南方企业文化宣传网----文章编号:3368----加入日期:2011/9/6

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可靠性分析

可靠性分析
　　常用的可靠性分析有故障模式、影响及危害性分析(FMECA)和故障树分析(FTA)两种。这里主要介绍FMECA方法。FMECA是对产品所有可能的故障，并根据对故障模式的分析，确定每种故障模式对产品工作的影响，找出单点故障，并按故障模式的严酷度及其发生概率确定其危害性。所谓单点故障指的是引起产品故障的，且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。FMECA包括故障模式及影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)。
　　故障模式和影响分析(FMEA)是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。
　　危害性分析(CA)是把FM，A中确定的每一种故障模式按其影响的严重程度类别及发生概率的综合影响加以分析，以便全面地评价各种可能出现的故障模式的影响。CA是FMEA的继续，根据产品的结构及可靠性数据的获得情况，CA可以是定性分析也可以是定量分析。
　　FMECA分析方法可用于整个系统到零部件任何一级，一般根据要求和可能在规定的产品层次上进行。
　　故障模式是指元器件或产品故障的一种表现形式。一般是能被观察到的一种故障现象。如断裂、接触不良、短路、腐蚀等。
　　故障影响是指该故障模式会造成对安全性、产品功能的影响。故障影响一般可分为:对局部、高一层次及最终影响三个等级。如分析飞机液压系统中的一个液压泵，它发生了轻微漏油的故障模式，对局部即对泵本身的影响可能是降低效率，对高一层次即对液压系统的影响可能是压力有所降低，最终影响即对飞机可能没有影响。
　　严酷度是指某种故障模式影响的严重程度。一般分为四类:
　　Ⅰ类(灾难性故障)，它是一种会造成人员死亡或系统(如飞机)毁坏的故障。
　　Ⅱ类(致命性故障)，这是一种导致人员严重受伤，器材或系统严重损坏，从而使任务失败的故障。
　　Ⅲ类(严重故障)这类故障将使人员轻度受伤、器材及系统轻度损坏，从而导致任务推迟执行、或任务降级、或系统不能起作用(如飞机误飞)。
　　Ⅳ(轻度故障)，这类故障的严重程度不足以造成人员受伤，器材或系统损坏，但需要非计划维修或修理。
　　(一)FMECA实施步骤
　　(1)掌握产品结构和功能的有关资料。
　　(2)掌握产品启动、运行、操作、维修资料。
　　(3)掌握产品所处环境条件的资料。
　　这些资料在设计的初始阶段，往往不能同时都掌握。开始时，只能作某些假设，用来确定一些很明显的故障模式。即使是初步FMECA，也能指出许多单点失效部位，且其中有些可通过结构的重新安排而消除。随着设计工作的进展，可利用的信息不断增多，FMECA工作应重复进行，根据需要和可能应把分析扩展到更为具体的层次。
　　(4)定义产品及其功能和最低工作要求。一个系统的完整定义包括它的主要和次要功能、用途、预期的性能、环境要求、系统约束条件和构成故障的条件等。由于任何给定的产品都有一个或多个工作模式，并且可能处于不同的工作阶段，因此，系统的定义还包括产品工作的每个模式及其持续工作期内的功能说明。每个产品均应有它的功能方框图，表示产品工作及产品各功能单元之间的相互关系。
　　(5)按照产品功能方框图画出其可靠性方框图。
　　(6)根据所需要的结构和现有资料的多少来确定分析级别，即规定分析到的层次。
　　(7)找出故障模式，分析其原因及影响。
　　(8)找出故障的检测方法。
　　(9)找出设计时可能的预防措施，以防止特别不希望发生的事件。
　　(10)确定各种故障模式对产品产生危害的严酷程度。
　　(11)确定各种故障模式的发生概率等级。
　　故障模式发生的概率等级一般可分为:
　　A级(经常发生)，产品在工作期间发生的概率是很高的，即一种故障模式发生的概率大于总故障概率的0.2。
　　B级(很可能发生)，产品在工作期间发生故障的概率为中等，即一种故障模式发生的概率为总故障概率的0.1～0.2。
　　C级(偶然发生)，产品在工作期间发生故障是偶然的，即一种故障模式发生的概率为总故障概率的0.01～0.1。
　　D级(很少发生)，产品在工作期间发生故障的概率是很小的，即一种故障模式发生的概率为总故障概率的0.001～0.01。
　　E级(极不可能发生)，产品在工作期间发生故障的概率接近于零，即一种故障模式发生的概率小于总故障概率的0.001。
　　(12)填写FMEA表，见表5.3-3，并绘制危害性矩阵，如果需要进行定量FMECA，则需填写CA 表。如果仅进行FMEA，则第(11)步骤和绘制危害性矩阵不必进行。
　　表5.3-3故障模式及影响分析表
　　

