可靠性設(shè)計技術(shù)工作規(guī)范_第1頁
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文檔簡介

1、可靠性設(shè)計技術(shù)工作規(guī)范1. 范圍本規(guī)范規(guī)定了可靠性設(shè)計大綱、工作計劃編制的相關(guān)要求。 本規(guī)范規(guī)定了可靠性設(shè)計準(zhǔn)則、原則與方法的相關(guān)要求。2. 規(guī)范性引用文件GJB450A-2004 裝備可靠性工作通用要求GJB841-1990 故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng) GJB899A-2009 可靠性鑒定和驗收試驗GB/T7826-20012 系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和影響分析(FMEA )程序3. 術(shù)語和定義 3.1 可靠性可靠性(Reliability )指產(chǎn)品(包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng))在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的能力??煽啃灾笜?biāo)主要反映產(chǎn)品或設(shè)備的可靠性(Reliabil

2、ity ),可靠性是部件(Part )、元件(Component )、產(chǎn)品(Product )或系統(tǒng)(System )的完整性的最佳數(shù)量的度量。平均故障間隔時間又稱平均無故障時間(Mean Time Between Failure,MTBF )指可修復(fù)產(chǎn)品兩次相鄰故障之間的平均時間,是衡量一個產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。 3.2 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計(Reliability Design),即根據(jù)可靠性理論與方法確定產(chǎn)品零部件以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)方案和有關(guān)參數(shù)的過程。設(shè)計水平是保證產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)??煽啃栽O(shè)計,在產(chǎn)品設(shè)計過程中,為消除產(chǎn)品的潛在缺陷和薄弱環(huán)節(jié),防止故障發(fā)生,以確保滿足規(guī)定的固有可靠性要求所采取

3、的技術(shù)活動??煽啃栽O(shè)計是可靠性工程的重要組成部分,是實現(xiàn)產(chǎn)品固有可靠性要求的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),是在可靠性分析的基礎(chǔ)上通過制定和貫徹可靠性設(shè)計準(zhǔn)則來實現(xiàn)的。 4. 可靠性設(shè)計大綱為了保證產(chǎn)品滿足規(guī)定的可靠性要求而制定的一套文件,包括可靠性設(shè)計組織機(jī)構(gòu)及其職責(zé),要求按進(jìn)度實施的工作項目、工作程序和需要的資源等。 4.1 可靠性設(shè)計大綱的構(gòu)成目的和任務(wù) 目標(biāo)可靠性指標(biāo)及定義 工作組織及其職責(zé)可靠性工作項目及其實施表(見附表1)4.2 可靠性設(shè)計的目的和任務(wù)可靠性設(shè)計的目的是在綜合考慮產(chǎn)品的性能、可靠性、費(fèi)用和設(shè)計等因素的基礎(chǔ)上,通過采用相應(yīng)的可靠性設(shè)計技術(shù),使產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)符合所規(guī)定的可靠性要求。系統(tǒng)

4、可靠性設(shè)計的主要任務(wù)是:通過設(shè)計,基本實現(xiàn)系統(tǒng)的固有可靠性。說“基本實現(xiàn)”是因為在以后的生產(chǎn)制造過程中還會影響產(chǎn)品固有可靠性。該固有可靠性是系統(tǒng)所能達(dá)到的可靠性上限。所有的其他因素(如維修性)只能保證系統(tǒng)的實際可靠性盡可能地接近固有可靠性??煽啃栽O(shè)計的任務(wù)就是實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計的目的,預(yù)測和預(yù)防產(chǎn)品所有可能發(fā)生的故障。也就是挖掘和確保產(chǎn)品潛在的隱患和薄弱環(huán)節(jié),通過設(shè)計預(yù)防和設(shè)計改進(jìn),有效地消除隱患和薄弱環(huán)節(jié),從而使產(chǎn)品符合規(guī)定的可靠性要求。也可以說可靠性設(shè)計一般有兩種情況:一種是按照給定的目標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計,通常用于新產(chǎn)品的研制和開發(fā);另一種是對現(xiàn)有定型產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié),應(yīng)用可靠性的設(shè)計方法加以改

5、進(jìn)、提高,達(dá)到可靠性增長的目的。 4.3 可靠性設(shè)計大綱要求體現(xiàn)在各項可靠性設(shè)計分析工作應(yīng)盡可能安排在產(chǎn)品研制的早期,可靠性設(shè)計、分析、管理工作越早投入效果越好。在產(chǎn)品設(shè)計過程中能解決的問題不要等到可靠性試驗時再去暴露,可靠性試驗是對優(yōu)質(zhì)的可靠性設(shè)計的檢驗、完善和補(bǔ)充,而不是對劣質(zhì)設(shè)計的補(bǔ)課??煽啃栽O(shè)計必須融合滲透到性能設(shè)計中去,這樣會收到事半功倍的效果。否則,等到性能設(shè)計確定之后再做可靠性設(shè)計會形成“兩張皮”,難以提高產(chǎn)品的可靠性,費(fèi)時費(fèi)力效果不好。各級行政指揮、設(shè)計師系統(tǒng)、質(zhì)量師系統(tǒng)、專職可靠性人員、兼職可靠性人員各負(fù)其責(zé)。根本的原則是誰設(shè)計的產(chǎn)品,誰對該產(chǎn)品可靠性負(fù)責(zé),誰來完成相應(yīng)的可靠

