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故障模式、影響及危害性概述
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)是可靠性設計的一種分析方法。其目的在于預防和控制故障，提高產品的可靠性。由于該方法比較簡單、實用、費用低、效果明顯及適用于各種產品的全壽命周期等優點，得到了工程界的廣泛重視。
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)包括兩個內容，即故障模式、影響分析(FMEA) 和危害性分析(CA)。前者屬定性分析，后者是在前者基礎上的擴展與深化，必須依據一定的數據，使分析量化，屬定量分析％1。
在條件允許的情況下，應盡可能進行FMECA分析，從而使分析工作深入、準確。在缺乏數據的情況下，可先采用FMEA，待條件允許時，再補充進行CA分析。
目前，在先進發達的國家中，FMECA技術已廣泛應用于宇航、核工業、機械、〖電力、造船等領域，并且明文規定，FMECA資料是不可缺少的設計資料之一。也就是說，不進行FMECA的設計，就不可能獲得生產批準。我國也制定了相應的國標、國軍標、部標等，如GJB 1391 — 92《故障模式、影響及危害性分析的要求和程序》是中國1992 年出版的國家軍用標準，規定了對產品進行故障模式、影響及危害性分析的要求和程序，主要適用于軍工產品[17]。 %
2.1,1 FMECA分析目的
(1) 明確重要故障模式
通過FMEA分析可以確定對系統有重大影響的故障模式，從而為改善系統提供依據，進而預防事故的發生。
(2) 明確品質管理存在問題
通過FMEA可以確定品質管理、檢驗、制造等各階段可能出現的問題點，FMEA 結果可作為改善對象列入作業過程、測試過程、檢驗標準等過程之中，從而有利于預防問題的產生。
(3) 確定設計及維護改進需求
通過FMEA,可以確定設備的重要故障，并可據此確定是否需要增加系統安全性設計或冗余設計；同時可檢驗其維護方式、保養周期等。通過FMEA重新修改操作說明書，可以明確產品安全方面的問題點，為防范操作失誤提供第一手資料。
(4) 設計評審
FMEA的分析結果可作為設計評審的輸入，以確定設計方面是否存在重大問題，并據此對設計進行評審和更改。
2.1.2常用的術語
依據GJB1391-92，FMEA方法是以表格形式來分析系統最基本構成件或構成件發生故障時，會對上層系統或子系統造成何種影響。通過FMEA分析可以幫助確定故障原因，并通過采取補償措施來消除故障原因，及降低故障影響[17]。FMEA的分析對象可
以是產品、設備、制造過程、或設備維護作業等。FMEA分析法可被應用于設計策劃、
開發、設計制造直至使用等各個階段。
2.1.2.1 故障
產品不能或將不能完成預定功能的事件或狀態稱為故障。對某些不可修復的產品，
如電子元器件、彈藥等稱為失效。
2.1.2.2故障模式
(1) 故障模式的定義
故障模式是發生在構成件或子系統上的故障狀態或故障現象，可依據其特征分為機械類故障、電器類故障、化學類故障等。
(2) 常見故障模式
一般講，可以把故障模式分為：損壞、退化、松脫、失調、堵塞與滲漏、功能下降及其他等八種類型。
(a) 損壞型故障模式主要針對強度不足等失效問題，例如：裂痕、裂紋、破裂、裂開、斷裂，碎裂、彎壞、扭壞、變形過大、塑性變形、拉傷、卡死、燒蝕、燒壞、燒斷、擊穿、磨料磨損、點蝕，蠕變、剝落、短路、開路、斷路、錯位等。
(b) 退化型故障模式主要針對時間等失效問題，例如：老化、變色、變質、表面防護層脫落、浸蝕、腐蝕、正常磨損、積炭、發卡等。
(c) 松脫型故障模式主要針對聯接等失效問題，例如.•松曠、松動、脫開，脫掉、脫焊等。
(d) 失調型故障模式主要針對裝配、調整等失效問題，例如：間隙不適、流量不當、壓力不當、電壓不適、電流不適、行程不當、響度不適等。
(e) 堵塞型故障模式主要針對通路等失效問題，例如：不暢、堵塞等。
(f) 滲漏型故障模式主要針對密封等失效問題，例如：滲油、滲水、漏油、漏水、漏氣、漏風、漏電、漏雨等。
