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可靠性设计 可靠性设计—— IV.系统可靠性分析方法 本章内容 故障模式影响及危害性分析法 （FMECA） 故障树分析法（FTA） 事件树分析法（ETA） 1.FMECA 内容提要 概述 FMECA的定义、目的和作用 FMECA的方法 FMECA的步骤 系统定义 故障模式影响分析 危害性分析 FMECA结果输出与注意的问题 应用案例 概述 元部件的故障对系统可造成重大影响 灾难性的影响 挑战者升空爆炸——发动机液体燃料管垫圈不密封 致命性的影响 起落架上位锁打不开 以往设计师依靠经验判断元部件故障对系统的影响 依赖于人的知识和工作经验 概述 系统的、全面的和标准化的方法—— FMECA FMECA的发展 设计阶段发现对系统造成重大影响的元部件故障 设计更改、可靠性补偿 是可靠性、维修性、保障性和安全性设计分析的基础 FMECA的概念 FMECA的定义 故障模式影响及危害性分析(Failure Mode ,Effects and Criticality Analysis , 记为FMECA)是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。 FMECA是一种自下而上的归纳分析方法； FMEA和CA。 FMECA的概念 FMECA的目的 从产品设计（功能设计、硬件设计、软件设计）、生产（生产可行性分析、工艺设计、生产设备设计与使用）和产品使用角度发现各种影响产品可靠性的缺陷和薄弱环节，为提高产品的质量和可靠性水平提供改进依据。 FMECA的概念 FMECA的作用 保证有组织地定性找出系统的所有可能的故障模式及其影响，进而采取相应的措施。 为制定关键项目和单点故障等清单或可靠性控制计划提供定性依据；为制定试验大纲提供定性信息；为确定更换有寿件、元器件清单提供使用可靠性设计的定性信息；为确定需要重点控制质量及工艺的薄弱环节清单提供定性信息。 可及早发现设计、工艺中的各种缺陷。 为可靠性（R）、维修性（M）、安全性（S）、测试性（T）和保障性（S）工作提供一种定性依据。 FMECA方法分类 产品寿命周期各阶段的FMECA方法 FMECA的步骤 ①系统定义 明确分析范围 根据系统的复杂度、重要程度、技术成熟性、分析工作的进度和费用约束等，确定系统中进行FMECA的产品范围 产品层次示例 约定层次——规定的FMECA的产品层次 初始约定层次——系统最顶层 最低约定层次——系统最底层 ①系统定义 系统任务分析和功能分析 描述系统的任务要求及系统在完成各种功能任务时所处的环境条件 任务剖面、任务阶段 分析明确系统中的产品在完成不同的任务时所应具备的功能、工作方式及工作时间等 功能描述 确定故障判据 制定系统及产品的故障判据。选择FMECA方法等 故障判据 分析方法 ②故障模式影响分析FMEA FMEA的工作内容 故障模式分析 找出系统中每一产品所有可能出现的故障模式。 故障原因分析 找出每一个故障模式产生的原因。 故障影响分析 找出系统中每一产品的每一个可能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。 ②故障模式影响分析FMEA FMEA的工作内容 故障检测方法分析 分析每一种故障模式是否存在特定的发现该故障模式的检测方法，从而为系统的故障检测与隔离设计提供依据。 补偿措施分析 针对故障影响严重的故障模式，提出设计改进和使用补偿的措施。 ②故障模式影响分析FMEA ③危害性分析(CA) 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，以便全面评价系统中可能出现的产品故障的影响。CA是FMEA的补充或扩展，只有在进行FMEA的基础上才能进行CA。 常用方法 风险优先数（Risk Priority Number, RPN）法 主要用于汽车等民用工业领域 危害性矩阵法 主要用于航空、航天等军用领域 ③危害性分析(CA) 风险优先数法 RPN=OPR×ESR×DDR OPR（Occurrence Probability Ranking）—— 故障模式发生概率等级 ESR（Effect Severity Ranking）—— 影响严酷度等级 DDR（Detection Diffculty Ranking ) —— 检测难度等级 上述三项因素通过评分获得。因此，首先应给出各项因素的评分准则。 ③危害性分析(CA) 发生概率等级OPR 用于评定某一特定的故障原因导致的某故障模式实际发生的可能性。 ③危害性分析(CA) 严酷度等级ESR 用于评定所分析的故障模式的最终影响。 ③危害性分析(CA) 检测难度等级DDR 用于评定通过企业内部预定的检验程序查出引起所分析的