可靠性設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)技術(shù)（課堂PPT）

1、1可靠性設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)技術(shù)李良巧2目 錄v可靠性基本概念v可靠性模型v可靠性預(yù)計(jì)v可靠性分配vFMEA/FTAv可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v電路容差分析v元器件降額設(shè)計(jì)v熱設(shè)計(jì)v安全性設(shè)計(jì)與分析v機(jī)械可靠性概述v軟件可靠性v可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)v環(huán)境應(yīng)力篩選v可靠性研制試驗(yàn)v可靠性鑒定驗(yàn)證試驗(yàn)3一、可靠性基本概念（含維修性、測(cè)試性、可用性、保障性維修性、測(cè)試性、可用性、保障性）4可靠性定義：可靠性定義： 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃缘母怕识攘恳喾Q(chēng)可靠度。能的能力。可靠性的概率度量亦稱(chēng)可靠度。 產(chǎn)品指的是新版產(chǎn)品指的是新版ISO900

2、0ISO9000中定義的硬件和流程性材料中定義的硬件和流程性材料等有形產(chǎn)品以及軟件等無(wú)形產(chǎn)品。等有形產(chǎn)品以及軟件等無(wú)形產(chǎn)品。 “規(guī)定時(shí)間規(guī)定時(shí)間”和產(chǎn)品可靠性關(guān)系也極為密切。和產(chǎn)品可靠性關(guān)系也極為密切。 “規(guī)定的功能規(guī)定的功能”指的是產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中給出的正常工指的是產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中給出的正常工作的性能指標(biāo)。作的性能指標(biāo)。 1.可靠性5 產(chǎn)品的可靠性一般可分為固有可靠性和使用可靠性。產(chǎn)品的可靠性一般可分為固有可靠性和使用可靠性。 產(chǎn)品固有可靠性是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的，是產(chǎn)產(chǎn)品固有可靠性是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的，是產(chǎn)品的一種固有特性，也是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者可以控制的。而產(chǎn)品的一種固有特性，也是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

3、者可以控制的。而產(chǎn)品使用可靠性則是產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中表現(xiàn)出的一種性品使用可靠性則是產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中表現(xiàn)出的一種性能的保持能力的特性，它除了考慮固有可靠性的影響因素能的保持能力的特性，它除了考慮固有可靠性的影響因素之外，還要考慮產(chǎn)品安裝、操作使用和維修保障等方面因之外，還要考慮產(chǎn)品安裝、操作使用和維修保障等方面因素的影響。素的影響。 6 產(chǎn)品可靠性還可分為基本可靠性和任務(wù)可靠性。產(chǎn)品可靠性還可分為基本可靠性和任務(wù)可靠性。 基本可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定條件下無(wú)故障的持續(xù)時(shí)間或基本可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定條件下無(wú)故障的持續(xù)時(shí)間或概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求。因此在評(píng)定產(chǎn)品基概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的

4、要求。因此在評(píng)定產(chǎn)品基本可靠性時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有壽命單位和所有故障，而不本可靠性時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有壽命單位和所有故障，而不局限于發(fā)生在任務(wù)期間的故障，也不局限于是否危及任務(wù)局限于發(fā)生在任務(wù)期間的故障，也不局限于是否危及任務(wù)成功的故障。成功的故障。 任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。評(píng)定產(chǎn)品任務(wù)可靠性時(shí)僅考慮在任務(wù)期間發(fā)生的的能力。評(píng)定產(chǎn)品任務(wù)可靠性時(shí)僅考慮在任務(wù)期間發(fā)生的影響完成任務(wù)的故障。影響完成任務(wù)的故障。7可靠度函數(shù)、累積故障分布函數(shù) 如前所述，產(chǎn)品可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下規(guī)定時(shí)間如前所述，產(chǎn)品可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下規(guī)定

5、時(shí)間完成規(guī)定功能的概率，描述的是產(chǎn)品功能隨時(shí)間保持的概完成規(guī)定功能的概率，描述的是產(chǎn)品功能隨時(shí)間保持的概率，即產(chǎn)品可靠度是時(shí)間的函數(shù)，一般用率，即產(chǎn)品可靠度是時(shí)間的函數(shù)，一般用R R( (t t) )表示，產(chǎn)品表示，產(chǎn)品的可靠度函數(shù)即：的可靠度函數(shù)即：R R( (t t)=)=P P( (T T t t) )式中：式中：T T產(chǎn)品發(fā)生故障的時(shí)間；產(chǎn)品發(fā)生故障的時(shí)間； t t規(guī)定的時(shí)間。規(guī)定的時(shí)間。8(100h)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 試驗(yàn)故障統(tǒng)計(jì)表時(shí)間(小時(shí))故障數(shù)(個(gè))累積故障數(shù)（個(gè)）時(shí)間（小時(shí)）故障數(shù)(個(gè))累積故障數(shù)(個(gè))0100 00500-600610100-2001

6、1600-700313200-30012700-800215300-40013800-900016400-50014900-1000016 tFt tF9故障及其分類(lèi) 故障是指產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)。故障是指產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)。 失效是指產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力的事件。失效是指產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力的事件。 故障模式是指產(chǎn)品故障的表現(xiàn)形式，如三極管的短故障模式是指產(chǎn)品故障的表現(xiàn)形式，如三極管的短路或開(kāi)路、燈絲的燒斷等。路或開(kāi)路、燈絲的燒斷等。 故障機(jī)理是指引起產(chǎn)品故障的物理、化學(xué)或生物等故障機(jī)理是指引起產(chǎn)品故障的物理、化學(xué)或生物等變化的內(nèi)在原因。變化的內(nèi)在原因。10 按故障的規(guī)律

7、可分為偶然故障和耗損故障。偶然故按故障的規(guī)律可分為偶然故障和耗損故障。偶然故障是由于偶然因素引起的故障，其重復(fù)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)可以障是由于偶然因素引起的故障，其重復(fù)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)可以忽略不計(jì)，只能通過(guò)概率或統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)。耗損故障忽略不計(jì)，只能通過(guò)概率或統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)。耗損故障是通過(guò)事前檢測(cè)或監(jiān)測(cè)可預(yù)測(cè)到的故障，是由于產(chǎn)品的是通過(guò)事前檢測(cè)或監(jiān)測(cè)可預(yù)測(cè)到的故障，是由于產(chǎn)品的規(guī)定性能隨時(shí)間增加而逐漸衰退引起的。耗損故障可以規(guī)定性能隨時(shí)間增加而逐漸衰退引起的。耗損故障可以通過(guò)預(yù)防維修，防止故障的發(fā)生，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。通過(guò)預(yù)防維修，防止故障的發(fā)生，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。 11 按故障引起的后果可分為致命性故障

8、和非致命性故按故障引起的后果可分為致命性故障和非致命性故障。前者會(huì)使產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)或可能導(dǎo)致人或物的障。前者會(huì)使產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)或可能導(dǎo)致人或物的重大損失、最終使任務(wù)失敗，后者不影響任務(wù)完成，但會(huì)重大損失、最終使任務(wù)失敗，后者不影響任務(wù)完成，但會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃的維修。按故障的統(tǒng)計(jì)特性又可分為獨(dú)立故障導(dǎo)致非計(jì)劃的維修。按故障的統(tǒng)計(jì)特性又可分為獨(dú)立故障和從屬故障。前者是指不是由于另一個(gè)產(chǎn)品故障引起的故和從屬故障。前者是指不是由于另一個(gè)產(chǎn)品故障引起的故障，后者是由另一產(chǎn)品故障引起的故障。在評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠障，后者是由另一產(chǎn)品故障引起的故障。在評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性時(shí)只統(tǒng)計(jì)獨(dú)立故障。性時(shí)只統(tǒng)計(jì)獨(dú)立故障。12

9、可靠性常用度量參數(shù)可靠性常用度量參數(shù)可靠度可靠度 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱(chēng)為可靠度，一般用能的概率稱(chēng)為可靠度，一般用 表示。若產(chǎn)品的總數(shù)為表示。若產(chǎn)品的總數(shù)為N N0 0，工作到工作到t t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)為時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)為r r( (t t) ) ，則產(chǎn)品在時(shí)，則產(chǎn)品在時(shí)刻的可靠度的觀測(cè)值為：刻的可靠度的觀測(cè)值為： tR 00NtrNtR13故障率故障率 工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)，在該時(shí)刻后工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱(chēng)之為產(chǎn)品的故障率。故障單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障

