FMECA方法及工程应用案例(教学PPT)课件.ppt
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1、 FMECA方法及工程应用案例方法及工程应用案例北京航空航天大学北京航空航天大学2015年年1月月12022-4-25主要内容主要内容可靠性概述可靠性概述1FMECA方法方法2FMECA在工业企业的应用在工业企业的应用3结束语结束语42北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-251. 可靠性概述可靠性概述可靠性基本概念可靠性基本概念三规定一能力三规定一能力:产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。能力。故障故障 : :可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科。可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科。量化指标量化指标: :可靠度可
2、靠度R(t)R(t);失效率;失效率(t)(t);平均故障间隔时间;平均故障间隔时间MTBFMTBF;寿命概率密度寿命概率密度f(t)f(t);定义核心特征值3北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法FMECA (故障模式影响(故障模式影响及危害性分析)及危害性分析)定义定义作用作用目的目的u FMECA是分析产品所有是分析产品所有可能的可能的故障模式故障模式及其可及其可能产生的能产生的影响影响,并按每,并按每个故障模式产生影响的个故障模式产生影响的严重程度严重程度及其及其发生概率发生概率予以分类的一种归纳分予以分类的一种归纳分析方法。析方法。u 为维修性、测
3、试性为维修性、测试性、安全性和保障性、安全性和保障性工作的开展提供定工作的开展提供定性依据。性依据。u 从不同角度发现产品从不同角度发现产品的各种缺陷和薄弱环的各种缺陷和薄弱环节,并采取有效的改节,并采取有效的改进和补偿措施以提高进和补偿措施以提高可靠性水平。可靠性水平。4北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法产品周期寿命各阶段的产品周期寿命各阶段的FMECA方法方法5北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法2.1 FMECA实施步骤实施步骤6北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法确定系统
4、中进行确定系统中进行FMECA的产品范围的产品范围产品层次产品层次约定层次约定层次规定的规定的FMECA的产品层次的产品层次初始约定层次初始约定层次系统最顶层系统最顶层最低约定层次最低约定层次系统最底层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的环境条件任务剖面、任务阶段及工作方式任务剖面、任务阶段及工作方式功能描述功能描述制定系统及产品的故障判据、选择制定系统及产品的故障判据、选择FMECA方法等方法等故障判据故障判据分析方法分析方法步骤一:系统定义步骤一:系统定义7北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25步
5、骤二:步骤二:FMEA分析分析2. FMECA方法方法8北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法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(对机械产品也称失效)状态(对机械产品也称失效)故障模式是故障的表现形式,如起落架撑杆断裂、作动筒间隙不故障模式是故障的表现形式,如起落架撑杆断裂、作动筒间隙不当、收放不到位等当、收放不到位等故障与故障模式故障与故障模式 一个产品可能具有多种功能一个产品可能具有多种功能 起落架:支撑、滑跑、收放等起落架:支撑、滑跑、收放等 每一个功能有可能具有多种故障
6、模式每一个功能有可能具有多种故障模式 支撑:降落时折起支撑:降落时折起 滑跑:震动滑跑:震动 收放:收不起、放不下收放:收不起、放不下产品功能与故障模式产品功能与故障模式9北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25序故障模式序故障模式序故障模式1结构故障(破损)12超出允差(下限)23 滞后运行2捆结或卡死13意外运行24 错误输入(过大)3振动14间歇性工作25 错误输入(过小)4不能保持正常位置15漂移性工作26 错误输出(过大)5打不开16错误指示27 错误输出(过小)6关不上17流动不畅28 无输入7误开18错误动作29 无输出8误关19不能关机30 (电的)短路9内部漏泄20
