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1、进行综合分析时常有的系统分析方法进行综合分析时常有的系统分析方法 失效模式分析法失效模式分析法系统工程分析方法系统工程分析方法 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 失效模式失效模式：一种或几种物理或化学过程所产生的效应，导致零件在尺寸、：一种或几种物理或化学过程所产生的效应，导致零件在尺寸、形状、状态或性能上发生明显变化，造成整台机器丧失原设计能力。形状、状态或性能上发生明显变化，造成整台机器丧失原设计能力。 失效模式分析法：失效模式分析法：不同的物理或化学过程不同的物理或化学过程对应着不同的失效模式对应着不同的失效模式 。零件的残骸（断口、磨屑等）的
2、特征和相关信息，可先判断失效模式，零件的残骸（断口、磨屑等）的特征和相关信息，可先判断失效模式，进而推断失效原因。进而推断失效原因。 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 系统工程分析方法（重点）：系统工程分析方法（重点）： 达到最优设计、最优控制和最优管理的目的 对系统构成要素、组织结构、信息交换等功能进行分析、设计、制造、维护 研究系统故障率原因与结果间逻辑关系 采用数学方法或计算机等现代化工具 把产品看成一个系统 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 系统工程失效分析方法 失效模式影响及危害性分析(FMEAC
3、A ) 故障树分析 (FTA )特性因素图分析摩擦学系统分析 在这里主要介绍在这里主要介绍FMEACA 与与FTA。失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） a.a.失效模式影响及危害性分析（失效模式影响及危害性分析（FMEACA）: : 失效模式影响失效模式影响及危害性分析及危害性分析FMEACA 定量定量 FMEA 定性定性 + CA失效模式失效模式与影响与影响 危害度分析危害度分析 系统设计过程中，对各组成单系统设计过程中，对各组成单元潜在的各种故障模式及对系元潜在的各种故障模式及对系统功能的影响与产生后果的严统功能的影响与产生后果的严重程度分析，提出
4、预防改进措重程度分析，提出预防改进措施，以提高产品可靠性。施，以提高产品可靠性。在在FMEA的基础上的基础上进行的一种分析进行的一种分析 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 1. FMEA概述概述 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） FMEA的发展历程：的发展历程： 思想起源于思想起源于20世纪世纪50年代初期，美国第一次用于战斗机操作系统的设计分析。年代初期，美国第一次用于战斗机操作系统的设计分析。 20世纪世纪60年代，年代，FMEA技术正式用于美国的航天工业项目技术正式用于美国的航天工业项目Apollo计
5、划。计划。 1974年美国海军将其用于舰艇装备的标准，第一次用于军事项目的合约年美国海军将其用于舰艇装备的标准，第一次用于军事项目的合约 。 80年代初，产品事故责任的费用突生和法庭起诉事件发生，使年代初，产品事故责任的费用突生和法庭起诉事件发生，使FMEA成为降低事成为降低事故的不可或缺的重要工具。故的不可或缺的重要工具。 1991年年ISO9000推荐使用推荐使用FMEA提高产品的过程的设计。提高产品的过程的设计。 1976年，美国防部颁布了年，美国防部颁布了FMEA在设计方面的军用标准。在设计方面的军用标准。此时，此时，汽车工业将汽车工业将FMEA作为其零件设计和生产制造的会审项目的一部
6、分。作为其零件设计和生产制造的会审项目的一部分。 1993年包括美国年包括美国3大汽车公司和美国质量管理协会在内的美国汽车工业行动集团组织大汽车公司和美国质量管理协会在内的美国汽车工业行动集团组织采用采用编制了编制了FMEA参考手册参考手册。此时，。此时， FMEA在汽车零组件生产行业已被广泛的应用。在汽车零组件生产行业已被广泛的应用。失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） FMEA技术作为风险控制的主要手段之一，技术作为风险控制的主要手段之一，FMEA还被还被广泛应用到其他行业，如医疗、粮食、运输、企业管理等部广泛应用到其他行业，如医疗、粮食、运输、企业
7、管理等部门。门。 由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商、由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商、供应商以及服务有关，因此供应商以及服务有关，因此FMEA的主要类型有：的主要类型有：FMEA类型概念FMEA（CFMEA）设计FMEA（DFMEA）过程FMEA（PFMEA）设备FMEA（MFMEA）失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） b.b.FMEA的作用和特点的作用和特点 (l) 发现、评价产品过程中潜在的失效及其结果；发现、评价产品过程中潜在的失效及其结果；(2) 确定与产品有关的过程潜在失效模式；确定与产品有关的过程潜在失效模式；(