(g) 功能型故障模式主要針對動作等失效問題，例如：功能不正常、性能不穩定、性能下降、性能失效、起動困難、運動超前、運動滯后，運動干涉、轉向過度、轉向沉重（控制操縱不靈活)、轉向不回位、離合器結合不穩、分離不徹底、分離不開、制動剎車跑偏、流動不暢、指示不準、參數輸出不準、失調，抖動、溫升過高、漂移、聲不響、燈不亮、接觸不良、有異響等。
(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，如潤滑不良、汽車
沒油、駕駛室悶熱、缺油、缺水、排冒黑煙等。
2.1.2.3故障影響
故障模式對產品的使用、功能或狀態所導致的后果。故障影響一般分為局部影響，
高一層影響和最終影響三級。
2.1.2.4故障原因
直接導致故障或引起性能降低進一步發展為故障的那些物理或化學過程、設計缺
陷、工藝缺陷、零件使用不當或其他過程。
2.1.2.5嚴重度
嚴重度又稱為嚴酷度，是指故障模式所產生后果的嚴重程度。嚴重度應考慮到故障
造成的最壞的潛在后果，并應根據最終可能出現的人員傷亡、系統損壞或經濟損失的程
度來確定。它有定性描述和定量描述。
2.1.2.6危害性與危害度
危害性是故障模式發生后果及其發生概率的定性描述。
危害度是故障模式發生后果及其發生概率的定量描述。故障模式是發生在構成件或子系統上的故障狀態或故障現象，可依據其特征分為機械類故障、電氣類故障、化學類故障等。
2.1.3開展FMEA應具備的條件
FMEA的任務是列出在產品任務階段中各種故障模式、故障原因，并對每種故障模式可能造成的后果進行分析，劃分相應的嚴重度類別，提出應采取的預防性措施。為此，在進行FMEA分析時，對分析對象有全面而深入的了解是十分重要的。因為FMEA的基礎是列舉故障模式，如果對分析對象缺乏系統、深入的了解，列舉出的故障模式要么漏洞百出，要么不倫不類，對改善并無多大幫助[18~2()]。為了使FMEA分析能真正發揮其應有的作用，分析人員在對分析對象實施FMEA分析前，需要具備以下基本條件：
(1) 熟悉產品的工作原理、任務階段、環境條件、各項功能及設計要求；
(2) 對同類產品或相似產品的故障情況有所了解；
(3) 收集產品的文件和資料，包括系統圖、結構圖、動作順序、操作指導書、故障排除等；
(4) 對類似系統的調查。通過對功能、性能、用途、使用條件等方面相類似的系統之特征、故障及對策的調查，加深對該系統的認識。
2.1.4 FMEA的分析步驟
進行系統的FMECA —般分為以下十一個步驟。
(1) 明確分析范圍根據系統的復雜程度、重要程度、技術成熟性、分析工作的進度和費用約束等，確定系統中進行FMECA的產品范圍。
(2) 系統任務分析描述系統的任務要求及系統在完成各種任務時所處的環境條件。系統的任務分析結果一般用任務剖面來描述。
(3) 系統功能分析分析明確系統中的產品在完成不同的任務時所應具備的功能、工作方式及工作時間等。
(4) 確定故障判據制定與分析判斷系統及系統中的產品正常與故障的準則。
(5) 確定故障模式故障模式分析是找出系統中每一產品（或功能、生產要素、工藝流程、生產設備等）所有可能出現的故障模式。
(6) 確定故障模式影響故障影響分析是找出系統中每一產品（或功能、生產要素、工藝流程、生產設備等）每一可能的故障模式所產生的影響，并按這些影響的嚴重程度進行分類；根據故障判據確定故障模式影響的嚴重度。
(7) 確定故障原因故障原因分析是找出每一個故障模式產生的原因，根據故障判據確定故障原因的發生度和檢測度。
(8) 確定設計過程控制故障檢測方法分析是分析每一種故障模式是否存在特定的發現該故障模式的檢測方法，從而為系統的故障檢測與隔離設計提供依據。
(9) RPN最終風險評估對系統中每一產品（功能、生產要素、工藝流程、生產設備等）按其故障的發生概率、檢測率和嚴重程度進行綜合評估。
(10) 采取措施降低風險補償措施分析是針對故障影響嚴重的故障模式，提出設計改進和使用補償措施。
(11) 給出分析結論根據故障模式影響分析的結果，找出系統中的缺陷和薄弱環節，并制定和實施各種改進與控制措施，以提高產品（或功能、生產要素、工藝流程、生產設備等）的可靠性（或有效性、合理性等），以便最終完成FMEA分析。

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