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【摘要】 机电产品已经成为了人们日常生活中的必需品，它们的存在极大的提高了人们的生活质量。但是由于人类知识和技术能力的局限性，机电产品对人们可能带来的安全风险在设计时很难被充分地考虑到，尤其是新产品。这些风险在合适的条件下极有可能为消费者和企业带来巨大的财产损失和人员伤亡。因此，改善产品的安全性已经成为设计者工作中的重中之重。目前，对产品安全性的描述多是以产品的部件为基础。这种方式对于大型复杂系统来说，可能会给设计者带来大量的工作和成本。因此，本文将在美军标882中功能危险分析以及相关研究的基础上，从功能的角度建立产品安全性分析的模式。首先将应用功能树对产品进行功能分解；其次利用FMEA对不同层级的功能进行危险分析；然后构建功能故障树，并计算底层子功能故障模式对事故的贡献程度；再者利用AHP确定事故对产品整体安全的权重系数，并对权重系数和贡献程度进行合成，合成值即为底层子功能故障模式对产品整体安全的贡献程度；最后对隶属于一个底层子功能的所有故障模式对产品整体安全的贡献程度进行合成，即是该功能的安全关键度。这种方式不仅可以在保证以元件为基础分析的效果下，为大型复杂系统的安全性分析提高效率，节省成本；而且能够帮助设计者和消费者从一个新的角度认识产品的安全性，对产品进行重新设计或者选择。最后，以汽车制动系统为例，通过对汽车制动系统进行功能分解、危险分析以及功能故障树的构建和运算，得到了制动系统不同功能的安全关键度，验证了本论文研究的可应用性。
【关键词】 机电产品； 安全性； 功能危险分析； 风险； 关键度；
摘要 6-7
Abstract 7
第1章 绪论 12-22
1.1 问题提出 12
1.2 国内外研究现状 12-16
1.2.1 国外研究现状 12-15
1.2.2 国内研究现状 15-16
1.3 研究的必要性及可行性 16-19
1.3.1 研究的必要性 16-18
1.3.2 研究的可行性 18-19
1.4 研究的目的及意义 19-20
1.4.1 研究的目的 19
1.4.2 研究的意义 19-20
1.5 研究思路 20-22
第2章 功能安全关键度研究的相关概念和理论基础 22-29
2.1 相关概念介绍 22-26
2.1.1 机电产品 22
2.1.2 机电产品的危险因素 22-24
2.1.3 产品的安全性 24-25
2.1.4 功能 25
2.1.5 功能分解 25-26
2.1.6 功能故障模式 26
2.2 相关理论介绍 26-29
2.2.1 系统安全 26-28
2.2.2 本质安全 28-29
第3章 功能安全关键度计算的相关方法研究 29-41
3.1 与或非功能树研究 29-31
3.1.1 与或非功能树的相关定义 29-30
3.1.2 与或非功能树建立的步骤 30
3.1.3 与或非功能树的改进点 30-31
3.2 故障模式及影响分析（FMEA）研究 31-35
3.2.1 故障模式及影响分析概述 31
3.2.2 故障模式及影响分析分类 31
3.2.3 FMEA 的目的 31-32
3.2.4 FMEA 全寿命周期的应用类型 32
3.2.5 FMEA 的过程 32-33
3.2.6 FMEA 的补充分析 33-35
3.2.7 FMEA 在本文的应用 35
3.3 故障树（FTA）的研究 35-37
3.3.1 故障树分析概述 35-36
3.3.2 故障树建树的步骤 36
3.3.3 故障树的分析方式 36
3.3.4 故障树分析的优点和改进研究 36-37
3.4 层次分析法（AHP）应用研究 37-41
3.4.1 层次结构模型建立 37
3.4.2 构造成对比较矩阵 37-38
3.4.3 计算权向量并做一致性检验 38
3.4.4 计算组合权向量并进行一致性检验 38-41
第4章 功能安全关键度计算模型研究 41-54
4.1 机电产品的功能分解 41-43
4.1.1 确定产品的整体功能 41
4.1.2 功能分解方法的选择 41-43
4.2 机电产品功能故障分析 43
4.2.1 功能 FMEA 的分析思路 43
4.2.2 FMEA 分析结果的输出 43
4.3 机电产品功能故障树的构建 43-45
4.3.1 顶上事件的确定 44
4.3.2 功能故障树的绘制 44-45
4.4 功能故障模式对事故的贡献程度计算 45-49
4.4.1 求取方法的选择 45
4.4.2 结构重要度的求取 45-47
4.4.3 概率重要度的求取 47-48
4.4.4 关键重要度的求取 48-49
4.5 事故权重系数确定 49-51
4.5.1 计算事故权重系数的必要性 49
4.5.2 事故权重系数的计算 49-51
4.6 功能安全关键度的合成 51-54
4.6.1 功能安全关键度合成基础 51-52
4.6.2 功能故障模式对产品整体安全的贡献程度计算 52-53
4.6.3 功能安全关键度的合成 53-54
第5章 实例验证-汽车制动系统分析 54-70
5.1 汽车制动系统统概述 54-55
5.1.1 汽车制动系统定义及功能 54
5.1.2 汽车制动系统的组成 54
5.1.3 汽车制动系统的分类 54-55
5.1.4 实例选择 55
5.2 气压制动系统功能分解 55-56
5.2.1 确定制动系统的整体功能 55
5.2.2 气压制动系统的功能分解 55-56
5.3 制动系统的 FMEA 56-57
5.4 气压制动系统功能故障树分析 57-63
5.4.1 功能故障树的构建 57-61
5.4.2 功能故障模式对故障的贡献程度计算 61-63
5.5 事故权重系数的确定 63-67
5.5.1 建立 AHP 层次结构模型 63
5.5.2 建立判断矩阵群 63-65
5.5.3 计算权重向量 65-67
5.6 功能安全关键度的合成 67-70
结论 70-72
参考文献 72-74
致谢 74-75
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文 75
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