10、的概率，稱(chēng)之為產(chǎn)品的故障率。故障率一般用率一般用 表示。表示。 一般情況下，一般情況下， 可用下式進(jìn)行工程計(jì)算：可用下式進(jìn)行工程計(jì)算： ttNtrts t t14平均故障前時(shí)間（平均故障前時(shí)間（MTTF） 設(shè)設(shè) 個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部故障時(shí)間為測(cè)得其全部故障時(shí)間為 。其平均故障前時(shí)間。其平均故障前時(shí)間（MTTF）為：）為： 當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，0N,21tt0Nt0101NiitNMTTF/10dteMTTFt15平均故障間隔時(shí)間（MTBF） 一個(gè)可修產(chǎn)品在使用過(guò)程中發(fā)生了一個(gè)可修產(chǎn)品在使用過(guò)程

11、中發(fā)生了 次故障，每次次故障，每次故障修復(fù)后又重新投入使用，測(cè)得其每次工作持續(xù)時(shí)間故障修復(fù)后又重新投入使用，測(cè)得其每次工作持續(xù)時(shí)間為為 。其平均故障間隔時(shí)間。其平均故障間隔時(shí)間MTBF為：為：0N,21tt0Nt01001NTtNMTBFNii16貯存壽命貯存壽命 產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿(mǎn)足規(guī)定質(zhì)量要求產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿(mǎn)足規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長(zhǎng)度。的時(shí)間長(zhǎng)度。 產(chǎn)品出廠后，即使不工作，在規(guī)定的條件下貯存，產(chǎn)品出廠后，即使不工作，在規(guī)定的條件下貯存，產(chǎn)品也有一個(gè)非工作狀態(tài)的偶然故障率，非工作的偶然產(chǎn)品也有一個(gè)非工作狀態(tài)的偶然故障率，非工作的偶然故障率比工作故障率小得多，但貯存產(chǎn)品

12、的可靠性也是故障率比工作故障率小得多，但貯存產(chǎn)品的可靠性也是在不斷下降的。因此，貯存壽命是產(chǎn)品貯存可靠性的一在不斷下降的。因此，貯存壽命是產(chǎn)品貯存可靠性的一種度量參數(shù)種度量參數(shù)。17 維修性定義：產(chǎn)品在擬定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。 概率表示為維修度Mv關(guān)注焦點(diǎn)：維修簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)v維修性是對(duì)可靠性的重要補(bǔ)充v維修性是產(chǎn)品固有屬性、是設(shè)計(jì)出來(lái)的v維修是一種活動(dòng)，產(chǎn)品故障后為恢復(fù)其性能的活動(dòng)2.維修性18維修的種類(lèi)維修的種類(lèi)v預(yù)防性維修：通過(guò)系統(tǒng)維修檢查、檢測(cè)和消除產(chǎn)品的故障征兆，使其保持在規(guī)定狀態(tài)進(jìn)行的全部活動(dòng)。包括預(yù)先維修，定時(shí)維修，

13、視情維修和故障檢查等v修復(fù)性維修：產(chǎn)品發(fā)生故障后，使其恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)進(jìn)行的全部活動(dòng)。它可以包括下述一個(gè)或多個(gè)步驟：故障定位，故障隔離，分解、更換、組裝、調(diào)校及檢測(cè)等，也稱(chēng)修理。19定性要求：定性要求：v 良好可達(dá)性v 高的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性v 完善的防差錯(cuò)措施及識(shí)別標(biāo)識(shí)v 良好的測(cè)試性v 保障維修安全v 符合維修的人工程要求20定量要求定量要求v 平均修復(fù)時(shí)間MTTRv 最大維修時(shí)間M maxct 給定維修度的最大維修時(shí)間M一般0.9-0.95 M maxct約等于2-3MTTRv 修復(fù)時(shí)間中值M ct M(t)=0.5的維修時(shí)間 又叫中位修復(fù)時(shí)間21 產(chǎn)品在任意時(shí)刻需要和開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，處于可工

14、作或可使用的程度。概率度量為可用度v 開(kāi)則能動(dòng)，召之即來(lái)v 固有可用度Ai:僅與工作時(shí)間和修復(fù)性時(shí)間有關(guān)的一種可用性。是設(shè)計(jì)特性 MTBF Ai= MTBF+MTTR3.可用性22v 可達(dá)可用性：可達(dá)可用性：僅與工作時(shí)間和修復(fù)性和預(yù)防性維修時(shí)間有關(guān) MTBMA Aa=_ MTBMA+MMT MTBMA-MTBMA-平均維修活動(dòng)間隔時(shí)間平均維修活動(dòng)間隔時(shí)間 MMT-MMT-平均維修時(shí)間平均維修時(shí)間23v使用可用性：使用可用性：與能工作時(shí)間和不能工作時(shí)間有關(guān)的一種可用性 MTBMAAo=_ MTBMA+MDTMDT-MDT-平均停機(jī)時(shí)間平均停機(jī)時(shí)間24 系統(tǒng)效能：系統(tǒng)在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足一組

15、特定任務(wù)要求和程度。 E= A D Cv人的效能=健康可干（A）* 干而無(wú)病（D）* 能力（C）v系統(tǒng)效能=召之即來(lái) * 來(lái)之能戰(zhàn) * 戰(zhàn)之能勝4.系統(tǒng)效能25 測(cè)試性：產(chǎn)品能及時(shí)并準(zhǔn)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(nèi)部故障的能力。 故障檢測(cè)率：產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，用規(guī)定的方法能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出的故障數(shù)（No）與所發(fā)生故障總數(shù)（Nt）之比： rFD =No/Nt * 100 % 5.測(cè)試性26v故障隔離率: rFI :用規(guī)定的方法將檢測(cè)到的故障正確隔離到不大于規(guī)定模糊度的故障數(shù)Nl與檢測(cè)到故障總數(shù)Nd rFI=-* 100% NlNd27v虛警率：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)

16、生的虛警率數(shù)（NFA）與同一時(shí)期內(nèi)故障總數(shù)NF之比 rFA=_* 100% NF + NFA NFA28 系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源滿(mǎn)足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用要求的能力稱(chēng)為保障性。保障性也是產(chǎn)品的一種重要的固有屬性。它包含兩方面含義，即與產(chǎn)品保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性和保障資源的充足和適用程度。 6.保障性29 設(shè)計(jì)特性是指與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性，如與可靠性和維修性有關(guān)的，以及保障資源要求產(chǎn)品所具有的設(shè)計(jì)特性。這些設(shè)計(jì)特性可以通過(guò)設(shè)計(jì)直接影響產(chǎn)品的硬件和軟件。如使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品便于操作、檢測(cè)、維修、裝卸、運(yùn)輸、消耗品（油、水、氣、彈）補(bǔ)給等設(shè)計(jì)特性。從保障性角度看，良好的保障設(shè)計(jì)特性是使產(chǎn)品具有可保障特性或

17、者說(shuō)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是可保障的。30 保障資源是保證產(chǎn)品完成平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用的人力和物力。從保障性的角度看，充足的并與產(chǎn)品匹配完善的保障資源說(shuō)明產(chǎn)品是能得到保障的。 產(chǎn)品具有可保障的特性和能保障的特性才是具有完整保障性的產(chǎn)品。31二、可靠性建模二、可靠性建模322.1、目的 -用于可靠性定量分配、預(yù)計(jì)和評(píng)價(jià) （GJB813-90可靠性模型的建立和可靠性預(yù)計(jì)）2.2、可靠性模型v可靠性框圖模型v可靠性數(shù)學(xué)模型332.32.3串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)：系統(tǒng)的所有組成單元中任一單元的故障都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障可靠性框圖:可靠性數(shù)學(xué)模型：若單元的壽命分布為指數(shù)分布，則： niistRtR

