学号：201202036 材料之二武汉工程大学研究生学位毕业论文选题报告审批表姓 名： xxx 专 业： 化工过程机械 学 位 级 别： 全日制工程硕士 导 师： xxxxxxxxxxxxxx 论 文 工 作 的起 止 时 间： 2013.92015.6 2013年11月22 日 填写此表存系（院、所），研究生答辩后进入其学籍档案。论文题目或选题方向一、文献综述中国是个幅员辽阔、水系发达、内河通航总里程12万多公里、18000多公里大陆海岸线和14000多公里岛屿岸线资源的国家，拥有生产性泊位32000多个(未含港澳台)，其中沿海及内河万吨级以上泊位已接近1000个。2002年全国港口完成吞吐量超过26亿吨，其中国际集装箱吞吐量达到3000万吨，并将以较高的发展速度迅速增长，跻身世界集装箱大港前10强。随着我国适应经济全球化的发展趋势，满足现代化建设需要，逐步成为世界制造业中心，充分体现港口在全球资源配置中的竞争优势，未来港口建设将向结构合理、布局层次分明、功能完善、信息畅通、安全高效可靠的目标迈进，港口货物装卸能力将高于经济发展速度得以提高，尤其是集装箱吞吐量具备迅速增长的外部条件和内在需求。统计显示，2012年，全球10大集装箱港中，“中国军团”分量进一步加重，由2011年的6个港口增至7个，上海港、香港港、深圳港、宁波-舟山港、广州港、青岛港、天津港分别收获全球第一、第三、第四、第六、第七、第八、第十的席位。余下的第二、第五、第九分别由新加坡港、韩国釜山港、阿联酋迪拜港获得。随着我国国民经济的持续稳定增长和全球一体化格局的形成，港口不仅是陆运和海运的交接点，也是影响和带动经济发展的国际运输链；也随着我国逐步成为世界制造加工业中心，未来国内港口码头建设的快速发展和港口装卸能力的不断增强是必然的趋势，对港口机械制造业也提出更高的要求，必须运用现代科技，采用新技术、新工艺，实现港口装卸机械的现代化满足港口行业适应物流发展的新要求1。我国起重运输(物料搬运)机械行业从上世纪五、六十年代开始建立并逐步发展壮大，已形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体，服务于国民经济各行各业。 “十一五”期间，我国起重运输机械产品的工业总产值、销售收入和利润总额的年平均增长率将超过15。到2010年，该行业的工业总产值将达到2670亿元，销售收入将达到2560亿元，利润总额将达到148亿元；出口额达65亿元，平均年增长11；另一方面我国市场对高质量高水平的起重运输机械需求旺盛。2011年1月21日，国务院公布了国务院关于加快长江等内河水运发展的意见，该意见中明确了要利用10年左右的时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系；2020年，全国内河水运货运量达到30亿吨以上，建成1.9万公里国家高等级航道；实现长江等内河主要港口和部分地区重要港口建成规模化、专业化、现代化港区，加快上海国际航运中心建设，推进武汉长江中游航运中心和重庆长江上游航运中心建设。这一政策的出台，将我国水运市场带进了加速发展时期，起重运输设备制造行业必将被催热，尤其是大型起重机械。而我国行业的技术竞争能力有待提高2。起重机械是特种设备之一，主要应用于冶金、矿山、铁路、交通运输、水利电力、造船等行业，在国家的经济建设中占有极为重要的地位，且具有应用广泛、流动性大、易发事故的特点3。近年来，随着经济的飞速发展，起重机械在港口码头、铁路装卸场、建筑工地、造船厂的使用越来越广泛，作用也越来越大。最近的几十年，大量新产品、新材料、新工艺不断引入使得起重机械获得极其迅猛的发展。由于机械制造技术的提高，起重机的品种和质量得到极大的提高和发展。