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故障模式、影响及危害分析(FMECA)

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  故障模式、影响及危害性分析(FMECA)是针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。如材料的弯曲、断裂、零件的变形、电器的接触不良、短路、设备的安装不当、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。

  将故障模式出现的概率及影响的严酷度结合起来称为危害性。

  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。它是一种预防性技术,是事先的行为,是纸上谈兵的阶段,现已从可靠性分析应用推广到产品性能分析应用上。它的作用是检验系统设计的正确性,确定故障模式的原因,及对系统可靠性和安全性进行评价等。

  危害性分析(CA)是把FMEA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(potential failure mode and effect criticality  analysis)分析方法可用于整个系统到零部件任何一级,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。

  FMECA的实施步骤通常为:

  (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,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。

  例6:故障模式对产品影响的严重程度称为严酷度,一般分为四类:I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类,其中Ⅰ类表示()。

  A.致命性故障;

  B.灾难性故障;

  C.严重故障;

  D.轻度故障。

  答案:B

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