故障模式分析

故障模式分析第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月一故障模式影響和危害性分析（FMECA）二故障樹分析（FTA）可靠性分析方法第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障模式影響和危害性分析（FMECA）定義：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=故障模式影響分析(FMEA)+危害性分析（CA）第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障模式影響和危害性分析（FMECA）FMECA分析過程故障模式預(yù)測故障模式分級(jí)與評價(jià)故障模式預(yù)防與改進(jìn)措施對現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，預(yù)測將會(huì)發(fā)生什么樣的故障。列舉出可能發(fā)生的全部故障模式對故障模式相對的排出優(yōu)先順序，定出重點(diǎn)，選出重要的故障模式由專業(yè)技術(shù)人員，對不希望發(fā)生的重要故障模式，研究其預(yù)防和改正措施，提出改進(jìn)建議第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月FMECA實(shí)施步驟

收集相關(guān)資料和信息定義系統(tǒng)及其功能;做系統(tǒng)的功能框圖和可靠性框圖列出各項(xiàng)功能級(jí)零部件失效模式、原因、影響確定故障檢測方法；確定故障預(yù)防措施進(jìn)行危害性分析填寫FMECA表

第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月FMECA實(shí)施步驟嚴(yán)酷度類別嚴(yán)重程度定義Ⅰ級(jí)（災(zāi)難的）這是一種會(huì)引起人員死亡或系統(tǒng)毀壞的故障Ⅱ級(jí)（致命的）這種故障會(huì)引起人員的嚴(yán)重傷害、重大經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗的系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞Ⅲ級(jí)（臨界的）這種故障會(huì)引起人員的輕度傷害，一定的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)延誤或降級(jí)的系統(tǒng)輕度損壞Ⅳ級(jí)（輕度的）這是一種不足以導(dǎo)致人員傷害、一定的經(jīng)濟(jì)損失或系統(tǒng)損壞的故障，但它會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃性維護(hù)第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月FMEA表代碼產(chǎn)品或功能標(biāo)志功能故障模式故障原因任務(wù)階段與工作方式故障影響嚴(yán)重度類別故障檢測方法補(bǔ)償措施備注局部影響高一層次影響最終影響12345678910111213產(chǎn)品的代碼或其他標(biāo)識(shí)記錄分析產(chǎn)品或功能的名稱與標(biāo)志簡要描述產(chǎn)品所具有的主要功能根據(jù)故障模式分析的結(jié)果簡要描述每一產(chǎn)品所有故障模式根據(jù)故障原因分析結(jié)果簡要描述每一故障模式的所有故障原因簡要說明發(fā)生故障的任務(wù)階段與產(chǎn)品的工作方式根據(jù)故障影響分析的結(jié)果簡要描述每一個(gè)故障模式的局部、高一層次和最終影響并分別填入第7欄——9欄根據(jù)最終影響分析的結(jié)果按每個(gè)故障模式分配嚴(yán)酷度類別簡要描述故障檢測方法簡要描述補(bǔ)償措施本欄主要記錄對其它欄的注釋和補(bǔ)充說明第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月危害度分析（CA）危害度分析（CA）是綜合考慮每一故障模式的嚴(yán)重度類別及故障模式發(fā)生概率的權(quán)重，以便全面評價(jià)各種可能故障模式的影響，常用FMECA(FailureModeEffectandCriticalityAnalysis)表示，是FMEA的補(bǔ)充。定性分析方法

當(dāng)難以得到產(chǎn)品的確切技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)或故障數(shù)據(jù)的情況下使用，其分析結(jié)果是一個(gè)危害度分析坐標(biāo)的點(diǎn)位置圖，如下圖所示：第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月危害度分析（CA）A(≥20%)B(10%-20%)

C(1%-10%)D(0.1%-1%)E(≤0.1%)故障模式概率嚴(yán)重度Ⅳ次要性Ⅲ一般性Ⅱ致命性Ⅰ災(zāi)難性A1B1max危害度分析坐標(biāo)圖第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月危害度分析（CA）定量分析FMECA分析表代碼產(chǎn)品或功能標(biāo)志功能故障模式故障原因任務(wù)階段與工作方式嚴(yán)酷度類別故障概率等級(jí)或故障數(shù)據(jù)源故障率λp故障模式頻數(shù)比αj故障影響概率βj工作時(shí)間t故障模式危害度Cmj產(chǎn)品危害度Cr備注123456789101112131415第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月危害度分析（CA）表中項(xiàng)目特別定義如下：故障率λp是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障元件占試驗(yàn)原件總數(shù)的概率。式中，n為元件總數(shù)；k為故障元件數(shù)；為第k個(gè)元件發(fā)生故障的時(shí)間。故障模數(shù)頻數(shù)比αj是故障模式的相對頻率，即一種失效模式在元件故障率λp中所占比例。一個(gè)元件所有失效模式的αj值相加應(yīng)等于1。該值可由經(jīng)驗(yàn)或有關(guān)手冊得到。故障影響概率βj是產(chǎn)品以故障模式j(luò)發(fā)生故障而導(dǎo)致系統(tǒng)喪失功能的概率，，必然損失；可能損失；很小損失。第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月危害度分析（CA）工作時(shí)間t是每次任務(wù)階段內(nèi)的工作時(shí)間（h）。故障模式危害度Cmj是產(chǎn)品在第j中故障模式情況下對系統(tǒng)危害所占份額，其公式為產(chǎn)品危害度Cr是產(chǎn)品在某一任務(wù)階段各種故障模式危害度Cmj的總和，其公式為式中n——該產(chǎn)品故障模式數(shù)第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹分析（FTA）定義：故障樹指以系統(tǒng)不希望發(fā)生的一個(gè)事件（頂事件）作為分析目標(biāo)，使用演繹法找出這一頂事件發(fā)生的原因事件組合，并可求出其概率。

