FMECA的工作内容及流程解析

FMECA的工作程序分为定义系统、FMEA与填写表格以及危害性分析（Criticality Analysis，CA）。

1.定义系统

系统定义包括系统在每项任务、每一任务阶段及各种工作方式下的功能描述。对系统进行功能描述时，应说明主要和次要任务项，并针对每一任务阶段和工作方式、预期的任务持续时间和产品使用情况、每一产品的功能和输出，以及故障判据和环境条件等，对系统和部件加以说明。

1）任务功能和工作方式

包括按照功能对每项任务的说明，确定应完成的工作及其相应的功能模式。应说明被分析系统各约定层次的任务功能和工作方式。当完成某一特定功能不止一种方式时，应明确替换的工作方式。还应规定需要使用不同设备（或设备组合）的多种功能，并应以功能-输出清单（或说明）的形式列出每一约定层次产品的功能和输出。

2）环境剖面

应规定系统的环境剖面，用以描述每一任务和任务阶段所预期的环境条件。如果系统不仅在一种环境条件下工作，还应对每种不同的环境剖面加以规定。应采用不同的环境阶段来确定应力-时间关系及故障检测方法和补偿措施的可行性。

3）任务时间

为了确定任务时间，应对系统的功能-时间要求作定量说明，并对在任务的不同阶段以不同的工作方式工作的产品和只有在要求时才执行功能的产品明确功能-时间要求。

4）框图

为了描述系统各功能单元的工作情况、相互影响及相互依赖关系，以便逐层分析故障模式产生的影响，需要建立框图。这些框图应标明产品的所有输入及输出，每一框应有统一的标号，以反映系统功能分级顺序。框图包括功能框图和可靠性框图。绘制框图可以与定义系统同时进行，也可以在定义系统完成之后进行。对于替换的工作方式，一般需要一个以上的框图表示。

（1）功能框图。功能框图表示系统及系统各功能单元的工作情况和相互关系，以及系统和每个约定层次的功能逻辑顺序。

（2）可靠性框图。把系统分割成具有独立功能的分系统之后，就可以利用可靠性框图研究系统可靠性与各分系统可靠性之间的关系。

2.FMEA与填写表格

FMEA常采用填写表格的形式进行，一种典型的FMEA表格如表3-15所示，各栏的填写内容见表中第2行。它给出了FMEA的基本内容，可根据分析的需要对其进行增补。

表3-15　硬件故障模式影响分析（FMEA）表

3.危害性分析

危害性分析是指按每一故障模式的严酷度类别及故障模式的发生概率所产生的影响对其划等分类，以便全面地评价各种可能的故障模式的危害。危害性分析是FMEA的补充和扩展，没有进行FMEA，就不能进行危害性分析。

危害性分析有定性分析和定量分析两种方法。究竟选择哪种方法，应根据具体情况决定。在不能获得产品技术状态数据或故障率数据的情况下，可选择定性的分析方法。若可以获得产品的这些数据，则应以定量的方法计算并分析危害性。

1）定性分析法

在得不到产品的技术状态数据或故障率数据的情况下，可以按故障模式发生的概率来评价FMEA中确定的故障模式。此时，将各故障模式的发生概率按一定的规定分成不同的等级。故障模式的发生概率等级规定如下：

（1）A级（经常发生）。在产品工作期间，某一故障模式的发生概率大于产品在该期间总的故障概率的20％。(www.xing528.com)

（2）B级（有时发生）。在产品工作期间，某一故障模式的发生概率大于产品在该期间总的故障概率的10％，但小于20％。

（3）C级（偶然发生）。在产品工作期间，某一故障模式的发生概率大于产品在该期间总的故障概率的1％，但小于10％。

（4）D级（很少发生）。在产品工作期间，某一故障模式的发生概率大于产品在该期间总的故障概率的0.1％，但小于1％。

（5）E级（极少发生）。在产品工作期间，某一故障模式的发生概率小于产品在该期间总的故障概率的0.1％。

定性分析是绘制危害性矩阵，如图3-14所示。危害性矩阵用来确定和比较每一种故障模式的危害程度，进而为确定改进措施的先后顺序提供依据。危害性矩阵的横坐标是严酷度类别，其纵坐标是故障模式发生概率等级。其中，A级是经常发生的；B级是有时发生的；C级是偶然发生的；D级是很少发生的；E级是极少发生的，可按统计或经验确定。从图3-14所标记的故障模式分布点向对角线（OP）作垂线，以该垂线与对角线的交点到原点的距离作为度量故障模式危害性的依据。距离越大，其危害性越大，应尽快采取改进措施。例如，图中1的距离比2大，则故障模式M1的危害性更大。

图3-14　危害性矩阵

2）定量分析方法

在具备产品的技术状态数据和故障率数据的情况下，采用定量的方法，可以得到更为有效的分析结果。用定量的方法进行危害性分析时，所用的故障率数据源应与进行其他可靠性维修性分析时所用的故障率数据源相同。

定量分析是计算故障模式危害性（Cmj）和产品危害性（Cr），并填写危害性分析表，如表3-16所示。表中各栏应按如下规定填写：

表3-16　危害性分析表

第1～7栏：诸栏内容与FMEA表中对应栏的内容相同，可把FMEA表中对应栏的内容直接填入危害性分析表中。

第8栏（故障概率或故障率数据源）：当进行定性分析时，即以故障模式发生概率来评价故障模式时，应列出故障模式发生概率的等级；如果使用故障率数据计算危害性，则应列出计算时所使用故障率数据的来源。当作定性分析时，则不考虑其余各栏内容，可直接绘制危害性矩阵。

第9栏（故障率λp）：λp可通过可靠性预计得到。如果是从有关手册或其他参考资料查到的产品的基本故障率（λb），则可以根据需要用应用系数（πA）、环境系数（πE）、质量系数（πQ），以及其他系数来修正工作应力的差异，即

应列出计算λp时所用到的各修正系数。

第10栏（故障模式频数比αj）：αj表示产品将以故障模式j发生的百分比。如果列出某产品的所有（N个）故障模式，则这些故障模式所对应的各αj（j=1，2，…，N）值的总和将等于1。各故障模式频数比可根据故障率原始数据或试验及使用数据推出。如果没有可利用的故障模式数据，则αj值可由分析人员根据产品功能分析判断得到。

第11栏（故障影响概率βj）：βj是分析人员根据经验判断得到的，它是产品以故障模式j发生故障而导致系统任务丧失的条件概率。βj的值通常可进行定量估计。

第12栏（工作时间t）：工作时间t可以从系统定义导出，通常以产品每次任务的工作小时数或工作循环次数表示。

第13栏（故障模式危害性Cmj）：Cmj是产品危害性的一部分。对给定的严酷度类别和任务阶段而言，产品的第j个故障模式危害性（Cmj）可由下式计算：

第14栏（产品危害性Cr）：一个产品的危害性Cr是指预计将由该产品的故障模式造成的某一特定类型（以产品故障模式的严酷度类别表示）的产品故障数。就某一特定的严酷度类别和任务阶段而言，产品的危害性Cr是该产品在这一严酷度类别下的各故障模式危害性Cmj的总和。Cr可按下式计算：

式中　n——该产品在相应严酷度类别下的故障模式数。

第15栏（备注）：该栏记入与各栏有关的补充和说明、有关改进产品质量与可靠性的建议等。