　　[例5.3-4]手电筒设计中的FMEA，分析结果见表5.3-4。分析中不包括电池、灯泡。表5.3-4手电筒设计中的FMEA
　　

　　(二)危害性矩阵
　　(1)危害性矩阵是用来确定每一故障模式的危害程度并与其他故障模式相比较，进而为确定补偿措施的先后顺序提供依据。
　　(2)危害性矩阵图的作法:横坐标用严酷程度等级表示，纵坐标用产品危害度或故障模式出现的概率等级表示。如图5.3-2所示。
　　(3)在危害性矩阵图上，以故障模式A和故障模式B作比较，B点比A点离原点远，则B点的危害程度就比A点严重，即线段离原点越远，其危害程度越严重。将所有故障模式都在此图上示出，.就能分辨出何种故障模式的危害程度最严重，有利于做出相应改进措施。绘制好的危害性矩阵图应列入FMECA报告。
　　

　　(三)QS 9000的FMECA方法
　　在QS 9000已在很多工业部门中应用，在QS 9000中使用了更细一些的分级，用风险顺序数(RPN)代替美军标、国军标的危害性矩阵。现介绍于下:
　　(1)确定各种故障模式对产品或人员产生危害的严酷度S。
　　严酷度(S)是潜在故障模式对交付给顾客后的影响后果的严重程度的评价指标。如果顾客是下一道工序，应站在操作人员的立场上评价。严酷度仅适用于故障的后果。一般严酷度评估分为“1”至“10”级，评价标称值可参考表5.3-5。
　　

　　

　　严酷度的改善一般要通过修改设计来实现。
　　(2)确定故障模式发生的概率(O)
　　故障模式发生的概率(O)，是指具体的故障模式起因/机理发生的概率，概率的分级数着重在其含义而不是数值。评价准则和分级规则应意见一致，评价标称值可参考表5.3-6。
　　表5.3-6故障模式发生概率(O)评价的标称值
　　

　　(3)故障模式被发现的概率D
　　故障模式被发现的概率D是:在现行的过程控制下，工序及过程输出的半成品及产品在离开工序及过程之前，或产品使用中有可能被发现存在的故障模式，从而防止其发生不良后果的可能性。评价标称值可参考表5.3-7。
　　

　　(4)计算风险顺序数RPN并寻找纠正措施计算风险顺序数(RPN)和建议纠正措施:风险顺序数RPN=SOD。风险顺序是FMEA分析中的一个重要参数，RPN越大，说明所产生缺陷的影响越大。RPN从1～1 000。
　　(5)当故障模式按RPN值从大到小排出先后次序后，应首先对排列在最前面的事和最关键的项目采取纠正措施。
　　(6)相应的故障模式影响分析表修正如表5.3-8所示。
　　表5.3-8故障模式及影响分析表
　　

　　(三)影响FMECA工作效果的因素
　　FMECA工作应由设计人员在设计过程中结合具体设计进行，是设计评审时重点评审的内容。
　　FMECA工作效果取决于下述三因素:由于进行FMECA需要有一定的实践经验，分析的正确性取决于分析者的水平。例如:分析故障模式原因以及影响、确定严酷程度类别、故障模式的故障概率等等都与分析人员的经验和水平有关。另外，分析还取决于可利用信息的多少，信息的多少决定了分析的深度。例如:当得不到故障率数据时，只能进行定性分析，而无法填写详细的危害性分析表。如果分析所用的数据有错误，分析的结果也就是错误的。此外，分析时机也很重要，FMECA通常在产品设计过程中进行，如果到了产品设计完成后，就达不到有效的结果。分析如果不能影响设计，则分析就会流于形式。
文章来源：www.5s886.com

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