系统可靠性分析方法资料PPT课件.ppt

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1、可靠性设计可靠性设计IV.系统可靠性分析方法系统可靠性分析方法高嵩2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1 1本章内容本章内容1.1.故障模式影响及危害性分析法故障模式影响及危害性分析法 （FMECAFMECA）2.2.故障树分析法（故障树分析法（FTAFTA）3.3.事件树分析法（事件树分析法（ETAETA）1.FMECA1.FMECA2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3 3内容提要内容提要概述概述FMECAFMECA的定义、目的和作用的定义、目的和作用FMECAFMECA的方法的方法FMECAFMECA的步骤的步骤系统定义系统定义故障模式影响分析故障模式影响

2、分析危害性分析危害性分析FMECAFMECA结果输出与注意的问题结果输出与注意的问题应用案例应用案例2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4 4概述概述元部件的故障对系统可造成重大影响元部件的故障对系统可造成重大影响灾难性的影响灾难性的影响挑战者升空爆炸挑战者升空爆炸发动机液体燃料管垫圈不密发动机液体燃料管垫圈不密封封致命性的影响致命性的影响起落架上位锁打不开起落架上位锁打不开以往设计师依靠经验判断元部件故障对系以往设计师依靠经验判断元部件故障对系统的影响统的影响依赖于人的知识和工作经验依赖于人的知识和工作经验2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计5 5概述概述系统

3、的、全面的和标准化的方法系统的、全面的和标准化的方法 FMECAFMECAFMECAFMECA的发展的发展设计阶段发现对系统造成重大影响的元部件设计阶段发现对系统造成重大影响的元部件故障故障设计更改、可靠性补偿设计更改、可靠性补偿是可靠性、维修性、保障性和安全性设计是可靠性、维修性、保障性和安全性设计分析的基础分析的基础2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计6 6FMECAFMECA的概念的概念FMECAFMECA的的定义定义故障模式影响及危害性分析故障模式影响及危害性分析( (Failure Mode ,Failure Mode ,Effects and Criticality

4、 AnalysisEffects and Criticality Analysis , , 记为记为FMECA)FMECA)是分析系统中每一产品所有可能产生是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生概并按每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。率予以分类的一种归纳分析方法。FMECAFMECA是一种自下而上的归纳分析方法；是一种自下而上的归纳分析方法；FMEAFMEA和和CACA。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计7 7FMECAFMECA的概念的

5、概念FMECAFMECA的的目的目的从从产品设计产品设计（功能设计、硬件设计、软件设（功能设计、硬件设计、软件设计）、计）、生产生产（生产可行性分析、工艺设计、（生产可行性分析、工艺设计、生产设备设计与使用）和生产设备设计与使用）和产品使用角度产品使用角度发现发现各种影响产品可靠性的缺陷和薄弱环节，为各种影响产品可靠性的缺陷和薄弱环节，为提高产品的质量和可靠性水平提供改进依据。提高产品的质量和可靠性水平提供改进依据。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计8 8FMECAFMECA的概念的概念FMECAFMECA的的作用作用保证有组织地定性找出系统的所有可能的故障模式及保证有组织地

6、定性找出系统的所有可能的故障模式及其影响，进而采取相应的措施。其影响，进而采取相应的措施。为制定关键项目和单点故障等清单或可靠性控制计划为制定关键项目和单点故障等清单或可靠性控制计划提供定性依据；为制定试验大纲提供定性信息；为确提供定性依据；为制定试验大纲提供定性信息；为确定更换有寿件、元器件清单提供使用可靠性设计的定定更换有寿件、元器件清单提供使用可靠性设计的定性信息；为确定需要重点控制质量及工艺的薄弱环节性信息；为确定需要重点控制质量及工艺的薄弱环节清单提供定性信息。清单提供定性信息。可及早发现设计、工艺中的各种缺陷。可及早发现设计、工艺中的各种缺陷。为可靠性（为可靠性（R R）、维修性（

7、）、维修性（M M）、安全性（）、安全性（S S）、测试）、测试性（性（T T）和保障性（）和保障性（S S）工作提供一种定性依据。）工作提供一种定性依据。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计9 9FMECAFMECA方法分类方法分类2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1010论证与方案论证与方案阶段阶段工程研制阶段工程研制阶段生产阶段生产阶段使用阶段使用阶段方方法法功能功能FMECA硬件硬件FMECA软件软件FMECA损坏模式影响分析损坏模式影响分析过程过程FMECA统计统计FMECA目目的的分析研究分析研究系统系统功能设计的缺功能设计的缺陷与薄弱环节陷与薄弱

