FMECA工程實(shí)踐中的問題探討

陳暢

摘 要： FMECA是可靠性、維修性等工程中十分有效的分析方法，是目前導(dǎo)彈武器系統(tǒng)開展最為廣泛的可靠性工作之一。本文針對前期系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備FMECA工作實(shí)施中發(fā)現(xiàn)的故障模式與故障原因、約定層次等易混淆的概念、CA分析的方法以及FMECA工作由誰來做等幾個較普遍存在的問題進(jìn)行探討，為產(chǎn)品正確有效地開展FMECA提高參考。

關(guān)鍵詞： FMECA；工程；問題

1 引言

FMECA作為常用的分析工具，可為可靠性、安全性、維修性、測試性、保障性等工作提供信息，不同的應(yīng)用目的可能得到不同的分析結(jié)果。由于對分析的目的缺乏深入的研究和對分析方法缺乏正確的理解，在工程實(shí)踐中往往出現(xiàn)許多模糊的概念和錯誤的做法。

故障模式分析固然應(yīng)依據(jù)如GJB1391等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，但對標(biāo)準(zhǔn)如何理解，如何把握FMECA的實(shí)質(zhì)，如何在實(shí)施中結(jié)合各自產(chǎn)品的特點(diǎn)給予分析和裁剪人需要深入思考和研究。下面就工程實(shí)踐中存在較多的問題予以探討。

2 實(shí)施FMECA的目的

FMECA的目的與分析的時(shí)機(jī)密切相關(guān)。在產(chǎn)品的方案論證階段FMECA的主要目的是對選擇的方案進(jìn)行權(quán)衡；在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段FMECA的主要目的是客服薄弱環(huán)節(jié)，采取設(shè)計(jì)補(bǔ)償措施、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案；在產(chǎn)品的使用階段FMECA主要的目的是為了監(jiān)控薄弱環(huán)節(jié)便于使用和維護(hù)。

3 FMECA過程中易混淆的概念

3.1 故障模式與故障原因

故障模式與故障原因的區(qū)別見表1。

3.2 故障檢測方法、補(bǔ)償措施與改進(jìn)建議

故障檢測方法、補(bǔ)償措施與改進(jìn)建議的工作內(nèi)容見表2。

3.3 分析的層次

FMECA分析的層次包括初始約定層次、約定層次和最低約定層次，各自的概念見表3。

3.4 各層次的關(guān)系

以導(dǎo)彈彈體結(jié)構(gòu)為例，F(xiàn)MECA的約定層次見圖1。

對于承擔(dān)彈體研制的承制單位而言，其構(gòu)成有三級，故FMECA的初始約定層次為導(dǎo)彈，約定層次為彈體，分析的具體項(xiàng)目是折疊舵、操縱機(jī)構(gòu)、二艙、三艙等，最低約定層次是如折疊舵下面的組件或零件。

再由導(dǎo)彈總體專業(yè)分析則“武器系統(tǒng)”為初始約定層次，其約定層次為“導(dǎo)彈”，分析的具體項(xiàng)目是彈體、電氣系統(tǒng)、引信、無控，導(dǎo)引頭等。

3.5 單點(diǎn)故障

單點(diǎn)故障是引起產(chǎn)品故障，且沒有冗余或替代的工作程序作為補(bǔ)償?shù)木植抗收稀Ｔ谠O(shè)計(jì)中，單點(diǎn)故障應(yīng)減少，并加強(qiáng)監(jiān)控，為此應(yīng)將可能引起產(chǎn)品嚴(yán)酷度類別高的（即Ⅰ、Ⅱ類），同時(shí)發(fā)生概率高的單點(diǎn)故障填入單點(diǎn)故障清單。

3.6 功能框圖與可靠性框圖

FMECA報(bào)告要求繪制分析產(chǎn)品的功能框圖和可靠性框圖。兩者的作用分別是：

1）功能框圖表明分析對象的工作情況和物理關(guān)系，表示了分析對象工作的邏輯順序；

2）可靠性框圖表明分析對象對應(yīng)任務(wù)剖面的功能關(guān)系，反映分析對象完成基本任務(wù)可靠性要求的各種串聯(lián)、并聯(lián)、旁聯(lián)、混聯(lián)等關(guān)系。