18、1 tiietR1n234 若每個(gè)單元工作時(shí)間與系統(tǒng)時(shí)間相同，且單元也服從指數(shù)分布，則系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間MTBF 若由10個(gè)都等于0.9的單元組成串聯(lián)系統(tǒng)，則s=0.3482.42.4串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型 ttnitniissniiieeetRtR111niis1niisT11135v并聯(lián)系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)都發(fā)生失效系統(tǒng)才發(fā)生故障v框圖：v可靠性數(shù)學(xué)模型 niistRtR11112n并聯(lián)系統(tǒng)框圖并聯(lián)系統(tǒng)框圖2.5并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型36當(dāng)系統(tǒng)各單元的壽命分布為指數(shù)分布時(shí)，對(duì)n個(gè)相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)，有： htsietR11 nttRTs1211d02.5

19、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型372.62.6工程應(yīng)用要點(diǎn)工程應(yīng)用要點(diǎn)系統(tǒng)越復(fù)雜，產(chǎn)品可靠性越低因此簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品可靠性最有效的途徑采用并聯(lián)的系統(tǒng)，可靠性明顯提高，尤其當(dāng)n=2時(shí)，提高更明顯，當(dāng)并聯(lián)過(guò)多，可靠度提高大為減慢并聯(lián)系統(tǒng)提高的是任務(wù)可靠性，但并聯(lián)會(huì)使產(chǎn)品變得復(fù)雜，而產(chǎn)品基本可靠性會(huì)降低，同時(shí)并聯(lián)會(huì)使體積、重量、成本增加因此，是否采用并聯(lián)要綜合權(quán)衡一般在涉及安全性和關(guān)鍵任務(wù)可靠性要求時(shí)采用38三、可靠性預(yù)計(jì)三、可靠性預(yù)計(jì)393.13.1目的目的v大致估計(jì)整機(jī)可能的可靠性v發(fā)現(xiàn)潛在薄弱環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)：GJB813-90可靠性模型的建立和可靠性預(yù)計(jì)GJB/Z299B98電子設(shè)備可靠性預(yù)

20、計(jì)手冊(cè)MIL-HDBK217F電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)403.23.2可靠性預(yù)計(jì)可靠性預(yù)計(jì)- -方法方法1 1方法方法v元器件計(jì)數(shù)法vNi 第 i 種元器件數(shù)量vb 第 i 種元器件基本失效率(1/h)vQ 第 i 種元器件通用質(zhì)量系數(shù)vn 整機(jī)所用元器件的種類(lèi)數(shù)niisN1Qb413.3 3.3 可靠性預(yù)計(jì)可靠性預(yù)計(jì)- -方法方法2 2v應(yīng)力分析法：如普通二極管工作失效率預(yù)計(jì)模型vp = bEQACRS2vp 工作失效率vb 基本失效率vE 環(huán)境系數(shù)vQ 質(zhì)量系數(shù)：考慮不同組件的質(zhì)量水平vA 應(yīng)用系數(shù)：考慮對(duì)電路功能影響vC 結(jié)構(gòu)系數(shù)：考慮封裝影響vR 額定功率或電流系數(shù)，與最大功率或電流額定值之

21、比vS2電壓應(yīng)力系數(shù)423.4可靠性預(yù)計(jì)-方法3,4v方法方法 相似產(chǎn)品預(yù)計(jì)法v方法方法 專(zhuān)家評(píng)分法433.53.5可靠性預(yù)計(jì)工程要點(diǎn)可靠性預(yù)計(jì)工程要點(diǎn)v預(yù)計(jì)的絕對(duì)值意義不大不同方案間預(yù)計(jì)的相對(duì)值更有意義，可比較方案的可靠性好壞v預(yù)計(jì)時(shí)，一定要找出值相對(duì)較高的組件，并對(duì)其采取措施加以預(yù)防v預(yù)計(jì)值必須大于規(guī)定的可靠性要求v系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)時(shí)要注意各單元的運(yùn)行比影響44v任務(wù)可靠性模型只能用于任務(wù)可靠性預(yù)計(jì)，不能用于基本可靠性預(yù)計(jì)v基本可靠性預(yù)計(jì)是基于全串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)v預(yù)計(jì)應(yīng)與功能設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，功能設(shè)計(jì)改變，必須再次進(jìn)行預(yù)計(jì)45四、可靠性分配四、可靠性分配464.14.1可靠性分配目的可靠性分

22、配目的v將整機(jī)可靠性要求分配到各組成單元v明確設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各組成單元控制的重點(diǎn)474.24.2可靠性分配方法可靠性分配方法 評(píng)分分配法：由專(zhuān)家根據(jù)各組成單元影響可靠性的各種因素的水平進(jìn)行打分，通過(guò)計(jì)算加以分配因素復(fù)雜程度。 最復(fù)雜10分，最簡(jiǎn)單分因素技術(shù)成熟度。最不成熟10分，最成熟分因素工作時(shí)間。 最長(zhǎng)10分，最短分因素環(huán)境條件。 最?lèi)毫?0分，最不惡劣分設(shè)整機(jī)可靠性指標(biāo)MTBF，則整機(jī)故障率s為：MTBF1s48第i個(gè)單元的故障率為i，則： iCi s Ci=wi/ww整機(jī)評(píng)分?jǐn)?shù)wi第i個(gè)單元評(píng)分?jǐn)?shù)rij 第i個(gè)單元第j個(gè)因素評(píng)分?jǐn)?shù) 41jijirwniiww149評(píng)分分配法步驟：v確定待分配

23、的可靠性指標(biāo)，確定評(píng)分因素v聘請(qǐng)盡可能多的熟悉產(chǎn)品的有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家，至少名義上v設(shè)計(jì)人員向?qū)＜医榻B產(chǎn)品v個(gè)專(zhuān)家獨(dú)立評(píng)分v經(jīng)評(píng)分處理，給出各組成單元的指標(biāo)50單元單元名稱(chēng)名稱(chēng)復(fù)雜程度復(fù)雜程度r ri1i1技術(shù)成技術(shù)成熟度熟度r ri2i2工作時(shí)工作時(shí)間間r ri3i3環(huán)境因環(huán)境因素素r ri4i4各單元評(píng)各單元評(píng)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)r ri5i5各單元各單元評(píng)分系評(píng)分系數(shù)數(shù)C Ci i分配的故分配的故障率障率A A8 84 410104 4128012800.440.440.440.44s sB B8 81 110108 86406400.220.220.220.22s sC C3 32 28 84 4192

24、1920.0660.0660.0660.066s sD D5 52 210108 88008000.270.270.270.27s s總計(jì)總計(jì)291229121 1s s注：注：MTBF1s514.3 4.3 可靠性分配工程應(yīng)用要點(diǎn)可靠性分配工程應(yīng)用要點(diǎn)v用于可靠性分配的整機(jī)可靠性指標(biāo)應(yīng)大于規(guī)定的值，留有余量，充分考慮沒(méi)有列入考慮的因素和其它的系統(tǒng)組成單元v通過(guò)各單元的專(zhuān)家評(píng)分，如簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)技術(shù)的成熟，采取措施減輕環(huán)境的影響等v對(duì)評(píng)分高的單元采取有針對(duì)性的控制措施52五、潛在故障模式影響分析五、潛在故障模式影響分析（FMEAFMEA）和故障樹(shù)分析（）和故障樹(shù)分析（FTAFTA）53FMEA

25、可以描述為一組系統(tǒng)化的活動(dòng)，目的是：(a)發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品/過(guò)程中的潛在的失效及其失效后果；(b)找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施；(c)將上述整個(gè)過(guò)程文件化。標(biāo)準(zhǔn)：GB7826-87(IEC812-1995)失效模式和效應(yīng)分析GJB1391A-92故障模式、影響及危害性分析程序GJB/Z1391A-2006故障模式、影響及危害性分析指南QS9000（ISO16949）潛在失效模式影響分析5.1潛在失效模式影響分析潛在失效模式影響分析FMEA54 FMEA FMEA是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的更完善化，以明確必須做什么是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的更完善化，以明確必須做什么樣的設(shè)計(jì)和過(guò)程才能滿(mǎn)足顧客的需要。所有的樣的

