故障模式影響及危害性分析課件

2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis1故障模式影響及危害性分析概述FMECA的定義、目的和作用FMECA的方法FMECA的步驟系統(tǒng)定義故障模式影響分析危害性分析危害性矩陣圖FMECA輸出與注意的問題應(yīng)用案例2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis2概述元部件的故障對系統(tǒng)可造成重大影響災(zāi)難性的影響——挑戰(zhàn)者升空爆炸、發(fā)動(dòng)機(jī)液體燃料管墊圈不密封致命性的影響——起落架上位鎖打不開GJB450-“FMEA是找出設(shè)計(jì)上潛在缺陷的手段，是設(shè)計(jì)審查中必須重視的資料”以往設(shè)計(jì)師依靠經(jīng)驗(yàn)判斷元部件故障對系統(tǒng)的影響依賴于人的知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)的、全面的和標(biāo)準(zhǔn)化的方法—FMECA設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)對系統(tǒng)造成重大影響的元部件故障設(shè)計(jì)更改、可靠性補(bǔ)償是可靠性、維修性、保障性和安全性設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis3FMECA的概念FMECA的定義故障模式影響及危害性分析(FailureMode,EffectsandCriticalityanalysis,簡記為FMECA)是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率予以分類的一種歸納分析方法。FMECA是一種自下而上的歸納分析方法；FMEA和CA。FMECA的目的從產(chǎn)品設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)）、生產(chǎn)（生產(chǎn)可行性分析、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)與使用）和使用發(fā)現(xiàn)各種影響產(chǎn)品可靠性的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，為提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平提供改進(jìn)依據(jù)。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis4FMECA作用保證有組織地定性找出系統(tǒng)的所有可能的故障模式及其影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。為制定關(guān)鍵項(xiàng)目和單點(diǎn)故障等清單或可靠性控制計(jì)劃提供定性依據(jù)。為R、M、S、T、S提供一種定性依據(jù)。為制定試驗(yàn)大綱提供定性信息。為確定更換有壽件、元器件清單提供使用R設(shè)計(jì)的定性信息。為確定需要重點(diǎn)控制質(zhì)量及工藝的薄弱環(huán)節(jié)清單提供定性信息?？杉霸绨l(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝中的各種缺陷。

2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis5FMECA方法分類2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis6FMECA的階段性2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis7FMECA的步驟2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis81系統(tǒng)定義確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品范圍產(chǎn)品層次示例約定層次——規(guī)定的FMECA的產(chǎn)品層次初始約定層次——系統(tǒng)最頂層最低約定層次——系統(tǒng)最底層描述系統(tǒng)的功能任務(wù)及系統(tǒng)在完成各種功能任務(wù)時(shí)所處的環(huán)境條件任務(wù)剖面、任務(wù)階段及工作方式功能描述制定系統(tǒng)及產(chǎn)品的故障判據(jù)、選擇FMECA方法等故障判據(jù)分析方法2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis92故障模式影響分析FMEA2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis103危害性分析(CA)分類：定性和定量CA表2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis11危害性矩陣圖2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis12FMECA輸出與注意的問題FMECA輸出單點(diǎn)故障模式清單Ⅰ、Ⅱ類故障模式清單可靠性關(guān)鍵件、重要件不可檢測故障模式清單危害性矩陣圖等FMEA/CA表2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis13實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題強(qiáng)調(diào)“誰設(shè)計(jì)、誰分析”的原則“誰設(shè)計(jì)、誰分析”的原則，也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員應(yīng)負(fù)責(zé)完成該產(chǎn)品的FMECA分析工作，可靠性專業(yè)人員應(yīng)提供分析必須的技術(shù)支持。