8、3) 确定潜在设计或制造过程的失效起因，确定减少失效发生或确定潜在设计或制造过程的失效起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量；找出失效条件的过程控制变量；(6) 减轻缺陷的严重性，因此必须对零件的结构设计作更改。减轻缺陷的严重性，因此必须对零件的结构设计作更改。(4) 评价失效的潜在影响；评价失效的潜在影响；(5) 编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑措施的优选体系；编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑措施的优选体系；作用：作用：失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 主要特点：主要特点：易懂易懂 只能分析硬件只能分析硬件 通常不考虑失效与人为
9、因素的关通常不考虑失效与人为因素的关 系系时间花费长时间花费长 进行FMEA分析的优点确保所有的风险提前识别并采取相应的措施 确保产品和优化后的措施的基本原理和有线等级 减少废料、返工和制造成本 减少外厂故障、降低保修成本 减少“召回”的发生概率 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 成功实施成功实施FMEA最重要因素之一是最重要因素之一是时间性时间性，是，是 “事事前行为前行为”，而非，而非“事后练习事后练习”。 c.c.FMEA的应用注意事项的应用注意事项 FMEA应用注意事项(1) FMEA工作应与产品的设计同步进行，应在设计的早期阶段就开始进行F
10、MEA；(4) FMEA分析中应加强规范化工作，以保证产品FMEA的分析结果具有可比性；(2) 对产品研制的不同阶段，应进行不同程度、不同层次的FMEA；(5) 应对FMEA的结果进行跟踪与分析，以验证其正确性和改进措施的有效性，以备查考；(3) FMEA工作应由设计人员负责完成，责任应具体划分；(6) 一般作为静态的单个因素分析法，在动态分析方面还不完善，若对系统实施全面的分析还应与其他分析方法相结合。失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 2. FMEA的应用的应用 基本步骤：基本步骤： 针对每一种工作状态分别绘制系统功能框图和可靠性框图针对每一种工作
11、状态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 以设计文件为依据，从功能、环境条件、工作时间、失效定义等各方以设计文件为依据，从功能、环境条件、工作时间、失效定义等各方面全面确定设计对象的定义；按递降的重要度分别考虑每一种工作状态面全面确定设计对象的定义；按递降的重要度分别考虑每一种工作状态失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 查明一切部件与接口可能的失效模式、发生的原因与影响查明一切部件与接口可能的失效模式、发生的原因与影响 按可能的最坏影响评定每一失效模式的危害性级别按可能的最坏影响
12、评定每一失效模式的危害性级别 确定每一失效模式的检测方法与补救措施或预防措施确定每一失效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他措施的建议，指出设计更改或其他措施的影提出修改设计或采取其他措施的建议，指出设计更改或其他措施的影响响 写出分析报告，总结问题，并说明预防失效或控制失效危害性的必写出分析报告，总结问题，并说明预防失效或控制失效危害性的必要措施要措施 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） 3. DFMEA a. DFMEAa. DFMEA概述概述 定义定义： 即设计即设计FMEA，是在一个产品设计概念形成之时或之前开始，是在一个
13、产品设计概念形成之时或之前开始，并且在产品开发各个阶段中，当设计有变化或得到其他信息时，并且在产品开发各个阶段中，当设计有变化或得到其他信息时，及时不断地修改，并在图样加工完成之前结束。及时不断地修改，并在图样加工完成之前结束。 对象对象： 最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。 进行进行DFMEA的意义：的意义：失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） u 设计要求与设计方案的相互权衡；设计要求与设计方案的相互权衡； u 制造与装配要求的最初设计；制造与装配要求的最初设计； u 提高在设计提高在