26、設(shè)計(jì)和過(guò)程才能滿(mǎn)足顧客的需要。所有的FMEAFMEA的重的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)，無(wú)論是用在設(shè)計(jì)產(chǎn)品或工藝制造過(guò)程。點(diǎn)在于設(shè)計(jì)，無(wú)論是用在設(shè)計(jì)產(chǎn)品或工藝制造過(guò)程。 適時(shí)性是成功實(shí)施FMEA的最重要因素之一，它是一個(gè)事發(fā)前的行為，而不是“后見(jiàn)之明”的行動(dòng)。為了達(dá)到最佳效果。FMEA必須在設(shè)計(jì)或過(guò)程失效模式被無(wú)意納入產(chǎn)品或過(guò)程之前進(jìn)行。事前花時(shí)間適當(dāng)完成FMEA能夠更容易低成本地對(duì)產(chǎn)品/過(guò)程進(jìn)行修改，從而減輕事后修改的危機(jī)。FMEA小組應(yīng)有充分的溝通和整合。55 FMEA是國(guó)際上公認(rèn)的有效的可靠性設(shè)計(jì)分析技術(shù)，在工程實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。目前典型的FMEA方法有兩種：一是美國(guó)軍標(biāo)MIL-STD-1629和我國(guó)

27、軍標(biāo)GJB1391/Z故障模式、影響與危害度分析；另一種是美國(guó)QS-9000潛在失效模式及影響分析。 下面僅對(duì)QS-9000的FMEA作簡(jiǎn)要說(shuō)明，在QS-9000中，把FMEA分為設(shè)計(jì)的FMEA(簡(jiǎn)稱(chēng)DFMEA)和過(guò)程工藝的FMEA(簡(jiǎn)稱(chēng)PFMEA)。下面僅對(duì)設(shè)計(jì)的FMEA作介紹。56 設(shè)計(jì)FMEA主要是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師/小組采用的一種分析技術(shù)，用于保證在可能范圍內(nèi)已充分考慮到，并指明各種潛在的失效模式及其相關(guān)的起因/機(jī)理。應(yīng)評(píng)估最終產(chǎn)品以及每個(gè)與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。FMEA以其嚴(yán)密的形式總結(jié)了設(shè)計(jì)一個(gè)零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)工程師和設(shè)計(jì)小組的設(shè)計(jì)思想（包括：根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

28、，對(duì)可能出現(xiàn)問(wèn)題的分析）。這種系統(tǒng)化的方法體現(xiàn)工程師在任何設(shè)計(jì)過(guò)程中正常經(jīng)歷的 思維過(guò)程，并使之規(guī)范化、文件化。57 設(shè)計(jì)FMEA能夠通過(guò)以下幾個(gè)方面支持設(shè)計(jì)過(guò)程，以降低失效的風(fēng)險(xiǎn)。(1)有助于對(duì)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)；(2)有助于制造、裝配、服務(wù)和回收要求的最初設(shè)計(jì)；(3)提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，考慮潛在失效模式及其對(duì)產(chǎn)品可靠性影響；(4)為全面、有效的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的策劃，提供更多信息；(5)根據(jù)潛在失效模式對(duì)“顧客”的影響程度進(jìn)行分級(jí)，進(jìn)而建立一套設(shè)計(jì)改進(jìn)、開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證試驗(yàn)的優(yōu)先控制程序；(6)為建議和跟蹤降低風(fēng)險(xiǎn)的措施，提供一個(gè)公開(kāi)討論形式；(7)為將來(lái)分析研究售后市場(chǎng)關(guān)切情況，

29、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)更改及展開(kāi)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)提供參考。58 FMEA應(yīng)該是一個(gè)小組的活動(dòng)，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師應(yīng)直接地、主動(dòng)地聯(lián)系有關(guān)部門(mén)的代表，如裝配、制造、設(shè)計(jì)、分析/實(shí)驗(yàn)、可靠性、材料、服務(wù)等。同時(shí)還應(yīng)聯(lián)系系統(tǒng)不同層次的設(shè)計(jì)部門(mén)代表。FMEA應(yīng)成為促進(jìn)相關(guān)部門(mén)間充分交換意見(jiàn)的催化劑，從而提高整個(gè)產(chǎn)品的工作水平。除非負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工程師是有FMEA和小組協(xié)調(diào)的經(jīng)驗(yàn)，在活動(dòng)中擁有一位有經(jīng)驗(yàn)的FMEA專(zhuān)家以協(xié)助FMEA小組工作是有一定幫助的。59 設(shè)計(jì)FMEA是一份動(dòng)態(tài)文件，且應(yīng)該在一個(gè)設(shè)計(jì)概念最終形成之時(shí)或之前就開(kāi)始；在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段中，當(dāng)設(shè)計(jì)有變更或獲得信息增加時(shí)要及時(shí)不斷修改；在最終產(chǎn)品加工圖樣完成之前全部完成

30、。 設(shè)計(jì)FMEA不是靠過(guò)程控制來(lái)克服設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，但的確要考慮制造/裝配過(guò)程中技術(shù)的/物質(zhì)的限制。例如表面處理的限制，裝配空間，公差等60故障模式及影響分析表故障模式及影響分析表初始約定層次 任 務(wù) 審核 第 頁(yè)共 頁(yè) 約定層次 分析人員 批準(zhǔn) 填表日期代代碼碼產(chǎn)品產(chǎn)品或或功能功能標(biāo)志標(biāo)志功功能能故故障障模模式式故故障障原原因因任務(wù)階段任務(wù)階段與與工作方式工作方式局部局部影響影響高一高一層次層次影響影響最終最終影響影響故故障障檢檢測(cè)測(cè)方方法法使使用用補(bǔ)補(bǔ)償償措措施施故障影響故障影響設(shè)計(jì)改進(jìn)措施設(shè)計(jì)改進(jìn)措施嚴(yán)酷度類(lèi)別嚴(yán)酷度類(lèi)別注：軟件注：軟件FMEA將表中設(shè)計(jì)改進(jìn)措施和使用補(bǔ)償措施綜合為將表

31、中設(shè)計(jì)改進(jìn)措施和使用補(bǔ)償措施綜合為改進(jìn)措施改進(jìn)措施61危害性分析表危害性分析表初始約定層次 任 務(wù) 審核 第 頁(yè)共 頁(yè) 約定層次 分析人員 批準(zhǔn) 填表日期代代碼碼產(chǎn)品產(chǎn)品或或功能功能標(biāo)志標(biāo)志功功能能故故障障模模式式故故障障原原因因任務(wù)任務(wù)階段階段與與工作工作方式方式故障模故障模式頻數(shù)式頻數(shù)比比（j j）工工作作時(shí)時(shí)間間(t)嚴(yán)嚴(yán)酷酷度度類(lèi)類(lèi)別別備備注注故障故障概率概率或故或故障率障率數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源源故障率故障率（p p）故障影故障影響概率響概率（j j）故障模故障模式危害式危害度度（Cmj j）產(chǎn)品危害度產(chǎn)品危害度Cr=Cmj62產(chǎn)品名稱(chēng)（標(biāo)識(shí)）（產(chǎn)品名稱(chēng)（標(biāo)識(shí)）（1）：）： 生產(chǎn)過(guò)程（生產(chǎn)過(guò)程（

32、3） 審核：審核： 第第 頁(yè)頁(yè)共共 頁(yè)頁(yè)選用裝備（選用裝備（2）：）： 分析人員：分析人員： 批準(zhǔn)：批準(zhǔn)： 填表日期填表日期工工序序名名稱(chēng)稱(chēng)工工序序功功能能/要要求求故故障障模模式式故故障障原原因因故障影響故障影響改進(jìn)前的改進(jìn)前的RPN改改進(jìn)進(jìn)措措施施責(zé)責(zé)任任部部門(mén)門(mén)改改進(jìn)進(jìn)措措施施執(zhí)執(zhí)行行情情況況改進(jìn)措施執(zhí)行后改進(jìn)措施執(zhí)行后的的RPN備備注注下下道道工工序序影影響響組組件件影影響響裝裝備備影影響響SODRPNSODRPN4567891011121314PFMECA表表63設(shè)計(jì)故障模式是/不是相鄰連接管腳短路管腳、線(xiàn)寬和PCB線(xiàn)寬與過(guò)載電流的保護(hù)要求不一致相鄰器件未去耦不用在飛行狀態(tài)中的接插件

