FMECA与FTA分析1学习版课件.ppt
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1、1FMECA:FMECA:Fault Fault ModeMode,EffectsEffects and Criticality Analysis and Criticality Analysis 故障(失效)模式、影响(后果)及危害性(严重度)故障(失效)模式、影响(后果)及危害性(严重度)分析分析 FTAFTA:Fault Tree Analysis Fault Tree Analysis 故障树分析故障树分析 .2FMECA 历史二十世纪五十年代初,美国格鲁门飞机公司在研制飞机二十世纪五十年代初,美国格鲁门飞机公司在研制飞机 主操作系统时首次采用主操作系统时首次采用FMEAFMEA。二十
2、世纪六十年代,二十世纪六十年代,ApolloApollo项目,美国航天。项目,美国航天。19741974年,年,MIL-STD-1629MIL-STD-1629诞生,美国海军。诞生,美国海军。19761976年,美国国防部确定年,美国国防部确定FMEAFMEA所有武器采购的必要活动。所有武器采购的必要活动。七十年代后期,美国汽车工业采用七十年代后期,美国汽车工业采用FMEAFMEA作为风险评估工作为风险评估工具。具。八十年代中期,美国汽车工业采用过程八十年代中期,美国汽车工业采用过程FMEAFMEA。19911991年,年,ISO9000 ISO9000 推荐。推荐。19941994年,年,Q
3、S9000 QS9000 强制。强制。.3FMECA 依据lGB 7826-87 失效模式和效应分析(失效模式和效应分析(FMEA)程序)程序lGJB 450A-2004 装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求lGJB 1391-92 故障模式、影响及危害性分析程序故障模式、影响及危害性分析程序l国家军用标准国家军用标准故障模式、影响及危害性分析程故障模式、影响及危害性分析程 序序和和故障分析故障分析实施指南,实施指南,1994.4.5 主要内容第一节第一节 概述概述第二节第二节 故障模式影响分析故障模式影响分析第三节第三节 危害性分析危害性分析第四节第四节 确定重要件和关键件确定重要件
4、和关键件第五节第五节 进行进行FMEA FMECAFMEA FMECA应注意的问题应注意的问题 第六节第六节 应用实例应用实例 .6第一节 概述 FMECA FMECA是一种系统化的可靠性分析程序,用来保障系是一种系统化的可靠性分析程序,用来保障系统完成给定任务的可靠性。统完成给定任务的可靠性。故障:产品丧失规定的功能或危害安全的现象。故障:产品丧失规定的功能或危害安全的现象。是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。或状态。故障模式:故障或失效的形式。故障模式:故障或失效的形式。故障影响:一个部件故障时对整机所产生的影响。故障
5、影响:一个部件故障时对整机所产生的影响。故障危害性:故障影响的严重程度。分为四级故障危害性:故障影响的严重程度。分为四级 .7第一节 概述 四级故障影响的危害程度:四级故障影响的危害程度:-灾难性的,可能造成人身伤亡或全系统损坏。灾难性的,可能造成人身伤亡或全系统损坏。-严重的,可能造成严重损害,全系统故障。严重的,可能造成严重损害,全系统故障。-一般的,可能造成一般损害,使系统性能下降。一般的,可能造成一般损害,使系统性能下降。-次要的,不致对系统造成损害,但可能需要进行次要的,不致对系统造成损害,但可能需要进行计划外的维修。计划外的维修。.8第一节 概述 故障分析:对发生或可能发生的故障的
6、系统及其故障分析:对发生或可能发生的故障的系统及其组成单元进行分析,鉴别其故障模式、故障原因(即组成单元进行分析,鉴别其故障模式、故障原因(即故障机理),估计该故障模式对系统可能产生何种影故障机理),估计该故障模式对系统可能产生何种影响,以及分析这种影响是否是致命的(即影响和后果响,以及分析这种影响是否是致命的(即影响和后果分析),以便采取措施,提高系统的可靠性。分析),以便采取措施,提高系统的可靠性。.9第一节 概述 是一种系统化的可靠性分析,是在产品设计过程是一种系统化的可靠性分析,是在产品设计过程中,按照一定的格式有步骤地对产品各组成部件潜在中,按照一定的格式有步骤地对产品各组成部件潜在
