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故障模式、影響及危害性概述
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)是可靠性設(shè)計(jì)的一種分析方法。其目的在于 預(yù)防和控制故障，提高產(chǎn)品的可靠性。由于該方法比較簡(jiǎn)單、實(shí)用、費(fèi)用低、效果明顯 及適用于各種產(chǎn)品的全壽命周期等優(yōu)點(diǎn)，得到了工程界的廣泛重視。
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)包括兩個(gè)內(nèi)容，即故障模式、影響分析(FMEA) 和危害性分析(CA)。前者屬定性分析，后者是在前者基礎(chǔ)上的擴(kuò)展與深化，必須依據(jù)一 定的數(shù)據(jù)，使分析量化，屬定量分析％1。
在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能進(jìn)行FMECA分析，從而使分析工作深入、準(zhǔn)確。 在缺乏數(shù)據(jù)的情況下，可先采用FMEA，待條件允許時(shí)，再補(bǔ)充進(jìn)行CA分析。
目前，在*發(fā)達(dá)的國(guó)家中，F(xiàn)MECA技術(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、核工業(yè)、機(jī)械、〖電 力、造船等領(lǐng)域，并且明文規(guī)定，F(xiàn)MECA資料是的設(shè)計(jì)資料之一。也就是說(shuō)， 不進(jìn)行FMECA的設(shè)計(jì)，就不可能獲得生產(chǎn)批準(zhǔn)。我國(guó)也制定了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)、標(biāo)、 部標(biāo)等，如GJB 1391 — 92《故障模式、影響及危害性分析的要求和程序》是中國(guó)1992 年出版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析的要求和程序， 主要適用于產(chǎn)品[17]。%
2.1,1FMECA分析目的
(1)明確重要故障模式
通過(guò)FMEA分析可以確定對(duì)系統(tǒng)有重大影響的故障模式，從而為改善系統(tǒng)提供依 據(jù)，進(jìn)而預(yù)防事故的發(fā)生。
(2)明確品質(zhì)管理存在問(wèn)題
通過(guò)FMEA可以確定品質(zhì)管理、檢驗(yàn)、制造等各階段可能出現(xiàn)的問(wèn)題點(diǎn)，F(xiàn)MEA 結(jié)果可作為改善對(duì)象列入作業(yè)過(guò)程、測(cè)試過(guò)程、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等過(guò)程之中，從而有利于預(yù)防 問(wèn)題的產(chǎn)生。
(3)確定設(shè)計(jì)及維護(hù)改進(jìn)需求
通過(guò)FMEA,可以確定設(shè)備的重要故障，并可據(jù)此確定是否需要增加系統(tǒng)安全性設(shè) 計(jì)或冗余設(shè)計(jì)；同時(shí)可檢驗(yàn)其維護(hù)方式、保養(yǎng)周期等。通過(guò)FMEA重新修改操作說(shuō)明書(shū)，可以明確產(chǎn)品安全方面的問(wèn)題點(diǎn)，為防范操作失誤提供手資料。
(4)設(shè)計(jì)評(píng)審
FMEA的分析結(jié)果可作為設(shè)計(jì)評(píng)審的輸入，以確定設(shè)計(jì)方面是否存在重大問(wèn)題，并 據(jù)此對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審和更改。
2.1.2常用的術(shù)語(yǔ)
依據(jù)GJB1391-92，F(xiàn)MEA方法是以表格形式來(lái)分析系統(tǒng)最基本構(gòu)成件或構(gòu)成件發(fā) 生故障時(shí)，會(huì)對(duì)上層系統(tǒng)或子系統(tǒng)造成何種影響。通過(guò)FMEA分析可以幫助確定故障原 因，并通過(guò)采取補(bǔ)償措施來(lái)消除故障原因，及降低故障影響[17]。FMEA的分析對(duì)象可
以是產(chǎn)品、設(shè)備、制造過(guò)程、或設(shè)備維護(hù)作業(yè)等。FMEA分析法可被應(yīng)用于設(shè)計(jì)策劃、
開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)制造直至使用等各個(gè)階段。
2.1.2.1故障