實(shí)踐表明，F(xiàn)MECA工作是設(shè)計(jì)工作的一部分?！罢l設(shè)計(jì)、誰分析”、及時(shí)改進(jìn)是進(jìn)行FMECA的宗旨，是確保FMECA有效性的基礎(chǔ)，是國內(nèi)外開展FMECA工作經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。如果不由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者實(shí)施FMECA，必然造成分析與設(shè)計(jì)的分離，也就背離了FMECA的初衷。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis14實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題重視FMECA的策劃實(shí)施FMECA前，應(yīng)對所需進(jìn)行的FMECA活動(dòng)進(jìn)行完整、全面、系統(tǒng)的策劃，尤其是對復(fù)雜大系統(tǒng)，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)FMECA的重要性。要求的必要性體現(xiàn)在以下幾方面：結(jié)合產(chǎn)品研制工作，運(yùn)用并行工程的原理，對所需的FMECA進(jìn)行完整、全面、系統(tǒng)的策劃，將有助于保證FMECA分析的目的性、有效性，以確保FMECA工作與研制工作同步協(xié)調(diào)，避免事后補(bǔ)做的現(xiàn)象。對復(fù)雜大系統(tǒng)，總體級的FMECA往往需要低層次的分析結(jié)果作為輸入，對相關(guān)分析活動(dòng)的策劃將有助于確保高層次產(chǎn)品FMECA的實(shí)施。FMECA計(jì)劃階段事先規(guī)定的基本前提、假設(shè)、分析方法和數(shù)據(jù)，將有助于在不同產(chǎn)品等級和承制方之間交流和共享，確保分析結(jié)果的一致性、有效性和可比性。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis15實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題保證FMECA的實(shí)時(shí)性、規(guī)范性、有效性實(shí)時(shí)性FMECA工作應(yīng)納入研制工作計(jì)劃、做到目的明確、管理務(wù)實(shí)；FMECA工作與設(shè)計(jì)工作應(yīng)同步進(jìn)行，將FMECA結(jié)果及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)過程。規(guī)范性。分析工作應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行FMECA計(jì)劃、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/文件的要求。分析中應(yīng)明確某些關(guān)鍵概念，比如：故障檢測方法是系統(tǒng)運(yùn)行或維修時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的方法；嚴(yán)酷度是對故障模式最終影響嚴(yán)重程度的度量，危害度是對故障模式的后果嚴(yán)重程度的發(fā)生可能性的綜合度量，兩者是不同的概念，不能混淆。有效性。對分析提出的改進(jìn)、補(bǔ)償措施的實(shí)現(xiàn)予以跟蹤和分析，以驗(yàn)證其有效性。這種過程也是積累FMECA工程經(jīng)驗(yàn)的過程。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis16實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題FMECA的剪裁和評審FMECA作為常用的分析工具，可為可靠性、安全性、維修性、測試性和保障性等工作提供信息，不同的應(yīng)用目的可能得到不同的分析結(jié)果。各單位可根據(jù)具體的產(chǎn)品特點(diǎn)和任務(wù)對FMECA的分析步驟、內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，剪裁，并在相應(yīng)文件中予以明確。FMECA的數(shù)據(jù)故障模式是FMECA的基礎(chǔ)。能否獲得故障模式的相關(guān)信息是決定FMECA工作有效性的關(guān)鍵。若進(jìn)行定量分析時(shí)還需故障的具體數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)除通過試驗(yàn)獲得外，一般是需要通過相似產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。有計(jì)劃有目的注意收集、整理有關(guān)產(chǎn)品的故障信息，并逐步建立和完善故障模式及頻數(shù)比的相關(guān)故障信息庫，這是開展有效的FMECA工作的基本保障之一。FMECA應(yīng)與其他分析方法相結(jié)合FMECA雖是有效的可靠性分析方法，但并非萬能。