金属材料和加工技术的改进，起重机零部件的使用寿命有了很大提高；自动焊接新技术的出现，箱型结构的桥式起重机越来越受到人们的欢迎；由于自控技术和数显技术的广泛普及，使起重机的控制和安全保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。同时，伴随着计算机技术的飞速发展和广泛应用，计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)技术广泛应用于起重机械行业，使起重机的整机布置更趋优化，基本零部件更加紧凑耐用。然而，由于起重量大、作业连续性强、流动性大、现场环境恶劣等因素，起重机械在实际使用过程中容易出现各种事故，造成人员伤亡和财产损失。为了保障起重机械的工作安全，国家颁布了各类标准，对起重机械的设计、制造、检验、报废、使用与管理等各个环节的安全要求做了基本的规定。但是，起重机械事故引起的人员伤亡和财产损失仍然很多，缺乏有效的监督与管理是造成事故频发的主要原因之一。如何监督与管理好起重机械，确保作业的安全可靠性，提高企业的经济效益，是现代企业管理的目标之一4。故障模式及影响分析(FMEA)是一种前瞻性的可靠性分析和安全性评估方法，在预防事故的保护机制系统中被广泛使用。该方法通过分析系统中每一个潜在的故障模式，确定其对系统所产生的影响，从而识别系统中的薄弱环节和关键项目，为制定改进控制措施提供依据，它是“事前预防”，而非“事后纠正”。FMEA国内外研究现状FMEA的起源及正式应用可以追溯到20世纪50年代初，美国格鲁曼公司第一次将构思应用于战斗机操作系统的设计分析，并取得良好的效果。随后，汽车行业也认识到FMEA在安全性评估方面的应用价值，以福特公司为首的三大汽车制造商纷纷将其运用到质量工艺改善上来。美国航空及太空总署（NASA）实施阿波罗登月计划时，在合同中明确要求实施FMEA。ISO9000标准以及美国军用标准MIL-STD-1543和MIL-STD-785A等标准中均将FMEA列为在产品开发、设计、制造等阶段应该加以运用的质量方法。我国也制订了系统可靠性分析技术失效模式与影响程序的国家标准。目前，该项技术发展十分迅速，已被广泛应用于航空航天、核工业以及汽车、机械、电子、舰船等域5。船舶与海洋工程：在船舶与海洋工程领域，对人为错误造成的风险进行评估的可靠性研究中，FMEA不仅在定性分析方面应用较多，而且在定性定量混合分析方面可作为错误识别的主要工具之一。上海海事大学商船学院的周俊峰等采用FMEA方法对船舶系统进行可靠性及安全性分析，并有针对性地对其薄弱环节提出预防改进，措施以提高船舶系统的可靠性。他们以燃油系统为研究对象，首先对推进系统进行分析，约定FMEA分析的最高系统层次为船舶操作系统，二级系统层次为主推进系统，分层系统层次为润滑系统、冷却系统、燃油系统、操作系统、安全系统、主机、推进轴系等，并对这些分系统进行编码，建立主推进系统可靠性方框图。然后确定各种故障模式及其原因，并评价每一个故障模式对系统的影响和故障发生的频度。通过分析可以得出燃油系统的FMEA报告表，找出相对应的各种故障，提出补偿或减轻故障后果的措施，以避免实际运行时可能发生的船舶安全事故6-11。医疗卫生：对医疗风险事件做好防范工作能够有效提高医疗安全、减少医疗资源浪费。近年来，美国研究应用FMEA有效降低医疗风险，取得了显著成效。JoHn G Reiling等人提出在建造医院时运用设计FMEA法可以明显减少医疗事故，提高病人安全感、满意度。首先，制作设计FMEA框图，层次清晰地体现出各部分之间的相互关系。然后，多方面、多层次、多角度挖掘各个子系统或各部分的功能，并确定各种故障模式和原因。在病人转移的FMEA分析中，重症室、急症室的布局和专门的护理人员都可能导致重症病人在转移途中出现危险。如果布局不合理，或者专门护理人员的暂时离岗都可能增加医疗事故的发生频度。