实施FMECA的注意事项
FMECA是一种自下而上的归纳。
FMEA和CA分别解释为:
FMEA:分析产品中每一个可能的故障模式并确定其对该产品及上层产品所产生的影响,以及把每一个故障模式按其影响的严重程度予以分类。
CA:同时考虑故障发生概率与故障危害程度的故障模式与影响分析,是对系统中每一个产品按故障的发生概率和严重程度进行综合评估。
1.目的与作用
(1)在产品性能设计的同时,可以系统的分析零件、元器件、设备分系统、系统等各层次产品所有可能的故障模式、故障原因及后果,发现设计、生产中的薄弱环节,加以改进以达到提高产品可靠性水平的目的;
(2)FMECA结果是确定可靠性关键件重要件的依据;
(3)在产品设计完成后再做FMECA,可以通过分析可能的故障模式,发现设计、生产中存在的影响安全或影响任务完成的重大问题,并加以改进,以达到保证产品安全和任务成功的目的;
(4)出现重大故障后做FMEA,可以系统、全面地分析故障原因,故障后果,为故障归零提供依据。
2.FMECA的核心
(1)强调“谁设计、谁分析”原则
①“谁设计、谁分析”的原则,也就是产品设计人员应负责完成该产品的FMECA工作,可靠性专业人员应提供分析必须的技术支持。
②实践表明,FMECA工作是设计工作的一部分。“谁设计、谁分析”、及时改进是进行FMECA的宗旨,是确保FMECA有效性的基础,也是国内外开展FMECA工作经验的结晶。如果不由产品设计者实施FMECA,必然造成分析与设计的分离,也就背离了FMECA的初衷。
(2)重视FMECA的策划
实施FMECA前,应对所需进行的FMECA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FMECA的重要性。其必要性体现在以下几方面:
①有助于保证FMECA分析的目的性、有效性,以确保FMECA工作与研制工作同步协调,避免事后补做的现象。
②对复杂大系统,总体级的FMECA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FMECA的实施。
③FMECA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,确保分析结果的一致性、有效性和可比性。
(3)保证实时性、规范性、有效性
①实时性。FMECA工作应纳入研制工作计划、做到目的明确、管理务实;FMECA工作与设计工作应同步进行,将FMECA结果及时反馈给设计过程。
②规范性。分析工作应严格执行FMECA计划、有关标准/文件的要求。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,不能混淆。
③有效性。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FMECA工程经验的过程。
(4)FMECA的裁剪和评审
FMECA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对FMECA的分析步骤、内容进行补充,剪裁,并在相应文件中予以明确。
(5)FMECA的数据
故障模式是FMECA的基础。能否获得故障模式的相关信息是决定FMECA工作有效性的关键。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FMECA工作的基本保障之一。
(6)FMECA应与其他分析方法相结合
FMECA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。应注意FMECA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,若对系统实施全面分析还需与其他分析方法(如FTA、ETA等)相结合。
(1)步骤一:系统定义
确定系统中进行FMECA的产品范围
产品层次
约定层次——规定的FMECA的产品层次
初始约定层次——系统最顶层
最低约定层次——系统最底层
描述系统的功能任务及系统在完成各种功能任务时所处的环境条件
任务剖面、任务阶段及工作方式
功能描述
制定系统及产品的故障判据、选择FMECA方法等
故障判据
分析方法
(2)步骤二:FMEA分析
①初始约定层次产品:
要进行FME(C)A总的、完整的产品所在层次,即约定的产品第一分析层次。
②约定层次:
填写FMEA表中正在被分析的产品紧邻的上一层次产品。
当约定层次的级数较多(一般大于3级)时,应从下至上按约定层次的级别不断分析,直至约定层次为初始约定层次相邻的下级时,才构成一套完整的FMEA表格。
③任务分析人员:
对应初始约定层次产品的任务,即任务剖面中规定的任务名称。
若某产品的故障模式及其影响在不同任务阶段中显著不同时,在FMEA表中具体说明该故障模式或故障影响与哪一种任务相关。
④故障模式:
•故障与故障模式
---故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态(对某些产品如电子元器件、弹药等称为失效)
---故障模式是故障的表现形式,如短路、开路、断裂、过度耗损等
•产品功能与故障模式
---一个产品可能具有多种功能
---每一个功能有可能具有多种故障模式
•对系统中直接采用的现有产品
---可以按该产品在过去较长期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异同进行分析修正,得到该产品的故障模式
•对系统中的新产品
---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所发生的故障模式作为基础,分析判断该产品的故障模式
⑤故障原因:
•找出每一个故障模式产生的所有可能原因
•分析故障原因一般从两个方面着手
---导致产品功能故障或潜在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
⑥任务阶段与工作方式:
•任务剖面又由多个任务阶段组成
•工作方式:可替换、有余度等
•产品在每一个任务阶段系统中又具有不同的工作模式
•因此,在进行故障模式分析时,还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段的什么工作模式下发生的。
⑦故障影响:
•局部影响: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、功能或状态的影响
•高一层次影响: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、功能或状态的影响。
•最终影响: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。
⑧严酷度:
产品故障造成的最坏后果的严重程度。
⑨故障检测方法:
•分析找出每一个故障模式的故障检测方法,以便为系统的维修性、测试性设计与系统的维修工作提供依据。
•故障检测方法一般包括:目视检查、离机检测、原位测试等手段,如BIT(机内测试)、自动传感装置、传感仪器、音响报警装置、显示报警装置等。
⑩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;安全或保险装置(如监控及报警装置);可替换的工作方式(如备用或辅助设备);可以消除或减轻故障影响的设计或工艺改进(如优选元器件、热设计、降额设计、环境应力筛选和工艺改进等)。
•使用补偿措施
---特殊的使用和维护规程,尽量避免或预防故障的发生;一旦出现某故障后操作人员应采取的最恰当的补救措施。
(3)步骤三:CA分析
危害性分析的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。CA是FMEA的补充和扩展,只有在进行FMEA的基础上才能进行CA。
①定性分析:将每一个故障模式发生的可能性分成离散的级别,按所定义的等级对每个故障模式进行评定,之后即可应用危害性矩阵对每个故障模式进行危害性分析。
②定量分析:按公式分别计算每个故障模式危害度Cmj和产品危害度Cr, 应用危害性矩阵对每个故障模式的Cmj、产品的Cr进行危害性分析。
3.FMECA的应用
某型洗衣机电脑板FMEA
•系统定义
系统组成及功能
约定层次
绘制可靠性方框图
故障判据
严酷度类别
•FMEA表的填写
FMEA表格的选取
FMEA表中信息来源
主要故障模式
系统在不同严酷度下的危害度
•FMEA报告
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