7、的各种故障模式及其故障机理的各种故障模式及其故障机理,以及对产品功能的影以及对产品功能的影响进行分析,并把每一个潜在故障模式按它的严重程响进行分析,并把每一个潜在故障模式按它的严重程度予以分类,判断这种故障模式影响的致命程度有多度予以分类,判断这种故障模式影响的致命程度有多大,并提出可以采取的预防改进措施,以提高产品可大,并提出可以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。靠性的一种设计分析方法。FFMECAFMECA的定义的定义.10第一节 概述 FMECA FMECA特点及其重要性:特点及其重要性:FMECAFMECA应该有统一的格式;应该有统一的格式;内容与形式需要有统一的
8、标准;内容与形式需要有统一的标准;FMECAFMECA是设计决策时的一种依据;是设计决策时的一种依据;设计更改愈晚愈被动,设计更改愈晚愈被动,FMECA FMECA应在设计初期尽早开始。应在设计初期尽早开始。.11第一节 概述 以往,人们是依靠自己的经验和知识来判断部件以往,人们是依靠自己的经验和知识来判断部件故障对系统产生的影响,这种判断依赖于人的知识水故障对系统产生的影响,这种判断依赖于人的知识水平和工作经验。为了摆脱对人为因素的过分依赖,需平和工作经验。为了摆脱对人为因素的过分依赖,需要找到一种系统的、全面的、标准的分析方法来正确要找到一种系统的、全面的、标准的分析方法来正确作出判断,力
9、图将导致严重影响的单点故障模式消灭作出判断,力图将导致严重影响的单点故障模式消灭在设计阶段。在设计阶段。FFMECAFMECA技术的形成技术的形成.12第一节 概述 是一种定性分析方法,不需要高深的数学理论,易是一种定性分析方法,不需要高深的数学理论,易于掌握,很有工程应用价值,受到工程部门的普遍重于掌握,很有工程应用价值,受到工程部门的普遍重视。视。FFMEAFMEA技术的优点技术的优点FFMECAFMECA技术的优点技术的优点 是一种定量分析方法,需要高深的数学理论,很有是一种定量分析方法,需要高深的数学理论,很有工程应用价值,越来越受到工程部门的普遍重视。特工程应用价值,越来越受到工程部
10、门的普遍重视。特别是在军工产品方面。别是在军工产品方面。.13第一节 概述(a)能帮助设计者和决策者从各种方案中选择满)能帮助设计者和决策者从各种方案中选择满足可靠性要求的最佳方案;足可靠性要求的最佳方案;(b)保证所有元器件的各种故障模式及影响都经)保证所有元器件的各种故障模式及影响都经过周密考虑;过周密考虑;(c)能找出对系统故障有重大影响的元器件和故)能找出对系统故障有重大影响的元器件和故障模式并分析其影响程度;障模式并分析其影响程度;(d)有助于在设计审议中对有关措施(如冗余措)有助于在设计审议中对有关措施(如冗余措施)、检测设备等作出客观的评价;施)、检测设备等作出客观的评价;(e)
11、能为进一步定量分析提供基础;)能为进一步定量分析提供基础;(f)能为进一步更改产品设计提供资料。)能为进一步更改产品设计提供资料。FFMECAFMECA达到的目的达到的目的.14第一节 概述.15第二节 故障模式与影响分析(FMEA)故障模式与影响分析故障模式与影响分析,简记为简记为FMEAFMEA.162.1 概述 分析系统中每一产品所有可能产生的故障分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能的影响,并按模式及其对系统造成的所有可能的影响,并按每一个故障模式的严重程度、发生频度以及检每一个故障模式的严重程度、发生频度以及检测难易程度予以分类的一种归纳分析方法。测难易程度
12、予以分类的一种归纳分析方法。FMEA是低一层的故障模式,在高一层系是低一层的故障模式,在高一层系统中去确定每一种故障模式对系统的影响(效统中去确定每一种故障模式对系统的影响(效应)。应)。FFMEAFMEA定义定义.172.1 概述 G什么是什么是FMEAFMEA?用两句话概括用两句话概括FMEAFMEA的精髓!的精髓!“早知道早知道 就不就不会会”“我我先先 所以所以没没有有”.18什么是FMEAFMEA?n早知道早知道 作好防震作好防震设计设计 就不就不会会 造成大造成大楼倒塌楼倒塌n早知道早知道 不不滥砍滥伐滥砍滥伐 就不就不会会 造成造成泥石流泥石流n早知道早知道 作好作好桥梁维护桥梁