同理，通过分析其他功能，找出故障模式和原因，提出相应的补偿或减轻故障后果的措施，来提高病人的安全性和满意感。航空航天工业：早在20世纪50年代初，美国Grumman公司已将FMEA技术应用于战斗机操控系统的设计分析。本世纪初，我国军工行业对FMEA分析验证技术进行了探索性研究，例如航天领域的“仿真软件在FMEA中的应用”、航空领域的“航空电源系统FMEA自动化技术研究”、国防科技大学的“用于自动故障模式影响分析的系统功能角色模型”等。中国航天标准化研究所从2002年开始，对FMEA分析验证技术开展了深入研究，并于“十一五”期间开展了“基于仿真的量化FMEA技术在型号中的推广应用”，在已有研究成果的基础上，总结提出利用计算机仿真软件实施FMEA分析验证的基本方法和技术规程，并选择典型工程型号开展技术应用，形成了相应的分析方法理论体系和数据库。近年来，中国航天标准化与产品保证研究院在FMEA分析验证领域已取得重大突破，在载人航天工程等重点型号中，已取得FMEA分析验证技术的工程化应用成果，有力地支持了重点型号的可靠性工作12-15。软件系统及信息系统开发：信息系统的开发是一个十分复杂的过程，其中软件的可靠性显得尤为重要，它不仅直接影响软件的质，还关系到项目的成败。FMEA方法可以对系统开发过程的故障进行定位、分析，对各种可能的风险进行评价，采取防范措施，避免故障的发生，从而保证和提高软件产品的可靠性。将FMEA技术应用于软件开发，首先是由Reifer于1979年提出的。Reifer提出在开展FMEA活动之前，组建FMEA团队，其成员包括本次项目开发的项目经理、需求分析工程师、开发人员、测试人员和用户服务工程人员以及其他相关项目的专家。然后召开FMEA团队会议，采用头脑风暴的会议模式，分析故障模式、故障原因和发生频度，并讨论如何降低风险和建议采取的措施16-20。核工业：核工业是高风险的行业，任何一个小小的故障都可能造成巨大的灾难，因此，它的特殊性决定了它必须具有很高的可靠性和安全性。近年来，人们逐渐将FMEA技术引人到核工业可靠性和安全性保证中来。Antonio C.F.等人以重水反应堆为研究对象，阐述FMEA方法在核工业的应用。通过分析发现重水反应堆的故障主要产生于潜水电泵和涡轮泵的操作过程中，故障模式主要有系统故障、核电厂关闭等。主要的故障原因是机械故障、电力故障、供气问题以及振动问题。根据RPN的大小，来确定各种故障模式的风险度，并采取相应的预防措施21-27。起重运输机械：王怀建等在门座起重机臂架裂纹的分析及修复一文中,以M10-30门座起重机为例,分析了门座起重机在使用中未发生过明显的超载情况和意外碰撞时,出现 的裂纹是逐渐扩展的,得出臂架的疲劳强度不足是产生裂纹的根本原因。经分析计算提出了 加厚上下盖板厚度、加强上下盖板的长度裂纹、改进焊接工艺等修复方案。大连海事大学张国梁在M10-30型港口门座起重机的故障分析及预防一文中针对港口门座起重机典型的故障进行分析，并提出改进措施。但针对港口门座起重机整机系统的分析还不到位28-30。二、选题背景及其意义国外门座式起重机发展现状国外门座式起重机专业生产厂家数量较多，其代表性的生产厂家主要有欧美的利勃海尔、特雷克斯一德马格、马尼托瓦克和日本的神钢等。他们生产的产品型号比较完善，技术先进，具有很高的市场占有率。欧美厂家生产的门座式起重机整体上代表了国际先进水平。它不仅满足了大吨位的需要，而且结构设计新颖、安全性能可靠、设备稳定性高是其它国家无法媲美的。更重要的是它们在大吨位产品上安装了全球定位系统，进行实时监控，具有广泛的代表性。日本厂家的门座式起重机产品与欧美国家的产品相比，在技术上还存在着较大的差距，但日本产品的制作精细化程度很高，仍然值得我们学习和效仿。国内门座式起重机发展状况随着我国重工业的的快速发展 ，起重机设备取得了显著的成绩 ，截至2012年底，全国质检系统共设置特种设