FMEA 常见问题及改进措施

发布日期:2024-05-21 15:30:57   浏览量 :84
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引言

故障模式及影响分析(Failure Mode and Effect Analysis,FMEA)是指分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响,并按每个故障模式产生影响的严重程度予以分类的一种归纳分析方法。其目的是通过系统地分析,找出潜在的薄弱环节,并提出有针对性的改进措施以提高产品的可靠性。它是一种自下而上的(由元器件到产品)的故障因果关系的单因素的、定性的分析方法,该方法为人们提供了一种规范化、标准化、系统化的有效分析工具。

目前,大多数型号研制工作都要求开展FMEA工作,FMEA方法的技术核心其实并不复杂,但在实际开展中仍然存在种种问题,下面分别从管理和技术两方面进行分析。


FMEA工作存在的问题

1.1FMEA工作中存在的管理问题

1)FMEA工作缺乏系统性

“关键项目"的确定、“约定层次"的划分、严酷度等级的定义、下级产品对上级产品层次的故障影响等工作,需经过设计师系统之间详细沟通和系统策划,而现状是单机、分系统和总体设计之间往往各自为战。另外,FMEA工作目前通常只在某一研制阶段开展,FMEA作为一个反复迭代的过程,放弃“FMEA与设计同步开展"的原则,在某种意义上讲,就是放弃了在设计阶段及时、全面发现设计薄弱环节并改进设计的机会。


2)FMEA工作没有闭环

FMEA工作的目的是找出分析对象的薄弱环节,如“严酷度等级为工、Ⅱ类的故障”、“关键项目/关重件”、“单点故障"、“不可检测故障"等,并针对薄弱环节提出设计改进措施、使用补偿措施。目前FMEA工作大多被简化成了FMEA填表工作,只完成了FMEA报告,没有FMEA分析结果或有结果而未反馈到产品设计中,对促进产品改进设计的作用有限。


3)FMEA分析人员对产品设计不熟

FMEA分析人员应是本产品的设计人员或者是熟悉产品设计的人员,且能够获取相似产品全寿命周期阶段的故障信息。现实中存在由一些没有研发经验、对产品设计细节不熟悉的人员完成FMEA分析工作的现象。如果对产品特点和设计细节不了解,将很难全面地识别出产品的薄弱环节。


1.2型号FMEA工作中存在的技术问题

1)对产品的故障模式命名不准确

有些FMEA报告中,常出现与当前约定层次不一致的故障模式。例如,在分析某功能电路时,其故障模式定义成了上级模块的故障模式,或定义成了内部某个器件的故障模式。故障模式命名应清晰、结合故障判据和故障检测能力进行量化。例如“某电压超过正常值”,这里应该结合故障判据进行量化,超过0.1V属于超过,超过0.5V也是超过,但两者故障影响可能完全不一样。


2)对产品的故障模式识别不全面

识别产品故障模式的能力与设计师对设计细节和设计经验的掌握程度有关。故障模式应力求全面、准确,避免遗漏。通过调研同类产品发生过的故障模式,以及由于使用环境不同可能引起的故障模式。还应广泛征求同行专家及设计、使用人员的意见和建议,集思广益,全面地识别故障模式。事实上,由于分析人员对产品设计细节不熟、缺乏设计经验等原因,常出现故障模式识别不全面的情况。


3)“故障影响”表述不确切

由于型号上下级之间缺乏沟通,低层次产品对上级的故障影响往往难以准确把握。要确定对上一约定层次的故障影响,就要及时和上一层次设计师进行沟通;要确定对初始约层次的故障影响,就要和初始约定层次的设计师进行沟通。


4)“设计改进措施、使用补偿措施”内容缺乏可操作性

一些FMEA报告中的“设计改进措施、使用补偿措施”内容缺乏针对性,诸如“加强元器件筛选”、“进行降额设计”、“更换备件"等内容。还有填写“无”或者空白的情况。找到了故障发生的原因,却没有采取相应的有效措施,FMEA的效果就会大打折扣。


5)填写完FMEA工作表后没有分析结果

有些设计师认为FMEA工作就是填写FMEA表,事实上,填写FMEA工作表只是FMEA的一个步骤,重要的是通过表格内容分析出产品的薄弱环节,给出预防纠正措施,并反馈给设计进行设计更改。FMEA结果一般应包括单点故障模式清单、Ⅰ、Ⅱ类故障模式清单、关键项目/关键件清单,以及无法检测的故障模式清单。


提高FMEA工作有效性的应对措施

2.1提高FMEA管理有效性的措施

1)型号研制队伍要特别重视FMEA工作,必要时开展FMEA技术培训、考核等工作。

开展FMEA工作时需要单机、分系统的设计师要熟悉、了解总体,总体设计师也要熟悉、了解并能够指导分系统、单机级产品的设计。这就需要设计师系统上下沟通、密切配合。应成立考核组,对各阶段FMEA完成情况进行专业审查。


2)提早规划FMEA工作

重点规划FMEA开展时机、各类人员的职责、时间节点,并对产品研制的不同阶段提出相应的要求和工作程序。在产品寿命周期各阶段,采用FMEA的方法及目的略有不同。在方案论证阶段,FMEA的主要作用是支持优选设计方案:在设计阶段,FMEA的主要作用是识别设计薄弱环节,从而支持改进设计;在设计定型和生产阶段,FMEA的主要作用是为了控制故障;在使用阶段FMEA的主要作用是为了提高产品使用可靠性、进行产品的改进、改型或新产品的研制以及使用维修决策等提供依据。


3)合适的FMEA分析员

FMEA工作一直强调“谁设计谁分析"。因此,FMEA分析员必须是产品的设计人员或者是熟悉产品设计的人员。该分析员应能从可靠性角度出发对产品的设计方案具有建议权和决策权。并且如果产品技术状态发生变化,FMEA分析员要评估这些变化对已完成的FME结果的影响,并视情进行全部或局部的FMEA迭代分析工作,修改和更新FMEA报告,并及时通知使用 FMEA 结果的相关部门。


2.2提高FMEA技术有效性的措施

1)“设计改进措施”、“使用补偿措施”具体化

设计改进措施与使用补偿措施是产品开展FMEA最核心的内容,其提出的相应措施应反映到设计中,从而最终消除故障或控制故障影响、降低故障发生概率。设计改进措施应填写具体,设计师可据此直接对产品进行设计改进,如“采取冗余余措施”应明确针对哪个部件进行冗余;“进行降额设计”应明对象以及降额系数,必要时明确采取措施后会有什么效果等。使用补偿措施是指为了尽量避免或预防故障的发生,在使用和维护规程中规定的使用维护措施;出现故障后,应采取的补救措施等。

FMEA结果应该落实到产品的设计图、工艺文件、维修手册等相关技术文件中,相应的“设计改进措施”、“使用补偿措施”应由质量部门进行跟踪、把关、避免发生措施落实不到位的情况。


2)建立FMEA故障信息数据库

产品故障数据是开展FMEA的基础。研制、生产、试验、使用过程中所出现过的故障、故障原因、设计改进和补偿措施等数据是一笔宝贵的资源,对新产品研制有很好的借鉴意义,可以避免类似故障的发生,对提高产品的可靠性具有重要意义。通过建立完整的产品FMEA数据库,可以避免后续型号再犯以前出现的同类错误。


结束语

本文从管理和技术角度分析了目前FMEA工作中存在的问题,并给出了应对措施。希望能够对产品有效开展FMEA工作有一定的借鉴和指导作用。


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