第9章可靠性工程(1)

1、第九章 可靠性工程 （第一節(jié)至第二節(jié)）可靠性的概念及可靠性分析方法 掌握可靠性分析方法第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 可靠性是指在給定的條件下和規(guī)定的時間內，零部件、元件、產品或系統(tǒng)所完成規(guī)定功能的概率。 “完成規(guī)定功能”：是產品或系統(tǒng)的工作目的或使用性能。 “規(guī)定時間”：產品或系統(tǒng)的任務時間，通常以產品使用的壽命周期來表示。 產品質量性能可用性安全性適應性經濟性時間性可靠性維修性保障性產品質量與產品質量與可靠性可靠性l研究可靠性的必要性研究可靠性的必要性l 設備和系統(tǒng)的復雜化設備和系統(tǒng)的復雜化l設備和系統(tǒng)越來越復雜，導致設備和系統(tǒng)越來越復雜，導致“系統(tǒng)相關的任一部分失效系統(tǒng)相關的任一部分失效而導

2、致整個系統(tǒng)失效的機會增多而導致整個系統(tǒng)失效的機會增多”。l 使用環(huán)境的日益惡劣使用環(huán)境的日益惡劣l產品所處的環(huán)境愈來愈惡劣，高低溫、沖擊、震動和輻射產品所處的環(huán)境愈來愈惡劣，高低溫、沖擊、震動和輻射等條件，使產品的可靠性受到影響。等條件，使產品的可靠性受到影響。l 產品生產周期的縮短產品生產周期的縮短l傳統(tǒng)的產品生產經設計傳統(tǒng)的產品生產經設計試制試制生產生產檢驗檢驗交付用戶使交付用戶使用用反饋反饋提高質量可靠性提高質量可靠性。l科技進步，競爭加劇，使一些設計和工藝技術更加成熟，科技進步，競爭加劇，使一些設計和工藝技術更加成熟，生產周期縮短，不允許有更多的階段試驗，要求產品本身生產周期縮短，不允

3、許有更多的階段試驗，要求產品本身有高可靠性。有高可靠性?？煽啃曰靖拍羁煽啃曰靖拍? 可靠性4 維修性4 保障性4 測試性4 可用性4 可信性l 產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的能力，簡寫為功能的能力，簡寫為R。l規(guī)定的條件規(guī)定的條件：使用時的環(huán)境條件、應力條件，維護方法，儲存時的儲存條件，以及使用時對操作人員技術等級的要求等。l規(guī)定的時間規(guī)定的時間：在應用中，時間是一個廣義的概念，可以用周期、次數、里程或其它單位代替，也可建立這些單位與時間之間的隸屬函數加以描述。l規(guī)定的能力規(guī)定的能力：產品應具備的技術性能指標?？煽啃裕煽啃裕╮eliab

4、ility）l從應用的角度出發(fā)分類：從應用的角度出發(fā)分類：l 固有可靠性：描述產品設計和制造的可靠性水平；l 使用可靠性：描述產品在計劃的環(huán)境中使用的可靠性水平。l從設計的角度出發(fā)分類：從設計的角度出發(fā)分類：l 基本可靠性：用于度量產品無須保障的工作能力，包括與維修和供應有關的可靠性，通常用平均故障間隔時間MTBF來度量；l 任務可靠性：描述產品完成任務的能力，通常用任務可靠度MR和致命性故障間隔任務時間MTBCF來度量。l 產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，按規(guī)定的產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)程序和方法進行維修時，保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力，稱

5、為維修性，簡寫為的能力，稱為維修性，簡寫為M。l維修性指的是產品維修的難易程度，是產品設計所賦予的一種維修簡便、迅速和經濟的固有屬性。l規(guī)定的條件：規(guī)定的條件：維修的機構和場所及相應人員與設備、設施、工具、備件、技術資料等資源條件。l規(guī)定的程序和方法：規(guī)定的程序和方法：按技術文件規(guī)定采用的維修工作類型、步驟和方法。維修性（維修性（maintainability）l一個產品不工作的時間一個產品不工作的時間NT包括兩個部分：包括兩個部分：l 在設備、備件、維修人員和維修規(guī)程等齊全的條件下，在設備、備件、維修人員和維修規(guī)程等齊全的條件下，用于直接維修工作的時間，稱為直接維修時間用于直接維修工作的時間

