第四章 FMECA
4.1 FMECA 概述
4.1.1 FMECA概念
FMECA（Failure Mode, Effects and Criticality Analysis）是故障模式、影响及危害性分析的简称，它是在产品设计过程中,通过对产品的各组成单元(元器件或功能块)潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响,与产生后果的危害程度进行分析,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。它主要包括两个内容,即故障模式影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)。前者是定性分析,既可采用“自下而上”的逻辑归纳法,也可采用“自上而下”的功能法,其目的是通过分析,了解影响系统功能的关键性零部件的故障情况,以便采取措施改进设计。这种故障分析方法能够较为准确地描述系统与组成系统的各功能单元之间的逻辑关系,并判断功能单元的故障对系统产生的影响程度,而这些在以前必须依靠人们的文化知识、经验、能力等才能完成工作。因此,在一定程度上降低了对人为因素的依赖性,是一种非常有效的可靠性保障技术。后者是在前者基础上的扩展与深化,必须依据一定的数据,使分析量化,属于定量分析。 4.1.2 FMECA的目的
FMECA技术可用于不同的专业工程中。在可靠性工程中，FMECA是一种设计评定方法，其结果用于判定故障的验证程度和发生的可能性及对相关机件的影响，通过设计以消除故障或将故障发生的频率减低到某一可接受的程度，从而降低故障的危害程度。在制定设计准则和装备方案设计的早期进行初步的FMECA，用以评定设计方法和评比设计方案。在装备维修性工程中应用FMECA，是为了从可能的故障模式及其对装备的影响中确定所需的维修性设计特征信息，如故障确认、故障隔离、故障检测点布置和拆装方便性设计等。 在综合保障工程中，FMECA主要用于：
1.确定修复件维修项目和要求
国际比较法首先根据FMECA得到的故障发生部位、对装备功能的影响程度、发生的概率以及是否可以采取预防性维修措施加以消除或减缓等进行分析研究，确定应进行的修复性维修工作。
修复件维修工作包括故障诊断与判明、故障隔离与定位、拆卸和分解、更换有故障件、原件修复、组合与安装调试等作业。并非每一故障都对应一种修复性维修工作。通常根据装
备功能间物理关系，一种维修工作也可以纠正或排除多个故障，可以称这种维修工作为修复性维修工作项目。例如发动机汽缸盖漏水、汽缸垫破损以及缸盖上某些连接件损坏等故障可以用一个维修工作项目来解决。
由于修复性维修工作的内容比较复杂，修复的深度、广度差别很大，因此要根据故障特点对不同的修复内容分别提出要求。如上例中汽缸垫的损坏可以换新件，汽缸盖的渗漏可以更换，也可以焊接修复。
2.确定预防性维修工作类型
确定预防性维修的工作类型是以可靠性为中心的维修分析RCMA的主要任务，但在预防性维修逻辑决断中首先是要进行故障后果的评定。此时FMECA为故障后果评定提供了最基础而重要的信息，特别是研究影响任务和影响安全的后果时，可利用在FMECA中的危害性分析有关的结论再作进一步分析。
3.判定维修时故障查程序
在FMECA中，要根据故障特征按照航空装备的结构和功能框图的层次对整体到零部件进行激情5月天
分析，以判定故障发生的原因和影响。分析可以在任何一个层次上开始，分析的方向可以是上行的或下行的，下行以寻故障来源，上行以判定影响的程度。因此，通过FMECA故障原因的过程为维修工程确定故障部位、制定查程序提供很有价值的参考信息，在研制自动检测设备时尤为重要。
4.用于确定保障资源要求的输入信息
FMECA可确定出修复性维修项目和预防性维修工作类型，据此可以进行使用和维修工作任务分析。从而确定出保障资源的要求。
4.1.3FMECA 在综合保障中的应用
为了确定航空保障中所需要的全部保障资源，在保障性分析中需进行使用与维修工作任务分析，其分析过程可分为如下四个步骤：
1.确定使用与维修工作任务要求；
2.确定各种使用与维修工作任务
3.分析每项使用与维修工作任务，确定全部保障资源；
4.在保障性分析记录中形成工作分析结果文件。
其中，前两步工作需要进行FMECA。通过FMECA工作，确定新研机型系统有哪些修复性维修工作要求；利用FMECA结果产生的信息进行RCMA工作，判明故障对其分系统、组件、部件的可靠性关键项目产生的影响程度，其中包括对任务、安全性和经济性等各方面的影响程度，依据对这些数据资料的分析评估，做出预防性维修或改进设计的决断。北医三院产妇事件
保障性分析中的使用维修工作任务分析就是以上述工作为起点，通过得到的使用与维修工作信息，包括全部预防性维修、修复性维修及其他使用与维修工作（如启封、调整、测定故障部位、检查、保养、修理、运输、装载等），进行使用与维修工作任务分析，最终得到各种保障资源要求。
4.1.4FMECA方法
FMECA是设计过程的一个组成部分。FMECA在方案设计阶段就能进行。随着设计的进展，FMECA要不断修改，以反映设计的变动。通常在可靠性预计之前完成FMECA，以便
提供基本信息（见图4-1）。
图 4-1 FMECA与其他工作的关系
FMECA是一种由因到果、自下而上的分析方法，即从元器件的故障开始逐级分析，确定其对系统工作的影响。它属于单因素的故障分析技术，分析的结果记录在事先准备好的表格内。
在产品寿命周期内的不同阶段,FMECA应用的目的和方法略有不同,详见表4-1。从表4-1中可以看出,在产品寿命周期的各个阶段虽有不同形式的FMECA,但其根本目的都是从产品策
划、设计(功能设计、硬件设计、软件设计)、生产(生产可行性分析、工艺设计、生产设备设计与使用)和产品使用角度发现各种缺陷与薄弱环节,从而提高产品的可靠性水平。
在实际工程中,FMECA一般分为四类:系统FMECA(SFMECA)、设计FMECA (DFMECA)、过程FMECA(PFMECA)、设备FMECA(EFMECA),分别应用于产品开发中的产品策划、产品设计、工艺设计、产品投入运行阶段。
表4-1 产品寿命周期各阶段的FMECA方法
| 氯仿 方法 | 系统 FMECA | 设计FMECA | 过程 FMECA | 设备 FMECA |
功能 FMECA | 硬（软）件 FMECA |
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阶段 | 规划阶段 | 方案阶段 | 研制阶段 | 生产阶段 | 使用阶段 |
qltv目的 | 对产品开发、过程策划综合评估，通过系统、子系统、分系统不同层次展开，自上而下逐层分析，更注重整体性、逻辑性。 | 道家导引术分析研究系统功能设计的缺陷与薄弱环节，为系统功能设计的改进和方案的权衡提供依据 | 分析研究系统硬件、软件设计的缺陷和薄弱环节，位系统的硬件、软件设计改进方案权衡提供依据。 | 分析研究所设计的生产工艺过程的缺陷与薄弱环节及其对产品的影响，为生产工艺的设计改进提供依据。分析研究生产设备的故障对产品的影响，为生产设备的改进提供依据。 | 分析研究产品使用过程中实际发生的故障、原因及其影响，为评估、论证、研制、生产各阶段FMECA的有效性和进行产品的改进、改型或新产品的研制提供依据。 |
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1.系统FMECA将研究系统结构化,并分成系统单元,说明各单元间的功能关系;从己描述的功能中导出每一系统单元的可想象的失效功能(潜在缺陷);确定不同系统单元失效功能间的逻辑关系,以便能在系统FMECA中分析潜在的缺陷、缺陷后果和缺陷原因。
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