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1、1FMECA与FTA技术2FMECA:FMECA:Fault Mode Fault Mode，Effects and Criticality AnalysisEffects and Criticality Analysis 故故障障（失失效效）模模式式、影影响响（后后果果）及及危危害害性性（严严重重度度）分析分析 FTAFTA：Fault Tree Analysis Fault Tree Analysis 故障树分析故障树分析 3FMECA 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FMEAFM
2、EA。二十世纪六十年代，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作为风险评估工具。作为风险评估工具。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
3、年，年，QS9000 QS9000 强制。强制。4FMECA 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，19945 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
4、件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 7第一节 概述 FMECAFMECA是是一一种种系系统统化化的的可可靠靠性性分分析析程程序序，用用来来保保障障系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。故障影响
5、：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 8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。-次次要要的的，不不致致对对系系统统造造成成损损害害，但但可可能能需需要要进进行行计划外的维修。计划外的维修。9第一节 概述 故故障障分分析析：对对发发生生或或可可能能发发
6、生生的的故故障障的的系系统统及及其其组组成成单单元元进进行行分分析析，鉴鉴别别其其故故障障模模式式、故故障障原原因因（即即故故障障机机理理），估估计计该该故故障障模模式式对对系系统统可可能能产产生生何何种种影影响响，以以及及分分析析这这种种影影响响是是否否是是致致命命的的（即即影影响响和和后后果果分析），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。10第一节 概述 是是一一种种系系统统化化的的可可靠靠性性分分析析，是是在在产产品品设设计计过过程程中中，按按照照一一定定的的格格式式有有步步骤骤地地对对产产品品各各组组成成部部件件潜潜在在的的各各种种故故障障模模式式及及
7、其其故故障障机机理理,以以及及对对产产品品功功能能的的影影响响进进行行分分析析，并并把把每每一一个个潜潜在在故故障障模模式式按按它它的的严严重重程程度度予予以以分分类类，判判断断这这种种故故障障模模式式影影响响的的致致命命程程度度有有多多大大，并并提提出出可可以以采采取取的的预预防防改改进进措措施施，以以提提高高产产品品可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11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标准；内容与形式需要有统一的标准；FMEC
8、AFMECA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。12第一节 概述 以以往往，人人们们是是依依靠靠自自己己的的经经验验和和知知识识来来判判断断部部件件故故障障对对系系统统产产生生的的影影响响，这这种种判判断断依依赖赖于于人人的的知知识识水水平平和和工工作作经经验验。为为了了摆摆脱脱对对人人为为因因素素的的过过分分依依赖赖，需需要要找找到到一一种种系系统统的的、全全面面的的、标标准准的的分分析析方方法法来来正正确确作作出出判判断断，力力图图将将导导致致严严重重影影响响的的单单点点故
9、故障障模模式式消消灭灭在设计阶段。在设计阶段。FFMECAFMECA技术的形成技术的形成13第一节 概述 是是一一种种定定性性分分析析方方法法，不不需需要要高高深深的的数数学学理理论论，易易于于掌掌握握，很很有有工工程程应应用用价价值值，受受到到工工程程部部门门的的普普遍遍重重视。视。FFMEAFMEA技术的优点技术的优点FFMECAFMECA技术的优点技术的优点 是是一一种种定定量量分分析析方方法法，需需要要高高深深的的数数学学理理论论，很很有有工工程程应应用用价价值值，越越来来越越受受到到工工程程部部门门的的普普遍遍重重视视。特特别是在军工产品方面。别是在军工产品方面。14第一节 概述（a