8、环节，为系统功能设为系统功能设计的改进和方计的改进和方案的权衡提供案的权衡提供依据。依据。分析研究分析研究系统硬件、系统硬件、软件设计的缺陷与软件设计的缺陷与薄弱环节薄弱环节，为系统，为系统的硬件、软件设计的硬件、软件设计改进和保障性分析改进和保障性分析提供依据。提供依据。分析研究所设分析研究所设计的计的生产工艺生产工艺过程的缺陷和过程的缺陷和薄弱环节薄弱环节及其及其对产品的影响，对产品的影响，为生产工艺的为生产工艺的设计改进提供设计改进提供依据。依据。分析研究分析研究产品使用产品使用过程中实际发生的过程中实际发生的故障、原因及其影故障、原因及其影响响，为提供产品使，为提供产品使用可靠性和进行

9、产用可靠性和进行产品的改进、改型或品的改进、改型或新产品的研制提供新产品的研制提供依据。依据。产品寿命周期各阶段的产品寿命周期各阶段的FMECAFMECA方法方法2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1111FMECAFMECA的步骤的步骤2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1212系统定义系统定义明确分析范围明确分析范围根据系统的复杂度、重要程度、技术成熟性、根据系统的复杂度、重要程度、技术成熟性、分析工作的进度和费用约束等，确定系统中分析工作的进度和费用约束等，确定系统中进行进行FMECAFMECA的产品范围的产品范围产品层次产品层次示例示例约定层次约定层次规

10、定的规定的FMECAFMECA的产品层次的产品层次初始约定层次初始约定层次系统最顶层系统最顶层最低约定层次最低约定层次系统最底层系统最底层2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1313系统任务分析和功能分析系统任务分析和功能分析描述系统的任务要求及系统在完成各种功能任务时所描述系统的任务要求及系统在完成各种功能任务时所处的环境条件处的环境条件任务剖面、任务阶段任务剖面、任务阶段分析明确系统中的产品在完成不同的任务时所应具备分析明确系统中的产品在完成不同的任务时所应具备的功能、工作方式及工作时间等的功能、工作方式及工作时间等功能描述功能描述确定故障判据确定故障判据制定系统及产品的故

11、障判据。选择制定系统及产品的故障判据。选择FMECAFMECA方法等方法等故障判据故障判据分析方法分析方法系统定义系统定义2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1414故障模式影响分析故障模式影响分析FMEAFMEAFMEAFMEA的工作内容的工作内容故障模式分析故障模式分析找出系统中每一产品所有可能出现的故障模式。找出系统中每一产品所有可能出现的故障模式。故障原因分析故障原因分析找出每一个故障模式产生的原因。找出每一个故障模式产生的原因。故障影响分析故障影响分析找出系统中每一产品的每一个可能的故障模式所找出系统中每一产品的每一个可能的故障模式所产生的影响，并按这些影响的严重程度

12、进行分类。产生的影响，并按这些影响的严重程度进行分类。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1515故障模式影响分析故障模式影响分析FMEAFMEAFMEAFMEA的工作内容的工作内容故障检测方法分析故障检测方法分析分析每一种故障模式是否存在特定的发现该故障分析每一种故障模式是否存在特定的发现该故障模式的检测方法，从而为系统的故障检测与隔离模式的检测方法，从而为系统的故障检测与隔离设计提供依据。设计提供依据。补偿措施分析补偿措施分析针对故障影响严重的故障模式，提出设计改进和针对故障影响严重的故障模式，提出设计改进和使用补偿的措施。使用补偿的措施。2022-8-62022-8-6可

13、靠性设计可靠性设计1616故障模式影响分析故障模式影响分析FMEAFMEA2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1717危害性分析危害性分析(CA)(CA)目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所产生的综合影响对系统中的产式发生的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系统中可能出现的品划等分类，以便全面评价系统中可能出现的产品故障的影响。产品故障的影响。CACA是是FMEAFMEA的补充或扩展，只的补充或扩展，只有在进行有在进行FMEAFMEA的基础上才能进行的基础上才能进行CACA。常用方法常用方法风险优先