6、，稱為直接維修時間MT；l 由于保障資源補給或管理原因等延誤而造成的時間，由于保障資源補給或管理原因等延誤而造成的時間，稱為延誤時間稱為延誤時間DT。l平均維修時間平均維修時間MTTR是直接維修時間是直接維修時間MT的平均值。的平均值。nMTMTTR維修次數直接維修時間l 保障性系指產品設計特性和計劃的保障資源能滿足保障性系指產品設計特性和計劃的保障資源能滿足使用要求的能力，稱為保障性，簡寫為使用要求的能力，稱為保障性，簡寫為S。l維修保障只是綜合保障工程中的一個方面。l表征保障性的指標是平均延誤時間MDT。l顯然，MDT愈小愈好。它反映了產品使用者的管理水平，以及提供資源的能力。nDTMDT

7、故障次數維修延誤的總時間保障性（保障性（supportability）l 產品能及時并準確地確定其狀態(tài)（可工作、產品能及時并準確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或性能下降），并隔離其內部的一種設不可工作或性能下降），并隔離其內部的一種設計特性，稱為測試性，簡寫為計特性，稱為測試性，簡寫為T。l測試性與維修性及可靠性密切相關，具有良好測試性的設備將減少故障檢測及隔離時間，進而減少維修時間，改善維修性。通過采用測試性好的設備可及時檢測出故障，排除故障，進而提高產品的使用可靠性。l測試性通常用故障檢測率FDR、故障隔離率FIR和虛警率FAR度量。測試性（測試性（testability）l 可用性是產品

8、可靠性、維修性和保障性三種固有屬性可用性是產品可靠性、維修性和保障性三種固有屬性的綜合反映，指產品處于良好工作狀態(tài)的能力，也稱為的綜合反映，指產品處于良好工作狀態(tài)的能力，也稱為有效性。有效性。l使用可用性A0l固有可用性At。 lAt反映了生產方的設計、制造和服務的綜合水平，越大越好。0M TBFAM TBFM TTRtM TBFAM TBFM TTRM D T可用性（可用性（availability）l可信性是一個非定量的集合性術語，表述可用性及其影響因素：可靠性（R）、維修性（M）、保障性（S）、測試性（T），簡寫為RMST。l對可信性的定量要求，就是具體的RMST的定量要求；l定義：產品

9、在任務開始時可用的條件下，在規(guī)定定義：產品在任務開始時可用的條件下，在規(guī)定的任務剖面中，能完成規(guī)定功能的能力稱為產品的任務剖面中，能完成規(guī)定功能的能力稱為產品的的“（狹義）可信性（狹義）可信性”，簡寫為，簡寫為D。l產品在執(zhí)行任務中的狀態(tài)及可信性取決于與任務有關的產品可靠性及維修性的綜合影響。可信性（可信性（dependability）l在長期的可靠性實踐中，人們發(fā)現許多產品都服從一條典型的在長期的可靠性實踐中，人們發(fā)現許多產品都服從一條典型的失效率曲線，這條曲線具有兩頭高、中間低的特點，呈現失效率曲線，這條曲線具有兩頭高、中間低的特點，呈現“U”形，習慣稱為浴盆曲線。形，習慣稱為浴盆曲線。l

10、這條曲線明顯地分為三段，對應著三個時期。這條曲線明顯地分為三段，對應著三個時期。早期失效期偶然失效期耗損失效期(t)t交付使用更新點產品失效曲線產品失效曲線 產品或系統(tǒng)是由許多功能性的結構要素（或零件）所組成的，如果其中任一結構要素發(fā)生故障，而導致整個產品或系統(tǒng)故障，則這種結構要素組成的產品或系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)，設整個系統(tǒng)的串聯(lián)鏈由n個鏈節(jié)組成，第i個功能鏈節(jié)的可靠度為Ri， n =1，2，n-1，n。則在該串聯(lián)系統(tǒng)中，系統(tǒng)或產品總的可靠度為 nniSRRRRRR121第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 產品或系統(tǒng)由許多功能性的結構要素（或零件）所組成，當其中任一結構要素發(fā)生故障時，整個產品或系統(tǒng)仍能堅