10、）能能帮帮助助设设计计者者和和决决策策者者从从各各种种方方案案中中选选择择满满足可靠性要求的最佳方案；足可靠性要求的最佳方案；（b）保保证证所所有有元元器器件件的的各各种种故故障障模模式式及及影影响响都都经经过过周密考周密考虑虑；（c）能能找找出出对对系系统统故故障障有有重重大大影影响响的的元元器器件件和和故故障模式并分析其影响程度；障模式并分析其影响程度；（d）有有助助于于在在设设计计审审议议中中对对有有关关措措施施（如如冗冗余余措措施）、施）、检测设备检测设备等作出客等作出客观观的的评评价；价；（e）能）能为进为进一步定量分析提供基一步定量分析提供基础础；（f）能）能为进为进一步更改一步更
11、改产产品品设计设计提供提供资资料。料。FFMECAFMECA达到的目的达到的目的15第一节 概述16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FMEAFMEA172.1 概述 分分析析系系统统中中每每一一产产品品所所有有可可能能产产生生的的故故障障模模式式及及其其对对系系统统造造成成的的所所有有可可能能的的影影响响，并并按按每每一一个个故故障障模模式式的的严严重重程程度度、发发生生频频度度以以及及检检测难易程度予以分类的一种归纳分析方法。测难易程度予以分类的一种归纳分析方法。FMEA是是低低一一层层的的故故障障模模式式，在在高高一一层层系系统统中中
12、去去确确定定每每一一种种故故障障模模式式对对系系统统的的影影响响（效效应）。应）。FFMEAFMEA定义定义182.1 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”19什么是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
13、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！20n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？21为什么要实施FMEA？FMEA FMEA 分析的是潜在故障分析的是潜在故障 (Potential Fault)(Potential Fault)，是可能，是可能发
14、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；222.2 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。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
15、因。一种原因。约约定定层层次次：根根据据分分析析的的需需要要，按按产产品品的的相相对对复复杂杂程程度度或或功功能能关关系系所所划划分分的的产产品品层层次次。这这些些层层次次从从比比较较复复杂杂的的(系系统统)到到比比较较简简单的单的(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。23液压系统液压系统451000其他系统其他系统主主液液压压分分系系统统451100辅辅助助液液压压分分系系统统 451200缓冲瓶缓冲瓶451110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
16、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24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）能能体体现现约约定定层层次次的的上上、下下级级关关系系，并并与与产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）对对产产品品各各组组成成部部分分应应具具有有唯唯一
17、一、适适用用、简简明和可追溯等特性；明和可追溯等特性；252.2 基本概念名称名称定定义义局部影响局部影响某某产产品的故障模式品的故障模式对该产对该产品自身或与品自身或与该产该产品品所在所在约约定定层层次的其他次的其他产产品的使用、功能和状品的使用、功能和状态态的影响。的影响。高一高一层层次次影响影响某某产产品的故障模式品的故障模式对该产对该产品所在品所在约约定定层层次的次的高一高一层层次次产产品的使用、功能和状品的使用、功能和状态态的影响。的影响。最最终终影响影响指系指系统统中某中某产产品的故障模式品的故障模式对对初始初始约约定定层层次次的的产产品的使用、功能和状品的使用、功能和状态态的影响
18、。的影响。故故障障模模式式影影响响：每每种种故故障障模模式式对对产产品品使使用用、功功能或状态所导致的影响能或状态所导致的影响26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。27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
