第1-3可靠性分析概述课件

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.5 可靠性分析,可靠性分析是可靠性设计重要组成部分。,表13,可靠性分析的主要工作项目,1,故障模式、影响及危害性分析,(,FMECA,),2,故障树分析,(,FTA,),3,潜在通路分析,4,电路容差分析,5,耐久性分析,可靠性分析,下面简要介绍,前两项,可靠性分析工作具体内容,1.5 可靠性分析,1,1.5.1 故障模式、影响及危害性分析,(FMECA),(,1,),目的,通过系统地分析，确定元器件、零部件、设备、软件在设计和制造过程中每一个,产品层次,所有可能的故障模式，以及每一故障模式的原因及影响程度，,以便找出潜在的薄弱环节，并提出,改进,措施以,提高,产品的,可靠性,。,(2)组成,故障模式、影响及危害性分析（以下简称,FMECA,）由故障模式及影响分析（,FMEA,）和危害性分析（,CA,）,两部分组成,，,只有在进行FMEA基础上，才能进行CA。,1.5.1 故障模式、影响及危害性分析 (FMECA),2,FMECA方法分类,设计FMECA,过程FMECA,功能,FMECA,硬件,FMECA,软件,FMECA,损坏模式及影响分析,DMEA,(3)FMECA分类及适用情况,(a)FMECA分类,图 FMECA方法的分类,统计,FMECA,FMECA方法分类设计FMECA过程FMECA功能硬件软件损,3,(b)在产品寿命周期各阶段的FMECA方法的应用目的(表14),表,14,FMECA,方法的应用目的,(b)在产品寿命周期各阶段的FMECA方法的应用目的(表14,4,FMECA,FMEA,CA,目的,分析产品中所有可能产生的故障模式及其对产品所造成的所有可能影响,并按每一个故障模式的严酷度及其发生概率予以分类的一种自下而上进行归纳的分析技术,分析产品中所有可能产生的故障模式及其对产品所造成的所有可能影响,并按每一个故障模式的严酷度予以分类的一种自下而上进行归纳的分析技术,按每一个故障模式的严酷度及其发生的概率所产生的综合影响进行划等分类,用,途,（1）找出产品的所有可能的故障模式及其影响，并进行定性、定量的分析，进而采取相应措施，并确认风险低于可接受水平,（2）为确定严酷度为、类故障模式清单和单点故障模式清单提供定性、定量依据,（3）作为维修性（M）、安全性（S）、测试性（T）、保障性（S）设计与分析的输入,（4）为确定可靠性试验、寿命试验的产品项目清单提供依据,（5）为确定关键、重要件清单提供定性、定量信息,（1）找出产品的所有可能的故障模式及其影响，并进行定性分析，进而采取相应的措施,（2）为确定严酷度为、类故障模式清单和单点故障模式清单提供定性依据,（3）作为维修性（M）、安全性（S）、测试性（T）、保障性（S）设计与分析的输入,（4）为确定可靠性试验、寿命试验的产品项目清单提供依据,（5）为确定关键、重要件清单提供定性信息,主要从风险分析的角度对FMEA进行补充、扩展,表,15,FMECA、FMEA,和,CA,的目的、用途,FMECAFMEACA目的分析产品中所有可能产生的故障模式及,5,(b)FMECA,实施的步骤:,(b)FMECA实施的步骤:,6,初始约定层次产品,任 务,审核,第 页共 页,约定层次产品,分析人员,批准,填表日期,代,码,产品或,功能标志,功,能,故障模式,故障,原因,任务阶段与,工作方式,故障影响,严酷度类别,故障检测方法,设计改进措施,使用补偿措施,备注,局部影响,高一层次影响,最终,影响,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,（7）,（8）,（9）,（10）,（11）,（12）,（13）,（14）,对每一产品采用一种编码体系进行标识,记录被分析产品或功能的名称与标志,简要,描述,产品,所具,有的,主要,功能,根据故障模式分析的结果，依次填写每一产品的所有故障模式,根据故障原因分析结果，依次填写每一故障模式的所有故障原因,根据任务剖面依次填写发生故障的的任务阶段与该阶段内产品的工作方式,根据故障影响分析的结果，依次填写每一个故障模式的局部、高一层次和最终影响并分别填入第（7）栏-（9）栏,根据最终影响分析的结果，按每个故障模式确定其严酷度类别,根据产品故障模式原因、影响等分析结果，依次填写故障检测方法,根据故障影响、故障检测等分析结果依次填写设计改进与使用补偿措施,简要记录对其它栏的注释和补充说明,表16 