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1、进行综合分析时常有的系统分析方法,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,失效模式：一种或几种物理或化学过程所产生的效应，导致零件在尺寸、形状、状态或性能上发生明显变化，造成整台机器丧失原设计能力。,失效模式分析法：,不同的物理或化学过程对应着不同的失效模式 。,零件的残骸（断口、磨屑等）的特征和相关信息，可先判断失效模式，进而推断失效原因。,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,系统工程分析方法（重点）：,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,在这里主要介绍FMEACA 与FTA。,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,a.失效模式影响及危害性分
2、析（FMEACA）:,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,1. FMEA概述,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,FMEA的发展历程：,思想起源于20世纪50年代初期，美国第一次用于战斗机操作系统的设计分析。,20世纪60年代，FMEA技术正式用于美国的航天工业项目Apollo计划。,1974年美国海军将其用于舰艇装备的标准，第一次用于军事项目的合约 。,80年代初，产品事故责任的费用突生和法庭起诉事件发生，使FMEA成为降低事故的不可或缺的重要工具。,1991年ISO9000推荐使用FMEA提高产品的过程的设计。,1976年，美国防部颁布了FMEA在设计方面的军用
3、标准。此时，汽车工业将FMEA作为其零件设计和生产制造的会审项目的一部分。,1993年包括美国3大汽车公司和美国质量管理协会在内的美国汽车工业行动集团组织采用编制了FMEA参考手册。此时， FMEA在汽车零组件生产行业已被广泛的应用。,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,FMEA技术作为风险控制的主要手段之一，FMEA还被广泛应用到其他行业，如医疗、粮食、运输、企业管理等部门。,由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商、供应商以及服务有关，因此FMEA的主要类型有：,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,b.FMEA的作用和特点,(l) 发现、评价产品过程中潜在
4、的失效及其结果；,(2) 确定与产品有关的过程潜在失效模式；,(3) 确定潜在设计或制造过程的失效起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量；,(6) 减轻缺陷的严重性，因此必须对零件的结构设计作更改。,(4) 评价失效的潜在影响；,(5) 编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑措施的优选体系；,作用：,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,主要特点：,易懂,只能分析硬件,通常不考虑失效与人为因素的关 系,时间花费长,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,成功实施FMEA最重要因素之一是时间性，是 “事前行为”，而非“事后练习”。,c.FMEA的应用注意事项,第六
5、节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,2. FMEA的应用,基本步骤：,针对每一种工作状态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,以设计文件为依据，从功能、环境条件、工作时间、失效定义等各方面全面确定设计对象的定义；按递降的重要度分别考虑每一种工作状态,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,查明一切部件与接口可能的失效模式、发生的原因与影响,按可能的最坏影响评定每一失效模式的危害性级别,确定每一失效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他措施的建议，指出设计更改或其他措施的影响,写出分析报告，总结问题，并说明预防失效或控制
6、失效危害性的必要措施,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,3. DFMEA,a. DFMEA概述,定义： 即设计FMEA，是在一个产品设计概念形成之时或之前开始，并且在产品开发各个阶段中，当设计有变化或得到其他信息时，及时不断地修改，并在图样加工完成之前结束。,对象： 最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。,进行DFMEA的意义：,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,设计要求与设计方案的相互权衡；,制造与装配要求的最初设计；,提高在设计/开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和产品影响的可能性；,为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息；,建
