀機(jī)識別行李條碼，確認(rèn)航班和滑槽信息后，分揀至各導(dǎo)出輸送線（連接行李裝運轉(zhuǎn)盤）。

分揀機(jī)按照功能可分為：導(dǎo)入功能區(qū)域，匯流功能區(qū)域，輸送功能區(qū)域，分揀功能區(qū)域，導(dǎo)出功能區(qū)域，維護(hù)功能區(qū)域，以及系統(tǒng)主邏輯與安全控制單元。具體布局如圖1所示。

圖1 分揀機(jī)功能布局圖

其中匯流功能區(qū)域、輸送功能區(qū)域、分揀功能區(qū)域以及系統(tǒng)主邏輯與安全控制單元屬于分揀機(jī)核心功能區(qū)域，這些區(qū)域的部件出現(xiàn)故障，極大概率會導(dǎo)致整個分揀機(jī)的分揀功能失效，分揀機(jī)不能使用。導(dǎo)入功能區(qū)域和導(dǎo)出功能區(qū)域的部件出現(xiàn)故障，只影響分揀機(jī)的某個行李導(dǎo)入口或者導(dǎo)出口，分揀機(jī)其他導(dǎo)入、導(dǎo)出口可以正常使用。維護(hù)功能區(qū)域的部件出現(xiàn)故障，不影響分揀機(jī)的正常使用。

2.2 分揀機(jī)故障嚴(yán)重程度等級分類

根據(jù)C 機(jī)場日常運營現(xiàn)狀，分揀機(jī)發(fā)生故障30min若修復(fù)不好，會有大量的旅客行李積壓，極易造成行李延誤裝機(jī)，所以確定此類故障為嚴(yán)重故障。根據(jù)上文中分揀機(jī)的功能劃分，導(dǎo)入導(dǎo)出口的部件故障，只影響該導(dǎo)入口或者導(dǎo)出口，所以此區(qū)域的部件故障等級最高為中等故障。詳細(xì)的故障嚴(yán)重程度等級分類見表1。

表1 故障嚴(yán)重程度等級分類評估表

2.3 分揀機(jī)故障發(fā)生概率分類

結(jié)合C機(jī)場分揀機(jī)日常運行情況，故障發(fā)生概率分類，見表2。

表2 故障發(fā)生概率分類評估表

2.4 分揀機(jī)故障可提前探測性分類

分揀機(jī)故障可提前探測性分類見表3。

表3 故障可提前探測性分類評估表

2.5 分揀機(jī)故障模式與影響分析

根據(jù)分揀機(jī)的不同功能區(qū)域，分區(qū)域制定FMEA表格。以輸送功能區(qū)域為例，其FMEA 表格見表4。

表4 輸送功能區(qū)域FMEA表

由表4可知輸送功能區(qū)域的部件包括：條碼掃描單元，分揀驅(qū)動單元，軌道供電單元，小車檢測單元，包裹檢測單元，翻板/小車單元，低小車檢測單元。

影響較小的故障模式有兩個。一個是條碼掃描單元故障，這是架設(shè)在分揀機(jī)本體上270°掃描行李條碼的設(shè)備，該部件出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致掃描不到行李條碼，不知道行李的目的地滑槽，所有行李將全部被分揀至人工編碼站，由人工來操作和分配。另一個是單個分揀小車的傾翻功能出現(xiàn)異常，這個故障只影響單個分揀小車不能使用，只需工作人員做一些簡單處理，禁用該分揀小車即可。

其他故障模式都會造成分揀機(jī)不能使用。分揀驅(qū)動單元主要由變頻器和直線電機(jī)組成，在控制系統(tǒng)的作用下，由變頻器驅(qū)動直線電機(jī)帶動分揀機(jī)運動。該部件出現(xiàn)故障，分揀機(jī)不能轉(zhuǎn)動，也就不能夠使用。

軌道供電單元為分揀機(jī)環(huán)形軌道供電，保證各分揀小車在運動時能夠持續(xù)不斷地獲得電力供應(yīng)。該部件出現(xiàn)故障，所有的分揀小車不能使用，分揀機(jī)也就不能夠使用。

小車檢測單元是一組接近開關(guān)，在特定小車的本體上安裝能夠被這組接近開關(guān)感應(yīng)到的部件，根據(jù)算法實時確定各個小車的運動位置，為準(zhǔn)確分揀活動提供可靠的依據(jù)。該部件出現(xiàn)故障，直接影響分揀機(jī)控制系統(tǒng)的邏輯控制，分揀機(jī)無法獲得小車的具體位置，無法完成分揀動作，分揀機(jī)將不能使用。

包裹檢測單元是一組光電開關(guān)，用于檢測小車上是否有行李，若該部件出現(xiàn)故障，同樣直接影響分揀機(jī)控制系統(tǒng)的邏輯控制，分揀機(jī)無法確定包裹的位置，分揀機(jī)將不能使用。

翻板/小車單元的框架或輪子等部件故障會直接影響整個分揀機(jī)的安全運行，有可能造成整個分揀機(jī)小車沖出軌道或者損壞軌道等，帶來極其惡劣的影響，所以這些部件出現(xiàn)故障，分揀機(jī)將不能使用。

低小車檢測單元也是一組接近開關(guān)，該組接近開關(guān)配合相關(guān)機(jī)械部件，用來避免小車或其他雜物對直線電機(jī)的損害。該部件出現(xiàn)故障或者被觸發(fā)，需要全面排查分揀機(jī)是否存在損壞的小車或異物，此時分揀機(jī)將不能夠使用。

由表4可以看出RPN值最高的是第5項——隸屬于軌道供電單元的故障。由于軌道供電單元的碳刷滑觸線是磨損件，容易出現(xiàn)故障；還有給小車供電的T型接頭，在運動的過程中容易松動，所以該項故障RPN值高。現(xiàn)場采取控制措施，增加軌道供電單元的維保檢查頻率，由三個月檢查一次改為每月度檢查一次，該項的RPN值由240降低到120。所有的控制措施見表5。

表5 風(fēng)險控制后FMEA表

由表5可以看出，我們采取了一定的控制措施，部分失效模式的RPN值降低了。但對于電氣元器件故障，如表中2、3、4、7、9、14項，發(fā)生概率很低，故障等級較高，但幾乎不可能提前探測到故障的發(fā)生，很難找到合適的控制措施使RPN 值降低，這是個棘手的問題。

FMEA小組暫未找到切實有效的降低電氣元器件故障模式RPN值的方法，初步傾向性的控制措施有以下兩條：一是加強(qiáng)員工培訓(xùn)，提升員工技能，在發(fā)生故障時，能夠盡可能縮短故障的影響時間，以此來降低故障的嚴(yán)重程度。

二是結(jié)合電氣元器件的生命周期，在即將達(dá)到元器件的生命周期時，對相應(yīng)的元器件進(jìn)行更換。但該措施缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，元器件廠家提供的數(shù)據(jù)也僅僅是在實驗室環(huán)境下的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場條件的不同，生命周期也不相同，所以針對電氣元器件故障可能會誤判，進(jìn)而造成成本上的浪費。