14、设计/开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和产品影响的可能性；产品影响的可能性； u 为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息；为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息； u 建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统；建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统； u 为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进的设计提供参考。的设计提供参考。 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） b. DFMEAb. DFMEA的应用的应用 c.c
15、.实施实施DFMEADFMEA的流程的流程 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及危害性分析（FMEACAFMEACA） DFMEA是在最初生产阶段是在最初生产阶段之前之前，确定确定潜在的或已知的故潜在的或已知的故障模式，并障模式，并提供提供进一步纠正措施的一种规范化分析方法；进一步纠正措施的一种规范化分析方法； 通常是通过部件、子系统通常是通过部件、子系统/部件、系统部件、系统/组件等一系列步骤来组件等一系列步骤来完成的。完成的。DFMEA的过程产品功能及质量分析分析故障模式故障原因分析确定改进项目制定纠正措施持续改进DFMEA的的过程过程包括包括 ： 失效模式影响及危害性分析失效模式影响及
16、危害性分析（FMEACAFMEACA） 实施实施DFMEA的流程如下。的流程如下。 编制产品或设计编制产品或设计需求清单需求清单 研订产品或设计需求研订产品或设计需求的可能不良模式（缺点）的可能不良模式（缺点） 研订缺点发生后可能研订缺点发生后可能的影响及其发生原因的影响及其发生原因 进行设计验证进行设计验证 将风险顺序数依大小排列，以确定其轻重程度，将风险顺序数依大小排列，以确定其轻重程度，并研拟改正的措施并研拟改正的措施 登记所采改正行动登记所采改正行动后再行估算风险顺序数后再行估算风险顺序数追踪查考追踪查考 生成生成DFMEA报告报告 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）1.F
17、TA概述概述 故障树分析故障树分析FTA (Fault Tree Analysis)是是60年代发展起来年代发展起来的用于可靠性、安全性分析和风险评价的一种方法。的用于可靠性、安全性分析和风险评价的一种方法。 作用作用：主要是针对各种复杂系统与初样设计阶段进行可靠性安全：主要是针对各种复杂系统与初样设计阶段进行可靠性安全性分析。用于系统的故障分析、预测和找出系统的薄弱环节，以性分析。用于系统的故障分析、预测和找出系统的薄弱环节，以便在设计、制造和使用中采取相应的改进措施。便在设计、制造和使用中采取相应的改进措施。 依此逐级地找下去至追查到最原始的直接因素（底事件） 接着将这些直接因素和可能的原
18、因作为第二级事件，再往下找出造成第二级事件发生的全部直接因素和可能的原因 先找出导致这一事件（顶事件）发生的直接因素和可能的原因 把系统所不希望发生的故障事件作为分析的目标采用采用相应的符号表示事件，用描述事件间逻辑因果相应的符号表示事件，用描述事件间逻辑因果关系的符号把各事件关系的符号把各事件联结联结成倒立的树状图形（故障成倒立的树状图形（故障树），用以树），用以表示表示系统特定顶事件与其各子系统或各系统特定顶事件与其各子系统或各元件的故障事件及其它有关因素之间的逻辑关系。元件的故障事件及其它有关因素之间的逻辑关系。 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）第七节第七节 故障树分析（故
19、障树分析（FTA）特点：特点：建树过程复杂 ，人不同树不同应用于工程技术和系统工程中 故障树分析的理论基础 ，同样可用于定量分析编制计算程序，在故障树分析中不可缺少 定量求出失效概率和其他可靠性特征 管理、维修指南 联系可能因素图形演绎法 数据收集困难 系统越复杂，建树越困难，耗时越长 特点第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）2.故障树的建立故障树的建立 故障树分析法一般步骤：故障树分析法一般步骤： 对所选定的系统作必要的分析，确切了解系统的组成及各项操对所选定的系统作必要的分析，确切了解系统的组成及各项操作内容，熟悉其正常的作业图；作内容，熟悉其正常的作业图；对系统的故障进行定义，