33、沒(méi)有飛行鑒定合格的保護(hù)殼電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)混在一器件中火工品線(xiàn)與其它線(xiàn)混在同一接插件或器件中每個(gè)復(fù)雜的連接上有多根線(xiàn)接插件沒(méi)有清楚的標(biāo)記元器件和節(jié)點(diǎn)是否有其它的冗余通路不是每一個(gè)黑盒子或集成塊外部都有一個(gè)安全接地點(diǎn)通風(fēng)孔的尺寸不合適密封器件沒(méi)有密封好黑盒子或集成塊的附件不能很靈活的和相關(guān)工具連接PCB中的線(xiàn)沒(méi)有合適的降額在PCB或元器件之間過(guò)多的扇出和扇入單個(gè)的EEE元器件實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能（如：一個(gè)IC中的冗余通路，一個(gè)多孔繼電器實(shí)現(xiàn)多種功能，集成到一個(gè)普通的多層PCB的冗余通路）在控制和監(jiān)測(cè)中都用到一個(gè)靈敏度部件相鄰器件擺放的太近不能排除短路或熱傳導(dǎo)在多余的器件之間沒(méi)有做好足夠的熱隔離措施在高損耗和

34、熱感應(yīng)元素間實(shí)行熱去耦措施發(fā)熱點(diǎn)不是所有的導(dǎo)體表面都是接地的金屬間的電器化學(xué)性電壓大于0.5V遙控指令與遙測(cè)數(shù)據(jù)的地址被兩個(gè)以上字節(jié)分開(kāi)（關(guān)鍵遙控指令或遙測(cè)數(shù)據(jù)）表表4 電子設(shè)備或子設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)故障模式清單的例子電子設(shè)備或子設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)故障模式清單的例子歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化合作組織（歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化合作組織（ECSS）標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)-空間產(chǎn)品保證（空間產(chǎn)品保證（Q-30-02A-FMEA） 64656667686970717273747576777879FMEA 編號(hào)（編號(hào)（A） 輸入數(shù)字列以便識(shí)別FMEA 文件。這用于文件控制。系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件名稱(chēng)及編號(hào)（系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件名稱(chēng)及編號(hào)（B） 輸

35、入需要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱(chēng)及編號(hào)。（見(jiàn)確定范圍部分）設(shè)計(jì)責(zé)任（設(shè)計(jì)責(zé)任（C） 填入負(fù)有設(shè)計(jì)責(zé)任的OEM、組織和部門(mén)或小組。適當(dāng)時(shí)，也輸入供方名稱(chēng)。車(chē)型年度車(chē)型年度/項(xiàng)目（項(xiàng)目（D） 填入將使用和/或受所分析設(shè)計(jì)影響的預(yù)期車(chē)型年度/項(xiàng)目（如果知道的話(huà)）。80關(guān)鍵日期（關(guān)鍵日期（E）填入FMEA 初次預(yù)定完成日期，該日期不應(yīng)超過(guò)計(jì)劃的量產(chǎn)設(shè)計(jì)發(fā)布的日期。FMEA 日期（日期（F）填入FMEA 原始稿完成日期，和最新的修改日期。核心小組（核心小組（G）填入負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)DFMEA 小組成員。聯(lián)系信息（如：名字、組織、電話(huà)號(hào)碼和email）可附在補(bǔ)充文件中。編制者（編制者（H）填入負(fù)責(zé)編制DFM

36、EA 工作的工程師姓名、電話(huà)和所在公司的名稱(chēng)。81DFMEA 表的具體內(nèi)容（表的具體內(nèi)容（a-n 欄）欄）FMEA 的具體內(nèi)容包括對(duì)潛在失效相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)分析和所采取的改進(jìn)措施。項(xiàng)目項(xiàng)目/功能功能/要求（要求（a）項(xiàng)目（項(xiàng)目（a1）輸入通過(guò)方塊圖、P 圖，圖表和其他圖紙以及由小組進(jìn)行的其他分析所識(shí)別的項(xiàng)目、界面或零件。所使用的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該與顧客要求、使用在其他設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)文件和分析中的一致，以確?？勺匪菪?。82功能（功能（a1）填入根據(jù)顧客要求和小組討論必須符合設(shè)計(jì)目的的那些需要進(jìn)行分析的項(xiàng)目的功能或界面。如果項(xiàng)目或界面在不同的潛在失效模式下的功能超過(guò)一個(gè)以上，建議單獨(dú)列出每一個(gè)功能和相關(guān)的失效模式。如果

37、項(xiàng)目和功能分開(kāi)的話(huà)，則功能變?yōu)?a2.要求要求(a2)填入需要分析的每一個(gè)功能的要求（基于顧客的要求和小組的討論：如果在不同的失效模式下，功能有一個(gè)以上的要求，高度建議單獨(dú)列出每一項(xiàng)要求和功能。83潛在失效模式潛在失效模式 （b）潛在失效模式按照零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)潛在不能符合或不能交付項(xiàng)目欄中描述的預(yù)期功能的方式來(lái)定義。識(shí)別與功能/要求相關(guān)的潛在失效模式。潛在失效模式應(yīng)用專(zhuān)業(yè)性的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，而不同于顧客所見(jiàn)的現(xiàn)象。每一種功能可能有多種失效模式。單一的一種功能被識(shí)別出大量的失效模式可能表示要求沒(méi)有得到很好的定義。假設(shè)要發(fā)生的失效模式，但不一定會(huì)發(fā)生，因此使用措辭“潛在”。84潛在失效模式僅僅在

38、與確定的操作條件（如 熱、冷、干、干燥、灰塵等）和使用條件（如超過(guò)平均里程、不平的路段、僅在城市行駛等）一致的情況下發(fā)生。在確定所有的失效模式后，可通過(guò)對(duì)以往運(yùn)行不良的研究、關(guān)注點(diǎn)、問(wèn)題報(bào)告以及小組的“頭腦風(fēng)暴”的來(lái)對(duì)分析的完整性進(jìn)行確認(rèn)。失效模式也可以是更高一級(jí)子系統(tǒng)或系統(tǒng)的要因，或低一級(jí)零部件的后果。失效模式例子，與相關(guān)的不同的要求一樣，如表.3 所示。8586潛在失效后果（潛在失效后果（C）失效的潛在后果應(yīng)按顧客所察覺(jué)的功能的失效模式的后果進(jìn)行規(guī)定。要根據(jù)顧客可能發(fā)現(xiàn)或經(jīng)歷的情況來(lái)描述失效的后果，要記住顧客可能是內(nèi)部顧客，也可能是外部的最終顧客。應(yīng)清晰闡述失效模式是否影響安全或法律法規(guī)不

39、符。后果應(yīng)根據(jù)指定的所分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或部件來(lái)闡述。要記住部件、子系統(tǒng)和系統(tǒng)級(jí)別之間存在的等級(jí)關(guān)系4。例如：一個(gè)零件的破裂，可能使裝配振動(dòng)，導(dǎo)致間隙性系統(tǒng)運(yùn)作。間隙性運(yùn)作會(huì)導(dǎo)致性能的降級(jí)和最終導(dǎo)致顧客不滿(mǎn)意。目的是以小組的知識(shí)水準(zhǔn)預(yù)防潛在失效后果。定性的失效后果應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)性能來(lái)闡述。表. 4 展示了從表.3 所得失效模式的后果。8788v嚴(yán)重度（嚴(yán)重度（S）（）（d）v嚴(yán)重度是與所給的失效模式的最嚴(yán)重后果相符的一個(gè)值。嚴(yán)重度是在單獨(dú)FMEA 的范圍內(nèi)的相對(duì)排序。建議評(píng)估準(zhǔn)則小組在評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和排序體制上意見(jiàn)應(yīng)一致以及一貫使用，即使對(duì)單個(gè)過(guò)程分析的修改。（見(jiàn)下表Cr1 指南準(zhǔn)則）不建議修改排