14、数（风险优先数（Risk Priority Number, RPNRisk Priority Number, RPN）法）法主要用于汽车等民用工业领域主要用于汽车等民用工业领域危害性矩阵法危害性矩阵法主要用于航空、航天等军用领域主要用于航空、航天等军用领域2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1818危害性分析危害性分析(CA)(CA)风险优先数法风险优先数法RPN=OPRRPN=OPRESRESRDDRDDROPROPR（Occurrence Probability RankingOccurrence Probability Ranking） 故障模式故障模式发生概率等级发生概

15、率等级ESRESR（Effect Severity RankingEffect Severity Ranking） 影响严酷度等级影响严酷度等级DDRDDR（Detection Diffculty Ranking ) Detection Diffculty Ranking ) 检测难度等检测难度等级级 上述三项因素通过评分获得。因此，上述三项因素通过评分获得。因此，首先应给出各项因素的评分准则。首先应给出各项因素的评分准则。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计1919危害性分析危害性分析(CA)(CA)发生概率等级发生概率等级OPROPR用于评定某一特定的故障原因导致的某故障模

16、式实际用于评定某一特定的故障原因导致的某故障模式实际发生的可能性。发生的可能性。等级等级故障发生的可能性故障发生的可能性参考值参考值1稀少稀少故障模式发生的可能性极低故障模式发生的可能性极低1/10623低低故障模式发生的可能性相对较低故障模式发生的可能性相对较低1/200001/4000456中等中等故障模式发生的可能性中等故障模式发生的可能性中等1/10001/4001/8078高高故障模式发生的可能性高故障模式发生的可能性高1/401/20910非常非常高高故障模式发生的可能性非常高故障模式发生的可能性非常高1/81/22022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2020危害性分

17、析危害性分析(CA)(CA)严酷度等级严酷度等级ESRESR用于评定所分析的故障模式的最终影响。用于评定所分析的故障模式的最终影响。等级等级故障影响的严重程度故障影响的严重程度1轻微轻微对系统的性能不会产生影响，用户注意不到的轻微故障对系统的性能不会产生影响，用户注意不到的轻微故障2,3低低对系统性能有轻微影响的故障，用户可能会注意到并引起对系统性能有轻微影响的故障，用户可能会注意到并引起轻微抱怨轻微抱怨4,5,6中等中等引起系统性能下降的故障，用户感觉不舒适和不满意引起系统性能下降的故障，用户感觉不舒适和不满意7,8高高中断操作的重大故障或提供舒适性的子系统不能工作的故中断操作的重大故障或提

18、供舒适性的子系统不能工作的故障，用户感到强烈不满意。但此类故障不会引起安全性后障，用户感到强烈不满意。但此类故障不会引起安全性后果也不违反政府法规果也不违反政府法规9,10非常高非常高引起生命、财产损失的致命故障或不符合政府法规的故障引起生命、财产损失的致命故障或不符合政府法规的故障2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2121危害性分析危害性分析(CA)(CA)检测难度等级检测难度等级DDRDDR用于评定通过企业内部预定的检验程序查出引起所分用于评定通过企业内部预定的检验程序查出引起所分析的故障模式的各种原因的可能性。析的故障模式的各种原因的可能性。等级等级检验程序查出故障的难

19、度检验程序查出故障的难度1,2非常低非常低检验程序可以检出的潜在设计缺陷检验程序可以检出的潜在设计缺陷3,4低低检验程序有较大机会检出的潜在设计缺陷检验程序有较大机会检出的潜在设计缺陷5,6中等中等检验程序可能检出的潜在设计缺陷检验程序可能检出的潜在设计缺陷7,8高高检验程序不大可能检出的潜在设计缺陷检验程序不大可能检出的潜在设计缺陷9非常高非常高检验程序不可能检出的潜在设计缺陷检验程序不可能检出的潜在设计缺陷10无法检出无法检出 检验程序绝不可能检出的潜在设计缺陷检验程序绝不可能检出的潜在设计缺陷2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2222危害性分析危害性分析(CA)(CA)