11、持正常工作，則認為這些結構要素在功能邏輯上呈并聯(lián)方式，而稱這一類產品或系統(tǒng)為并聯(lián)系統(tǒng)，如右圖所示。 設第i個功能鏈節(jié)發(fā)生故障的概率為Fi，在并聯(lián)系統(tǒng)中，系統(tǒng)或子系統(tǒng)總的故障概率為 nniSFFFFFF121其中，Fi=1- Ri，故并聯(lián)系統(tǒng)的可靠為)1)(1 ()1 ()1)(1 (11121nniSSRRRRRFR第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 當一個系統(tǒng)中，既有串聯(lián)結構，也有并聯(lián)結構，是由這兩種結構混合組成的系統(tǒng)稱為混聯(lián)系統(tǒng)，如下圖所示。 在計算混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度時，應先把每個并聯(lián)結構子系統(tǒng)的可靠度分別計算出來，然后，把它們作為一個個功能鏈節(jié)加入系統(tǒng)，使原來的混聯(lián)系統(tǒng)轉化為串聯(lián)系統(tǒng)，再對這個假想

12、的串聯(lián)系統(tǒng)進行可靠度的計算，這樣就得到了混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度.。l 從可靠性角度用框圖來描述分系統(tǒng)失效或它們從可靠性角度用框圖來描述分系統(tǒng)失效或它們的組合如何導致系統(tǒng)失效的邏輯關系，通常又稱為的組合如何導致系統(tǒng)失效的邏輯關系，通常又稱為可靠性結構模式?？煽啃越Y構模式。l系統(tǒng)可靠性框圖：表示系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)（元件）之間的邏輯關系（功能關系），l系統(tǒng)的原理圖：表示系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的物理關系。l系統(tǒng)可靠性在很大程度上取決于：組成單元的可靠度、可靠性結構模式、組成單元的數量?？煽啃钥驁D可靠性框圖l 可靠性數學模型可靠性數學模型概率模型概率模型l設系統(tǒng)的可靠度為Rs，不可靠度為Fs=1Rs。系統(tǒng)由n個組成單

13、元構成，第i個組成單元的可靠度為Ri，i=1,2,n，不可靠度為Fi=1Ri。l采用下列假設： 各單元只可能有兩種狀態(tài)：正常與失效（故障），而沒有中間狀態(tài)； 各單元工作與否是相互獨立的，即任一單元的正常工作與否不會影響其他是單元的正常與否。Rs=f(R1,R2, ,Rn)l串聯(lián)系統(tǒng)的串聯(lián)系統(tǒng)的n個單元必須全部工作，系統(tǒng)才會正常工作，個單元必須全部工作，系統(tǒng)才會正常工作，任一單元故障都會導致系統(tǒng)故障。任一單元故障都會導致系統(tǒng)故障。l系統(tǒng)的壽命系統(tǒng)的壽命T是第一個出現故障的單元的壽命。是第一個出現故障的單元的壽命。l系統(tǒng)可靠性函數為所有單元可靠性函數之乘積。系統(tǒng)可靠性函數為所有單元可靠性函數之乘積

14、。組成單元1組成單元2組成單元nniis)t (R)t (R1nsT,T ,TminT21串聯(lián)模型串聯(lián)模型niisssniisst )(nitniisti)t (R)t (R)t (dt)t (Ree)t (R)t (Re)t (Rniiii1101111則設串聯(lián)系統(tǒng)組成單元數量越多，系統(tǒng)可靠度越低。niis)t(F)t(F111當串聯(lián)模型中各單元壽命為指數分布時，系統(tǒng)的壽命也為指數分布。l當構成系統(tǒng)的所有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才發(fā)生故障的當構成系統(tǒng)的所有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才發(fā)生故障的系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)。只要有任何一個單元工作，系統(tǒng)就處系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)。只要有任何一個單元工作，系統(tǒng)就處于工作

15、狀態(tài)。于工作狀態(tài)。組成單元1組成單元2組成單元n設初始時刻設初始時刻t=0，所有單元同時開始，所有單元同時開始工作，則并聯(lián)系統(tǒng)的壽命工作，則并聯(lián)系統(tǒng)的壽命T為最后發(fā)為最后發(fā)生故障的單元的壽命。生故障的單元的壽命。nsT,T,TmaxT21并聯(lián)模型并聯(lián)模型l系統(tǒng)累積故障函數為所有單元累積故障函數之乘積。系統(tǒng)累積故障函數為所有單元累積故障函數之乘積。l系統(tǒng)可靠性函數為系統(tǒng)可靠性函數為并聯(lián)系統(tǒng)組成單元數量越多，系統(tǒng)可靠度越大。并聯(lián)系統(tǒng)組成單元數量越多，系統(tǒng)可靠度越大。l設有一個由設有一個由n個相同且相互獨立的元件構成的并聯(lián)系統(tǒng)。個相同且相互獨立的元件構成的并聯(lián)系統(tǒng)。每個元件的失效分布均為參數為每個元