13、维护 就不就不会会 造成造成高架桥倒塌高架桥倒塌“早知道早知道 就不就不会会”有些有些早知道早知道是必需的是必需的!有些有些就不就不会会是不允是不允许发许发生的生的!.19n我先我先 看了看了气象预报气象预报 所以所以没没有有 淋成淋成落汤鸡落汤鸡n我先我先 评估金融大厦高度评估金融大厦高度 所以所以没没有有 影响飞行安全影响飞行安全n我先我先 安装电脑防火墙安装电脑防火墙 所以所以没没有有 被黑被黑“我我先先 所以所以没没有有”有些有些我先我先是必需的是必需的!有些有些所以所以没没有有是是预预期可避免的期可避免的。什么是FMEAFMEA?.20为什么要实施FMEA?FMEA FMEA 分析的
14、是潜在故障分析的是潜在故障 (Potential Fault)(Potential Fault),是可能,是可能发生但是现在还没有发生的故障;发生但是现在还没有发生的故障;它是它是 “事前预防事前预防”,而不是,而不是“事后追悔事后追悔”;事先花时间对设计进行分析,事先低成本进行改进;事先花时间对设计进行分析,事先低成本进行改进;减少未来更大损失的发生;减少未来更大损失的发生;.212.2 基本概念故障原因分析:故障原因分析:找出每一个故障模式产生的独立原因。找出每一个故障模式产生的独立原因。故障模式分析:故障模式分析:找出系统中每一产品所有可能出现的找出系统中每一产品所有可能出现的 故障模式
15、。故障模式。故障原因:故障原因:故障发生的根本原因。一种故障可能有不止故障发生的根本原因。一种故障可能有不止 一种原因。一种原因。约定层次约定层次:根据分析的需要,按产品的相对复杂程度或功能根据分析的需要,按产品的相对复杂程度或功能关系所划分的产品层次。这些层次从比较复杂的关系所划分的产品层次。这些层次从比较复杂的(系统系统)到比较到比较简单的简单的(零件零件)进行划分。初始约定层、约定层、最低约定层。进行划分。初始约定层、约定层、最低约定层。.22液压系统液压系统451000其他系统其他系统主液压分主液压分系统系统451100辅助液压分系辅助液压分系统统 451200缓冲瓶缓冲瓶451110
16、液压油箱液压油箱451120柱塞液压柱塞液压泵泵ZB-34451130泵轴泵轴451131轴承组件轴承组件451132柱塞柱塞451133飞飞机机450000初始约定层次初始约定层次约定层次约定层次最低约定层次最低约定层次系统系统分系统分系统装备装备设备设备零组件零组件 某型飞机约定层次的划分某型飞机约定层次的划分.23制定编码体系制定编码体系编码体系应满足:编码体系应满足:(a)符合产品功能和结构层次的上、下级关系;)符合产品功能和结构层次的上、下级关系;(b)能体现约定层次的上、下级关系,并与产)能体现约定层次的上、下级关系,并与产品的功能框图和可靠性框图相一致;品的功能框图和可靠性框图相
17、一致;(c)符合有关标准或文件规定的要求;)符合有关标准或文件规定的要求;(d)对产品各组成部分应具有唯一、适用、简)对产品各组成部分应具有唯一、适用、简明和可追溯等特性;明和可追溯等特性;.242.2 基本概念名称名称定义定义局部影响局部影响某产品的故障模式对该产品自身或与该产品某产品的故障模式对该产品自身或与该产品所在约定层次的其他产品的使用、功能和状所在约定层次的其他产品的使用、功能和状态的影响。态的影响。高一层次高一层次影响影响某产品的故障模式对该产品所在约定层次的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、功能和状态的影响。高一层次产品的使用、功能和状态的影响。最终影响
18、最终影响指系统中某产品的故障模式对初始约定层次指系统中某产品的故障模式对初始约定层次的产品的使用、功能和状态的影响。的产品的使用、功能和状态的影响。故障模式影响:故障模式影响:每种故障模式对产品使用、功每种故障模式对产品使用、功能或状态所导致的影响能或状态所导致的影响.25故障影响分析:故障影响分析:找出系统中每一产品每一种可能出现的故障模找出系统中每一产品每一种可能出现的故障模式所产生的影响,并按这些影响的严重程度进行分类式所产生的影响,并按这些影响的严重程度进行分类。2.2 基本概念检测:检测:分析每一个故障模式的检测方法,以便为系统的维修性、分析每一个故障模式的检测方法,以便为系统的维修
19、性、测试性设计以及系统的维修工作提供依据。测试性设计以及系统的维修工作提供依据。.26补偿措施:补偿措施:指在设计中能够防止故障原因发生的方法。指在设计中能够防止故障原因发生的方法。2.2 基本概念补偿措施分析:补偿措施分析:分析人员应提出并评价那些能够用来消除或分析人员应提出并评价那些能够用来消除或减轻故障影响的补偿措施减轻故障影响的补偿措施。补偿措施分为补偿措施分为设计上的补偿措施设计上的补偿措施和和操作上的应急补偿措施。操作上的应急补偿措施。.272.3 FMEA方法、资料及程序1、FMEA方法FMEA功能法:设计初期,硬件方案尚不具体;复杂系设计初期,硬件方案尚不具体;复杂系统。统。F
