质量管理与控制-故障模式、影响及危害度分析(FMCEA)PPT课件.ppt

第10章 故障模式、效应及 危害性分析31内容介绍1 概述 FMECA同FTA的的概念、相互区别及应用2 FMECA的一般方法 FMECA分析方法 FMECA分析实例3 FTA的方法基础4 FTA的一般方法 FT的建立和简化、FT的定量分析、定性分析32FMEA、FMECA失效模式、影响与危害分析（FMECA），或失效模式与效应分析（FMEA），是一种可靠性分析技术，在工程设计（可以是整个的也可以是局部的）完成后供检查和分析设计图纸（就电子设备来说，是对电路的设计图纸）用。这种分析方法能对被研究对象具体指明单元可能发生的失效模式（例如，对电路来说，是发生开路失效或短路失效，饱和阻塞，还是参数漂移等）、产生的效应和后果，因而有助于获得供改进可靠性用的具体工程方案。概述33FMECA是在FMEA基础上扩展出来的，它是FMA(故障模式分析)、FEA（失效影响分析）、FCA(失效后果分析)三种方法的总称。它使定性分析的FMEA增加了定量分析的特点。失效模式、效应与危害度分析又是维修性设计特别是故障安全设计的基础，也是PLP(产品责任预防)分析的代表性方法。70年代末期，美国发生的几起重大事故均与未周密地进行失效模式、效应与危害度分析有关。例如：概述34NASA卫星系统，在发射情况下，由于对旋转天线汇流环进行失效模式、效应与危害分析时只考虑开路失效模式，忽略了短路失效效应，结果因天线汇流环发生短路而使发射失效，损失了九千至一亿五千万美元。美国DC-10商用飞机，在变更发动机维修方法时，因未进行失效模式、效应与危害度分析，终于在芝加哥上空坠毁。1979年3月28日，美国的三里岛2号反应堆发生的举世瞩目的重大安全事故，也是因未对控保系统中增压安全阀及其监示电路的失效模式进行详细分析的结果。概述35失效树分析失效树分析法（Fault Tree Analysis）简称FTA。1961年美国贝尔实验室沃森（Watson）等人在民兵导弹发射控制系统中开始应用，其后波音公司对FTA作了修改使其能用计算机进行处理，推动了FTA技术的迅速发展。FTA现已成为分析各种复杂系统可靠性的重要方法之一。概述36失效树分析，是把系统不希望发生的失效状态作为失效分析的目标，这一目标在失效树分析中定义为“顶事件”。在分析中要求寻找出导致这一失效发生的所有可能的直接原因，这些原因在失效树分析中称之为“中间事件”。再跟踪追迹找出导致每一个中间事件发生的所有可能的原因，顺序渐进，直至追踪到对被分析对象来说是一种基本原因为止。这种基本原因，失效树分析中定义为“底事件”。概述37失效树建造是失效树分析的关键失效树建造是失效树分析的关键，也是工作量最大的部分。由于建树工作量大，因而这种方法在新的复杂系统上使用受到局限。例如，美国原子能委员会发表的WASH-1400核电站风险评价分析报告指出，为了建造失效树，60名专家用了将近三年时间，消耗了大量资金。概述38FMECA同FTA的相互区别概述3940应用注意事项FMECA、FTA都是可靠性分析方法，但是并非万能。FMECA、FTA不能代替全部可靠性分析。这两种方法不仅要相辅相成地应用，还要重视与其它分析方法、管理方法及数据的结合。尤其，FMECA、FTA都是重视功能型的静态分析方法，在考虑时间序列与外部因素等共同原因方面，即动态分析方面并不完善。概述41故障模式、效应与危害度分析(FMECA)的一般方法42通过失效模式、效应及危害度分析可以做到鉴别出被分析单元会导致的不可接受或非常严重的失效，确定可能会对预期或所需运行情况造成致命影响的失效模式，并列出由此而引起的从属失效；决定需另选的元器件、零部件和整件；保证能识别各种检测手段引起的失效模式；选择预防或正确维护要点，制定故障检修指南，配置测试设备以及为测试点提供资料。