它不能代替其他可靠性分析工作。應(yīng)注意FMECA一般是靜態(tài)的、單一因素的分析方法。在動(dòng)態(tài)方面還很不完善，若對系統(tǒng)實(shí)施全面分析還需與其他分析方法（如FTA、ETA等）相結(jié)合。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis17故障模式故障與故障模式故障是產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)（對機(jī)械產(chǎn)品也稱失效）故障模式是故障的表現(xiàn)形式，如起落架撐桿斷裂、作動(dòng)筒間隙不當(dāng)、收放不到位等產(chǎn)品功能與故障模式一個(gè)產(chǎn)品可能具有多種功能起落架：支撐、滑跑、收放等每一個(gè)功能有可能具有多種故障模式支撐：降落時(shí)折起滑跑：震動(dòng)收放:收不起、放不下2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis18典型故障模式GJB1391《故障模式影響及危害性分析》2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis19機(jī)械產(chǎn)品典型故障模式

故障模式可分為以下七大類：損壞型：如斷裂、變形過大、塑性變形、裂紋等。退化型：如老化、腐蝕、磨損等。松脫性：松動(dòng)、脫焊等失調(diào)型：如間隙不當(dāng)、行程不當(dāng)、壓力不當(dāng)?shù)?。堵塞或滲漏型：如堵塞、漏油、漏氣等。功能型：如性能不穩(wěn)定、性能下降、功能不正常。其他：潤滑不良等。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis20故障原因直接原因：導(dǎo)致產(chǎn)品功能故障的產(chǎn)品自身的那些物理、化學(xué)或生物變化過程等，直接原因又稱為故障機(jī)理。間接原因：由于其他產(chǎn)品的故障、環(huán)境因素和人為因素等引起的外部原因。例如——起落架上位鎖打不開直接原因：鎖體間隙不當(dāng)、彈簧老化等間接原因：鎖支架剛度差2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis21任務(wù)階段與工作方式任務(wù)剖面又由多個(gè)任務(wù)階段組成起落架任務(wù)階段：起飛著陸空中飛行地面滑行工作方式：可替換有余度：上位鎖開鎖：液壓、手動(dòng)鋼索、冷氣因此，在進(jìn)行故障模式分析時(shí)，要說明產(chǎn)品的故障模式是在哪一個(gè)任務(wù)剖面的哪一個(gè)任務(wù)階段的什么工作方式下發(fā)生的。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis22任務(wù)剖面L=123L=209T=12.15L=419.6T=24.40L=117.7T=6.84L=38L=827.4T=48.10T=48.1投720L副油箱投960L副油箱T=12.2M=0.86M=0.86M=0.86M=0.86航程L（km）航時(shí)T（min）高度H（km）T=24.4T=6.8T=5.0

空—空剖面1510112022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis23故障影響故障影響與約定層次約定層次示例故障影響局部影響:某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品自身和與該產(chǎn)品所在約定層次相同的其他產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響高一層次影響:某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品所在約定層次的高一層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響最終影響:指系統(tǒng)中某產(chǎn)品的故障模式對初始約定層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis24嚴(yán)酷度類別嚴(yán)酷度：產(chǎn)品故障造成的最壞后果的嚴(yán)重程度嚴(yán)酷度類別定義(GJB1391)2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis25故障檢測方法故障檢測方法一般包括目視檢查、離機(jī)檢測、原位測試等手段：自動(dòng)傳感裝置傳感儀器音響報(bào)警裝置顯示報(bào)警裝置故障檢測一般分為事前檢測與事后檢測兩類，對于潛在故障模式，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)事前檢測方法2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis26補(bǔ)償措施設(shè)計(jì)補(bǔ)償措施產(chǎn)品發(fā)生故障時(shí)，能繼續(xù)安全工作的冗余設(shè)備安全或保險(xiǎn)裝置(如監(jiān)控及報(bào)警裝置)可替換的工作方式(如備用或輔助設(shè)備)可以消除或減輕故障影響的設(shè)計(jì)或工藝改進(jìn)(如概率設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬仿真分析和工藝改進(jìn)等)操作人員補(bǔ)償措施特殊的使用和維護(hù)規(guī)程，盡量避免或預(yù)防故障的發(fā)生一旦出現