。目的（1）幫助判明可能發(fā)生的故障模式和原因；（2）發(fā)現(xiàn)可靠性和安全性薄弱環(huán)節(jié)，采取改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性和安全性；（3）計(jì)算故障發(fā)生概率；（4）發(fā)生重大故障或事故后，F(xiàn)TA是故障調(diào)查的一種有效手段，可以系統(tǒng)而全面地分析事故原因，為故障“歸零”提供支持；（5）指導(dǎo)故障診斷、改進(jìn)使用和維修方案等。

第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹常用事件符號(hào)符號(hào)說明底事件元、部件在設(shè)計(jì)的運(yùn)行條件下發(fā)生的隨機(jī)故障事件。實(shí)線圓——硬件故障虛線圓——人為故障未探明事件表示該事件可能發(fā)生，但是概率較小，勿需再進(jìn)一步分析的故障事件，在故障樹定性、定量分析中一般可以忽略不計(jì)。頂事件人們不希望發(fā)生的顯著影響系統(tǒng)技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性的故障事件。頂事件可由FMECA分析確定。中間事件故障樹中除底事件及頂事件之外的所有事件。第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹常用事件符號(hào)

符號(hào)說明開關(guān)事件：已經(jīng)發(fā)生或必將要發(fā)生的特殊事件。條件事件：描述邏輯門起作用的具體限制的特殊事件。入三角形：位于故障樹的底部，表示樹的A部分分支在另外地方。出三角形：位于故障樹的頂部，表示樹A是在另外部分繪制的一棵故障樹的子樹。A第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹常用邏輯門符號(hào)

符號(hào)說明與門Bi(i=1,2,…,n)為門的輸入事件，A為門的輸出事件Bi同時(shí)發(fā)生時(shí)，A必然發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱為事件交用邏輯“與門”描述，邏輯表達(dá)式為或門當(dāng)輸入事件中至少有一個(gè)發(fā)生時(shí)，輸出事件A發(fā)生，稱為事件并用邏輯“或門”描述，邏輯表達(dá)式為第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹常用邏輯門符號(hào)符號(hào)說明表決門：n個(gè)輸入中至少有r個(gè)發(fā)生，則輸出事件發(fā)生；否則輸出事件不發(fā)生。

異或門：輸入事件B1，B2中任何一個(gè)發(fā)生都可引起輸出事件A發(fā)生，但B1，B2不能同時(shí)發(fā)生。相應(yīng)的邏輯代數(shù)表達(dá)式為第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹的建造

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熟悉系統(tǒng)1234確定故障樹的頂事件確定邊界條件建造故障樹要點(diǎn)第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹實(shí)例加熱器第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹實(shí)例或熱水系統(tǒng)失效熔斷器失效與加熱指示電路失效加熱器失效發(fā)光二級(jí)管整流二極管開關(guān)失效或加熱開關(guān)k溫控開關(guān)wk或飲水機(jī)不加熱，加熱指示燈不亮電阻第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月故障樹實(shí)例飲水機(jī)不加熱，加熱指示燈不亮

+熱水系統(tǒng)失效··熔斷器失效加熱指示電路失效

+TOP開關(guān)失效電阻

+開關(guān)k開關(guān)wk整流二極管發(fā)光二級(jí)管G1加熱器失效G2x1x2·x3G3x4x5x6x7第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月最小割集法上行法1.逐級(jí)寫G3=x5+x6+x7;G2=x4G3；G1=x2+x3；TOP=x1+G1+G22.逐級(jí)代并簡化G2=x4（x5+x6+x7）3.頂事件表達(dá)式TOP=x1+x2+x3+x4（x5+x6+x7）

=x1+x2+x3+x4x5+x4x6+x4x74.最小割集即為上式幾項(xiàng)[x1],[x2],[x3],[x4,x5],[x4,x6],[x4,x7]第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月最小割集法下行法

01234

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TOPx1x1x1x1G1x2x2x2G2x3x3x3