淺談FRACAS在產(chǎn)品故障管理過程中的應(yīng)用

田永梅

（中航工業(yè)自控所，陜西 西安 710065）

隨著現(xiàn)代飛機、導(dǎo)彈性能不斷提高，會帶來其組成系統(tǒng)/設(shè)備故障率增高，系統(tǒng)/設(shè)備的維護費用增加，系統(tǒng)的可靠性降低。為了解決這些問題，現(xiàn)在產(chǎn)品故障管理廣泛采用FRACAS（Failure Report Analysis and Correction Action System）技術(shù)進行故障管理。

1 產(chǎn)品故障管理要求

FRACAS是對產(chǎn)品進行質(zhì)量和可靠性管理的一種技術(shù)，即通過系統(tǒng)地、全面地對產(chǎn)品的故障進行報告和跟蹤、分析和采取相應(yīng)的有效糾正措施，來達到對產(chǎn)品故障的控制，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。FRACAS在運行管理中，遵循雙五歸零準則和更改八到位的要求。雙五歸零即技術(shù)歸零和管理歸零的統(tǒng)稱。技術(shù)歸零準則為定位準確、機理清楚、故障復(fù)現(xiàn)、措施有效、舉一反三；管理歸零準則為過程清楚、責(zé)任明確、措施落實、嚴肅處理、完善規(guī)章；更改八到位為：故障件、裝機件、庫存件、試驗件、在制品、設(shè)計資料、工藝資料、配套設(shè)施更改到位。從技術(shù)和管理上分別進行五條歸零準則管理，并形成專項故障歸零報告或相關(guān)文件及資料。

2 FRACAS簡介

FRACAS的中文含義是“故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)”。它是產(chǎn)品質(zhì)量問題和故障信息的閉環(huán)管理系統(tǒng)，是企業(yè)研制、生產(chǎn)過程的質(zhì)量與可靠性的信息平臺。

2.1 FRACAS的工程作用

通過FRACAS可以建立質(zhì)量與可靠性信息平臺，完善產(chǎn)品質(zhì)量問題和故障的閉環(huán)控制，輔助制定可靠性增長計劃，并為可靠性工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析，輔助進行產(chǎn)品改進決策。可以防止類似故障再次發(fā)生。降低產(chǎn)品的維護費用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 FRACAS與產(chǎn)品可靠性的關(guān)系

FRACAS是其它可靠性工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?？捎脠D1來反映FRACAS與可靠性工作的關(guān)系。

通過FRACAS數(shù)據(jù)庫可以建立故障模式手冊、故障統(tǒng)計分析等信息，通過完整的閉環(huán)管理流程，對各種信息進行統(tǒng)計分析，同時可靠度、可用度、失效率、MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時間）等進行計算，進行可靠性增長和費用的分析。

2.3 FRACAS流程

FRACAS流程如圖2所示。FRACAS系統(tǒng)的有效運行，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性處于那個水平等級具有積極的指導(dǎo)作用，通過閉環(huán)管理，為下一輪產(chǎn)品設(shè)計提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1 FRACAS與可靠性工作的關(guān)系

圖2 FRACAS流程

3 通過案例說明如何進行故障現(xiàn)象描述、分析及采取糾正措施

在產(chǎn)品試驗、調(diào)試、使用過程中，不可避免的會出現(xiàn)一些故障，為了及時報告產(chǎn)品的故障，分析故障產(chǎn)生的原因，制定和實施有效的糾正措施，現(xiàn)在普遍采用FRACAS系統(tǒng)進行故障管理，以防止故障再現(xiàn)，達到改善其產(chǎn)品可靠性。

但在實際故障分析過程中，往往由于沒有分清楚產(chǎn)生故障的根本原因、直接原因、次要原因等，其制定的糾正措施只是針對次要原因，或是其它原因。對根本原因分析缺乏深度，或未找到根本原因，導(dǎo)致同類或類似故障重復(fù)發(fā)生。

如果找到其根本原因，應(yīng)針對故障產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)的糾正措施，依據(jù)更改八到位的要求，逐一落實到產(chǎn)品及文件資料中，杜絕故障產(chǎn)品帶來的安全隱患。