19、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。282.3 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。FMEA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
20、综合法各级FMEA合起来就成为了像树一样的一棵FMEA“树”292.3 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
21、式及其原因。302.3 FMEA方法、资料及程序设计数据和图纸：设设计计数数据据和和图图纸纸通通常常确确定定了了执执行行各各种种系系统统功功能能的的每每项项产产品品及及其其结结构构，通通常常从从系系统统级级开开始始直直至至系系统统的的最最低低一一级级产产品品对对系系统统内内部部和和接接口口功功能能进进行行详详细细描描述。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，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。312 2、FMEA程序以设计文件为根据，从功能、
22、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32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
23、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要措施。2.3 FMEA方法、资料及程序333、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
24、？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！34FMEA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结结果果分分析析354、系统功能框图与可靠性框图364 系统功能框图与可靠性框图37GJB1391GJB1391FMEA FMEA 的分析表格38飞机飞机液压系统
25、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39设备级设备级飞机飞机液压柱塞泵液压柱塞泵ZB-34 ZB-34 451131451131451132451132451133451133泵轴泵轴轴承组件轴承组件 柱塞柱塞 40分系统级分系统级*飞机飞机主供压分系统主供压分系统 45111045111
26、0451120451120451130451130缓冲瓶缓冲瓶 液压柱故障液压柱故障ZB-34ZB-34 油箱油箱 41系统级系统级*飞机飞机液压系统液压系统 45110451104512045120主供压分系统主供压分系统 助力供压分系统助力供压分系统 4243第三节危害性分析 目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，生的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响。以便全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响。F目的目的G方法方法风险优先数法风险优
27、先数法(RPN)(RPN)危害性矩阵法危害性矩阵法 443.1 风险优先数法 某某一一产产品品的的故故障障模模式式的的风风险险优优先先数数RPNRPN由由故故障障模模式式发发生生概概率率等等级级(OPR(OPR）和和影影响响严严酷酷度度等等级级（ESRESR）的的乘积计算得出，即乘积计算得出，即 RPN=OPR*ESR RPN=OPR*ESR故障模式的故障模式的RPNRPN数越高，则越重要。数越高，则越重要。Risk Priority NumberOccurrence Probability RankingEffective Severity Ranking45等级等级故障发生的可能性故障发生
28、的可能性参考值参考值1 1稀少稀少故障模式发生的可能性极低故障模式发生的可能性极低1/101/106 62 23 3低低故障模式发生的可能性相对较低故障模式发生的可能性相对较低1/200001/200001/40001/40004 45 56 6 中等中等故障模式发生的可能性中等故障模式发生的可能性中等1/10001/10001/4001/4001/801/807 78 8高高故障模式发生的可能性高故障模式发生的可能性高1/401/401/201/209 91010非常高非常高故障模式发生的可能性非常高故障模式发生的可能性非常高1/81/81/21/2故障模式发生概率评分准则故障模式发生概率评