40、序值為 9 和10 的準(zhǔn)則。嚴(yán)重度為1 的失效模式不應(yīng)再進(jìn)行進(jìn)一步分析。8990分分 類(lèi)（類(lèi)（e）這欄用于強(qiáng)調(diào)高優(yōu)先的失效模式和他們相關(guān)的要因。作為分析的結(jié)果，小組可使用這個(gè)信息去識(shí)別特殊特性。顧客規(guī)定要求可識(shí)別產(chǎn)品特殊特性和過(guò)程特殊特性符號(hào)以及他們用途。設(shè)計(jì)記錄指定的特殊特性在 DFMEA 中沒(méi)有識(shí)別出相關(guān)的設(shè)計(jì)失效是設(shè)計(jì)過(guò)程中存在弱點(diǎn)的一種表示.91v失效模式的潛在要因失效模式的潛在要因(s)/機(jī)理機(jī)理(s)(f)v這些信息可以分成多欄也可以合并成一欄。在 FMEA 的開(kāi)發(fā)中，失效模式的所有潛在要因的識(shí)別是后續(xù)分析的關(guān)鍵。盡管各類(lèi)技巧（如頭腦風(fēng)暴法）被用于確定失效模式的潛在要因，但建議小組

41、應(yīng)聚焦于對(duì)每一種失效模式的失效機(jī)理的理解上。92v失效模式的潛在要因(f2)v失效的潛在要因應(yīng)按設(shè)計(jì)過(guò)程如何讓失效發(fā)生一種跡象來(lái)定義,用可糾正或可控制的情形來(lái)描述。失效要因是設(shè)計(jì)弱點(diǎn)的跡象，其后果就是失效模式。要因是賦予或刺激失效機(jī)理的情形。在識(shí)別失效的潛在要因時(shí)，對(duì)失效的特定要因使用簡(jiǎn)明描述，如規(guī)定電鍍螺釘允許氫脆化。象不足的設(shè)計(jì)或不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)這樣不明確的短語(yǔ)不應(yīng)使用。要因的調(diào)查需要聚焦于失效模式上而不是聚焦于后果上。在確定要因的過(guò)程中，小組應(yīng)在討論下假設(shè)要因存在，且將導(dǎo)致失效模式（也即是失效模式不要求出現(xiàn)多種要因）。93有代表性的情況是一種失效模式可能有多種要因?qū)е?。這使得失效模式有多欄（

42、要因分支）。在可能的范圍內(nèi)，對(duì)每一種失效模式/失效機(jī)理列出每一種潛在要因。要因應(yīng)盡可能簡(jiǎn)明和完整的列出。分開(kāi)列出要因會(huì)使每一種要因得到聚焦分析，可能產(chǎn)生不同的測(cè)量、控制和措施計(jì)劃。表5.顯示例子是表.3 中失敗模式的要因。盡管不是必需的FMEA 表要素部分，表包含的失效機(jī)理顯示了失效模式、失效機(jī)理及要因之間的關(guān)系。在DFMEA 編制中，應(yīng)假設(shè)設(shè)計(jì)是可制造和可安裝的設(shè)計(jì)目的。當(dāng)歷史資料顯示制造過(guò)程的不足時(shí)，小組可作為例外來(lái)排除。9495發(fā)生率（O O）（g g）發(fā)生率是在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)由特定要因/機(jī)理將導(dǎo)致失效模式發(fā)生的可能性。發(fā)生率可能性的排序值的比絕對(duì)值更有意義。（見(jiàn)表Cr2.）應(yīng)使用一致的發(fā)生

43、率排序體系以確保連貫性。發(fā)生率值是在FMEA 范圍內(nèi)的相對(duì)排序，不能反映發(fā)生的實(shí)際可能性。建議評(píng)價(jià)準(zhǔn)則小組在評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和排序系統(tǒng)應(yīng)達(dá)成一致意見(jiàn)，并保持持續(xù)應(yīng)用。即使是對(duì)個(gè)別的產(chǎn)品分析而對(duì)準(zhǔn)則作了修改。發(fā)生率應(yīng)使用表Cr2 指南中的1 至10 的等級(jí)刻度進(jìn)行評(píng)價(jià)。9697現(xiàn)有設(shè)計(jì)控制（現(xiàn)有設(shè)計(jì)控制（h）現(xiàn)有設(shè)計(jì)控制是那些作為已完成的設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分而執(zhí)行的活動(dòng)，將確保設(shè)計(jì)功能和可靠性要求予以充分考慮。有 2 類(lèi)設(shè)計(jì)控制應(yīng)予以考慮：預(yù)防：消除（預(yù)防）失效的機(jī)理的要因或失效摸的發(fā)生，或降低發(fā)生率。探測(cè)：在項(xiàng)目放行到生產(chǎn)前，通過(guò)解析方法或物理方法識(shí)別（探測(cè)）要因，失效的機(jī)理或失效模式是否存在。如果可能的

44、話(huà)，更建議使用預(yù)防控制方法。發(fā)生率排序?qū)⑹茏鳛樵O(shè)計(jì)目的一部分綜合提供的預(yù)防控制影響。探測(cè)控制應(yīng)象探測(cè)要因一樣包括識(shí)別探測(cè)失效模式的那些活動(dòng)。小組應(yīng)考慮分析、試驗(yàn)、評(píng)價(jià)和其他活動(dòng)以確保設(shè)計(jì)充分，如：98預(yù)防控制：預(yù)防控制： 基準(zhǔn)研究 自動(dòng)防故障裝置設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)和材料標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)部的和外部的） 文件-類(lèi)似設(shè)計(jì)中最好實(shí)踐的記錄、以往的教訓(xùn)等 模擬研究-確定設(shè)計(jì)要求的概念分析 防錯(cuò)探測(cè)控制：探測(cè)控制： 設(shè)計(jì)評(píng)審 原型試驗(yàn) 驗(yàn)證試驗(yàn) 模擬研究-設(shè)計(jì)驗(yàn)證 設(shè)計(jì)試驗(yàn)，包括可靠性試驗(yàn)。 使用類(lèi)似零部件的模型99對(duì)于設(shè)計(jì)控制，本手冊(cè)中設(shè)計(jì)FMEA 表例子中設(shè)有兩欄（也就是將預(yù)防控制和探測(cè)控制分開(kāi)），有助于小組清楚區(qū)分

45、這兩類(lèi)設(shè)計(jì)控制。這可以快速直觀地確定兩類(lèi)設(shè)計(jì)控制已經(jīng)得到考慮。如果使用一欄表（對(duì)于設(shè)計(jì)控制），則應(yīng)使用下列方式。對(duì)于預(yù)防控制，在列出的每一個(gè)預(yù)防控制前放一個(gè)字母“P”，對(duì)于探測(cè)控制，在列出的每一個(gè)探測(cè)控制前放一個(gè)字母“D”。通過(guò)設(shè)計(jì)更改或設(shè)計(jì)過(guò)程更改預(yù)防失效模式的要因是降低發(fā)生率的唯一方法。表 .6 展示了表.5 中已識(shí)別要因的預(yù)防和探測(cè)控制。100101探測(cè)度（D）（i）探測(cè)度是對(duì)在現(xiàn)有設(shè)計(jì)控制探測(cè)欄中列出的最好的探測(cè)控制的對(duì)應(yīng)等級(jí)。當(dāng)識(shí)別出一種以上控制時(shí)，建議對(duì)每種控制進(jìn)行探測(cè)度排序作為控制描述的一部分包含在內(nèi)。將最低排序值記錄在探測(cè)度欄?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)控制探測(cè)度的建議方法是假設(shè)失效已經(jīng)發(fā)生，然

46、后評(píng)價(jià)現(xiàn)有設(shè)計(jì)控制探測(cè)失效模式的能力。102建議評(píng)價(jià)準(zhǔn)則建議評(píng)價(jià)準(zhǔn)則小組應(yīng)在評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和排序系統(tǒng)上達(dá)成一致的意見(jiàn)，以及持續(xù)應(yīng)用它們。即使是對(duì)個(gè)別的產(chǎn)品分析而對(duì)準(zhǔn)則作了修改（檢查并修改前面的）。探測(cè)度應(yīng)使用表Cr3 作為指南來(lái)評(píng)價(jià)。對(duì)于通過(guò)證實(shí)的設(shè)計(jì)方案的失效預(yù)防的排序值是保留的。103104確定優(yōu)先措施確定優(yōu)先措施一旦小組已經(jīng)完成了最初的失效模式和后果、要因以及控制的識(shí)別，包括對(duì)嚴(yán)重度、發(fā)生率和探測(cè)度的排序，他們必須確定是否需要進(jìn)一步努力來(lái)減少風(fēng)險(xiǎn)。由于在資源、時(shí)間、技術(shù)和其他因素方面的內(nèi)在限制，小組必須選擇如何優(yōu)先這些措施。小組的最初焦點(diǎn)應(yīng)定位于嚴(yán)重度最高等級(jí)的失效模式。當(dāng)嚴(yán)重度等級(jí)為9 或1