20、危害性矩阵法危害性矩阵法分类：分类：定性定性和和定量定量CACA表表2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2323危害性分析危害性分析(CA)(CA)危害性矩阵图危害性矩阵图绘制危害性矩阵图的目的绘制危害性矩阵图的目的是比较每个故障模式的危是比较每个故障模式的危害程度，进而为确定改进害程度，进而为确定改进措施的先后顺序提供依据。措施的先后顺序提供依据。危害性矩阵是在某一特定危害性矩阵是在某一特定严酷度级别下，产品各个严酷度级别下，产品各个故障模式危害程度或产品故障模式危害程度或产品危害度相对结果的比较。危害度相对结果的比较。与与RPNRPN一样具有指明风险优一样具有指明风险优先顺

21、序的作用。先顺序的作用。1 12 22022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2424FMECAFMECA结果输出结果输出FMECAFMECA输出输出单点故障模式清单单点故障模式清单、类故障模式清单类故障模式清单可靠性关键件、重要件可靠性关键件、重要件不可检测故障模式清单不可检测故障模式清单危害性矩阵图等危害性矩阵图等FMEA/CAFMEA/CA表表2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2525实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题强调强调“谁设计、谁分析谁设计、谁分析”的原则的原则“谁设计、谁分析谁设计、谁分析”的原则，也就是产品设计人员应的原则，也就是

22、产品设计人员应负责完成该产品的负责完成该产品的FMECAFMECA工作，可靠性专业人员应提工作，可靠性专业人员应提供分析必须的技术支持。供分析必须的技术支持。实践表明，实践表明，FMECAFMECA工作是设计工作的一部分。工作是设计工作的一部分。“谁设谁设计、谁分析计、谁分析”、及时改进是进行、及时改进是进行FMECAFMECA的宗旨，是确的宗旨，是确保保FMECAFMECA有效性的基础，也是国内外开展有效性的基础，也是国内外开展 FMECAFMECA工工作经验的结晶。如果不由产品设计者实施作经验的结晶。如果不由产品设计者实施FMECAFMECA，必，必然造成分析与设计的分离，也就背离了然造成

23、分析与设计的分离，也就背离了FMECAFMECA的初衷。的初衷。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2626实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题重视重视FMECAFMECA的策划的策划实施实施FMECAFMECA前，应对所需进行的前，应对所需进行的FMECAFMECA活动进行完整、全面、系活动进行完整、全面、系统地策划，尤其是对复杂大系统，更应强调统地策划，尤其是对复杂大系统，更应强调FMECAFMECA的重要性。其的重要性。其必要性体现在以下几方面：必要性体现在以下几方面：结合产品研制工作，运用并行工程的原理，对所需的结合产品研制工作，运用并行工程的原理，对所

24、需的FMECAFMECA进行完进行完整、全面、系统地策划，将有助于保证整、全面、系统地策划，将有助于保证FMECAFMECA分析的目的性、有效分析的目的性、有效性，以确保性，以确保FMECAFMECA工作与研制工作同步协调，避免事后补做的现象。工作与研制工作同步协调，避免事后补做的现象。对复杂大系统，总体级的对复杂大系统，总体级的FMECAFMECA往往需要低层次的分析结果作为输往往需要低层次的分析结果作为输入，对相关分析活动的策划将有助于确保高层次产品入，对相关分析活动的策划将有助于确保高层次产品FMECAFMECA的实施。的实施。FMECAFMECA计划阶段事先规定的基本前提、假设、分析方

25、法和数据，将计划阶段事先规定的基本前提、假设、分析方法和数据，将有助于在不同产品等级和承制方之间交流和共享，确保分析结果的有助于在不同产品等级和承制方之间交流和共享，确保分析结果的一致性、有效性和可比性。一致性、有效性和可比性。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2727实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题保证保证FMECAFMECA的实时性、规范性、有效性的实时性、规范性、有效性实时性实时性。FMECAFMECA工作应纳入研制工作计划、做到目的明确、工作应纳入研制工作计划、做到目的明确、管理务实；管理务实；FMECAFMECA工作与设计工作应同步进行，将工作与

26、设计工作应同步进行，将FMECAFMECA结结果及时反馈给设计过程。果及时反馈给设计过程。规范性规范性。分析工作应严格执行。分析工作应严格执行FMECAFMECA计划、有关标准计划、有关标准/ /文件文件的要求。分析中应明确某些关键概念，比如：故障检测方的要求。分析中应明确某些关键概念，比如：故障检测方法是系统运行或维修时发现故障的方法；严酷度是对故障法是系统运行或维修时发现故障的方法；严酷度是对故障模式最终影响严重程度的度量，危害度是对故障模式后果模式最终影响严重程度的度量，危害度是对故障模式后果严重程度的发生可能性的综合度量，两者是不同的概念，严重程度的发生可能性的综合度量，两者是不同的概