16、件的失效分布均為參數為的指數分布，試比較系的指數分布，試比較系統(tǒng)與單一元件的可靠性指標。統(tǒng)與單一元件的可靠性指標。niis)t (R)t (F11niiss)t (R)t (F)t (R1111例子例子l解解 元件的可靠性指標l系統(tǒng)可靠性指標11,)t(e)t(F,e)t(Rititinidt)e(dt) t (R)e()e(en) t (R) t (f) t ()e(endt) t (dF) t (f)e() t (F) t (R)e() t (F) t (F) t (Fnintssntnttsssnttssntssntnniis1211111111111111100111n=5n=3n=4

17、n=1n=200.10.20.30.40.50.60.70.80.910100200300400500600700800900 1000時間t系統(tǒng)可靠性Rs(t) 系統(tǒng)平均壽命與并聯(lián)元件數之間的關系圖n=1n=2n=5n=3n=400.00020.00040.00060.00080.0010.001201002003004005006007008009001000時間t系統(tǒng)故障率(t)系統(tǒng)故障率與并聯(lián)元件數之間的關系圖05001000150020002500300012345678910并聯(lián)元件數n系統(tǒng)平均壽命s 系統(tǒng)平均壽命與并聯(lián)元件數之間的關系圖)(,t ;)(,teeeeee)t (R)

18、t (R)t (dt)ee(dt)t (Ree)ee()e()t (R)t (Re)t (R)t (Rssttttttsssttsstttttiist0002122222323212222111111220202222121則并聯(lián)設當組成單元失效率為常數，并聯(lián)系統(tǒng)（n=2）的失效率隨時間增加而增加，不是常數。系統(tǒng)壽命能提高/2s(t)tR1R2R3R1=0.90R2=0.80R3=0.60828060809060908090111113213121323212313232323223.RRRRRRR)RRRR(RRRRRRRR)R)(R(RRSii串串并聯(lián)模型并聯(lián)模型l并聯(lián)模型利用工作儲備來提

19、高系統(tǒng)的可靠性，但并聯(lián)模型利用工作儲備來提高系統(tǒng)的可靠性，但卻未必能有效地提高系統(tǒng)的工作壽命，原因是在卻未必能有效地提高系統(tǒng)的工作壽命，原因是在這種模型中系統(tǒng)的壽命等于這種模型中系統(tǒng)的壽命等于n個并聯(lián)元件中最好個并聯(lián)元件中最好的元件的壽命。的元件的壽命。l旁聯(lián)模型（旁聯(lián)模型（stand-by system model）：在一個由）：在一個由n個元件組成的旁聯(lián)系統(tǒng)中，只有一個元件在工個元件組成的旁聯(lián)系統(tǒng)中，只有一個元件在工作，而其他元件則處于非工作狀態(tài)。當工作元件作，而其他元件則處于非工作狀態(tài)。當工作元件故障，通過一個故障監(jiān)測和轉換裝置而使得另一故障，通過一個故障監(jiān)測和轉換裝置而使得另一個元件工

20、作。個元件工作。旁聯(lián)模型旁聯(lián)模型S1S2SiSnS故障監(jiān)測和轉換裝置旁聯(lián)模型l假設故障監(jiān)測與轉換裝置的可靠性為1，單元Si的壽命為Ti，則該系統(tǒng)的壽命Ts為nsTTTT21l當n個單元的故障分布均為指數分布，故障率均為時，可以證明，旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為l以一個備用元件（n=2）的系統(tǒng)進行比較。假定各工作元件均相同，故障率為。試比較單個元件、旁聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度？tniintse)i ()t(n)t()t()t(te)t (R1113211321例子例子l解：元件可靠性函數為l并聯(lián)系統(tǒng)可靠性函數為l旁聯(lián)系統(tǒng)可靠性函數為teR0020022200RR)e(e) t (RttD000)ln1 (