47、0 時(shí)，小組必須強(qiáng)制確保風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)存在的設(shè)計(jì)控制或建議措施來(lái)陳述（在FMEA 中予以文件化）。對(duì)于嚴(yán)重度等級(jí)為 8 或8 以下的失效模式，小組應(yīng)考慮最高發(fā)生率或探測(cè)度的要因。著眼識(shí)別的信息，確定方法，確定如何將風(fēng)險(xiǎn)降低措施排序最優(yōu)化以最好的服務(wù)于組織和顧客。105風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)（風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)（RPN）（）（j）使用風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)是協(xié)助把措施優(yōu)先排序的一種方法：RPN=嚴(yán)重度（S） X 發(fā)生率（O） X 探測(cè)度（D）在單獨(dú)的 FMEA 范圍內(nèi)，這個(gè)值可以在1 到1000 范圍內(nèi)。對(duì)于確定是否有措施需要，不建議使用對(duì)于確定是否有措施需要，不建議使用RPN 極限。極限。應(yīng)用極限假設(shè) R

48、PN 是相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的一種測(cè)量（但卻常常不是的），持續(xù)改進(jìn)是不需要的（但實(shí)際卻是需要的）。例如：如果顧客應(yīng)用以下 100 為無(wú)端極限，供方將被要求對(duì)RPN 值為112 的特性B 采取措施。106107在這個(gè)例子中，特性B 的RPN 較高，但是優(yōu)先措施應(yīng)該為嚴(yán)重度等級(jí)較高的9 的特性A 工作，盡管它的RPN 較低，而且90 也低于極限。使用極限方法另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是沒(méi)有特定的的 RPN 值要求強(qiáng)制措施。不幸的是，建立這樣的極限會(huì)促使措施的行為導(dǎo)致小組成員花時(shí)間設(shè)法證明的較低的發(fā)生率或探測(cè)度等級(jí)值以降低RPN。這類(lèi)行為避免闡述闡述失效要因下的真正問(wèn)題，僅僅保持極限以下的RPN 值。在一個(gè)理想的特定的項(xiàng)目里

49、程碑（如：車(chē)輛投放）上，有意識(shí)確定“可接受性”風(fēng)險(xiǎn)是重要的，應(yīng)該在嚴(yán)重度、發(fā)生率和探測(cè)度的分析基礎(chǔ)上進(jìn)行，不要通過(guò)應(yīng)用RPN 極限來(lái)確定。108建議措施建議措施 （s）(k)一般來(lái)講，預(yù)防措施（也就是降低發(fā)生率）比探測(cè)措施更可取的。這個(gè)例子是在設(shè)計(jì)終止后使用已證實(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或比產(chǎn)品驗(yàn)證/確認(rèn)更好的慣例。建議措施的目的是改善設(shè)計(jì)。在以下的順序中，識(shí)別這些措施應(yīng)考慮降低級(jí)別：嚴(yán)重度、發(fā)生率和探測(cè)度。以下例子是解釋降低這些級(jí)別的方法： 降低嚴(yán)重度級(jí)別：降低嚴(yán)重度級(jí)別：只有設(shè)計(jì)修改才能降低嚴(yán)重度等級(jí)。高嚴(yán)重度等級(jí)的失效模式可通過(guò)設(shè)計(jì)修改來(lái)降低，設(shè)計(jì)修改可彌補(bǔ)或減輕失效的導(dǎo)致的嚴(yán)重度。例如：輪胎要求是“

50、在使用中保持空氣壓力”。對(duì)于一個(gè)在“跑平地”輪胎“空氣壓力的快速損失”失效模式的后果嚴(yán)重度是低的。自行的設(shè)計(jì)更改并不意味著嚴(yán)重度將被降低。任何設(shè)計(jì)更改小組都應(yīng)該進(jìn)行評(píng)審以確定對(duì)產(chǎn)品功能性和過(guò)程導(dǎo)致的后果。109為了達(dá)到這種方法的最好效果和最大效率，產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)更改應(yīng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期執(zhí)行。替換材料需要在開(kāi)發(fā)周期的早期進(jìn)行考慮以消除腐蝕嚴(yán)重度。降低發(fā)生率等級(jí)（降低發(fā)生率等級(jí)（O）：發(fā)生率等級(jí)的降低可能受由設(shè)計(jì)修改消除或控制失效模式的一種或多種要因或機(jī)理的影響。以下措施應(yīng)予以考慮，但不限于這些：為消除失效模式的防錯(cuò)設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)幾何尺寸和公差修改設(shè)計(jì)以降低壓力或替代不耐用（高失效可能性）零部件。增

51、加冗余修改材料規(guī)范110降低探測(cè)級(jí)別（D）：推薦方法是使用防錯(cuò)裝置。設(shè)計(jì)確認(rèn)/驗(yàn)證措施的增加僅僅導(dǎo)致探測(cè)度級(jí)別的降低。在一些案例中，為增加探測(cè)的可能性（也就是降低探測(cè)度級(jí)別）特定零部件的設(shè)計(jì)更改是必需的。此外，以下應(yīng)予以考慮：試驗(yàn)設(shè)計(jì)（特別是多種或相互作用的要因存在時(shí)）修改試驗(yàn)計(jì)劃如果對(duì)于一種特定的失效模式/要因/控制組合的評(píng)價(jià)沒(méi)有建議措施，則應(yīng)在這欄填入“無(wú)”來(lái)指明。如果填入“無(wú)”，這種符合基本原理的做法是有助于理解的，尤其是在高嚴(yán)重度案例中。對(duì)于設(shè)計(jì)措施考慮使用下列： 設(shè)計(jì)DOE 結(jié)果或可靠性試驗(yàn) 確定方案的有效性，不引進(jìn)新的潛在失效模式的設(shè)計(jì)分析（失效的可靠性、結(jié)構(gòu)或物理） 確定目標(biāo)特征

52、物理更改的圖紙、圖表或模式 設(shè)計(jì)評(píng)審的結(jié)果 對(duì)給定的工程標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)指南進(jìn)行更改 可靠性分析結(jié)果111表.7 提供了要因（f 欄），控制（h 欄）和建議措施（k 欄）應(yīng)用的例子。職責(zé)和目標(biāo)完成日期（職責(zé)和目標(biāo)完成日期（I）填入負(fù)責(zé)完成每一項(xiàng)建議措施的個(gè)人和組織的名字，包括目標(biāo)完成日期。負(fù)有設(shè)計(jì)責(zé)任的工程師/小組領(lǐng)導(dǎo)有責(zé)任確保所有建議措施得到實(shí)施或充分闡述。112措施結(jié)果措施結(jié)果(m-n)這個(gè)部分識(shí)別任何已完成措施的結(jié)果和他們對(duì)嚴(yán)重度、發(fā)生率、探測(cè)度排序以及RPN 的影響。采取措施和完成日期（采取措施和完成日期（m）在措施執(zhí)行以后，填入采取措施的簡(jiǎn)要描述和實(shí)際完成日期。嚴(yán)重度、發(fā)生率、探測(cè)度和嚴(yán)重

53、度、發(fā)生率、探測(cè)度和 RPN（n）在預(yù)防/糾正措施已經(jīng)執(zhí)行后，確定和記錄所導(dǎo)致嚴(yán)重度、發(fā)生率和探測(cè)度排序。計(jì)算和記錄措施導(dǎo)致的措施(風(fēng)險(xiǎn))優(yōu)先系數(shù)（即 RPN）。113114v維 護(hù) DFMEAsvDFMEA 是一種動(dòng)態(tài)性的文件，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)生更改和更新時(shí)，必要時(shí)應(yīng)予以評(píng)審。建議措施應(yīng)該和最終結(jié)果（什么起作用，什么不起作用）一起包含在后續(xù)的 DFMEA 中。v維護(hù)中 DFMEAs 另一個(gè)要素是應(yīng)包含在DFMEA 中使用排序的周期性評(píng)審。特定的重點(diǎn)應(yīng)放在發(fā)生率和探測(cè)度排序上。這在無(wú)論是通過(guò)產(chǎn)品更改或設(shè)計(jì)控制改善都顯得尤其重要。此外，萬(wàn)一發(fā)生市場(chǎng)使用問(wèn)題，排序應(yīng)由此而予以更改。115如果一個(gè)新項(xiàng)目