GJB 841–1990《故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)》中規(guī)定了故障報告表、故障分析報告表及糾正措施實施報告表，在我所的質(zhì)量體系管理文件中進行了合并，但總體思想依然遵循GJB 841–1990。

3.1 故障現(xiàn)象描述

在進行故障現(xiàn)象描述時，應(yīng)依據(jù)GJB 841–1990的要求，清楚的填寫識別故障件的信息、試驗條件、發(fā)生故障產(chǎn)品的工作時間、故障發(fā)生的時間，以及觀測故障時的環(huán)境條件等信息，以方便故障復(fù)現(xiàn)和后續(xù)的分析。

例如，某產(chǎn)品的故障現(xiàn)象描述：測試時，X通道輸出異常。在此，首先沒有交代清楚，在何試驗中產(chǎn)品異常，其次，沒有交代清楚異常值。正確的描述應(yīng)該是：裝配后，在飛控組件第二個循環(huán)的高溫測試時，X向脈沖差輸出跳數(shù),第10～15個靜態(tài)脈沖差從36～69 983之間跳數(shù)。通過以上描述重現(xiàn)故障模式。

再例如，某產(chǎn)品的故障現(xiàn)象描述：測試時，發(fā)現(xiàn)輝光呈紫白色。在此，沒有交代清楚何部件在何試驗條件下出現(xiàn)故障。經(jīng)了解，正確的描述是：陀螺進行10℃第二次定溫試驗時，發(fā)現(xiàn)陀螺無光強輸出?；謴?fù)至常溫時，發(fā)現(xiàn)輝光呈紫白色，常溫放置兩天后，輝光仍呈紫白色。

3.2 故障原因分析

3.2.1 故障樹法

對報告的故障產(chǎn)品應(yīng)作必要的分析，通過對故障調(diào)查和分析提供有關(guān)文件資料，并畫出故障樹。根據(jù)具體情況可采取試驗、分解、探傷、顯微分析和應(yīng)用研究等方法，進行故障調(diào)查和分析原因。

例如，某產(chǎn)品漏氣故障，用了三級故障樹描述了可能產(chǎn)生的故障部位，如圖3所示。在分析中，建議采用故障樹，它是一種對復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性進行分析的有效方法。

圖3 某產(chǎn)品漏氣故障的三級故障樹

3.2.2 魚刺圖法

在試驗、調(diào)試過程中，故障原因的分析無外乎從人、機、料、法、環(huán)、測6個方面進行分析，例如某產(chǎn)品漏氣故障的魚刺圖，如圖4所示。

圖4 某產(chǎn)品漏氣故障的魚刺圖

對復(fù)雜及綜合因素產(chǎn)生的故障，建議通過采用上述兩種方法進行分析。

在實際分析中，經(jīng)常會遇到產(chǎn)生故障的原因并非一種，而是由多個因素綜合后導(dǎo)致故障，那么在分析中，首先應(yīng)明確其產(chǎn)生故障的根本原因、直接原因及次要原因。

3.2.3 案例

3.2.3.1 案例1：XX產(chǎn)品棱鏡產(chǎn)生微位移故障

根本原因：銦錫焊料長時間穩(wěn)定性差；

直接原因：棱鏡裝配焊接工藝中規(guī)定的銦錫焊料在焊接過程中產(chǎn)生氧化且在長時間放置過程中發(fā)生蠕變，導(dǎo)致焊接強度下降，加之棱鏡在受到焊接內(nèi)應(yīng)力、外界振動應(yīng)力和熱應(yīng)力等作用下發(fā)生微位移，造成合光光斑分離，陀螺輸出不穩(wěn)定，產(chǎn)生輸出脈沖跳數(shù)故障現(xiàn)象；

次要原因：受國內(nèi)對該焊料特性的研究水平所限，工藝、技術(shù)人員對此焊料特性沒有全面、深入的認識，在選用時，沒有考慮該焊料的蠕變特性，造成產(chǎn)品存在質(zhì)量隱患。