產(chǎn)品不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱(chēng)為故障。對(duì)某些不可修復(fù)的產(chǎn)品，
如電子元器件、等稱(chēng)為失效。
2.1.2.2故障模式
(1)故障模式的定義
故障模式是發(fā)生在構(gòu)成件或子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象，可依據(jù)其特征分為機(jī) 械類(lèi)故障、電器類(lèi)故障、化學(xué)類(lèi)故障等。
(2)常見(jiàn)故障模式
一般講，可以把故障模式分為：損壞、退化、松脫、失調(diào)、堵塞與滲漏、功能下降 及其他等八種類(lèi)型。
(a)損壞型故障模式主要針對(duì)強(qiáng)度不足等失效問(wèn)題，例如：裂痕、裂紋、破裂、裂 開(kāi)、斷裂，碎裂、彎壞、扭壞、變形過(guò)大、塑性變形、拉傷、卡死、燒蝕、燒壞、燒斷、 擊穿、磨料磨損、點(diǎn)蝕，蠕變、剝落、短路、開(kāi)路、斷路、錯(cuò)位等。
(b)退化型故障模式主要針對(duì)時(shí)間等失效問(wèn)題，例如：老化、變色、變質(zhì)、表面防 護(hù)層脫落、浸蝕、腐蝕、正常磨損、積炭、發(fā)卡等。
(c)松脫型故障模式主要針對(duì)聯(lián)接等失效問(wèn)題，例如.•松曠、松動(dòng)、脫開(kāi)，脫掉、 脫焊等。
(d)失調(diào)型故障模式主要針對(duì)裝配、調(diào)整等失效問(wèn)題，例如：間隙不適、流量不當(dāng)、 壓力不當(dāng)、電壓不適、電流不適、行程不當(dāng)、響度不適等。
(e)堵塞型故障模式主要針對(duì)通路等失效問(wèn)題，例如：不暢、堵塞等。
(f)滲漏型故障模式主要針對(duì)密封等失效問(wèn)題，例如：滲油、滲水、漏油、漏水、漏氣、漏風(fēng)、漏電、漏雨等。
(g)功能型故障模式主要針對(duì)動(dòng)作等失效問(wèn)題，例如：功能不正常、性能不穩(wěn)定、 性能下降、性能失效、起動(dòng)困難、運(yùn)動(dòng)超前、運(yùn)動(dòng)滯后，運(yùn)動(dòng)干涉、轉(zhuǎn)向過(guò)度、轉(zhuǎn)向沉 重（控制操縱不靈活)、轉(zhuǎn)向不回位、離合器結(jié)合不穩(wěn)、分離不、分離不開(kāi)、制動(dòng) 剎車(chē)跑偏、流動(dòng)不暢、指示不準(zhǔn)、參數(shù)輸出不準(zhǔn)、失調(diào)，抖動(dòng)、溫升過(guò)高、漂移、聲不 響、燈不亮、接觸不良、有異響等。
(h)其它型故障模式：上述其中失效形式不能包括的故障模式，如潤(rùn)滑不良、汽車(chē)
沒(méi)油、駕駛室悶熱、缺油、缺水、排冒黑煙等。
2.1.2.3故障影響
故障模式對(duì)產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)所導(dǎo)致的后果。故障影響一般分為局部影響，
高一層影響和最終影響三級(jí)。
2.1.2.4故障原因
直接導(dǎo)致故障或引起性能降低進(jìn)一步發(fā)展為故障的那些物理或化學(xué)過(guò)程、設(shè)計(jì)缺
陷、工藝缺陷、零件使用不當(dāng)或其他過(guò)程。
2.1.2.5嚴(yán)重度
嚴(yán)重度又稱(chēng)為嚴(yán)酷度，是指故障模式所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度。嚴(yán)重度應(yīng)考慮到故障
造成的最壞的潛在后果，并應(yīng)根據(jù)最終可能出現(xiàn)的人員傷亡、系統(tǒng)損壞或經(jīng)濟(jì)損失的程
度來(lái)確定。它有定性描述和定量描述。
2.1.2.6危害性與危害度
危害性是故障模式發(fā)生后果及其發(fā)生概率的定性描述。
危害度是故障模式發(fā)生后果及其發(fā)生概率的定量描述。故障模式是發(fā)生在構(gòu)成件或 子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象，可依據(jù)其特征分為機(jī)械類(lèi)故障、電氣類(lèi)故障、化學(xué)類(lèi) 故障等。
2.1.3開(kāi)展FMEA應(yīng)具備的條件
FMEA的任務(wù)是列出在產(chǎn)品任務(wù)階段中各種故障模式、故障原因，并對(duì)每種故障模 式可能造成的后果進(jìn)行分析，劃分相應(yīng)的嚴(yán)重度類(lèi)別，提出應(yīng)采取的預(yù)防性措施。為此， 在進(jìn)行FMEA分析時(shí)，對(duì)分析對(duì)象有全面而深入的了解是十分重要的。因?yàn)镕MEA的 基礎(chǔ)是列舉故障模式，如果對(duì)分析對(duì)象缺乏系統(tǒng)、深入的了解，列舉出的故障模式要么 漏洞百出，要么不倫不類(lèi)，對(duì)改善并無(wú)多大幫助[18~2()]。為了使FMEA分析能真正發(fā)揮 其應(yīng)有的作用，分析人員在對(duì)分析對(duì)象實(shí)施FMEA分析前，需要具備以下基本條件：