54、或應(yīng)用對(duì)與現(xiàn)有產(chǎn)品的功能相似，則單一的 DFMEA同時(shí)也可用于顧客。在開(kāi)始時(shí)使用這個(gè)已有的基礎(chǔ)的DFMEA 可提供最大機(jī)會(huì)使用過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。如果存在輕微的不同， 小組應(yīng)識(shí)別和著重分析這些不同點(diǎn)的產(chǎn)生的后果。DFMEA 不是一個(gè)孤立的文件。例如，DFMEA 的輸出可作為后續(xù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的輸入。它是小組討論和分析的總結(jié)。表.7 展示了一些公共使用文件的聯(lián)結(jié)。116117DFMEA 和DVP&R 有一個(gè)重要的聯(lián)接。DFMEA 識(shí)別和文件化轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)描述輸入的現(xiàn)有設(shè)計(jì)預(yù)防和探測(cè)控制，包括在DVP&R.在DVP&R提供那些接受標(biāo)準(zhǔn)、程序和樣本量的同時(shí)，DFMEA 識(shí)別什么是“控制”。另一個(gè)重要聯(lián)接是

55、 DFMEA 和PFMEA 之間的聯(lián)接。例如，PFMEA 或DFMEA 可以導(dǎo)致相同的失效產(chǎn)品后果。在這個(gè)案例中，設(shè)計(jì)失效模式后果應(yīng)該反映在DFMEA 和PFMEA 的后果也嚴(yán)重度排序中。118從上述對(duì)FMEA的說(shuō)明中，有幾點(diǎn)應(yīng)特別注意：(1)FMEA是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該做的一件重要的分析工作，以便隨時(shí)尋找或發(fā)現(xiàn)潛在失效并采取措施。(2)FMEA應(yīng)該由一個(gè)有各方面代表參加的小組工作，這樣才能有效和全面地發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。(3)加強(qiáng)針對(duì)潛在失效模式的改進(jìn)設(shè)計(jì)才能降低RPN值，才能提高產(chǎn)品可靠性。(4)一種失效模式很有可能是由多個(gè)失效起因/機(jī)理引起的，一定要把起因/機(jī)理找準(zhǔn)、找全。如示例中的腐蝕就有5

56、種起因，應(yīng)逐一分析透。(5)開(kāi)展FMEA時(shí)的S、O、D的數(shù)值只有相對(duì)的意義，只能比較在一個(gè)具體的FMEA時(shí)不同失效模式的相對(duì)等級(jí)和關(guān)注等級(jí)。119v目的： 發(fā)現(xiàn)潛在故障，評(píng)價(jià)產(chǎn)品失效的概率v標(biāo)準(zhǔn) GJB768A-1998故障樹(shù)分析指南 GB7829-1987故障樹(shù)分析程序5.2故障樹(shù)分析故障樹(shù)分析FTA120 故障樹(shù)分析是通過(guò)對(duì)可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進(jìn)行分析，畫(huà)出故障樹(shù)，從而確定產(chǎn)品故障原因的各種可能組合方式和（或）其發(fā)生概率的一種分析技術(shù)。其目的是幫助設(shè)計(jì)師判斷潛在的故障，以便采取相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)措施，也可指導(dǎo)故障診斷，制定維修方案，同時(shí)FTA 還能計(jì)算復(fù)雜產(chǎn)品發(fā)生故障的

57、概率。121 故障樹(shù)的建立是FTA 的關(guān)鍵，因?yàn)楣收蠘?shù)的完善程度將直接影響定性分析和定量計(jì)算的結(jié)果?，F(xiàn)以一種演繹法建樹(shù)為例，作簡(jiǎn)要介紹。122 首先寫(xiě)出頂事件（即產(chǎn)品不希望發(fā)生的故障事件）表示符號(hào)作為第一行，在其下面并列寫(xiě)出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的直接原因（如硬件，軟件，環(huán)境，人為因素影響）作為第二行。把這些原因因素用相應(yīng)的符號(hào)表示出來(lái)，并用適合邏輯門(mén)與頂事件相連。再將導(dǎo)致第二行的那些故障事件（稱(chēng)為中間事件）發(fā)生的直接原因作為第三行，并用適合的邏輯門(mén)與相應(yīng)的中間事件相連。按照這個(gè)線(xiàn)索自上而下步步深入。一直追溯到引起產(chǎn)品發(fā)生故障的全部最基本的原因（稱(chēng)為底事件）為止。這樣就形成一棵以頂事件為“根”，中間事

58、件為“節(jié)”，底事件為“葉”的倒立的故障樹(shù)。故障樹(shù)常用事件的符號(hào)見(jiàn)表5。123124 故障樹(shù)中最常用的邏輯門(mén)是邏輯“與門(mén)”和邏輯“或門(mén)”。其它邏輯門(mén)在某種程度上都可以簡(jiǎn)化為“與門(mén)”和 “或門(mén)”。常用的邏輯門(mén)及符號(hào)見(jiàn)表6。125126 下面以某電機(jī)控制電路為例，說(shuō)明建樹(shù)過(guò)程。 某電機(jī)控制電路如圖1所示，交流電源通過(guò)線(xiàn)路和開(kāi)關(guān)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。127 故障樹(shù)分析的頂事件選擇為“開(kāi)關(guān)合上后電機(jī)不轉(zhuǎn)”，具體的建樹(shù)過(guò)程如下所述，對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)如圖2所示。128 （1）將頂事件“開(kāi)關(guān)合上后電機(jī)不轉(zhuǎn)”作為輸出事件，對(duì)其原因進(jìn)行分析，可能的直接原因包括“電機(jī)故障”和“開(kāi)關(guān)合上后無(wú)電流”，將其作為輸入事件，并確定它們

59、之間的邏輯關(guān)系為“或”，利用或門(mén)建立的故障樹(shù)如圖2（a）所示。其中“電機(jī)故障”作為底事件，不再展開(kāi)。1292.1 故障樹(shù)的建立故障樹(shù)的建立 （2）將“開(kāi)關(guān)合上后無(wú)電流”作為輸出事件，對(duì)其原因進(jìn)行分析，可能的直接原因包括“電源故障”和“線(xiàn)路故障”，將其作為輸入事件，并確定之間的邏輯關(guān)系為“或”，利用或門(mén)建立的故障樹(shù)如圖2（b）所示。其中“電源故障”和“線(xiàn)路故障”作為底事件，不再展開(kāi)。130 （3）對(duì)事件建立定義和表達(dá)符號(hào)，如表7所示。利用符號(hào)替換文字，得到故障樹(shù)的規(guī)范表達(dá)如圖2（c）所示。131 故障樹(shù)定性分析就是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因和原因組合，即找出全部最小割集。最小割集是指一些底事件的組

60、合。它們都發(fā)生時(shí)頂事件必然發(fā)生，而這些底事件缺一個(gè)就不會(huì)導(dǎo)致頂事件發(fā)生的底事件集合。求最小割集的方法有上行法和下形法兩種。132 在最小割集全部求出后，當(dāng)可靠性數(shù)據(jù)不足時(shí)，可對(duì)最小割集和底事件進(jìn)行定性分析，首先根據(jù)每個(gè)最小割集所含底事件的數(shù)目（稱(chēng)階數(shù)）排列，在各個(gè)底事件發(fā)生概率較小，且相互差別不大的條件下，可以按下列原則對(duì)最小割集和底事件進(jìn)行比較：(1) 階數(shù)越小的最小割集越重要；(2) 在低階最小割集中出現(xiàn)的底事件比高階最小割集中的底事件重要。(3) 在最小割集階數(shù)相同的條件下，在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的底事件越重要。133 故障樹(shù)定量分析是根據(jù)底事件發(fā)生概率按故障樹(shù)的邏輯門(mén)關(guān)系，