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【摩尔测试】故障模式影响及危害性分析(FMECA)

“产品发生故障”,这大概是企业和设计师听到就头疼的事情。怎么让产品在预期的时间里尽量减少故障发生,甚至不发生故障呢?这可能是企业最想了解的事情。

下面摩尔小专家就给大家讲讲怎样在可靠性工程里帮助企业解决这个问题。

解决这个问题的方法在整个可靠性工程里是有很多方法的,比如通过可靠性分配、预计,控制元器件的质量水平来保证产品可靠性整体水平,通过试验暴露设计或者工艺缺陷,然后改进等。还有一个非常重要的方式就是进行FMECA分析。

根据GJB451A 可靠性维修性保障性术语的定义,FMECA是指同时考虑故障发生概率与故障危害程度,其包括危害性分析(CA)的故障模式与影响分析(FMEA)。

故障模式与影响分析(FMEA)是指分析产品所有可能发生的故障模式并确定其对产品及系统上层所产生的影响,以及把每一个故障模式按其影响的严重程度予以分类的一种分析技术。

 FMECA表格形式一般如下表所示,根据分析层次和侧重点内容可以有所增减。

 

FMECA表格格式很简单,但是应用起来却非常庞杂。电子类产品需要分析产品所有底层元器件的故障模式发生概率,及发生后对局部电路和高层次电路的影响。机电类产品也采取类似方法,将机械功能故障考虑进分析过程中。

通俗一点的说法就是:这个表格打包了产品所有可能发生的故障,打开这个表格,就是一个梳理好联系的产品故障库,设计师可以挑选出不想让它发生的故障,然后把它消灭掉或者把它可能出现的概率减小到可以接受的程度。

针对FMECA分析方法,摩尔小专家在使用过程中整理了一些经典问答给大家学习和参考。

Q1

FMECA时,一些对系统/装备任务完成影响不大的零部件(比如某个螺栓),是否可以不纳入分析?

A1

做完整的FMECA原则上需要分析所有可能发生的故障。产品分电子产品、机械产品等,电子产品的FMECA有时候可以不分析对功能无影响的机械类故障。机械类产品不应该忽略影响任务完成的功能故障。

Q2

第一个问题,我是说对任务完成影响不大的零部件,也就是说它的可靠性很高,出现故障的概率很小。这个前提下,这样的零部件是不是可以忽略。另外,一般产品的FMECA都既有电子,又有机械结构件,这种情况需要分开做吗?

A2

只要是设备组成元器件就需要分析,不论故障率有多低,影响有多小。不分析的情况是设备闲置组成部分,如某种功能在某个项目里自始至终不需要、不使用,这部分电路因为一些原因又保留在了设备中,可以不分析。机械部分如果影响功能实现一般也会放进FMECA里分析。比如天线变形,不能传输信号。

   
 

结构层次图

Q3

GJB 1391-2006FMECA都有绘制功能层次和结构层次对应框图,请问这个框图有啥作用?必须绘制吗?

A3

功能层次和结构层次对应框图通常是必须绘制的。两个图的形式不同,作用也不同。这个框图可以帮助你进行分析是分清楚产品故障所在层次,产生故障对上一级的影响关系。示意图如下:

   
 

功能层次和结构层次对应框图

Q4

FMECA表中填写的项目是否可以增减?

A4

根据分析层次对应增减,通常中间层次是所有项目都要有,具体分析的项目可以依据主机或客户指导文件进行。主机或客户文件有删减跟着要求走。

举例如下:

比如元器件级,可以没有故障原因,因为没有下一级了。最高系统级可以没有对上一级影响,因为没有上一级了。一般军品或者民航设计的上级单位会形成指导文件或要求文件,里面会有详细的格式说明,照着格式进行分析即可。

Q5

做设计FMECA时, 一些由正常使用或是人工操作失误造成的故障模式是否需要罗列上去?比如,汽车轮胎发生漏气,但原因是正常磨损造成的,又或者电路板出现故障,但原因是人工焊接的时候因为虚焊造成脱焊。这类的故障模式是否需要写上去?

A5

一般正常使用造成的故障就是FMECA所要分析的最基础的故障根源。

轮胎漏气是故障模式之一,需要分析其发生概率和改进措施,改进到可接受的范围。

设备设计合理的情况下,人工操作失误不属于设备的故障模式。比如驾驶车辆偏离路面导致碰撞安全事故,这个不属于产品问题,但是汽车防护气囊没有开启就是车辆防护气囊的故障模式。

工艺加工引起的故障模式是属于工艺FMEA需要分析的,比如虚焊属于工艺不完善导致的故障模式,需要分析并改进。

Q6

GJB1391中,RPN=ESR*OPR,但我看有些文献,还把探测度作为因子考虑了进去,这个是否是用于汽车行业而不用于军工行业?

A6

RPNRisk Priority Number)=ESR Effect Severity Ranking*OPR Occurrence Probability Ranking*DDRDetection Difficulty Ranking

RPN风险系数=ESR严重度*OPR发生概率*DDR探测度

这个公式用于风险分析CA

CA分析风险要求里是要做的,尤其是对安全性有影响有要求的设备。探测度这个应该指的是可检测性,衡量这个故障是否能够被系统检测出来。军品有测试性指标,BIT设计水平,需要根据每个故障模式的失效率和是否可检计算设备的测试性设计是否能够满足要求。

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