FMECA中的故障分析
4.2.1 故障模式分析故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态(对某些产品如电子元器件、弹药等称为失效)。而故障模式是故障的表现形式,如短路、开路、断裂、过度耗损等。一般在研究产品的故障时往往是从产品的故障现象人手,进而通过现象(即故障模式)找出故障原因。故障模式是进行FMECA的基础,同时也是进行其它故障分析(如故障树分析、事件树分析等)的基础之一。产品的故障与产品所属系统的规定功能和规定条件密切相关,在对具体的系统进行故障分析时,必须首先明确系统在规定的条件下丧失规定功能的判别准则,即系统的故障判据,这样才能明确产品的某种非正常状态是否为该产品的故障模式。在进行故障模式分析时,应注意区分两类不同性质的故障,即功能故障和潜在故障。功能故障是指产品或产品的一部分不能完成预定功能的事件或状态。即产品或产品的一部分突然、彻底地丧失规定的功能。潜在故障是指产品或产品的一部分将不能完成预定功能的事件或状态。潜在故障是指示功能故障将要发生的一种可鉴别(人工观察或仪器检测)的状态。例如,轮胎磨损到一定程度(可鉴别的状态),会发生爆胎故障(功能故障)。如图4-3中给出某金属材料的功能故障与潜在故障的示例。需指出的是并不是所有的故障都经历潜在故障再到功能故障这一变化过程。在进行故障模式分析时,区分潜在故障模式与功能故障模式是十分必要的(如潜在故障模式可用于产品的故障监控与检测)。4.2.2 故障原因分析故障模式分析只说明产品将以何种状态发生故障,并未说明产品为何发生故障。因此,为了更确切地剖析故障,还必须分析产生每一故障模式的所有可能原因。分析故障原因一般从两方面着手:一方面是导致产品功能故障或潜在故障的产品自身的物理、化学或生物变化过程等直接原因；另一方面是由于其它产品的故障、环境因素和人为因素等引起的间接故障原因。直接故障原因又称为故障机理。另外,正确区分故障模式与故障原因是非常重要的。故障模式是可观察到的故障表现形式,而直接故障原因描述的是由于设计缺陷、质量缺陷、元器件误用和其它故障过程而导致故障机理。例如,在晶体管内基片上有一个裂缝,可以导致集电极到发射极开路,在这里“集电极到发射极开路”是故障模式,而“晶体管内基片上有裂缝”是故障原因(机理)。4.2.3 故障影响分析故障影响是指每一种假定的故障模式所引起的各种后果。这种后果包括故障模式对各有关系统功能、人员安全、硬件性能和环境的影响。当分析系统中某产品的故障模式对其它产品的故障影响时,通常不仅要分析该故障模式对其产品所在相同层次的其他产品造成的影响,还要分析该故障模式对其产品所在层次的更高层次产品的影响。通常将这些按约定层次划分的故障影响分别称为局部影响、高上一层次影响和最终影响。局部影响是考虑故障模式对所分析单元的故障影响,并连同二次影响阐明每种假定的故障模式对该单元输出的后果。确定局部影响的目的是对现有单元进行替换,或为建议采取某些措施提供一个依据,还可为更高功能级的FMECA提供故障模式。对上一级的影响是指假设的故障模式对被研究的产品等级再高一级的工作和功能的影响。也就是每一假设的故障模式对更高一级产品造成的后果。最终影响是指假定的故障模式通过所有中间功能级,最终对最高系统的工作和功能状态的影响。这里所描述的最终影响可以是多重故障(即同时出现两个或多个独立故障)的后果。例如晶体管的电流超过过流保护阀值,同时保护电路故障,这时所引起的最终影响就是多重故障影响。
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