(xiàn)某故障后操作人員應(yīng)采取的最恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis27約定層次示例故障影響系統(tǒng)定義2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis28故障概率等級或數(shù)據(jù)來源故障概率等級——定性分析方法A級--經(jīng)常發(fā)生>20%B級--有時(shí)發(fā)生10%>20%C級--偶然發(fā)生1%>10%D級--很少發(fā)生0.1%>1%E級--極少發(fā)生<.0.1%數(shù)據(jù)來源預(yù)計(jì)值分配值外場評估值等2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis29故障模式頻數(shù)比故障模式頻數(shù)比故障模式頻數(shù)比α是產(chǎn)品的某一故障模式占其全部故障模式的百分比率。如果考慮某產(chǎn)品所有可能的故障模式，則其故障模式頻數(shù)比之和將為1模式故障率λm是指產(chǎn)品總故障率λp與某故障模式頻數(shù)比α的乘積故障模式頻數(shù)比及模式故障率2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis30故障影響概率故障影響概率β是指假定某故障模式已發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致確定的嚴(yán)酷度等級的最終影響的條件概率。某一故障模式可能產(chǎn)生多種最終影響，分析人員不但要分析出這些最終影響還應(yīng)進(jìn)一步指明該故障模式引起的每一種故障影響的百分比，此百分比即為β。這多種最終影響的β值之和應(yīng)為1故障影響概率示例2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis31故障模式危害度與產(chǎn)品危害度故障模式危害度——評價(jià)單一故障模式危害性Cm(j)=α×β×λp×t,j=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ產(chǎn)品危害度——評價(jià)產(chǎn)品的危害性Cr（j）=∑Cmi(j)，i=1,2,…,n，n為該產(chǎn)品的故障模式總數(shù)，j=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ∑Cmi(j)——產(chǎn)品在第j類嚴(yán)酷度類別下的所有故障模式的危害度之和。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis32某型軍用教練飛機(jī)升降舵系統(tǒng)的FMECA系統(tǒng)定義系統(tǒng)組成及功能約定層次繪制可靠性方框圖故障判據(jù)嚴(yán)酷度類別FMECA表的填寫FMECA表格的選取FMECA表中信息來源主要故障模式系統(tǒng)在不同嚴(yán)酷度下的危害度FMECA報(bào)告2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis33系統(tǒng)定義系統(tǒng)組成及功能某型軍用教練飛機(jī)升降舵系統(tǒng)是單梁盒式薄壁結(jié)構(gòu)，并是由梁、小梁、肋、蒙皮所組成的雙閉室剖面結(jié)構(gòu)。為保證升降舵系統(tǒng)的操作由負(fù)載、配平性能需要，還裝有配重的調(diào)整片、翼尖配重。約定層次初始約定層次為某型軍用教練機(jī)約定層次圖繪制方框圖繪制功能結(jié)構(gòu)方框圖繪制可靠性框圖故障判據(jù)嚴(yán)酷度類別2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis34某軍用教練機(jī)升降舵系統(tǒng)約定層次2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis35功能結(jié)構(gòu)方框圖2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis36可靠性框圖2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis37故障判據(jù)升降舵系統(tǒng)凡發(fā)生以下不滿足要求的情況之一，即認(rèn)為該系統(tǒng)發(fā)生了故障：舵面偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)偏轉(zhuǎn)到規(guī)定位置；左、右升降舵應(yīng)保持同步偏轉(zhuǎn)；飛機(jī)長期穩(wěn)定飛行時(shí)，舵面應(yīng)保持確定的平衡位置；舵面偏轉(zhuǎn)時(shí)無卡滯現(xiàn)象；飛行中舵面無強(qiáng)烈振動(dòng)現(xiàn)象；調(diào)整片按要求能正常偏轉(zhuǎn)；配重?zé)o松動(dòng)現(xiàn)象；舵面結(jié)構(gòu)滿足了強(qiáng)度、剛度要求，沒有因疲勞、腐蝕等導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的損傷。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis38嚴(yán)酷度類別升降舵系統(tǒng)嚴(yán)酷度類別的定義嚴(yán)酷度類別嚴(yán)重程度定義Ⅰ類（災(zāi)難的）危及人員或安全（如一等、二等飛行事故及重大環(huán)境損壞）Ⅱ類（致命的）損傷人員或飛機(jī)損傷（如三等飛行事故及嚴(yán)重環(huán)境損害）Ⅲ類（臨界的）人員程輕度傷害或影響任務(wù)完成（如誤飛、中斷或取消飛行、降低飛行品質(zhì)、增加著陸困難、中等程度環(huán)境損害）Ⅳ類（輕度的）無影響或影響很小，增加非計(jì)劃性維護(hù)或修理2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis39FMECA表格的填寫FMECA表格的選取根據(jù)本案例的實(shí)際情況，將FMEA表、CA表合并成一個(gè)表。這使FMECA表更簡明、直觀和減少工作量。

