加工中心FMECA故障模式、影响及危害性概述

故障模式、影响及危害性概述
故障模式、影响及危害性分析(FMECA)是可靠性设计的一种分析方法。其目的在于 预防和控制故障，提高产品的可靠性。由于该方法比较简单、实用、费用低、效果明显 及适用于各种产品的全寿命周期等优点，得到了工程界的广泛重视。
故障模式、影响及危害性分析(FMECA)包括两个内容，即故障模式、影响分析(FMEA) 和危害性分析(CA)。前者属定性分析，后者是在前者基础上的扩展与深化，必须依据一 定的数据，使分析量化，属定量分析％1。
在条件允许的情况下，应尽可能进行FMECA分析，从而使分析工作深入、准确。 在缺乏数据的情况下，可先采用FMEA，待条件允许时，再补充进行CA分析。
目前，在*发达的国家中，FMECA技术已广泛应用于宇航、核工业、机械、〖电 力、造船等领域，并且明文规定，FMECA资料是*的设计资料之一。也就是说， 不进行FMECA的设计，就不可能获得生产批准。我国也制定了相应的国标、国军标、 部标等，如GJB 1391 — 92《故障模式、影响及危害性分析的要求和程序》是中国1992 年出版的国家标准，规定了对产品进行故障模式、影响及危害性分析的要求和程序， 主要适用于军工产品[17]。%
2.1,1FMECA分析目的
(1)明确重要故障模式
通过FMEA分析可以确定对系统有重大影响的故障模式，从而为改善系统提供依 据，进而预防事故的发生。
(2)明确品质管理存在问题
通过FMEA可以确定品质管理、检验、制造等各阶段可能出现的问题点，FMEA 结果可作为改善对象列入作业过程、测试过程、检验标准等过程之中，从而有利于预防 问题的产生。
(3)确定设计及维护改进需求
通过FMEA,可以确定设备的重要故障，并可据此确定是否需要增加系统安全性设 计或冗余设计；同时可检验其维护方式、保养周期等。通过FMEA重新修改操作说明书，可以明确产品安全方面的问题点，为防范操作失误提供第一手资料。
(4)设计评审
FMEA的分析结果可作为设计评审的输入，以确定设计方面是否存在重大问题，并 据此对设计进行评审和更改。
2.1.2常用的术语
依据GJB1391-92，FMEA方法是以表格形式来分析系统基本构成件或构成件发 生故障时，会对上层系统或子系统造成何种影响。通过FMEA分析可以帮助确定故障原 因，并通过采取补偿措施来消除故障原因，及降低故障影响[17]。FMEA的分析对象可
以是产品、设备、制造过程、或设备维护作业等。FMEA分析法可被应用于设计策划、
开发、设计制造直至使用等各个阶段。
2.1.2.1故障
产品不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。对某些不可修复的产品，
如电子元器件、等称为失效。
2.1.2.2故障模式
(1)故障模式的定义
故障模式是发生在构成件或子系统上的故障状态或故障现象，可依据其特征分为机 械类故障、电器类故障、化学类故障等。
(2)常见故障模式
一般讲，可以把故障模式分为：损坏、退化、松脱、失调、堵塞与滲漏、功能下降 及其他等八种类型。
(a)损坏型故障模式主要针对强度不足等失效问题，例如：裂痕、裂纹、破裂、裂 开、断裂，碎裂、弯坏、扭坏、变形过大、塑性变形、拉伤、卡死、烧蚀、烧坏、烧断、 击穿、磨料磨损、点蚀，蠕变、剥落、短路、开路、断路、错位等。
(b)退化型故障模式主要针对时间等失效问题，例如：老化、变色、变质、表面防 护层脱落、浸蚀、腐蚀、正常磨损、积炭、发卡等。
(c)松脱型故障模式主要针对联接等失效问题，例如.•松旷、松动、脱开，脱掉、 脱焊等。
(d)失调型故障模式主要针对装配、调整等失效问题，例如：间隙不适、流量不当、 压力不当、电压不适、电流不适、行程不当、响度不适等。
(e)堵塞型故障模式主要针对通路等失效问题，例如：不畅、堵塞等。
(f)渗漏型故障模式主要针对密封等失效问题，例如：渗油、渗水、漏油、漏水、漏气、漏风、漏电、漏雨等。