29、分准则46等级等级故障影响的严重程度故障影响的严重程度1 1轻微轻微对系统的性能不会产生影响，用户注意不到的轻微故障对系统的性能不会产生影响，用户注意不到的轻微故障2,32,3低低对系统性能有轻微影响的故障对系统性能有轻微影响的故障,用户可能会注意到并引起用户可能会注意到并引起轻微抱怨轻微抱怨4,5,64,5,6中等中等引起系统性能下降的故障引起系统性能下降的故障,用户可能会感觉不舒适和不满用户可能会感觉不舒适和不满意意7,87,8高高中断操作的重大故障或提供舒适性的子系统不能工作的故中断操作的重大故障或提供舒适性的子系统不能工作的故障，用户会感到强烈不满意。但此类故障不会引起安全性障，用户会
30、感到强烈不满意。但此类故障不会引起安全性影响也不违反政府法规。影响也不违反政府法规。9,109,10非常高非常高引起生命、财产损失的致命故障或不符合政府法规的故障引起生命、财产损失的致命故障或不符合政府法规的故障严酷度等级的评分准则严酷度等级的评分准则47 当当需需要要进进行行工工艺艺的的FMEAFMEA时时，还还应应增增加加一一个个评评定因素：定因素：检测难度等级（检测难度等级（DDRDDR）。3.1 风险优先数法Detection Difficulty Ranking48等级等级检验程序查出故障的难度检验程序查出故障的难度1,21,2非常低非常低检验程序可以检出的潜在设计缺陷检验程序可以检
31、出的潜在设计缺陷3,43,4低低检验程序有较大机会检出的潜在设计缺陷检验程序有较大机会检出的潜在设计缺陷5,65,6中等中等检验程序可能检出的潜在设计缺陷检验程序可能检出的潜在设计缺陷7,87,8高高检验程序不大可能检出的潜在设计缺陷检验程序不大可能检出的潜在设计缺陷9 9非常高非常高检验程序不可能检出的潜在设计缺陷检验程序不可能检出的潜在设计缺陷1010无法检出无法检出 检验程序绝不可能检出的潜在设计缺陷检验程序绝不可能检出的潜在设计缺陷 检验难度评分细则检验难度评分细则49当增加了检测难度等级后当增加了检测难度等级后,RPN,RPN的表达式为的表达式为:它是三个定量的数率的乘积，分别相对于
32、影响，要因它是三个定量的数率的乘积，分别相对于影响，要因和控制。和控制。3.1风险优先数法要因要因影响影响控制控制RPN=OPR*ESR*DDRRPN=OPR*ESR*DDR 50zRPN例子 故障影响（最终）故障影响（最终）危害性危害性7(7(高）高）故障原因故障原因发生度发生度8 8（高）（高）检测度检测度5 5（中等）（中等）RPNRPN785785280280513.2 危害性矩阵法分类分类定性分析法定性分析法定量分析法定量分析法52定性分析方法定性分析方法在在GJB1391GJB1391中中给出的一种故障概率等级定义为：给出的一种故障概率等级定义为：3.2 危害性矩阵法 将将每每一一
33、个个故故障障模模式式的的发发生生可可能能性性分分成成离离散散的的级级别别，按按所所定定义义的的等等级级对对每每个个故故障障模模式式进进行行评评定定，之之后后再再应应用危害性矩阵对每个故障模式进行危害性分析。用危害性矩阵对每个故障模式进行危害性分析。53故障概率等级定义故障概率等级定义等级等级定义定义故障模式发生概率故障模式发生概率/使用期间总故障概使用期间总故障概率（在工作时间内）率（在工作时间内）A A经常发生经常发生20%20%B B有时发生有时发生（10%10%，20%20%C C偶然发生偶然发生（1%1%，10%10%D D很少发生很少发生（0.1%0.1%，1%1%E E极少发生极少
34、发生（0 0，0.10.154 主主要要计计算算故故障障模模式式的的危危害害度度CmCm和和产产品品的的危危害害度度CrCr，应应用用危危害害性性矩矩阵阵对对每每个个故故障障模模式式的的CmCm、产产品品的的CrCr进进行行危危害性分析。害性分析。3.2 危害性矩阵法定量分析方法定量分析方法55故障影响概率故障影响概率 指指假假定定某某故故障障模模式式已已发发生生时时，导导致致系系统统故故障障的的条条件概率。件概率。产品故障表现为确定的故障模式的比率。产品故障表现为确定的故障模式的比率。3.2 危害性矩阵法?基本定义基本定义故障模式频数比故障模式频数比 56 若若要要评评价价某某一一故故故故障
35、障式式的的危危害害性性，应应计计算算每每一一故故障模影响危害度障模影响危害度CmiCmi（j j）：）：CmiCmi（j j）=（j)j)*(j)*(j)*p*tp*t，j=,j=,CmiCmi（j j）代代表表了了产产品品在在工工作作时时间间t t内内以以第第i i种种故故障障模模式式发生第发生第j j类严酷度类别的危害度类严酷度类别的危害度.3.2 危害性矩阵法故障模式危害度计算故障模式危害度计算p p：被分析产品在其阶段内的故障率；：被分析产品在其阶段内的故障率；57该产品的危害度该产品的危害度Cr:Cr:CrCr（j j）=Cm1=Cm1（j j）+Cm2Cm2（j j）+CmnCmn
36、（j j）故故障障中中n n为该产品在第为该产品在第j j类严酷度类别下的故障模式总数。类严酷度类别下的故障模式总数。j=j=，CrCr（j j）代代表表了了产产品品在在工工作作时时间间t t内内产产生生的的第第j j类类严严酷酷度度类类别别的危害度的危害度.3.2 危害性矩阵法产品危害度计算产品危害度计算58例：例：5960 绘绘制制的的目目的的故故障障较较每每个个故故障障模模式式的的危危害害程程度度，进进而而为为确确定改进措施的先后顺序提供依据。定改进措施的先后顺序提供依据。危危害害性性矩矩阵阵图图的的做做法法是是:横横坐坐标标一一般般按按等等距距离离表表示示严严酷酷度度类类别别(，)；纵