FMECA表中信息來源表中的故障模式、故障原因、故障率等均是在多個(gè)相似飛機(jī)升降舵的調(diào)研和分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其結(jié)果比較真實(shí)可靠。主要故障模式——?dú)w納該升降舵的故障模式是：舵面偏轉(zhuǎn)不到位。其表現(xiàn)為駕駛桿行程加大，操縱不到位。舵面偏轉(zhuǎn)困難（偏重），但無卡死現(xiàn)象?？?。舵面轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，有卡滯現(xiàn)象。振動(dòng)。由舵面的振動(dòng)導(dǎo)致駕駛桿抖動(dòng)。結(jié)構(gòu)故障。由于長期使用，舵面結(jié)構(gòu)局部損傷，造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度下降，變形加大。針對上述故障模式提示了相應(yīng)的改進(jìn)措施，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的可靠性、保證了該教練機(jī)飛行一次成功。系統(tǒng)在不同嚴(yán)酷度下的危害度據(jù)表結(jié)果，升降舵系統(tǒng)在不同嚴(yán)酷度下的危害度是：CRs（I）＝6.001×10－6；CRs（Ⅱ）＝31.6724×10－6；CRs（Ⅲ）＝1.4183×10－6；CRs（Ⅳ）＝0.0252×10－62022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis40FMECA表格2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis41FMECA報(bào)告可靠性關(guān)鍵產(chǎn)品清單ⅠⅡ類故障模式清單單點(diǎn)故障模式清單不可檢測故障模式清單危害性矩陣圖等2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis42故障模式影響及危害性分析概述FMECA的定義、目的和作用FMECA的方法FMECA的步驟系統(tǒng)定義故障模式影響分析危害性分析危害性矩陣圖FMECA輸出與注意的問題應(yīng)用案例2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis43概述元部件的故障對系統(tǒng)可造成重大影響災(zāi)難性的影響——挑戰(zhàn)者升空爆炸、發(fā)動(dòng)機(jī)液體燃料管墊圈不密封致命性的影響——起落架上位鎖打不開GJB450-“FMEA是找出設(shè)計(jì)上潛在缺陷的手段，是設(shè)計(jì)審查中必須重視的資料”以往設(shè)計(jì)師依靠經(jīng)驗(yàn)判斷元部件故障對系統(tǒng)的影響依賴于人的知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)的、全面的和標(biāo)準(zhǔn)化的方法—FMECA設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)對系統(tǒng)造成重大影響的元部件故障設(shè)計(jì)更改、可靠性補(bǔ)償是可靠性、維修性、保障性和安全性設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis44FMECA的概念FMECA的定義故障模式影響及危害性分析(FailureMode,EffectsandCriticalityanalysis,簡記為FMECA)是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率予以分類的一種歸納分析方法。FMECA是一種自下而上的歸納分析方法；FMEA和CA。FMECA的目的從產(chǎn)品設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)）、生產(chǎn)（生產(chǎn)可行性分析、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)與使用）和使用發(fā)現(xiàn)各種影響產(chǎn)品可靠性的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，為提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平提供改進(jìn)依據(jù)。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis45FMECA作用保證有組織地定性找出系統(tǒng)的所有可能的故障模式及其影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。為制定關(guān)鍵項(xiàng)目和單點(diǎn)故障等清單或可靠性控制計(jì)劃提供定性依據(jù)。為R、M、S、T、S提供一種定性依據(jù)。為制定試驗(yàn)大綱提供定性信息。為確定更換有壽件、元器件清單提供使用R設(shè)計(jì)的定性信息。為確定需要重點(diǎn)控制質(zhì)量及工藝的薄弱環(huán)節(jié)清單提供定性信息。可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝中的各種缺陷。