20、对预计可能发生的故障、过去发生过事对系统的故障进行定义，对预计可能发生的故障、过去发生过事例作广泛的调查例作广泛的调查 ；仔细分析各种故障的形成原因，如设计、制造、装配、运行、环仔细分析各种故障的形成原因，如设计、制造、装配、运行、环境条件、人为因素等；境条件、人为因素等；第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态作为顶事件，画逻辑选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态作为顶事件，画逻辑图；图； 对故障树作定性分析，确定系统的故障模式；对故障树作定性分析，确定系统的故障模式； 对故障树进行定量计算对故障树进行定量计算 ，计算出顶事件发生概率、各底事
21、件的要，计算出顶事件发生概率、各底事件的要度、概率重要度、关键重要度等可靠性指标。度、概率重要度、关键重要度等可靠性指标。收集各故障发生的概率数据；收集各故障发生的概率数据； 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）故障树常用的符号图形、名称与含义故障树常用的符号图形、名称与含义 故障树故障树是实际系统故障组合和传递的逻辑关系的正确而抽象的是实际系统故障组合和传递的逻辑关系的正确而抽象的表达表达。 建树建树是是按照按照严格的演绎逻辑，严格的演绎逻辑，从从顶事件开始，顶事件开始，向下向下逐级追溯事件的直逐级追溯事件的直接原因，直至接原因，直至找出找出全部底事件为止，全部底事件为止，最后得到
22、最后得到一棵故障树。一棵故障树。 建树所用的符号 事件符号 逻辑门符号 转移符号 是可能出现也不可能出现的故障事件，当给定条件满足时，这一事件就成立，否则不成立就删去条件事件4又称为展开事件或未探明事件。发生的概率小，因此对此系统来说不需要进一步分析的事件；或暂时不必或暂时不可能探明其原因的底事件省略事件3是基本故障事件（不能再进行分解）或毋须再探明的事件，但一般它的故障分布是已知的，是导致其他事件发生的原因事件，位于故障树的底端，是逻辑门的输入事件而不是作为输出底事件2分为顶事件和中间事件，是由其他事件或事件组合导致的事件。在框内注明故障定义，其下与逻辑门联接，再分解为中间事件和底事件结果事
23、件1含义名称符号序号故障树常用的事件符号及释义故障树常用的事件符号及释义 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）序号序号符号符号名称名称含义含义1 1事件的转移事件的转移 将故障树的某一完整部分将故障树的某一完整部分 （子树）（子树） 转移到另一处复用，以减少重复转移到另一处复用，以减少重复并简化故障树并简化故障树2 2事件的转移事件的转移 由转入符号（或称转此符号）、转由转入符号（或称转此符号）、转出符号（或转向符号）加上相应出符号（或转向符号）加上相应的标号，分别表示从某处转入和的标号，分别
24、表示从某处转入和转到某处转到某处故障树常用的转移符号及释义故障树常用的转移符号及释义 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）建立故障树：建立故障树：顶事件是那些顶事件是那些可以分解可以分解且且有明确定义有明确定义的需要分析的系统故障。的需要分析的系统故障。导致顶事件所有可能的导致顶事件所有可能的直接原因直接原因为第一级中间事件为第一级中间事件 ，以，以此类推。将这些事件用相应的事件符号表示此类推。将这些事件用相应的事件符号表示 ，并用逻，并用逻辑辑门符号相联接门符号相联接。 依次类推，逐级向下发展，直至找到引起系统故依次类推，逐级向下发展，直至找到引起系统故障的全部障的全部毋需再追究毋
25、需再追究下去的原因下去的原因 ，作为底事件。，作为底事件。顶事件中间事件底事件故障树故障树第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）建树注意事项：建树注意事项：选择建树流程时，通常是以系统功能为主线来分析所有故障事件并按逻辑贯选择建树流程时，通常是以系统功能为主线来分析所有故障事件并按逻辑贯穿始终。但一个复杂系统的主流程可能不是唯一的，因为各分支常有其自己穿始终。但一个复杂系统的主流程可能不是唯一的，因为各分支常有其自己的主流程，建树时要灵活掌握；的主流程，建树时要灵活掌握；合理地选择和确定系统及单元的边界条件合理地选择和确定系统及单元的边界条件 ；故障事件定义要具体，尽量做到唯一解释；故
26、障事件定义要具体，尽量做到唯一解释； 系统中各事件间的逻辑关系和条件必须十分清晰，不允许逻辑混乱和条件系统中各事件间的逻辑关系和条件必须十分清晰，不允许逻辑混乱和条件矛盾；矛盾； 故障树应尽量地简化，去掉逻辑多余事件，以方便定性、定量分析。故障树应尽量地简化，去掉逻辑多余事件，以方便定性、定量分析。 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）汽车双管路制动系统故障树：汽车双管路制动系统故障树： 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）3.故障树的分析故障树的分析 故障树定性分析故障树定性分析故障树定量分析故障树定量分析 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）故障树的定性分析故