37、纵坐坐标标为为产产品品危危害害度度Cr(j)Cr(j)或或故故障障模模式式危危害度害度CmiCmi（j j）或故障概率等级）或故障概率等级(当采用定性分析方法时当采用定性分析方法时).).3.2 危害性矩阵图?危害性矩阵图危害性矩阵图61 故障模式危害度故障模式危害度Cmi(j)Cmi(j)故障概率等级故障概率等级严酷度等级严酷度等级危害性增加危害性增加M1M2 危害性矩阵危害性矩阵产品危害度产品危害度CrCr62其其做做法法是是：首首先先按按CmiCmi（j j）或或概概率率等等级级在在纵纵坐坐标标上上查查到到对对应应的的点点，再再在在横横坐坐标标上上选选取取代代表表其其严严酷酷度度类类别别
38、的的直直线线，并并在在直直线线上上标标注注产产品品或或故故障障模模式式的的位位置置(利利用用产产品品过过故故障障模模式式代代码码标标注注)，从从而而构构成成产产品品或或故故障障模模式式的的危危害害性性矩矩阵阵图图。在在这这张张图图上上，可可得得到各故障模式危害性的分布情况。到各故障模式危害性的分布情况。从从图图中中所所标标记记的的故故障障模模式式分分布布点点向向对对角角线线(图图中中虚虚线线)作作垂垂线线，以以该该垂垂线线与与对对角角线线的的交交点点到到原原点点的的距距离离作作为为度度量量故故障障模模式式危危害害性的依据，距离越长，其危害性越大，越需尽快采取改进措施。性的依据，距离越长，其危害
39、性越大，越需尽快采取改进措施。3.3 危害性矩阵图63GJB1391GJB1391CA CA 的分析表格的分析表格第四节 FMECA的实施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严严酷酷度度类类别别分分析析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危危害害性性分分析析CACA故障模式影响分析（故障模式影响分析（FMEAFMEA）65第五节 注意问题FMECAFMECA工作应与产品的设计同步进行；工作应与产品的设计同步进行；对产品研制的不同阶段，应进行
40、不同程度、不同层次的对产品研制的不同阶段，应进行不同程度、不同层次的FMECAFMECA。FMECAFMECA工作应由产品设计人员完成；工作应由产品设计人员完成；FMECAFMECA应加强规范化工作，以保证产品应加强规范化工作，以保证产品FMECAFMECA的分析结果具的分析结果具 有可比性有可比性。应对应对FMECAFMECA的结果进行跟踪与分析。的结果进行跟踪与分析。6667主要内容第一节第一节 概述概述第二节第二节 故障树的定性分析故障树的定性分析第三节第三节 故障树的定量分析故障树的定量分析第四节第四节 重要度分析重要度分析 68 故故障障树树分分析析法法简简称称FTA,FTA,是是与
41、与可可靠靠性性框框图图法法等等价价的的系系统统可可靠靠性性分分析析方方法法，用用于于大大型型复复杂杂系系统统的的可可靠靠性、安全性分析。性、安全性分析。第一节概述FFTAFTA的历史及发展的历史及发展6919611961年年,美国贝尔实验室首先提出，并用于美国贝尔实验室首先提出，并用于“民兵民兵”导弹的发导弹的发射系统的控制，取得了良好的效果射系统的控制，取得了良好的效果;19651965年年,在波音公司安全年会上公开发表，引起学术界的重视。在波音公司安全年会上公开发表，引起学术界的重视。19741974年年,美国原子能管理委员会的主要采用故障树分析商用原美国原子能管理委员会的主要采用故障树分
42、析商用原子反应堆安全性报告发表，进一步推动了对故障分析法的研究子反应堆安全性报告发表，进一步推动了对故障分析法的研究与运用。与运用。目前，目前，FTAFTA是公认的对复杂系统进行安全性、可靠性分析的一是公认的对复杂系统进行安全性、可靠性分析的一种好方法，并逐步形成了一套完整的理论、方法和应用分析程种好方法，并逐步形成了一套完整的理论、方法和应用分析程序。序。FTA的历史及发展70 故障树定义 根根据据确确定定产产品品故故障障原原因因的的各各种种组组合合和和（或或）其其发发生生的概率。的概率。v故障树故障树 故故障障树树用用来来表表明明产产品品哪哪些些组组成成部部分分的的故故障障或或外外界界事事
43、件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。v故障树分析故障树分析故障树分析分为故障树分析分为定性分析定性分析和和定量分析定量分析。71FTA的作用 FTAFTA可可以以让让人人们们知知道道哪哪些些事事件件的的组组合合可可以以导导致致危危机机系系统统按按全全的的故故障障，并并计计算算它它们们发发生生的的概概率率，然然后后通通过过设设计计改改进进和和有有效效地地故故障障监监测测、维维修修等等措措施施，设设法法减减少少它它们们的的发发生生概概率率。FTAFTA还还可可以以让让分分析析者者对对系系统统有有更更深深入入的的认认识识，对对系系统统机