(g)功能型故障模式主要针对动作等失效问题，例如：功能不正常、性能不稳定、 性能下降、性能失效、起动困难、运动超前、运动滞后，运动干涉、转向过度、转向沉 重（控制操纵不灵活)、转向不回位、离合器结合不稳、分离不*、分离不开、制动 刹车跑偏、流动不畅、指示不准、参数输出不准、失调，抖动、温升过高、漂移、声不 响、灯不亮、接触不良、有异响等。
(h)其它型故障模式：上述其中失效形式不能包括的故障模式，如润滑不良、汽车
没油、驾驶室闷热、缺油、缺水、排冒黑烟等。
2.1.2.3故障影响
故障模式对产品的使用、功能或状态所导致的后果。故障影响一般分为局部影响，
高一层影响和终影响三级。
2.1.2.4故障原因
直接导致故障或引起性能降低进一步发展为故障的那些物理或化学过程、设计缺
陷、工艺缺陷、零件使用不当或其他过程。
2.1.2.5严重度
严重度又称为严酷度，是指故障模式所产生后果的严重程度。严重度应考虑到故障
造成的坏的潜在后果，并应根据终可能出现的人员伤亡、系统损坏或经济损失的程
度来确定。它有定性描述和定量描述。
2.1.2.6危害性与危害度
危害性是故障模式发生后果及其发生概率的定性描述。
危害度是故障模式发生后果及其发生概率的定量描述。故障模式是发生在构成件或 子系统上的故障状态或故障现象，可依据其特征分为机械类故障、电气类故障、化学类 故障等。
2.1.3开展FMEA应具备的条件
FMEA的任务是列出在产品任务阶段中各种故障模式、故障原因，并对每种故障模 式可能造成的后果进行分析，划分相应的严重度类别，提出应采取的预防性措施。为此， 在进行FMEA分析时，对分析对象有全面而深入的了解是十分重要的。因为FMEA的 基础是列举故障模式，如果对分析对象缺乏系统、深入的了解，列举出的故障模式要么 漏洞百出，要么不伦不类，对改善并无多大帮助[18~2()]。为了使FMEA分析能真正发挥 其应有的作用，分析人员在对分析对象实施FMEA分析前，需要具备以下基本条件：
(1)熟悉产品的工作原理、任务阶段、环境条件、各项功能及设计要求；
(2)对同类产品或相似产品的故障情况有所了解；
(3)收集产品的文件和资料，包括系统图、结构图、动作顺序、操作指导书、故障 排除等；
(4)对类似系统的调查。通过对功能、性能、用途、使用条件等方面相类似的系统 之特征、故障及对策的调查，加深对该系统的认识。
2.1.4 FMEA的分析步骤
进行系统的FMECA —般分为以下十一个步骤。
(1)明确分析范围根据系统的复杂程度、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。
(2)系统任务分析描述系统的任务要求及系统在完成各种任务时所处的环境条件。 系统的任务分析结果一般用任务剖面来描述。
(3)系统功能分析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。
(4)确定故障判据制定与分析判断系统及系统中的产品正常与故障的准则。
(5)确定故障模式故障模式分析是找出系统中每一产品（或功能、生产要素、工艺流 程、生产设备等）所有可能出现的故障模式。
(6)确定故障模式影响故障影响分析是找出系统中每一产品（或功能、生产要素、工 艺流程、生产设备等）每一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；根据故障判据确定故障模式影响的严重度。
(7)确定故障原因故障原因分析是找出每一个故障模式产生的原因，根据故障判据 确定故障原因的发生度和检测度。
(8)确定设计过程控制故障检测方法分析是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。
(9)RPN终风险评估对系统中每一产品（功能、生产要素、工艺流程、生产设备 等）按其故障的发生概率、检测率和严重程度进行综合评估。
(10)采取措施降低风险补偿措施分析是针对故障影响严重的故障模式，提出设计 改进和使用补偿措施。
(11)给出分析结论根据故障模式影响分析的结果，找出系统中的缺陷和薄弱环节， 并制定和实施各种改进与控制措施，以提高产品（或功能、生产要素、工艺流程、生产 设备等）的可靠性（或有效性、合理性等），以便终完成FMEA分析。