2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis46FMECA方法分類2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis47FMECA的階段性2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis48FMECA的步驟2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis491系統(tǒng)定義確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品范圍產(chǎn)品層次示例約定層次——規(guī)定的FMECA的產(chǎn)品層次初始約定層次——系統(tǒng)最頂層最低約定層次——系統(tǒng)最底層描述系統(tǒng)的功能任務(wù)及系統(tǒng)在完成各種功能任務(wù)時(shí)所處的環(huán)境條件任務(wù)剖面、任務(wù)階段及工作方式功能描述制定系統(tǒng)及產(chǎn)品的故障判據(jù)、選擇FMECA方法等故障判據(jù)分析方法2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis502故障模式影響分析FMEA2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis513危害性分析(CA)分類：定性和定量CA表2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis52危害性矩陣圖2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis53FMECA輸出與注意的問題FMECA輸出單點(diǎn)故障模式清單Ⅰ、Ⅱ類故障模式清單可靠性關(guān)鍵件、重要件不可檢測故障模式清單危害性矩陣圖等FMEA/CA表2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis54實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題強(qiáng)調(diào)“誰設(shè)計(jì)、誰分析”的原則“誰設(shè)計(jì)、誰分析”的原則，也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員應(yīng)負(fù)責(zé)完成該產(chǎn)品的FMECA分析工作，可靠性專業(yè)人員應(yīng)提供分析必須的技術(shù)支持。實(shí)踐表明，F(xiàn)MECA工作是設(shè)計(jì)工作的一部分。“誰設(shè)計(jì)、誰分析”、及時(shí)改進(jìn)是進(jìn)行FMECA的宗旨，是確保FMECA有效性的基礎(chǔ)，是國內(nèi)外開展FMECA工作經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。如果不由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者實(shí)施FMECA，必然造成分析與設(shè)計(jì)的分離，也就背離了FMECA的初衷。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis55實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題重視FMECA的策劃實(shí)施FMECA前，應(yīng)對所需進(jìn)行的FMECA活動(dòng)進(jìn)行完整、全面、系統(tǒng)的策劃，尤其是對復(fù)雜大系統(tǒng)，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)FMECA的重要性。要求的必要性體現(xiàn)在以下幾方面：結(jié)合產(chǎn)品研制工作，運(yùn)用并行工程的原理，對所需的FMECA進(jìn)行完整、全面、系統(tǒng)的策劃，將有助于保證FMECA分析的目的性、有效性，以確保FMECA工作與研制工作同步協(xié)調(diào)，避免事后補(bǔ)做的現(xiàn)象。對復(fù)雜大系統(tǒng)，總體級的FMECA往往需要低層次的分析結(jié)果作為輸入，對相關(guān)分析活動(dòng)的策劃將有助于確保高層次產(chǎn)品FMECA的實(shí)施。FMECA計(jì)劃階段事先規(guī)定的基本前提、假設(shè)、分析方法和數(shù)據(jù)，將有助于在不同產(chǎn)品等級和承制方之間交流和共享，確保分析結(jié)果的一致性、有效性和可比性。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis56實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題保證FMECA的實(shí)時(shí)性、規(guī)范性、有效性實(shí)時(shí)性FMECA工作應(yīng)納入研制工作計(jì)劃、做到目的明確、管理務(wù)實(shí)；FMECA工作與設(shè)計(jì)工作應(yīng)同步進(jìn)行，將FMECA結(jié)果及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)過程。