44、机构构、功功能能、故故障障及及维维修修保保障障的的知知识识更更加加系系统统化化，从从而而使设计、制造和操作过程中的可靠性改进更富有成效。使设计、制造和操作过程中的可靠性改进更富有成效。72 灵活性；灵活性；FTA的特点 FTAFTA法法是是一一种种图图形形演演绎绎方方法法，是是故故障障事事件件在在一一定定条条件下的逻辑推理方法；件下的逻辑推理方法；进行进行FTAFTA的过程，也是一个对系统更深入的过程；的过程，也是一个对系统更深入的过程；通通过过故故障障树树可可以以定定量量地地计计算算复复杂杂系系统统的的故故障障概概率率及及其他可靠性参数，为改善系统可靠性提供定量依据；其他可靠性参数，为改善系
45、统可靠性提供定量依据；73FTAFTA法在系统法在系统寿命周期寿命周期的任何阶段都可采用。然而，在的任何阶段都可采用。然而，在下面两个阶段采用时最为有效：下面两个阶段采用时最为有效：FTA使用范围设计早期设计早期+详细设计和样机生产后、批生产前详细设计和样机生产后、批生产前阶段阶段74 FTA名词术语和符号TopE1X1E2X2E3SS逻辑与门逻辑与门逻辑或门逻辑或门事事件件转转移移符符号号75事件及符号事件及符号故障树分析中各种故障状态和不正常情况皆称故障树分析中各种故障状态和不正常情况皆称故障事件故障事件，各种，各种完好状态或正常情况皆称为完好状态或正常情况皆称为成功事件成功事件，两者均简
46、称事件，两者均简称事件l底事件底事件u基本事件基本事件u未探明事件未探明事件l结果事件结果事件u顶事件顶事件u中间事件中间事件l特殊事件特殊事件u开关事件开关事件u条件事件条件事件名词术语和符号76名词术语和符号l底事件底事件仅仅导致其他事件的原因事件，因此底事件位于所讨论的故障树底端仅仅导致其他事件的原因事件，因此底事件位于所讨论的故障树底端总是某个逻辑门的输入事件，而不是输出事件总是某个逻辑门的输入事件，而不是输出事件。u基本事件基本事件在特定的故障树分析中无在特定的故障树分析中无需探明其发生原因的底事需探明其发生原因的底事件，符号表示见右图件，符号表示见右图u未探明事件未探明事件原则上应
47、进一步探明其原因但原则上应进一步探明其原因但暂时不必或暂时不能探明其原暂时不必或暂时不能探明其原因的事件，符号表示见右图因的事件，符号表示见右图输出77名词术语和符号l结果事件结果事件由其他事件或事件组合导致的事件。由其他事件或事件组合导致的事件。u顶事件顶事件在故障树分析中所关心的结在故障树分析中所关心的结果事件，它位于故障树的顶果事件，它位于故障树的顶端。符号表示见右图端。符号表示见右图u中间事件中间事件位于底事件和顶事件之间的结位于底事件和顶事件之间的结果事件。符号表示见右图果事件。符号表示见右图输出输入78名词术语和符号名词术语和符号l特殊事件特殊事件在故障树分析中需用特殊符号表明其特
48、殊性或引起注意的事件。在故障树分析中需用特殊符号表明其特殊性或引起注意的事件。u开关事件开关事件是一种特殊事件，在正常情是一种特殊事件，在正常情况下必然发生或者不发生，况下必然发生或者不发生，符号表示见右图符号表示见右图u条件事件条件事件是一种特殊事件，它规定了逻辑是一种特殊事件，它规定了逻辑门起作用的条件，符号表示见右门起作用的条件，符号表示见右图图79与门与门或门或门非门非门基本门AND gateOR gateNOT gate输出输入逻辑门及其符号逻辑门及其符号在故障树分析中用逻辑门描述事件间的逻辑关系。在故障树分析中用逻辑门描述事件间的逻辑关系。名词术语和符号名词术语和符号A=B1B2A
49、=B1B2BnBnA=B1B2A=B1B2BnBn80名词术语和符号名词术语和符号顺序门顺序门表决门表决门异或门异或门禁门禁门顺序条件顺序条件r/n不同时发生不同时发生特殊门禁门打开条件禁门打开条件上为输出下为输入Sequential AND gateVoting gateExclusive OR gateInhibit gate81名词术语和符号名词术语和符号转移符号转移符号为了避免画图时重复和使图简明而设置的符号。为了避免画图时重复和使图简明而设置的符号。u转移符号转移符号符号表示见右图符号表示见右图AA（a)a)从某处转入从某处转入(b)(b)从某处转出从某处转出82建立故障树的基本思想
50、 给给定定系系统统的的故故障障作作为为顶顶事事件件，逐逐级级分分析析：首首先先分分析析人人员员应应该该提提出出并并回回答答“哪哪些些直直接接因因素素能能造造成成顶顶事事件件的的出出现现“，并并罗罗列列出出来来A A、B B、C C等等，其其次次针针对对罗罗列列出出来来的的因因素素A A、B B、C C等等，再再找找出出它它们们中中每每一一个个发发生生的的下下一一级级因因素素是是那那些些，按按照照这这个个线线索索步步步步深深入入下下去去，一直追溯到系统的最基本事件为止。一直追溯到系统的最基本事件为止。83建立故障树的注意事项明确建树的边界条件，确定简化系统树；明确建树的边界条件，确定简化系统树；