21、)1 ()(0RRettRts0.0000.2000.4000.6000.8001.0000.000.200.400.600.801.00元件可靠度系統(tǒng)可靠度R0RSRDn因此RsRDR0，這是因為并聯(lián)系統(tǒng)的備用單元與工作單元都同時處于工作狀態(tài)，而旁聯(lián)系統(tǒng)則是當工作單元失效后，才使用備用單元進行工作。l有些復雜的系統(tǒng)需要利用網絡理論去描述及計算系統(tǒng)的可靠性。l利用全概率公式計算：在網絡型系統(tǒng)中選取一個關鍵單元，如選取A，分兩種情況討論：B1AB2C1C2RA=0.30RB1= RB2 =0.10RC1= RC2 =0.20網絡模型網絡模型l 若單元A正常工作，則系統(tǒng)轉換為S1；l 若單元A失效

22、，則系統(tǒng)轉換為S2。C1C2B1B2C1C2單元A正常工作時的系統(tǒng)S1單元A失效時的系統(tǒng)S2)R(RRR)A(P)A/(P)A(P)A/(PRAsAss121失效失效系統(tǒng)正常工作正常工作正常工作系統(tǒng)正常工作13572030103960303601039602010120101111136020120111112122112211.).(.)R(RRRR.).().()RR()RR(R.).().()R()R(RAsAssCBCBsccs 第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 可靠度為零部件、元件、產品或系統(tǒng)在給定條件下運行、操作或試驗時，從0 t期間內未發(fā)生故障的概率。 故障概率為當零部件、元件、產品或

23、系統(tǒng)在給定條件下運行、操作或試驗時，從0t期間內發(fā)生故障的概率。 F（t）= 1- R（t） 故障概率密度為當零部件、元件、產品或系統(tǒng)在給定條件下運行、操作或試驗時，至時間t時，故障概率的變化率（或單位時間內的故障概率）。dttdFtf)()(第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 瞬時故障率即零部件、元件、產品或系統(tǒng)在給定條件下運行、操作或試驗時，至時間t時，單位時間內發(fā)生故障的頻率。 )(1)()()(1)(tFtfdttdFtRt平均無故障工作時間是指發(fā)生故障前工作時間的平均值，也稱平均壽命。 平均修復時間是指產品或系統(tǒng)因某種原因停止運行，經修復后重新投入運行所需時間的平均值。第一節(jié) 可靠性與可靠性

24、工程 工作系數也稱有效度或可利用度，為某一時間間隔內，產品正常工作時間所占的比例或概率。dgggTTTK停運系數也叫失效度或不可利用度，為某一時間間隔內產品不能工作而停止運行的時間所占的比例或概率。dgddTTTK第一節(jié) 可靠性與可靠性工程 可靠性設計包括：1）研究可靠性要求，確定可靠性總目標。2）根據產品功能鏈，進行可靠性分配，確定功能性零部件 或元件的可靠度。3）對零部件或元件的可靠度進行可靠性分析、或失效影響 及后果分析。4）冗余設計與儲備方式以及可靠性與維修性設計等。 對零部件或元件的可靠度進行可靠性試驗驗證，并綜合試驗結果和以往經驗，對零部件、產品或系統(tǒng)的可靠性進行分析評價。第一節(jié)

25、可靠性與可靠性工程 可靠性管理是根據用戶要求，在時間與費用允許的條件下，為生產出高可靠性的產品，在設計、研制、生產、使用與維修等整個產品壽命期內所進行的計劃、組織、協(xié)調、控制等一系列管理工作的總稱。 第二節(jié) 可靠性分析 它是在系統(tǒng)設計過程中，通過對系統(tǒng)各組成單元潛在的各種故障模式及其對系統(tǒng)功能的影響進行分析，提出可能采取的預防改進措施，以提高產品質量與可靠性。 第二節(jié) 可靠性分析 所謂描述產品、工藝等的功能，是指對它們的功能進行鑒別、分類，研究什么是產品、系統(tǒng)、零部件，以及產品工藝、專業(yè)工藝或制造工序的工作目的，即在完成這些產品或工序后，應達到什么狀態(tài)才是工作應有的結果。即研究被考察的產品、零

26、部件、工藝、工序為什么未能完成它的預定功能，其結果導致了什么性質的缺陷或故障？這些缺陷或故障的性質或類型叫做故障模型。 這是指故障對功能影響的嚴重程度，研究被描述的故障模型將發(fā)生什么結果，其結果將對產品、工藝或工序產生怎樣的影響？第二節(jié) 可靠性分析 故障原因分為內因和外因兩類。內因是指故障的機理，外因往往是零部件所受的應力條件。 危險度是表示一個具體故障模型造成故障的嚴重程度的一個尺度。它是由故障發(fā)生的概率、故障影響度和故障檢出的難易度構成的一個綜合性指標，按上述3項數值的乘積計算。 故障模型與效應分析一般涉及下述的幾個步驟： 1）列出系統(tǒng)、產品的組成單元及各單元的功能。 2）分析功能之間的作