20、MEA硬件法:从原理图、图样或其它设计文件等已经从原理图、图样或其它设计文件等已经能了解到硬件单元的细节。能了解到硬件单元的细节。FMEA功能和硬件综合法各级FMEA合起来就成为了像树一样的一棵FMEA“树”.282.3 FMEA方法、资料及程序2、FMEA必须掌握的资料技术规范与研制方案:技术规范和研制方案通常阐明了技术规范和研制方案通常阐明了各种系统故障的判据,并规定了系统的任务剖面以及对各种系统故障的判据,并规定了系统的任务剖面以及对系统适用、可靠性和维修性方面的设计和试验要求。系统适用、可靠性和维修性方面的设计和试验要求。设计方案论证报告:设计方案论证报告通常说明了各种设计方案论证报告
21、通常说明了各种设计方案的比较及与之相应的工作限制,它们有助于确设计方案的比较及与之相应的工作限制,它们有助于确定可能的故障模式及其原因。定可能的故障模式及其原因。.292.3 FMEA方法、资料及程序设计数据和图纸:设计数据和图纸通常确定了执行各种设计数据和图纸通常确定了执行各种系统功能的每项产品及其结构,通常从系统级开始直至系统功能的每项产品及其结构,通常从系统级开始直至系统的最低一级产品对系统内部和接口功能进行详细描系统的最低一级产品对系统内部和接口功能进行详细描述。述。可靠性数据:为了确定可能的故障模式,就需要对系统为了确定可能的故障模式,就需要对系统及产品的可靠性数据进行分析。一般说来
22、,最好利用可及产品的可靠性数据进行分析。一般说来,最好利用可靠性试验所得到的数据。靠性试验所得到的数据。.302 2、FMEA程序以设计文件为根据,从功能、环境条件、工作时间、故障定以设计文件为根据,从功能、环境条件、工作时间、故障定义等各方面全面确定设计对象的定义,按递减的重要度分别义等各方面全面确定设计对象的定义,按递减的重要度分别考虑每一种工作模式;考虑每一种工作模式;针对每一种工作模式分别绘制系统功能框图和可靠性框图;针对每一种工作模式分别绘制系统功能框图和可靠性框图;确定每一部件与接口应有的工作参数或功能;确定每一部件与接口应有的工作参数或功能;查明一切部件与接口可能的故障模式、发生
23、的原因与影响;查明一切部件与接口可能的故障模式、发生的原因与影响;2.3 FMEA方法、资料及程序.31按可能的最坏影响评定每一故障模式的故障性级别;按可能的最坏影响评定每一故障模式的故障性级别;确定每一故障模式的检测方法与补救措施或预防措施;确定每一故障模式的检测方法与补救措施或预防措施;提出修改设计或采取其它措施的建议,同时指出设计更提出修改设计或采取其它措施的建议,同时指出设计更改或其他措施对各方面的影响;改或其他措施对各方面的影响;写出分析报告,总结设计上无法改正的问题,并说明预写出分析报告,总结设计上无法改正的问题,并说明预防故障或控制故障危险性的必要措施。防故障或控制故障危险性的必
24、要措施。2.3 FMEA方法、资料及程序.323、FMEA的实施当前是怎么设计的当前是怎么设计的?可能会发生哪些问题可能会发生哪些问题?导致什么影响导致什么影响?严重?严重?几率几率?当前采用什么办法控制当前采用什么办法控制?效果如何效果如何?还需要做什么还需要做什么?实际上实际上影响是影响是FMEA FMEA!.33FMEA程序使使用用系系统统定定义义分分析析使使故故障障模模式式分分析析析析使使故故障障原原因因分分析析析析使使故故障障影影响响分分析析析析危危害害性性类类别别分分析析故故障障检检测测方方法法分分析析设设计计改改进进措措施施分分析析使使用用补补偿偿措措施施分分析析使使用用分分析析
25、结结果果分分析析.344、系统功能框图与可靠性框图.354 系统功能框图与可靠性框图.36GJB1391GJB1391FMEA FMEA 的分析表格.37飞机飞机液压系统液压系统45100其他系统其他系统主供压分系统主供压分系统45110助力供压分系统助力供压分系统45120缓冲瓶缓冲瓶451110油箱油箱451120液压柱塞泵液压柱塞泵ZB-34451130泵轴泵轴451131轴承组件轴承组件451132柱塞柱塞451133 某型飞机约定层次的划分某型飞机约定层次的划分设备级设备级分系统级分系统级系统级系统级.38设备级设备级飞机飞机液压柱塞泵液压柱塞泵ZB-34 ZB-34 4511314
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