7、立一套改进设计和开发试验的优先控制系统；,为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进的设计提供参考。,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,b. DFMEA的应用,c.实施DFMEA的流程,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,DFMEA是在最初生产阶段之前，确定潜在的或已知的故障模式，并提供进一步纠正措施的一种规范化分析方法；,通常是通过部件、子系统/部件、系统/组件等一系列步骤来完成的。,DFMEA的过程包括 ：,第六节 失效模式影响及危害性分析（FMEACA）,实施DFMEA的流程如下。,编制产品或设计需求清单,研订产品或设计需求的可能不良模式（缺点）,
8、研订缺点发生后可能的影响及其发生原因,进行设计验证,将风险顺序数依大小排列，以确定其轻重程度，并研拟改正的措施,登记所采改正行动后再行估算风险顺序数,追踪查考,生成DFMEA报告,第七节 故障树分析（FTA）,1.FTA概述,故障树分析FTA (Fault Tree Analysis)是60年代发展起来的用于可靠性、安全性分析和风险评价的一种方法。,作用：主要是针对各种复杂系统与初样设计阶段进行可靠性安全性分析。用于系统的故障分析、预测和找出系统的薄弱环节，以便在设计、制造和使用中采取相应的改进措施。,采用相应的符号表示事件，用描述事件间逻辑因果关系的符号把各事件联结成倒立的树状图形（故障树）
9、，用以表示系统特定顶事件与其各子系统或各元件的故障事件及其它有关因素之间的逻辑关系。,第七节 故障树分析（FTA）,第七节 故障树分析（FTA）,特点：,第七节 故障树分析（FTA）,2.故障树的建立,故障树分析法一般步骤：,对所选定的系统作必要的分析，确切了解系统的组成及各项操作内容，熟悉其正常的作业图；,对系统的故障进行定义，对预计可能发生的故障、过去发生过事例作广泛的调查 ；,仔细分析各种故障的形成原因，如设计、制造、装配、运行、环境条件、人为因素等；,第七节 故障树分析（FTA）,选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态作为顶事件，画逻辑图；,对故障树作定性分析，确定系统的故障模式；,
10、对故障树进行定量计算 ，计算出顶事件发生概率、各底事件的要度、概率重要度、关键重要度等可靠性指标。,收集各故障发生的概率数据；,第七节 故障树分析（FTA）,故障树常用的符号图形、名称与含义,故障树是实际系统故障组合和传递的逻辑关系的正确而抽象的表达。,建树是按照严格的演绎逻辑，从顶事件开始，向下逐级追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件为止，最后得到一棵故障树。,故障树常用的事件符号及释义,第七节 故障树分析（FTA）,第七节 故障树分析（FTA）,第七节 故障树分析（FTA）,故障树常用的转移符号及释义,第七节 故障树分析（FTA）,建立故障树：,顶事件是那些可以分解且有明确定义的需要分析
11、的系统故障。,导致顶事件所有可能的直接原因为第一级中间事件 ，以此类推。将这些事件用相应的事件符号表示 ，并用逻辑门符号相联接。,依次类推，逐级向下发展，直至找到引起系统故障的全部毋需再追究下去的原因 ，作为底事件。,第七节 故障树分析（FTA）,建树注意事项：,选择建树流程时，通常是以系统功能为主线来分析所有故障事件并按逻辑贯穿始终。但一个复杂系统的主流程可能不是唯一的，因为各分支常有其自己的主流程，建树时要灵活掌握；,合理地选择和确定系统及单元的边界条件 ；,故障事件定义要具体，尽量做到唯一解释；,系统中各事件间的逻辑关系和条件必须十分清晰，不允许逻辑混乱和条件矛盾；,故障树应尽量地简化，
12、去掉逻辑多余事件，以方便定性、定量分析。,第七节 故障树分析（FTA）,汽车双管路制动系统故障树：,第七节 故障树分析（FTA）,3.故障树的分析,故障树定性分析,故障树定量分析,第七节 故障树分析（FTA）,故障树的定性分析,找出故障树的全部最小割集或全部最小路集。,原则,比较小概率失效元件组成的各种系统失效概率时，其故障树所含最小割集的最小阶数越小，系统的失效概率越高；在所含最小割集的最小阶数相同的情况下，该阶数的最小割集的个数越多，系统的失效概率越高。,比较同一系统中各基本事件的重要性时，按各基本事件在不同阶数的最小割集中出现的次数来确定其重要性大小；所在最小割集的阶数越小，出现的次数越
13、多，该基本事件的重要性越大。,主要任务,故障树的定量分析,第七节 故障树分析（FTA）,利用故障树作为计算模型，在已知底事件发生概率的条件下，求出顶事件（即系统失效）的发生概率，从而对系统的可靠性、安全性及风险作出评估。,任务,与门结构的输出输出事件发生的概率（并联系统发生失效概率）,或门结构的输出输出事件发生的概率（串联系统失效概率）,第七节 故障树分析（FTA）,发动机的故障树：,例：已知某发动机的故障树如图 所示，统计得到各底事件发生的概率为：C1=0.001，C2=0.10，C3=0.01，C4=0.001，C5=0.001，C6=0.001，C7=0.001，C8=0.04，C9=0.03，C10=0.02，C11=0.01，C12=0.01，D1=0.02，D2=0.001，求系统的可靠度Rs。,第七节 故障树分析（FTA）,解：,首先计算中间事件的发生概率 ，由式,可得：,第七节 故障树分析（FTA）,由式,得,第七节 故障树分析（FTA）,顶事件发生的概率为：,故发动机不能起动的概率为0.073980，系统的可靠度为：,第七节 故障树分析（FTA）,FMEA与FTA的比较,