27、用關系或影響關系。 3）準確地找出潛在故障模式及其對用戶可能造成的嚴 重后果（故障發(fā)生的概率、故障影響度、故障檢出 的難易度）。第二節(jié) 可靠性分析 4）計算危險度，從而查明薄弱點。5）擬定設計改進方案及其實施計劃。6）改進方案實施后，修改故障模式與效應分析。故障模式與效應分析主要用于下列情況：1）與安全有關的系統(tǒng)、組件或產品。2）會造成嚴重后果或后果代價巨大的潛在的故障模式。3）主要的新產品。4）新技術、新材料和新工藝，尤其是當它們在前階段 開發(fā)時未有足夠保障的情況下。5）概念或功能上的變化。 6）重新使用過去有問題的組件。 7）使用現有產品方面出現了新情況。第二節(jié) 可靠性分析 所謂故障樹分析

28、，就是根據故障樹，確定系統(tǒng)故障原因的各種可能組合方式及其發(fā)生概率，并計算系統(tǒng)的故障概率，進而采取相應的措施，以提高系統(tǒng)質量的一種設計分析方法。故障樹分析包括下述的幾個步驟：1）對系統(tǒng)進行詳細的分析，不僅要分析系統(tǒng)的功能、環(huán)境 條件、資源、系統(tǒng)結構，還要分析組件的相互作用、系 統(tǒng)對不同環(huán)境條件的反應及內在故障。2）查明引起不良后果的故障，并查明故障特征。3）確定可靠性參數，這些參數包括在一定時間內系統(tǒng)發(fā)生 故障的次數，和停機時間等信息。4）查明造成不良后果的、可能發(fā)生在組件和功能要素上的 故障。5）從不良后果開始，繪制故障樹。第二節(jié) 可靠性分析 6）分析故障樹。典型的分析結果是：可以導致不良后果

29、的 故障綜合體；出現故障綜合體的概率；出現不良后果的 概率；導致不良后果的故障綜合體的最小概率。7）解釋這些結果，并將其納入故障模式與效應分析行動計 劃之內?？煽啃苑治隹煽啃苑治? 故障模式與影響分析（FMEA）4 故障樹分析（FTA）lfailure mode and effect analysis，FMEAl 在設計過程中，通過對產品各組成單元潛在在設計過程中，通過對產品各組成單元潛在的各種故障模式及其對產品功能的影響進行分析，的各種故障模式及其對產品功能的影響進行分析，提出可能采取的預防改進措施，以提高產品可靠提出可能采取的預防改進措施，以提高產品可靠性的一種設計方法。性的一種設計方法。

30、l用途：用途：l 發(fā)現設計、生產中的薄弱環(huán)節(jié)，有助于設計人員有針對性地采取改進措施；l 協(xié)助確定可靠性關鍵件和重要件，它們是改進設計、可靠性增長、生產質量控制的主要對象；l 為產品的檢驗程序、故障測試點的設置、維修分析、保障分析提供信息。故障模式及影響分析（故障模式及影響分析（FMEAFMEA）l產品故障的一種表現形式。產品故障的一種表現形式。l如斷裂、接觸不良、泄漏、腐蝕等如斷裂、接觸不良、泄漏、腐蝕等。故障模式故障模式n每種故障模式對產品使用、功能或狀態(tài)所導致的后果。每種故障模式對產品使用、功能或狀態(tài)所導致的后果。n 局部影響是指該故障模式對當前所分析層次產品的局部影響是指該故障模式對當前

31、所分析層次產品的影響；影響；n 高一層次影響是指對當前所分析層次高一層的產品高一層次影響是指對當前所分析層次高一層的產品的影響；的影響；n 最終影響是指對最高層次產品的影響。最終影響是指對最高層次產品的影響。故障影響故障影響嚴重度嚴重度n某故障模式所產生后果的嚴重程度。某故障模式所產生后果的嚴重程度。n類類災難的；災難的；類類致命的；致命的；n類類臨界的；臨界的；類類輕度的輕度的故障模式與影響分析表初始約定層次 任務 審核 第 頁 共 頁約定層次 分析人員 批準 填表日期 故障影響代碼產品功能標志功能故障模式故障原因任務階段與工作方式局部影響高一層次的影響最終影響故障檢測方法補償措施嚴酷度類別