确定单元及子系统失效模式的危害度FMECA的一般方法43故障模式、效应及危害度分析的基本程序定义系统及其各种功能要求和相应的失效判据；制订功能、可靠性等框图，并作扼要的文字说明；确定在哪一功能级上进行分析，并根据实际情况确定采用的分析方法；确定失效模式及其发生的原因和效应，以及由此引起的各种继发事件；确定失效检测方法和可能采取的预防性措施；针对后果特别严重的失效，进一步考虑修改设计的步骤；计算相对故障概率及其故障危害等级；根据失效模式、效应及危害度分析结果提出相应的改进建议FMECA的一般方法44严酷度分类 为了度量产品故障造成的最坏的潜在影响，应对每一潜在的故障模式进行严酷度分类，严酷度一般分为四级：类（灾难的）这种故障会引起人员死亡或系统（如飞机、导弹）毁坏。类（致命的）这种故障会引起人员严重伤害、重大的经济损失或导致任务失败。类（临界的）这种故障会引起人员的轻度伤害，一定的经济损失或导致任务延误或降级。类（轻度的）这种故障不会造成人员的轻度伤害及一定程度的经济损失，但它会导致非计划维修。45雷达系统的FMECA分析第一步、绘制分级功能框图。这种框图既不是工作原理框图，也不是可靠性框图，而是将系统内部分为子系统分机、功能单元和元器件等若干功能等级的框图。它不但表明了构成系统的各个子系统、分机、功能组件和元器件在功能上的相互依赖关系，而且便于看出失效模式、效应及危害度分析应在哪一级上进行。例 绘制雷达系统功能等级框图（图2.4），图中的分析对象是接收机内的前置放大器，故其它子系统的分机和接收机内其它功能单元及其元器件均被略去了FMECA的一般方法46图2.4 某系统的功能等级框图FMECA的一般方法雷达47第二步 确定被分析单元的（前置放大器内每一个元器件）失效模式频数比，即某一种失效模式出现的次数与单元出现的全部故障次数之比。可依据GJB299给出的典型电子设备用元器件的失效模式及其频数比，这个比值应根据具体元器件和使用人员的实际经验加以修正，也可以统计获得。FMECA的一般方法48第三步对分级功能图中的每一个方框图自下而上逐级进行失效模式、效应及危害度分析，指出被分析方框对较高一级的隶属等级产生的效应。定性估计每个元器件内每种失效模式引起的前置放大器的故障概率ij，当无法得到这种确切数据时，可适当地统一划分失效概率的等级，例如可采用以下等级：肯定上一级单元发生失效的等级为1.00，可能引起失效的等级为0.50；可能性较小的等效为0.10，不可能引起失效的等级为0.00。FMECA的一般方法49第四步根据元器件在前置放大器内承受的电应力和热应力，确定各种元器件的使用失效率；FMECA的一般方法50FMECA的一般方法第五步 计算每个元器件的每种失效模式的危害度Crijij为单元i以失效模式j发生失效的频数比；ij为单元i以失效模式j发生失效时引起上一级发生失效的概率。i为单元i的失效率。t为任务时间51第六步 填写前置放大器所有元器件的失效模式、效应及危害度分析一览表FMECA的一般方法52第七步 计算前置放大器的危害度：FMECA的一般方法53 第八步 建立危害度（性）矩阵危害性矩阵用来确定和比较每一故障模式的危害程度，进而为确定改进措施的先后次序提供依据。矩阵的横坐标用故障模式的严酷度表示。在进行定性分析时，纵坐标表示发生故障模式发生的概率等级（对上一级的影响）；在进行定量分析时，纵坐标表示产品或故障模式的危害度。54危害度矩阵图55前置放大器元器件各故障模式的危害度矩阵563 FTA(P295)57