27、念，不能混淆。不能混淆。有效性有效性。对分析提出的改进、补偿措施的实现予以跟踪和。对分析提出的改进、补偿措施的实现予以跟踪和分析，以验证其有效性。这种过程也是积累分析，以验证其有效性。这种过程也是积累FMECAFMECA工程经工程经验的过程。验的过程。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2828实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题FMECAFMECA的剪裁和评审的剪裁和评审FMECAFMECA作为常用的分析工具，可为可靠性、安作为常用的分析工具，可为可靠性、安全性、维修性、测试性和保障性等工作提供全性、维修性、测试性和保障性等工作提供信息，不同的应用目的可能得到

28、不同的分析信息，不同的应用目的可能得到不同的分析结果。各单位可根据具体的产品特点和任务结果。各单位可根据具体的产品特点和任务对对FMECAFMECA的分析步骤、内容进行补充，剪裁，的分析步骤、内容进行补充，剪裁，并在相应文件中予以明确。并在相应文件中予以明确。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计2929实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题FMECAFMECA的数据的数据故障模式是故障模式是FMECAFMECA的基础。能否获得故障模式的基础。能否获得故障模式的相关信息是决定的相关信息是决定FMECAFMECA工作有效性的关键。工作有效性的关键。若进行定量分析时还需

29、故障的具体数据，这若进行定量分析时还需故障的具体数据，这些数据除通过试验获得外，一般是需要通过些数据除通过试验获得外，一般是需要通过相似产品的历史数据进行统计分析。有计划相似产品的历史数据进行统计分析。有计划有目的地注意收集、整理有关产品的故障信有目的地注意收集、整理有关产品的故障信息，并逐步建立和完善故障模式及频数比的息，并逐步建立和完善故障模式及频数比的相关故障信息库，这是开展有效的相关故障信息库，这是开展有效的 FMECAFMECA工作的基本保障之一。工作的基本保障之一。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3030实施实施FMECAFMECA应注意的问题应注意的问题FME

30、CAFMECA应与其他分析方法相结合应与其他分析方法相结合FMECAFMECA虽是有效的可靠性分析方法，但并非万虽是有效的可靠性分析方法，但并非万能，它不能代替其他可靠性分析工作。应注能，它不能代替其他可靠性分析工作。应注意意FMECAFMECA一般是静态的、单一因素的分析方法。一般是静态的、单一因素的分析方法。在动态方面还很不完善，若对系统实施全面在动态方面还很不完善，若对系统实施全面分析还需与其他分析方法（如分析还需与其他分析方法（如FTAFTA、 ETAETA等）等）相结合。相结合。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3131故障模式分析故障模式分析故障与故障模式故障与故

31、障模式故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态（对电子元器件、弹药、机械产品也能的事件或状态（对电子元器件、弹药、机械产品也称失效）。称失效）。故障模式是故障的表现形式故障模式是故障的表现形式，如短路、开路、起落架，如短路、开路、起落架撑杆断裂、作动筒间隙不当、收放不到位、过度耗损撑杆断裂、作动筒间隙不当、收放不到位、过度耗损等。等。一般在研究产品的故障时往往从产品的故障现象入手，一般在研究产品的故障时往往从产品的故障现象入手，进 而 通 过 现 象 找 出 故 障 原 因 。进 而 通 过 现 象 找 出 故 障 原 因 。

32、故 障 模 式 是故 障 模 式 是 FMECAFMECA分析的基础，同时也是进行其它故障分析（如分析的基础，同时也是进行其它故障分析（如故障树分析、事件树分析等）的基础之一故障树分析、事件树分析等）的基础之一。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3232故障模式分析故障模式分析故障判据故障判据产品的故障与产品所属系统的规定功能和规定条件密产品的故障与产品所属系统的规定功能和规定条件密切相关，在对具体的系统进行故障分析时，必须首先切相关，在对具体的系统进行故障分析时，必须首先明确系统在规定的条件下丧失规定功能的判别准则，明确系统在规定的条件下丧失规定功能的判别准则，即系统的故障