故障模式及影响分析(FMEA)表,初始约定层次产品 任 务,7,表17 危害性分析（CA）表,初始约定层次产品 任 务 审核 第 页共 页,约定层次产品 分析人员 批准 填表日期,代,码,产品 或功能标志,功,能,故障模式,故障原因,任务阶段与工作方式,严酷度类别,故障模式概率等级或故障数据源,故障率,p,故障模式频数比,故障影响概率,工作时间,t,故障模式危害度C,m,(j),产品危害度,C,r,（j）,备注,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12),(13),(14),(15),代产品 或功能标志功故障模式故障原因任务阶段与工作方式严酷度,8,a.FMECA,方法中各约定层次的定义,（,1,）约定层次,根据分析的需要，按产品的功能关系或复杂程度划分的产品功能层次或结构层次。这些层次一般从比较复杂的系统到比较简单的零件进行划分；,（,2,）初始约定层次,进行FMECA总的完整的产品所在的层次，它是约定的产品第一分析层次；,（,3,）其他约定层次,相继的约定层次（第二、第三、第四等）、这些层次表明了直至较简单的组成部分的有顺序的排列；,（,4,）最低约定层次,约定层次中最低层的产品所在层次。它决定了FMECA工作深入、细致的程度。,a.FMECA方法中各约定层次的定义,9,液压系统451000,其他系统,主液压分系统451100,辅助液压分系统 451200,缓冲瓶,451110,液压油箱451120,柱塞液压,泵ZB-34,451130,泵轴,451131,轴承组件,451132,柱塞,451133,飞机,450000,初始约定层次,约定层次,最低约定层次,系统,分系统,装备,设备,零组件,图 某型战斗机液压系统约定层次示例图,液压系统451000其他系统主液压分系统451100辅助液,10,c.定义严酷度类别,严酷度是指产品故障模式所产生的最终影响的严重程度。应对产品故障模式的严酷度进行定义，进而对每一个故障模式按严酷度类别进行排序。,严酷度类别是依据产品每个故障模式造成最终可能出现的人员伤亡、“初始约定层次”产品损坏和环境损害等方面的影响程度而确定的。,表18 产品常用的严酷度等级划分,严酷度等级,严 重 程 度 定 义,类（,灾难的,）,引起人员死亡或产品（如飞机、导弹、坦克及舰船等）毁坏及重大环境损害,类（,致命的,）,引起人员严重伤害、或重大经济损失或导致任务失败、产品严重毁坏及严重环境损害,类（,中等的,）,引起人员中等程度伤害、或中等程度的经济损失，或导致任务延误或降级、产品中等程度损坏或中等程度的环境损害,类（,轻度的,）,不足以导致人员伤害、或轻度经济损失或产品轻度损坏及环境损害，但它会导致非计划性维护或修理,c.定义严酷度类别严酷度等级严 重 程 度 定 义,11,1.5.2,故障树分析,(,FTA,),(1),目的,通过对可能造成产品故障的各种因素进行析，,能,定性地,确定产品故障发生的所有,原因和原因组合,，并,定量地,确定产品,故障的发生概率,。,通过故障树分析，,能够透彻了解系统，找出薄弱环节，改进产品设计、,使用环境、维修方式等,，提高产品可靠性，同时验证重大故障的发生概率是否能满足可靠性要求。,1.5.2 故障树分析(FTA),12,(2),适用对象和情况,FTA适用于电子、机电、机械，或者新研产品、老品、老品改进等各类产品。