4 CA分析

CA有定性與定量兩種分析方法，在不具備產(chǎn)品失效率的情況下應(yīng)選定性分析方法，反之則采取定量方法。

定量方法關(guān)鍵在確定四個參數(shù)：失效率（λp）、失效模式頻數(shù)比（αj）、失效影響概率（βj）、工作時(shí)間（t）。元器件失效率（λp）多數(shù)可通過電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊GJB/Z299C計(jì)算得到，失效模式頻數(shù)比（αj）也可在電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊中查到，失效影響概率（βj）則由分析人員的經(jīng)驗(yàn)判斷得到，取值范圍在1-0之間，取值原則已在GJB1391中給出。對于包含元器件級的CA定量分析雖然繁瑣但可以實(shí)施。

問題是元器件級以上的層次的CA分析4個參數(shù)較難確定（有一定數(shù)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)例外），此時(shí)可采用CA定性分析。定性分析主要是確定失效模式發(fā)生的概率，這種概率分為A、B、C、D、E五級，A-E的取值范圍已在GJB1391中給出。失效模式發(fā)生的概率可根據(jù)分析對象的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相關(guān)產(chǎn)品的參考數(shù)據(jù)，因而CA的定性分析相對容易實(shí)施。

5 FMECA工作由誰來做

對于一個產(chǎn)品，包括論證設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)等各方面，都可以影響其可靠性。但最重要的因素是設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)是產(chǎn)品可靠性的源頭，F(xiàn)MECA方法是產(chǎn)品可靠性分析工作的一個重要工作項(xiàng)目。

設(shè)計(jì)人員對自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品自然非常熟悉，貫徹“誰設(shè)計(jì)、誰負(fù)責(zé)”的原則，設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品的FMECA分析，但主管設(shè)計(jì)人員畢竟個人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識面、接觸面有限，特別是以下方面：

1）設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝缺陷可能造成的故障或故障隱患；

2）生產(chǎn)過程可能造成的故障或故障隱患；

3）現(xiàn)有檢驗(yàn)手段能否發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷或生產(chǎn)過程產(chǎn)生的故障或故障隱患；

4）產(chǎn)品使用維護(hù)過程發(fā)生的故障或造成的故障隱患。

專業(yè)人員做專業(yè)的事，肯定最好。另外，主管設(shè)計(jì)人員還需要同專業(yè)其它設(shè)計(jì)人員的審查指導(dǎo)，吸取更多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。因此提出FMECA聯(lián)合工作小組的設(shè)想，集思廣益，協(xié)同工作，共同促進(jìn)FMECA工作深入開展。為了更好的開展FMECA工作，最好成立FMECA聯(lián)合工作小組，各自的職責(zé)如下：

1）主管設(shè)計(jì)：主導(dǎo)FMECA工作；

2）可靠性專業(yè)人員：對設(shè)計(jì)人員的FMECA工作進(jìn)行理論方面的幫助；

3）工藝人員：從工藝角度對設(shè)計(jì)提出意見，關(guān)注工藝方法可能造成 的故障或故障隱患；

4）同專業(yè)的其它人員：提供審查指導(dǎo)、經(jīng)驗(yàn)支持；

5）生產(chǎn)工人：提供生產(chǎn)加工過程易超差，不易保證，零件可能產(chǎn)生隱患等信息；

6）檢驗(yàn)人員：提供不易檢測項(xiàng)目、部位以及生產(chǎn)缺陷等質(zhì)量信息，提出故障檢測方法建議。

6 結(jié)論

雖然FMECA已經(jīng)在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，但為了更有效的開展FMECA工作，分析人員不能對其中的概念認(rèn)識存在模糊不清，更要充分發(fā)揮FMECA團(tuán)隊(duì)的協(xié)作意識，全面準(zhǔn)確的找出可能導(dǎo)致產(chǎn)品故障的所有原因，并采取有效措施提高產(chǎn)品可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] GJB/Z 1391 故障模式影響及危害性分析指南，2006.