規(guī)范性。分析工作應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行FMECA計(jì)劃、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/文件的要求。分析中應(yīng)明確某些關(guān)鍵概念，比如：故障檢測方法是系統(tǒng)運(yùn)行或維修時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的方法；嚴(yán)酷度是對故障模式最終影響嚴(yán)重程度的度量，危害度是對故障模式的后果嚴(yán)重程度的發(fā)生可能性的綜合度量，兩者是不同的概念，不能混淆。有效性。對分析提出的改進(jìn)、補(bǔ)償措施的實(shí)現(xiàn)予以跟蹤和分析，以驗(yàn)證其有效性。這種過程也是積累FMECA工程經(jīng)驗(yàn)的過程。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis57實(shí)施FMECA應(yīng)注意的問題FMECA的剪裁和評審FMECA作為常用的分析工具，可為可靠性、安全性、維修性、測試性和保障性等工作提供信息，不同的應(yīng)用目的可能得到不同的分析結(jié)果。各單位可根據(jù)具體的產(chǎn)品特點(diǎn)和任務(wù)對FMECA的分析步驟、內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，剪裁，并在相應(yīng)文件中予以明確。FMECA的數(shù)據(jù)故障模式是FMECA的基礎(chǔ)。能否獲得故障模式的相關(guān)信息是決定FMECA工作有效性的關(guān)鍵。若進(jìn)行定量分析時(shí)還需故障的具體數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)除通過試驗(yàn)獲得外，一般是需要通過相似產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。有計(jì)劃有目的注意收集、整理有關(guān)產(chǎn)品的故障信息，并逐步建立和完善故障模式及頻數(shù)比的相關(guān)故障信息庫，這是開展有效的FMECA工作的基本保障之一。FMECA應(yīng)與其他分析方法相結(jié)合FMECA雖是有效的可靠性分析方法，但并非萬能。它不能代替其他可靠性分析工作。應(yīng)注意FMECA一般是靜態(tài)的、單一因素的分析方法。在動(dòng)態(tài)方面還很不完善，若對系統(tǒng)實(shí)施全面分析還需與其他分析方法（如FTA、ETA等）相結(jié)合。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis58故障模式故障與故障模式故障是產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)（對機(jī)械產(chǎn)品也稱失效）故障模式是故障的表現(xiàn)形式，如起落架撐桿斷裂、作動(dòng)筒間隙不當(dāng)、收放不到位等產(chǎn)品功能與故障模式一個(gè)產(chǎn)品可能具有多種功能起落架：支撐、滑跑、收放等每一個(gè)功能有可能具有多種故障模式支撐：降落時(shí)折起滑跑：震動(dòng)收放:收不起、放不下2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis59典型故障模式GJB1391《故障模式影響及危害性分析》2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis60機(jī)械產(chǎn)品典型故障模式

故障模式可分為以下七大類：損壞型：如斷裂、變形過大、塑性變形、裂紋等。退化型：如老化、腐蝕、磨損等。松脫性：松動(dòng)、脫焊等失調(diào)型：如間隙不當(dāng)、行程不當(dāng)、壓力不當(dāng)?shù)取６氯驖B漏型：如堵塞、漏油、漏氣等。功能型：如性能不穩(wěn)定、性能下降、功能不正常。其他：潤滑不良等。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis61故障原因直接原因：導(dǎo)致產(chǎn)品功能故障的產(chǎn)品自身的那些物理、化學(xué)或生物變化過程等，直接原因又稱為故障機(jī)理。間接原因：由于其他產(chǎn)品的故障、環(huán)境因素和人為因素等引起的外部原因。例如——起落架上位鎖打不開直接原因：鎖體間隙不當(dāng)、彈簧老化等間接原因：鎖支架剛度差2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis62任務(wù)階段與工作方式任務(wù)剖面又由多個(gè)任務(wù)階段組成起落架任務(wù)階段：起飛著陸空中飛行地面滑行工作方式：可替換有余度：上位鎖開鎖：液壓、手動(dòng)鋼索、冷氣因此，在進(jìn)行故障模式分析時(shí)，要說明產(chǎn)品的故障模式是在哪一個(gè)任務(wù)剖面的哪一個(gè)任務(wù)階段的什么工作方式下發(fā)生的。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis63任務(wù)剖面L=123L=209T=12.15L=419.6T=24.40L=117.7T=6.84L=38L=827.4T=48.10T=48.1投720L副油箱投960L副油箱T=12.2M=0.86M=0.86M=0.86M=0.86航程L（km）航時(shí)T（min）高度H（km）T=24.4T=6.8T=5.0

