基本概念

故障模式影響分析FMEA(Failure Mode Effect Analysis) ：是指在產品設計過程中，通過對各組成單元潛在的各種故障模式及其對產品功能的影響進行分析，并把每一種潛在故障模式按它的嚴酷度予以分類，提出可以采取的預防改進措施，以提高產品可靠性的一種設計方法。

故障模式影響及危害度分析FMECA：( Failure Mode Effect and Criticality Analysis )是FMEA的基礎上再增加一層任務，即判斷這種故障模式影響的致命程度有多大，使分析量化。

故障模式：故障的表現形式。例如電容器的開路與短路、晶體管各極間的開路與短路、機械零件斷裂等。

失效機理：導致零件失效的物理、機械或熱(化學)等內在原因。

危害度：對失效模式及其出現頻率的嚴重性的相對量度。

故障模式分析：將可能發生的失效或故障分類，分析每一種模式發生的概率大小，但不一定分析發生的原因。

故障影響分析： 分析元器件、零件的故障模式對組件、部件、設備、分系統和系統的影響。

危害度分析： 將失效所產生的影響按照其后果的危害程度加以分類，并計算造成每類危害的概率（危害度），采取措施改進設計。

FMECA的列表分析法

列表分析法是根據可靠性框圖將有關的故障模式、失效率、失效影響等列一明細表，以便分析計算。

FMEA的矩陣分析法

對復雜系統，應用矩陣分析法非常有利。FMECA的矩陣分析法是根據可靠性框圖將有關故障模式、失效率、失效影響等列成FMECA矩陣，以便分析。

FMECA的特點

1）簡單易行，基本為定性分析，也可以進行一定的定量分析。

2）適用于產品研制的全過程和各階段。

3）可以在一定程度上反映人為因素所引起的失誤。

4）實際效果大，是其它失效分析的基礎之一。

5) 可以借助于計算機進行FMECA分析。

6）它是一種單因素分析，不適合多因素相互/同時作用時導致一種結果的分析。

故障樹分析(FTA)

故障樹是把最不希望發生的系統故障狀態作為系統故障的分析目標，然后自上而下地尋找直接導致這一故障發生的全部因素，并將這些因素用符號連成圖。

事件及符號

底事件：位于事故樹的底端。分為:a基本事件和b未探明事件。指導致其它事件發生的原因事件，本身無須再探究。

結果事件：c結果事件是故障樹分析中由其它事件或事件組合所導致的事件。結果事件分為頂事件和中間事件。頂事件位于故障樹的頂端，是故障樹分析中所關心的事件。中間事件是位于頂事件和底事件之間的一切事件。

特殊事件：指在故障樹分析中需要用特殊符號表明其特殊性或應引起注意的事件。分為d開關事件、e條件事件和f人為事件。開關事件是在正常條件下必然發生或必然不發生的特殊事件。條件事件是描述邏輯門起作用的具體限制的特殊事件。人為事件是由于人為差錯或疏忽而造成的底事件。

故障樹的定性分析

故障樹的定性分析主要研究導致頂事件發生的最小割集。設故障樹中有n個底事件x1,x2,…,xn，C={xi ,… ,xj}(i,j≤n)為某些事件的集合。當C中全部底事件都發生時，頂事件必然發生，則稱為故障樹的一個割集。任意去掉其中一個底事件后就不是割集了，這樣的割集成為最小割集。求最小割集的常用方法有下行法和上行法。

下行法

由上而下，遇到與門就把與門下面所有輸入事件均排列于同一行，遇到或門就把或門下面的所有輸入事件均排成同一列。依此類推，一直到不能分解為止。這樣得到的基本事件集合是割集，但不一定是最小割集。

找出最小割集的方法：讓每一個底事件依次對應一個素數； 把每個割集也對應一個數，該數是割集中底事件對應的素數的乘積；經排列后可得到一串由小到大的數列對應各個割集；這些數依次相除，例如若N2能被N1整除，則它們對應的割集即不為所求的最小割集。

上行法

這種算法由下而上進行，故稱為“上行法”。每進行一步，根據故障樹的邏輯關系，并用布爾代數運算規則進行運算并簡化，算到最后即得到最小割集。

故障樹的定量分析

故障樹定量分析的任務就是要計算或估計頂事件發生的概率。它可以通過最小割集求頂事件的發生概率，也可以Monte Carlo仿真的方法進行估計。

潛在通路分析

系統發生故障，有時并非是由于元器件和部件損壞、參數漂移、電磁干擾等原因所造成的，而是由于系統的“潛在通路”作用造成的。所謂“潛在通路”，指的是在某種條件下，電路中產生的不希望有的通路，它的存在會引起功能異常或抑制正常功能。潛在通路分(Sneak Circuit Analysis 簡稱SCA)是在假定所有組件均正常工作的情況下，分析哪些能引起功能異常或抑制正常功能的潛在通路，為改進設計提供依據。

潛在通路的特點

(1)潛在通路并非在系統每次運行時都會起作用，在某種特定條件下才起作用，多數情況下，難以通過試驗來發現。
(2)潛在通路并非一定是個不良狀況。比如，當其它通路出現故障時，某些潛在通路代替故障電路完成任務。因此，在采取措施前，須對潛在通路的內涵、本質加以研究，確定它對電路功能的影響。

產生潛在通路的原因

(1)分系統設計人員對連接各分系統缺乏全面的考慮;
(2)沒對設計評審完成后所做的更改，會給系統帶來的影響，進行充分的審查;
(3)操作人員出差錯。

潛在通路的四種表現形式

(1)潛在電路：指在某種條件下，電路中產生不希望有的通路，它會引起功能異常或抑制正常功能。

(2)潛在時間：潛在時間指某種功能在一個不希望出現的時間內存在或發生。

(3)潛在標志：指開關或控制系統上的標志不得當，會引起操作失靈。

(4)潛在指示:指會引起混淆或不正確的指示，它會造成錯誤的操作。

潛在通路分析方法的特點

(1)潛在通路分析時，一般不考慮環境變化的影響，不識別由于某些硬件故障、制造或對環境敏感所引起的潛在電路。

(2)潛在通路分析與可靠性大綱中通常進行的其它分析相比，側重面有所不同。潛在通路分析只注重系統各元部件之間的相互連接、相互關系及相互影響，不注重元部件本身的可靠性。更注重系統將發生什么故障，而不注重系統如何正常工作。

(3)在確定潛在狀態時，必須滿足的首要條件是保證用于分析的電路能代表實際的系統電路。

(4)對于較復雜的系統，進行潛在通路分析的工作量極大，一般宜用計算機處理。

總結

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