3.2.3.2 案例2：微晶玻璃局部破裂故障的原因分析

根本原因：檢驗未能剔除面形超差的電極板或電極板組件焊點處自身有可能存在瑕疵；

直接原因：電極板面形超差，造成電極板局部應(yīng)力過大，致使產(chǎn)品在使用過程中，由于多次反復(fù)振動，誘發(fā)電極板某局部破裂或開裂；

次要原因：多次反復(fù)振動。

3.3 糾正措施及實施情況

3.3.1 實施與驗證

故障原因確定后，應(yīng)由責(zé)任單位制定相應(yīng)的糾正措施，必要時，編制或修改相應(yīng)的圖樣或工藝文件，并予以實施，防止或減少同類故障的再次發(fā)生。圖樣或工藝的更改，應(yīng)符合質(zhì)量管理體系文件的規(guī)定。

案例3：某產(chǎn)品內(nèi)部被污染，導(dǎo)致輸出參數(shù)發(fā)生變化，從而引起后續(xù)使用故障。

糾正措施：通過排查認為是真空設(shè)備管路的接臺方式問題，對接臺方式進行改造，將其滲氣口向下，這樣滲氣過程中將不會有玻璃顆粒殘留在管路中。

案例4：由于壓電陶瓷平面度不好導(dǎo)致產(chǎn)品故障

糾正措施：將某產(chǎn)品更換壓電組件重新裝配。要求壓電陶瓷元件廠家增加面形檢查，壓電陶瓷兩個面的平行度小于0.01 mm。驗收檢驗時，在光膠墊板上檢查壓電陶瓷元件面形，剔除變形元件。

以上兩個案例的糾正措施經(jīng)過驗證后，落實到工藝文件中，在后續(xù)產(chǎn)品中得到實施及充分的驗證，故障率明顯下降，取得了好的效果。

3.3.2 “糾正”與“糾正措施”

有些組織對故障產(chǎn)生的原因分析不到位，不正確，不是產(chǎn)生故障的根本原因，所采取的措施不能消除故障，不能起到防止在發(fā)生的作用。有些對故障所采取的措施只是“糾正” 而不是“糾正措施”。

所采取糾正措施是否實施了，效果如何，是否防止了故障重復(fù)發(fā)生，這是采取糾正措施所要達到的目的。

例如，某儀器未按要求進行校準，將儀器送去計量。顯然，這種措施只是“糾正”，而不是“糾正措施”。

3.3.3 遺留問題處理

依據(jù)GJB 841–1990，對懸而未決的問題應(yīng)當(dāng)及時審查，確定其終止日期，以確保及時結(jié)束故障工作。對未能采取糾正措施的情況，經(jīng)故障審查組織核準后作為遺留問題，立案備查。

案例5：某產(chǎn)品在外場報故不引燃。為了復(fù)現(xiàn)故障，做了大量的試驗，如高、低溫存儲，沖擊，振動，與主機聯(lián)試等，故障均未復(fù)現(xiàn)。通過故障樹分析，確定有質(zhì)量隱患的故障部位，更換可能導(dǎo)致故障的部件，通過試驗驗證，并經(jīng)過專家討論評審，該故障階段歸零。

4 結(jié)束語

FRACAS系統(tǒng)是型號進行質(zhì)量和可靠性管理的一種技術(shù)，建立FRACAS系統(tǒng)的目的，是為了對型號在研制生產(chǎn)過程中所發(fā)生的故障進行嚴格的“歸零”管理，做到及時報告，查清原因，制定和實施有效的糾正措施，以防止故障再現(xiàn)，改善其可靠性水平，保證型號的研制及生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)可靠性增長，增強市場競爭力，降低全壽命周期費用。

FRACAS系統(tǒng)利用了“信息反饋，閉環(huán)管理”的原理，防止故障再現(xiàn)，從而改善其可靠性。有效運行FRACAS即可以糾正已有故障，又可以對未來新產(chǎn)品發(fā)生類似的故障起到積極的預(yù)防，實施FRACAS應(yīng)建立合理的工作流程來實現(xiàn)閉環(huán)，同時，通過數(shù)據(jù)庫的積累，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以將它作為一種知識儲備，為設(shè)計提供參考信息，避免出現(xiàn)重復(fù)的設(shè)計問題。