33、判据，这样才能明确产品的某种非正常即系统的故障判据，这样才能明确产品的某种非正常状态是否为该产品的故障模式。状态是否为该产品的故障模式。注意区分两类不同性质的故障注意区分两类不同性质的故障功能故障功能故障指产品或产品的一部分不能完成预定功能的事件或状态。指产品或产品的一部分不能完成预定功能的事件或状态。潜在故障潜在故障指产品或产品的一部分指产品或产品的一部分将将不能完成预定功能的事件或状态。不能完成预定功能的事件或状态。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3333故障模式分析故障模式分析注意穷尽可能的故障模式注意穷尽可能的故障模式一个产品可能具有多种功能一个产品可能具有多种功能

34、起落架：支撑、滑跑、收放等起落架：支撑、滑跑、收放等每一种功能又可能具有多种故障模式每一种功能又可能具有多种故障模式支撑：降落时折起支撑：降落时折起滑跑：震动滑跑：震动收放：收不起、放不下收放：收不起、放不下因此，分析人员的因此，分析人员的任务就是找出产品每一种功能的全任务就是找出产品每一种功能的全部可能的故障模式。部可能的故障模式。对于一般具有对于一般具有多种任务功能的复杂系统多种任务功能的复杂系统，要说明产品，要说明产品的故障模式是在的故障模式是在哪一个任务剖面哪一个任务剖面的的哪一个任务阶段哪一个任务阶段的的哪种工作模式哪种工作模式下发生的。下发生的。2022-8-62022-8-6可靠

35、性设计可靠性设计3434故障模式分析故障模式分析系统研制初期分析故障模式的原则系统研制初期分析故障模式的原则在系统的寿命周期内，分析人员经过各种目的在系统的寿命周期内，分析人员经过各种目的 FMECAFMECA即可掌握系统的全部故障模式，但即可掌握系统的全部故障模式，但首先遇到的首先遇到的问题是在系统研制初期如何分析各产品可能的故障模问题是在系统研制初期如何分析各产品可能的故障模式式。一般地说，可通过统计、试验或分析预测来解决一般地说，可通过统计、试验或分析预测来解决，即可遵循如下原则：即可遵循如下原则：对系统中直接采用的对系统中直接采用的现有产品现有产品，可以以该产品在过去的使用，可以以该产

36、品在过去的使用中所发生的故障模式为基础，再根据该产品使用环境条件的中所发生的故障模式为基础，再根据该产品使用环境条件的异同进行分析修正，得到该产品的故障模式。异同进行分析修正，得到该产品的故障模式。对系统中的对系统中的新产品新产品，可根据该产品的功能原理进行分析预测，可根据该产品的功能原理进行分析预测，得到该产品的故障模式，或以与该产品具有相似功能的产品得到该产品的故障模式，或以与该产品具有相似功能的产品所发生的故障模式为基础，分析判断该产品的故障模式。所发生的故障模式为基础，分析判断该产品的故障模式。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3535典型故障模式典型故障模式GJB1

37、391故障模式影响及危害性分析序号故障模式序号故障模式序号故障模式1结构故障结构故障(破损破损)12 超出允差超出允差(下限下限)23 滞后运行滞后运行2捆结或卡死捆结或卡死13 意外运行意外运行24 错误输入错误输入(过大过大)3振动振动14 间歇性工作间歇性工作25 错误输入错误输入(过小过小)4不能保持正常位置不能保持正常位置15 漂移性工作漂移性工作26 错误输出错误输出(过大过大)5打不开打不开16 错误指示错误指示27 错误输出错误输出(过小过小)6关不上关不上17 流动不畅流动不畅28 无输入无输入7误开误开18 错误动作错误动作29 无输出无输出8误关误关19 不能关机不能关机

38、30 (电的电的)短路短路9内部漏泄内部漏泄20 不能开机不能开机31 (电的电的)开路开路10 外部漏泄外部漏泄21 不能切换不能切换32 (电的电的)漏泄漏泄11 超出允差超出允差(上限上限)22 提前运行提前运行33 其它其它2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3636机械产品典型故障模式机械产品典型故障模式故障模式可分为以下七大类：故障模式可分为以下七大类：损坏型：如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等。损坏型：如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等。退化型：如老化、腐蚀、磨损等。退化型：如老化、腐蚀、磨损等。松脱型：松动、脱焊等松脱型：松动、脱焊等失调型：如间隙不当、行程不当