,FTA适用于系统寿命周期的,任何阶段,，包括从设计阶段早期直至批生产前的各个设计阶段，以及生产和使用阶段。,在设计阶段,，,FTA可帮助查找,潜在的产品故障模式,和,灾难性危险因素,，发现可靠性和安全性薄弱环节，改进设计；,在生产和使用阶段,，可以帮助对,故障事件开展调查分析,，更改设计或改进生产手段和使用维修方案。,(2)适用对象和情况,13,(3),主要内容,(A)方法:,FTA是将一个不希望的产品故障事件或灾难性的产品危险事件做为,顶事件,，通过,由上向下,的严格,按层次的故障因果逻辑分析,，,建立故障树,。,逐层找出对上一层事件必要而充分的直接原因，最终找出导致顶事件发生的所有,原因,（包括硬件、软件、环境、人为因素等）,和原因组合,，,即各个底事件,。,在具有,基础数据时,计算出,顶事件发生概率,和,底事件重要度,等,定量指标,。,下面介绍,建立故障树概念和具体,实施,。,(3)主要内容,14,图 故障树示例,图 故障树示例,15,(B),选择顶事件,顶事件是建立故障树的基础，选择的顶事件不同，则建立的故障树也不同。,在进行故障树分析时，选择顶事件的方法如下：,（a）在设计过程中进行FTA时，一般从那些,显著影响产品技术性能、经济性、可靠性和安全性的故障中选择,确定顶事件。,（b）在FTA之前若已进行了FME(C)A，则可以从故障,严酷度为,、类的系统故障模式,中选择其中一个故障模式确定为顶事件。,（c）发生,重大故障或者事故后,，可以将,此类事件,作为顶事件，通过故障树分析为故障归零提供依据。,对于顶事件必须严格选择，否则建出的故障树将达不到预期的目的。大多数情况下，产品会有多个不希望事件，应对它们一一确定，分别作为顶事件建立故障树并进行分析（见下面,示例图,）。,(B)选择顶事件,16,(C),建造故障树,故障树的建立,故障树是一种特殊的,倒立树状,因果关系逻辑图,。,它用事件,符号、逻辑门符号,和转移符号,(子树转移符号),描述系统中各种事件之间的因果关系。,逻辑门的输入事件是输出事件的“,因,”，逻辑门的输出事件是输入事件的“,果,”。,(C)建造故障树故障树的建立,17,序号,符号,名称,说明,1,基本事件,（,底事件,）,在特定的故障树分析中无须探明其发生原因的底事件。,2,未探明事件,原则上应进一步探明其原因但暂时,不必或者不能,探明其原因的,底事件,。,3,结果事件,（,中间事件,或,顶事件,）,故障树分析中由其他事件或者事件组合所导致的事件。其中，位于故障树顶端的结果事件为顶事件，位于顶事件和底事件之间的结果事件为中间事件。,a,.故障树常用事件及其符号,序号,符 号,名 称,说 明,1,与门,表示仅当所有输入事件发生时，输出事件才发生。,2,或门,表示至少一个输入事件发生时，输出事件就发生。,b,.故障树常用逻辑门及其符号,序号符号名称说明1基本事件在特定的故障树分析中无须探明其发生,18,故,障,树,c.故障树分析图的组成:,基本事件：是无需探明其发生原因的底事件,底事件是故障树中仅导致其他事件的原因事件。它位于所讨论的故障树底端，总是某个逻辑门的输入事件而不是输出事件,未探明事件：是原则上应进一步探明其原因但暂时不必或者不能探明其原因的底事件,顶事件：是故障树分析中所关心的最后结果事件。它位于故障树的顶端，代表了系统不希望发生的事件,中间事件是位于底事件和顶事件之间的结果事件,E,0,E,23,E,1,E,2,E,3,故c.故障树分析图的组成:基本事件：是无需探明其发生原因的底,19,故,障,树,d.故障树分析图的组成:,E,0,E,23,E,1,E,2,E,3,或门：当输入事件中至少有一个发生时，则输出事件发生，这种关系称为事件并,用逻辑“或门”描述,与门：门的输入事件同时发生时，输出事件必然发生，这种逻辑关系称为事件交，用逻辑“与门”描述,E,0,E,23,E,1,E,2,E,3,故d.故障树分析图的组成:E0E23E1E2E3或门：当输入,20,e.建故障树示例,不同顶事件,电路开关合上后,电动