7、不能开机31(电的)开路10 外部漏泄21不能切换32 (电的)漏泄11超出允差(上限)22提前运行33 其它GJB1391典型故障模式典型故障模式2. FMECA方法方法102022-4-252. FMECA方法方法 故障模式可分为以下七大类:故障模式可分为以下七大类:损坏型:损坏型:如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等。如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等。退化型:退化型:如老化、腐蚀、磨损等。如老化、腐蚀、磨损等。松脱性:松脱性:松动、脱焊等松动、脱焊等失调型:失调型:如间隙不当、行程不当、压力不当等。如间隙不当、行程不当、压力不当等。堵塞或渗漏型:堵塞或渗漏型:如堵塞、漏油、漏气等。如堵塞
8、、漏油、漏气等。功能型:功能型:如性能不稳定、性能下降、功能不正常。如性能不稳定、性能下降、功能不正常。其他:其他:润滑不良等。润滑不良等。机械产品典型故障模式机械产品典型故障模式11北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法直接原因:直接原因:导致产品功能故障的产品自身的那些物理、导致产品功能故障的产品自身的那些物理、化学或生物变化过程等,直接原因又称为故障机理。化学或生物变化过程等,直接原因又称为故障机理。间接原因:间接原因:由于其他产品的故障、环境因素和人为因素由于其他产品的故障、环境因素和人为因素等引起的外部原因。等引起的外部原因。例如例如起落架上位锁打
9、不开起落架上位锁打不开直接原因:锁体间隙不当、弹簧老化等直接原因:锁体间隙不当、弹簧老化等间接原因:锁支架刚度差间接原因:锁支架刚度差故障原因故障原因12北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法任务剖面任务剖面又由多个任务阶段组成又由多个任务阶段组成起落架任务阶段:起落架任务阶段:起飞起飞着陆着陆空中飞行空中飞行地面滑行地面滑行工作方式:工作方式:可替换可替换有余度有余度上位锁开锁:液压、手动钢索、冷气上位锁开锁:液压、手动钢索、冷气因此,在进行故障模式分析时,要说明产品的故障模式因此,在进行故障模式分析时,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
10、段的什么工作方式是在哪一个任务剖面的哪一个任务阶段的什么工作方式下发生的。下发生的。任务阶段与工作方式任务阶段与工作方式13北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25任务剖面任务剖面L=123L=209T=12.15L=419.6T=24.40L=117.7T=6.84L=38L=827.4T=48.10T=48.1投投720L副副油箱油箱投投960L副副油箱油箱T=12.2M=0.86M=0.86M=0.86M=0.86航程航程L(km)航时航时T(min)高度高度H(km)T=24.4T=6.8T=5.0 空空空剖面空剖面1 15101114北京航空航天大学北京航空航天大学2022
11、-4-252. FMECA方法方法故障影响与约定层次故障影响与约定层次约定层次示例约定层次示例故障影响故障影响局部影响局部影响: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、功能或状态的影响层次产品的使用、功能或状态的影响最终影响最终影响: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
12、态的影响用、功能或状态的影响故障影响故障影响15北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25约定层次示例约定层次示例16北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25严酷度:产品故障造成的最坏后果的严重程度严酷度:产品故障造成的最坏后果的严重程度严酷度类别定义严酷度类别定义(GJB1391)严酷度类别严 重 程 度 定 义类(灾难的)这是一种会引起人员死亡或系统(如飞机、坦克、导弹及船舶等)毁坏的故障。类(致命的)这种故障会引起人员的严重伤害、重大经济损失或导致任务失败的系统严重损坏。类(临界的)这种故障会引起人员的轻度伤害,一定的经济损失或导致任务延误或降级的系统轻度损坏。类(轻度
13、的)这是一种不足以导致人员伤害、一定的经济损失或系统损坏的故障,但它会导致非计划性维护或修理。严酷度类别严酷度类别2. FMECA方法方法172022-4-25故障检测方法一般包括目视检查、离机检测、原位测试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:等手段:自动传感装置自动传感装置传感仪器传感仪器音响报警装置音响报警装置显示报警装置显示报警装置故障检测一般分为事前检测与事后检测两类,对于潜在故障检测一般分为事前检测与事后检测两类,对于潜在故障模式,应尽可能设计事前检测方法。故障模式,应尽可能设计事前检测方法。故障检测方法故障检测方法2. FMECA方法方法18北京航空航天大学北京