(1)熟悉產(chǎn)品的工作原理、任務(wù)階段、環(huán)境條件、各項(xiàng)功能及設(shè)計(jì)要求；
(2)對(duì)同類(lèi)產(chǎn)品或相似產(chǎn)品的故障情況有所了解；
(3)收集產(chǎn)品的文件和資料，包括系統(tǒng)圖、結(jié)構(gòu)圖、動(dòng)作順序、操作指導(dǎo)書(shū)、故障 排除等；
(4)對(duì)類(lèi)似系統(tǒng)的調(diào)查。通過(guò)對(duì)功能、性能、用途、使用條件等方面相類(lèi)似的系統(tǒng) 之特征、故障及對(duì)策的調(diào)查，加深對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
2.1.4 FMEA的分析步驟
進(jìn)行系統(tǒng)的FMECA —般分為以下十一個(gè)步驟。
(1)明確分析范圍根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、重要程度、技術(shù)成熟性、分析工作的進(jìn)度 和費(fèi)用約束等，確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品范圍。
(2)系統(tǒng)任務(wù)分析描述系統(tǒng)的任務(wù)要求及系統(tǒng)在完成各種任務(wù)時(shí)所處的環(huán)境條件。 系統(tǒng)的任務(wù)分析結(jié)果一般用任務(wù)剖面來(lái)描述。
(3)系統(tǒng)功能分析分析明確系統(tǒng)中的產(chǎn)品在完成不同的任務(wù)時(shí)所應(yīng)具備的功能、工 作方式及工作時(shí)間等。
(4)確定故障判據(jù)制定與分析判斷系統(tǒng)及系統(tǒng)中的產(chǎn)品正常與故障的準(zhǔn)則。
(5)確定故障模式故障模式分析是找出系統(tǒng)中每一產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工藝流 程、生產(chǎn)設(shè)備等）所有可能出現(xiàn)的故障模式。
(6)確定故障模式影響故障影響分析是找出系統(tǒng)中每一產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工 藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等）每一可能的故障模式所產(chǎn)生的影響，并按這些影響的嚴(yán)重程度進(jìn) 行分類(lèi)；根據(jù)故障判據(jù)確定故障模式影響的嚴(yán)重度。
(7)確定故障原因故障原因分析是找出每一個(gè)故障模式產(chǎn)生的原因，根據(jù)故障判據(jù) 確定故障原因的發(fā)生度和檢測(cè)度。
(8)確定設(shè)計(jì)過(guò)程控制故障檢測(cè)方法分析是分析每一種故障模式是否存在特定的 發(fā)現(xiàn)該故障模式的檢測(cè)方法，從而為系統(tǒng)的故障檢測(cè)與隔離設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
(9)RPN最終風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)系統(tǒng)中每一產(chǎn)品（功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備 等）按其故障的發(fā)生概率、檢測(cè)率和嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評(píng)估。
(10)采取措施降低風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償措施分析是針對(duì)故障影響嚴(yán)重的故障模式，提出設(shè)計(jì) 改進(jìn)和使用補(bǔ)償措施。
(11)給出分析結(jié)論根據(jù)故障模式影響分析的結(jié)果，找出系統(tǒng)中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)， 并制定和實(shí)施各種改進(jìn)與控制措施，以提高產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn) 設(shè)備等）的可靠性（或有效性、合理性等），以便最終完成FMEA分析。