空—空剖面1510112022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis64故障影響故障影響與約定層次約定層次示例故障影響局部影響:某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品自身和與該產(chǎn)品所在約定層次相同的其他產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響高一層次影響:某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品所在約定層次的高一層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響最終影響:指系統(tǒng)中某產(chǎn)品的故障模式對初始約定層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis65嚴(yán)酷度類別嚴(yán)酷度：產(chǎn)品故障造成的最壞后果的嚴(yán)重程度嚴(yán)酷度類別定義(GJB1391)2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis66故障檢測方法故障檢測方法一般包括目視檢查、離機(jī)檢測、原位測試等手段：自動(dòng)傳感裝置傳感儀器音響報(bào)警裝置顯示報(bào)警裝置故障檢測一般分為事前檢測與事后檢測兩類，對于潛在故障模式，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)事前檢測方法2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis67補(bǔ)償措施設(shè)計(jì)補(bǔ)償措施產(chǎn)品發(fā)生故障時(shí)，能繼續(xù)安全工作的冗余設(shè)備安全或保險(xiǎn)裝置(如監(jiān)控及報(bào)警裝置)可替換的工作方式(如備用或輔助設(shè)備)可以消除或減輕故障影響的設(shè)計(jì)或工藝改進(jìn)(如概率設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬仿真分析和工藝改進(jìn)等)操作人員補(bǔ)償措施特殊的使用和維護(hù)規(guī)程，盡量避免或預(yù)防故障的發(fā)生一旦出現(xiàn)某故障后操作人員應(yīng)采取的最恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis68約定層次示例故障影響系統(tǒng)定義2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis69故障概率等級或數(shù)據(jù)來源故障概率等級——定性分析方法A級--經(jīng)常發(fā)生>20%B級--有時(shí)發(fā)生10%>20%C級--偶然發(fā)生1%>10%D級--很少發(fā)生0.1%>1%E級--極少發(fā)生<.0.1%數(shù)據(jù)來源預(yù)計(jì)值分配值外場評估值等2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis70故障模式頻數(shù)比故障模式頻數(shù)比故障模式頻數(shù)比α是產(chǎn)品的某一故障模式占其全部故障模式的百分比率。如果考慮某產(chǎn)品所有可能的故障模式，則其故障模式頻數(shù)比之和將為1模式故障率λm是指產(chǎn)品總故障率λp與某故障模式頻數(shù)比α的乘積故障模式頻數(shù)比及模式故障率2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis71故障影響概率故障影響概率β是指假定某故障模式已發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致確定的嚴(yán)酷度等級的最終影響的條件概率。某一故障模式可能產(chǎn)生多種最終影響，分析人員不但要分析出這些最終影響還應(yīng)進(jìn)一步指明該故障模式引起的每一種故障影響的百分比，此百分比即為β。這多種最終影響的β值之和應(yīng)為1故障影響概率示例2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis72故障模式危害度與產(chǎn)品危害度故障模式危害度——評價(jià)單一故障模式危害性Cm(j)=α×β×λp×t,j=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ產(chǎn)品危害度——評價(jià)產(chǎn)品的危害性Cr（j）=∑Cmi(j)，i=1,2,…,n，n為該產(chǎn)品的故障模式總數(shù)，j=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ∑Cmi(j)——產(chǎn)品在第j類嚴(yán)酷度類別下的所有故障模式的危害度之和。2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis73某型軍用教練飛機(jī)升降舵系統(tǒng)的FMECA系統(tǒng)定義系統(tǒng)組成及功能約定層次繪制可靠性方框圖故障判據(jù)嚴(yán)酷度類別FMECA表的填寫FMECA表格的選取FMECA表中信息來源主要故障模式系統(tǒng)在不同嚴(yán)酷度下的危害度FMECA報(bào)告2022/12/19FailureMode,Effects2022/12/27FailureMode,EffectsandCritical