27、障树的定性分析 找出故障树的全部最小割集或全部最小路集。找出故障树的全部最小割集或全部最小路集。 原则原则比较小概率失效元件组成的各种系统失效概率时，其故障树所含最小割集比较小概率失效元件组成的各种系统失效概率时，其故障树所含最小割集的最小阶数越小，系统的失效概率越高；在所含最小割集的最小阶数相同的的最小阶数越小，系统的失效概率越高；在所含最小割集的最小阶数相同的情况下，该阶数的最小割集的个数越多，系统的失效概率越高。情况下，该阶数的最小割集的个数越多，系统的失效概率越高。 比较同一系统中各基本事件的重要性时，按各基本事件在不同阶数的最小比较同一系统中各基本事件的重要性时，按各基本事件在不同阶
28、数的最小割集中出现的次数来确定其重要性大小；所在最小割集的阶数越小，出现的割集中出现的次数来确定其重要性大小；所在最小割集的阶数越小，出现的次数越多，该基本事件的重要性越大。次数越多，该基本事件的重要性越大。主要任务主要任务故障树的定量分析故障树的定量分析 第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）利用故障树作为计算模型利用故障树作为计算模型，在已知底事件发生概率的条件下，求，在已知底事件发生概率的条件下，求出顶事件出顶事件（即系统失效）的发生概率（即系统失效）的发生概率，从而，从而对系统的可靠性、安全性及风险作出评估对系统的可靠性、安全性及风险作出评估。 任务任务与门结构的输出输出事件发
29、生的概率（并联系统发生失效概率）与门结构的输出输出事件发生的概率（并联系统发生失效概率）或门结构的输出输出事件发生的概率（串联系统失效概率）或门结构的输出输出事件发生的概率（串联系统失效概率）niiniixPxPxP11)()()(niiniixPxpxP11)(1 1)()(第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）发动机的故障树：发动机的故障树：例：已知某发动机的故例：已知某发动机的故障树如图障树如图 所示，统计所示，统计得到各底事件发生的概得到各底事件发生的概率为：率为：C1=0.001，C2=0.10，C3=0.01，C4=0.001，C5=0.001，C6=0.001，C7=0.
30、001，C8=0.04，C9=0.03，C10=0.02，C11=0.01，C12=0.01，D1=0.02，D2=0.001，求系统的可靠度求系统的可靠度Rs。第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）解：解：首先计算中间事件的发生概率首先计算中间事件的发生概率 ，由式，由式niiniixPxPxP11)()()(可得：可得：0012. 003. 004. 00001. 010. 0001. 0987215CCPCCP第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）由式由式niiniixPxpxP11)(1 1)()(得得039502. 0)01. 01)(01. 01)(02. 01 (
31、1)1)(1)(1 (10061840. 0)001. 01)(0041934. 01)(001. 01 (1)1)(1)(1 (10041934. 0)001. 01)(001. 01)(0012. 01)(001. 01 (1)1)(1)(1)(1 (1029897. 0)01. 01)(02. 01)(0001. 01 (1)1)(1)(1 (1)(1 1121110456432776631512CCCPCPCPDPCCPCDPxPPnii第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）顶事件发生的概率为：顶事件发生的概率为：073980. 0)039502. 01)(0061840. 0
32、1)(029897. 01 (1)1)(1)(1 (11432PPPP故发动机不能起动的概率为故发动机不能起动的概率为0.073980，系统的可靠度为：，系统的可靠度为：926020. 0073980. 0111PRS第七节第七节 故障树分析（故障树分析（FTA）FMEA与与FTA的比较的比较 方法特点优点缺点FMEA分析每个零件的所有故障模式，用于单一故障分析，比FTA更详细。与硬件有关。属归纳法，只能定性分析易懂；此法已被广泛接受，已经标准化只能分析硬件；花费时间多；经常不能考虑故障与人为因素的关系FTA从顶事件开始，找出引起故障的基本事件的集合，逻辑推理方法，能考虑人的因素、环境因素与软件。可以用电子计算机辅助建树；属演绎法，能进行定性分析和计算能找出故障的相互关系。寻找系统可能失效的方式，便于系统的维修和管理大型故障树难以理解。没有相似的系统流程表。数学上不是唯一的，涉及复杂的逻辑。只能表示两种系统状态