39、、压力不当等。失调型：如间隙不当、行程不当、压力不当等。堵塞或渗漏型：如堵塞、漏油、漏气等。堵塞或渗漏型：如堵塞、漏油、漏气等。功能型：如性能不稳定、性能下降、功能不正常。功能型：如性能不稳定、性能下降、功能不正常。其他：润滑不良等。其他：润滑不良等。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3737故障原因分析故障原因分析分析故障原因一般从两个方面着手：分析故障原因一般从两个方面着手：直接原因：导致产品功能故障的产品自身的直接原因：导致产品功能故障的产品自身的那些物理、化学或生物变化过程等，直接原那些物理、化学或生物变化过程等，直接原因又称为因又称为故障机理故障机理。间接原因：由于

40、其他产品的故障、环境因素间接原因：由于其他产品的故障、环境因素和人为因素等引起的间接故障原因。和人为因素等引起的间接故障原因。例如例如起落架上位锁打不开起落架上位锁打不开直接原因：锁体间隙不当、弹簧老化等直接原因：锁体间隙不当、弹簧老化等间接原因：锁支架刚度差间接原因：锁支架刚度差2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3838任务阶段与工作方式任务阶段与工作方式任务剖面任务剖面又由多个任务阶段组成又由多个任务阶段组成起落架任务阶段：起落架任务阶段：起飞、着陆、空中飞行、地面滑行起飞、着陆、空中飞行、地面滑行工作方式：工作方式：可替换可替换有余度有余度上位锁开锁：液压、手动钢索、冷

41、气上位锁开锁：液压、手动钢索、冷气因此，在进行故障模式分析时，要说明产品的因此，在进行故障模式分析时，要说明产品的故障模式是在哪一个任务剖面的哪一个任务阶故障模式是在哪一个任务剖面的哪一个任务阶段的什么工作方式下发生的。段的什么工作方式下发生的。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计3939任务剖面任务剖面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航程航程L L（kmkm）航时航时T T（minm

42、in）高度高度H H（kmkm）T=24.4T=6.8T=5.0 空空空剖面空剖面1 1510112022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4040故障影响分析故障影响分析约定层次约定层次复杂系统通常具有层次性结构，随着设计的复杂系统通常具有层次性结构，随着设计的进展，层次划分方式也不同。进展，层次划分方式也不同。早期，按照系统功能划分早期，按照系统功能划分深入后，可按系统结构划分深入后，可按系统结构划分FMEAFMEA之前，先规定从哪个产品层次到哪个产之前，先规定从哪个产品层次到哪个产品层次结束，这种规定品层次结束，这种规定FMEAFMEA层次称为约定层层次称为约定层次。次。约定层

43、次示例约定层次示例初始约定层次初始约定层次最低约定层次最低约定层次2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4141故障影响分析故障影响分析约定层次的划分约定层次的划分应当从系统效能、费用、进度等方面进行权衡。应当从系统效能、费用、进度等方面进行权衡。在系统的不同研制阶段内由于在系统的不同研制阶段内由于FMEAFMEA的目的或侧重点不的目的或侧重点不同，因而约定层次的划分不必强求一致。同，因而约定层次的划分不必强求一致。即使在同一研制阶段，由于组成系统的复杂性，在约即使在同一研制阶段，由于组成系统的复杂性，在约定层次的划分上也不必完全相同，应依据组成系统的定层次的划分上也不必完全相同

44、，应依据组成系统的产品的实际情况确定约定层次。产品的实际情况确定约定层次。较多成熟产品的系统，约定层次可划分的粗而少较多成熟产品的系统，约定层次可划分的粗而少不成熟产品组成的系统，划分应多而细，并做认真详细的分析不成熟产品组成的系统，划分应多而细，并做认真详细的分析当系统中某一产品的故障将直接引起灾难的或致命的当系统中某一产品的故障将直接引起灾难的或致命的后果时，则最低约定层次应至少划分到这一产品所在后果时，则最低约定层次应至少划分到这一产品所在的层次。的层次。层次划分的多而细，进行层次划分的多而细，进行FMEAFMEA的工作量越大。的工作量越大。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠

