FMEA在某型紅外攝像機設計過程中的應用

李澤宇 馮杰

摘要 FMEA是當今工程應用中最常見的可靠性分析方法之一，是一種針對產品和過程開發中對潛在問題進行分析、推斷、提出預防措施的技術;現代質量管理研究表明，產品質量首先是設計出來的，FMEA正是基于“事前預防”的思想，與全面質量管理（TQM）中強調以“預防為主”的思想相吻合，文章重點介紹了FMEA在某型紅外攝像機產品設計和開發過程中的具體應用。

【關鍵詞】FMEA 失效模式 紅外攝像機 SRU級 LRU級

1 引言

FMEA是使用系統分析方法對產品的設計、開發、生產等過程進行有效地分析，找出過程中潛在的質量問題（或稱為失效模式），分析、評價這些潛在的質量問題發生的可能性及其帶來的影響和嚴重程度，及時采取有效的預防措施，以避免或減少這些質量問題發生的有效方法。

2 某型紅外攝像機FM臥分析

2.1 產品功能及組成

某型紅外攝像機實現功能：響應外部指令開啟/關閉;全天候監視場所行為;將監視畫面實時輸出。某型紅外攝像機組成：某型紅外攝像機本身為一個LRU，由電源板、控制板、預處理板、圖像處理板和光學鏡頭以及結構件和內部布線組成，內部功能關系圖如圖1所示，可靠性框圖如圖2。

2.2 產品層次劃分

按照更換的場所，可分為外場可更換單元（LRU）、外場可更換模塊（LRM）、車間可更換單元（SRU），此產品層次劃分為4個層次，初始約定層次為LRU層，下分SRU層、功能電路層和元器件層，最終約定層次為元器件層，如圖3所示。

2.3 設備嚴酷度定義

產品嚴酷度定義：

（1）攝像機對周圍設備或人員造成危害;

（2）攝像機無圖像;

（3）攝像機圖像質量不好，疊加橫紋、縱紋等異常現象、但圖像可以使用;

（4）攝像機成像正常，圖像噪聲等效溫差較差，但不影響觀察目標。

2.4 建立FMEA分析表

采用硬件法進行FMEA分析，從零件開始分析質量問題，再擴展到功能電路級、SRU級、LRU級。分級模式如下：

2.4.1 器件級FMEA分析

經過統計，將器件的印制電路板、連接線、連接件作為獨立的器件在本級進行分析，對產品樣機637個器件的1886個故障模式進行分析，形成器件級FMEA分析表。

2.4.2 功能電路級FMEA分析

功能電路級任務可靠性模型均為所有組成器件的串聯模式，所有功能電路的故障均為單點故障模式，內部沒有備份電路。

對器件級FMEA的結果進行匯總和分析，形成功能電路級FMEA分析表，其中預處理板6個功能電路90個故障模式，圖像處理板5個功能電路109個故障模式，溫控板5個功能電路22個故障模式和電源板6個功能電路12個故障模式。

2.4.3 SRU級FMEA分析

整機電路包含4個SRU，分別為預處理板、圖像處理板、控制板和電源板，預處理板是某型紅外攝像機的重要部件，預處理板主要圍繞紅外探測器的正常工作所需的要求進行設計，主要包括探測器驅動（包括探測器的控制信號配給和偏壓提供）、阻抗變換、隔離、信號調理、濾波等任務。圖像處理板主要完成攝像機對目標探測時所需的時序信號、探測器控制信號、非均勻性校正、盲元檢測與補償、圖像增強處理和通信等各種要求。最終將紅外探測器得到的目標、背景和噪聲混為一體的無序的不可觀察的紅外圖像信號處理轉換成可實時觀察的與CCIR制式兼容的模擬全電視信號。溫控板主要負責驅動校正電機。電源板主要包括浪電源變換模塊，輸入為外部供電，輸出為內部5V和6V。

2.4.4 LRU級FMEA分析

某型紅外攝像機本身為一個單獨的LRU，經過對SRU級FMEA分析的結果進行匯總和分析，最終形成7個故障模式，其中3個為嚴酷度等級為I、II級的故障模式。

3 結論

進行了某型紅外攝像機在潛在失效模式的分析研究，對潛在失效模式進行了深入的分析和判斷，具體細化到元器件級，通過FMEA分析，在產品設計開發初期采取有針對性的預防措施，同時列出產品的故障模式便于對產品的故障定位和排查，可以有效縮減維修時間，提高產品的可靠性。

參考文獻

[1]孫立力.FMEA在研發設計過程中的應用[J].中國質量，2010 （06）： 93-94.