14、航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法设计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安全或保险装置(如监控及报警装置如监控及报警装置)可替换的工作方式可替换的工作方式(如备用或辅助设备如备用或辅助设备)可以消除或减轻故障影响的设计或工艺改进可以消除或减轻故障影响的设计或工艺改进(如概率设计、计算如概率设计、计算机模拟仿真分析和工艺改进等机模拟仿真分析和工艺改进等)操作人员补偿措施操作人员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
15、员应采取的最恰当的补救措施一旦出现某故障后操作人员应采取的最恰当的补救措施补偿措施补偿措施19北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法步骤三:步骤三:CA分析分析20北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法故障概率等级故障概率等级定性分析方法定性分析方法A级级-经常发生经常发生 20%B级级-有时发生有时发生 10% 20%C级级-偶然发生偶然发生 1% 10%D级级-很少发生很少发生 0.1% 1%E级级-极少发生极少发生 .0.1%数据来源数据来源预计值预计值分配值分配值外场评估值等外场评估值等故障概率等级或数据来源故障概
16、率等级或数据来源21北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-25故障模式频数比故障模式频数比是产品的某一故障模式占其全部故障模式的百分是产品的某一故障模式占其全部故障模式的百分比率。如果考虑某产品所有可能的故障模式,则其故障模式频数比比率。如果考虑某产品所有可能的故障模式,则其故障模式频数比之和将为之和将为1 1模式故障率模式故障率mm是指产品总故障率是指产品总故障率pp与某故障模式频数比与某故障模式频数比的乘积的乘积例:故障模式频数比及模式故障率例:故障模式频数比及模式故障率气体控制活门故障模式 故障模式频数比产品故障率p模式故障率m不闭合不打开外部漏气34%57%9%0123450.
17、041970.070360.01111总 计10 0.123452. FMECA方法方法故障模式频数比故障模式频数比222022-4-25故障影响概率故障影响概率是指假定某故障模式已发生时,导致确定的严酷度是指假定某故障模式已发生时,导致确定的严酷度等级的最终影响的条件概率。某一故障模式可能产生多种最终影响,等级的最终影响的条件概率。某一故障模式可能产生多种最终影响,分析人员不但要分析出这些最终影响还应进一步指明该故障模式引分析人员不但要分析出这些最终影响还应进一步指明该故障模式引起的每一种故障影响的百分比,此百分比即为起的每一种故障影响的百分比,此百分比即为。这多种最终影响。这多种最终影响的
18、的值之和应为值之和应为1故障影响概率示例故障影响概率示例故障影响概率故障影响概率2. FMECA方法方法232022-4-252. FMECA方法方法故障模式危害度故障模式危害度评价单一故障模式危害性评价单一故障模式危害性Cm(j)=pt, j=, 产品危害度产品危害度评价产品的危害性评价产品的危害性Cr(j)= Cmi(j),i=1,2,nn为该产品的故障模式总数,为该产品的故障模式总数,j=,Cmi(j)产品在第产品在第j类严酷度类别下的所有故障模式的危害度类严酷度类别下的所有故障模式的危害度之和之和故障模式危害度故障模式危害度24北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. F
19、MECA方法方法危害性矩阵图危害性矩阵图25北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法单点故障模式清单FMEA/CA表I、II类故障模式清单可靠性关键件、重要件危害性矩阵图等不可检测故障模式清单FMECA输出2.2 FMECA输出输出26北京航空航天大学北京航空航天大学2022-4-252. FMECA方法方法“谁设计、谁分析谁设计、谁分析”的原则,也就是产品设计人员应负责完成该的原则,也就是产品设计人员应负责完成该产品的产品的FMECA工作,可靠性专业人员应提供分析必须的技术支工作,可靠性专业人员应提供分析必须的技术支持。持。实践表明,实践表明,FMECA工作
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