32、備注12345678910111213典型的 FMEA 表格FMEA分析表分析表l 列出產品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號；列出產品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號；l 假設并列出可能發(fā)生的所有失效模式；假設并列出可能發(fā)生的所有失效模式；l 說明各失效模式對整個系統(tǒng)的影響；說明各失效模式對整個系統(tǒng)的影響；l 指出失效的危害程度；指出失效的危害程度；l 提出防止失效的糾正方法和補救措施。提出防止失效的糾正方法和補救措施。FMEA的工作程序的工作程序2.2.故障模式故障模式l 徹底尋清失效模式至關重要。徹底尋清失效模式至關重要。l 1 1）基本故障模式）基本故障模式l（如：提前啟動；在規(guī)定時刻停機失效；在規(guī)

33、定時刻啟動（如：提前啟動；在規(guī)定時刻停機失效；在規(guī)定時刻啟動失效等。）失效等。）l 2 2）可能發(fā)生的故障模式。）可能發(fā)生的故障模式。 l（如：結構失效（如：結構失效( (破損破損) )；機械上卡住；振顫；機械上卡??；振顫 ；不能開；不能開（關）；誤開（關）；內（外）漏；超出允許上（下）限；（關）；誤開（關）；內（外）漏；超出允許上（下）限；流動不暢流動不暢 ；錯誤動作；提前（滯后）運行；輸出量過大；錯誤動作；提前（滯后）運行；輸出量過大（小）；電路開（斷）等。）（?。?；電路開（斷）等。） 3 3 、FMEAFMEA的分析方法的分析方法l 進行進行FMEAFMEA的目的是為了研究產品的目的是為

34、了研究產品故障故障對系對系統(tǒng)工作所產生的后果和影響，并將每一可能的統(tǒng)工作所產生的后果和影響，并將每一可能的故故障障模式按其危害度進行分類，并采取必要的糾正模式按其危害度進行分類，并采取必要的糾正措施。措施。初步設計階段進行FMEA對設計方案進行評定對多個方案進行比較lFMEA可以迅速暴露比較明顯的故障模式確定單個故障。有些故障略加設計更改消除重復進行FMEA消除或減少已確定的故障模式的影響功能法l FMEAFMEA的基本方法還包括硬件法。采用哪種的基本方法還包括硬件法。采用哪種分析方法，通常根據設計復雜程度的不同和可利分析方法，通常根據設計復雜程度的不同和可利用的數據的差異來確定。用的數據的差

35、異來確定。l 硬件法是列出各個硬件產品，并對它們可能硬件法是列出各個硬件產品，并對它們可能出現的出現的故障故障模式加以分析。功能法認為每個產品模式加以分析。功能法認為每個產品用于完成多個功能用于完成多個功能 。l假如高壓鍋是由鍋體、鍋蓋、手柄、密封圈、排氣管及降假如高壓鍋是由鍋體、鍋蓋、手柄、密封圈、排氣管及降壓發(fā)閥等部件組成，這些部件的故障模式及其后果影響和壓發(fā)閥等部件組成，這些部件的故障模式及其后果影響和危害程度如下表。危害程度如下表。部 件 名 稱故 障 模 式后 果 影 響危 險 度改 進 措 施鍋 體鍋 蓋手 柄密 封 圈排 氣 管降 壓 閥接 觸 面 碰 傷接 觸 面 碰 傷損 壞變 形 、 老 化堵 塞丟 失漏 氣 、 開 蓋 困 難漏 氣 、 開 蓋 困 難合 蓋 困 難 、 移 動 不 便漏 氣 、 完 成 任 務 欠 佳鍋 內 壓 力 過 高壓 力 不 夠 、 漏 氣 不 能 快 速 蒸 熟輕 度 的輕 度 的輕 度 的輕 度 的致 命 的輕 度 的使 用 說 明 書 提 示使 用 說 明 書 提 示增 加 固 定 牢 度用 新 材 質 代 替 ， 增 加 備 件使 用 雙 保 險 安 全 閥重 配lfault tree analysis，FTAl 以系統(tǒng)不希望發(fā)生的一個事件（頂事件）作為分析的以系統(tǒng)不希望發(fā)生的一個事件（頂事件）作為