45、性设计4242故障影响分析故障影响分析故障影响故障影响指产品的每一个故障模式对产品自身或其他指产品的每一个故障模式对产品自身或其他产品的使用、功能和状态的影响。产品的使用、功能和状态的影响。局部影响局部影响: :某产品的故障模式对该产品自身和与某产品的故障模式对该产品自身和与该产品所在约定层次相同的其他产品的使用、该产品所在约定层次相同的其他产品的使用、功能或状态的影响。功能或状态的影响。高一层次影响高一层次影响: :某产品的故障模式对该产品所在某产品的故障模式对该产品所在约定层次的高一层次产品的使用、功能或状态约定层次的高一层次产品的使用、功能或状态的影响。的影响。最终影响最终影响: :指系

46、统中某产品的故障模式对初始约指系统中某产品的故障模式对初始约定层次产品的使用、功能或状态的影响。定层次产品的使用、功能或状态的影响。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4343严酷度类别严酷度类别定义定义系统中各产品的故障模式产生的最终影响往往是系统中各产品的故障模式产生的最终影响往往是不同的。为了划分不同故障模式产生的最终影响不同的。为了划分不同故障模式产生的最终影响的严重程度，在进行故障模式分析之前，一般需的严重程度，在进行故障模式分析之前，一般需要对最终影响的后果等级进行预定义，从而对系要对最终影响的后果等级进行预定义，从而对系统中各故障模式按其严重程度进行分级。统中各故

47、障模式按其严重程度进行分级。在某些系统（一般为武器系统）中，最终影响的在某些系统（一般为武器系统）中，最终影响的严重程度等级又称为严酷度类别。严重程度等级又称为严酷度类别。严酷度：故障模式所产生后果的严重程度。严酷度：故障模式所产生后果的严重程度。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4444严酷度类别严酷度类别武器系统的严酷度类别定义武器系统的严酷度类别定义(GJB1391)(GJB1391)严酷度类别严酷度类别严严 重重 程程 度度 定定 义义类类( (灾难的灾难的) )这是一种会引起人员死亡或系统这是一种会引起人员死亡或系统( (如飞机、坦克、导如飞机、坦克、导弹及船舶等弹

48、及船舶等) )毁坏的故障。毁坏的故障。类类( (致命的致命的) )这种故障会引起人员的严重伤害、重大经济损失或导这种故障会引起人员的严重伤害、重大经济损失或导致任务失败的系统严重损坏。致任务失败的系统严重损坏。类类( (临界的临界的) )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的系统轻度损坏。导致任务延误或降级的系统轻度损坏。类类( (轻度的轻度的) )这是一种不足以导致人员伤害、一定的经济损失或系这是一种不足以导致人员伤害、一定的经济损失或系统损坏的故障，但它会导致非计划性维护或修理。统损坏的故障，但它会导致非计划性维护或

49、修理。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4545故障检测方法故障检测方法针对分析找出的每一个故障模式，分析其故障针对分析找出的每一个故障模式，分析其故障检测方法，以便为系统的维修性、测试性设计检测方法，以便为系统的维修性、测试性设计以及系统的维修工作提供依据。以及系统的维修工作提供依据。故障检测方法故障检测方法一般包括目视检查、离机检测、原位测试等手一般包括目视检查、离机检测、原位测试等手段段：自动传感装置、传感仪器、音响报警装置、显示报警自动传感装置、传感仪器、音响报警装置、显示报警装置等装置等故障检测一般分为事前检测与事后检测两类，故障检测一般分为事前检测与事后检测两类，

50、对于潜在故障模式，应尽可能设计事前检测方对于潜在故障模式，应尽可能设计事前检测方法。法。2022-8-62022-8-6可靠性设计可靠性设计4646补偿措施分析补偿措施分析是关系到能否有效地提高产品可靠性的重要环是关系到能否有效地提高产品可靠性的重要环节。它针对每个故障模式的原因、影响，提出节。它针对每个故障模式的原因、影响，提出可能的补偿措施。可能的补偿措施。设计补偿措施设计补偿措施产品发生故障时，能继续安全工作的冗余设备；产品发生故障时，能继续安全工作的冗余设备；安全或保险装置安全或保险装置( (如监控及报警装置如监控及报警装置) )；可替换的工作方式可替换的工作方式( (如备用或辅助设备