6、性設(shè)計、分析、試驗工作。4.4 制定可靠性設(shè)計大綱的原則大多數(shù)可靠性工作項目都有標(biāo)準(zhǔn)可依,大綱應(yīng)以有關(guān)國軍標(biāo)、國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可靠性大綱各工作項目的貫徹實施應(yīng)按閉環(huán)管理的原則實現(xiàn),通過內(nèi)部審核或評審、階段評審、可靠性工作系統(tǒng)的推動、質(zhì)量師系統(tǒng)的監(jiān)控、的運(yùn)行等手段和措施實現(xiàn)閉環(huán)管理。 5. 可靠性設(shè)計工作計劃工作計劃是可靠性設(shè)計大綱的具體化和實施保證。 5.1 可靠性設(shè)計工作計劃的作用可靠性工作計劃的作用包括:是設(shè)計計劃部門下達(dá)產(chǎn)品可靠性設(shè)計任務(wù)的依據(jù);是實現(xiàn)可靠性大綱規(guī)定的可靠性定量、定性要求的保證; 是研究室和設(shè)計人員安排設(shè)計活動的依據(jù);是專職可靠性人員進(jìn)行可靠性總體設(shè)計與協(xié)調(diào)的依據(jù)

7、; 是質(zhì)量師系統(tǒng)對可靠性大綱執(zhí)行情況監(jiān)督控制的依據(jù); 是可靠性工作系統(tǒng)推動型號可靠性工作的依據(jù)。 5.2 可靠性設(shè)計工作計劃的要求制定可靠性工作計劃有以下三方面的要求:可靠性工作計劃應(yīng)與產(chǎn)品研制進(jìn)度、工作內(nèi)容相協(xié)調(diào) 可靠性工作項目的實施應(yīng)循序漸進(jìn)、逐步深人、反復(fù)迭代首先由專職可靠性人員依據(jù)型號可靠性大綱、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和本型號具體情況寫出該工作項目的實施指南,再進(jìn)行專項可靠性培訓(xùn)并考核,由設(shè)計人員結(jié)合產(chǎn)品性能設(shè)計寫出初步設(shè)計分析報告,隨產(chǎn)品研制的不斷深人和信息積累再修改完善可靠性設(shè)計分析報告,到定型階段寫出最終設(shè)計分析報告。可靠性工作計劃對各工作項目的實施應(yīng)有檢查有跟蹤,實現(xiàn)閉環(huán)管理。 5.3 可靠

8、性設(shè)計工作計劃的主要內(nèi)容可靠性設(shè)計工作計劃可以按各研制階段方案設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段、施工設(shè)計階段、設(shè)計定型階段內(nèi)每年四個季度安排,主要內(nèi)容有:各工作項目依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)或型號規(guī)范、工作內(nèi)容、輸出形式、工作程序、要求、責(zé)任單位和責(zé)任人。以方案設(shè)計階段為例的工作計劃見附表2。6. 可靠性設(shè)計準(zhǔn)則可靠性設(shè)計準(zhǔn)則是把已有的,相似的產(chǎn)品的工程經(jīng)驗總結(jié)起來,使其條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化,成為設(shè)計人員進(jìn)行可靠性設(shè)計所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。可靠性設(shè)計準(zhǔn)則一般都是針對某個型號或產(chǎn)品的,建立設(shè)計準(zhǔn)則是工程項目可靠性工作的重要而有效的工作項目。編制可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的主要依據(jù),一般有:(1)型號立項論證報告、研制總要求及

9、研制合同(包括工作說明)中規(guī)定的可靠性設(shè)計要求;(2)國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和手冊中所提出的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則等相關(guān)內(nèi)容; (3)同類型產(chǎn)品的可靠性設(shè)計經(jīng)驗以及可供參考采用的通用可靠性設(shè)計準(zhǔn)則。(4)通過調(diào)研,了解使用人員在使用中對產(chǎn)品的可靠性方面需求,整理轉(zhuǎn)化為可靠性設(shè)計準(zhǔn)則;(5)研制單位所積累的可靠性設(shè)計經(jīng)驗和失敗所取得的教訓(xùn)。 6.2 可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的主要內(nèi)容(1) 簡化設(shè)計 (2) 冗余設(shè)計 (3) 熱設(shè)計(4) 環(huán)境防護(hù)設(shè)計防潮濕設(shè)計 防鹽霧腐蝕設(shè)計 防霉菌設(shè)計(5) 抗沖擊、振動和噪聲設(shè)計 (6) 穩(wěn)定性設(shè)計 (7) 安裝設(shè)計 (8) 液壓件設(shè)計(9) 原材料、零部件和元器件選用 (1

10、0) 包裝、貯存、裝卸與運(yùn)輸設(shè)計包裝設(shè)計 貯存方式設(shè)計 裝卸方式設(shè)計 運(yùn)輸方式設(shè)計(1) 抗疲勞設(shè)計 (2) 抗磨損設(shè)計 (3) 抗腐蝕設(shè)計 (4) 防斷裂設(shè)計 (5) 防松動設(shè)計(1) 總體可靠性設(shè)計 (2) 典型產(chǎn)品可靠性設(shè)計 6.3 可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的貫徹可靠性設(shè)計準(zhǔn)則是型號技術(shù)規(guī)范的重要組成部分,必須予以認(rèn)真貫徹。6 7. 可靠性設(shè)計原則在可靠性設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下原則:(1) 盡可能減少零件件數(shù),尤其是故障率高的零件數(shù);(2) 采用標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品;7(3)檢查、調(diào)試和互換容易實現(xiàn); (4)零件互換性好; (5)可靠性設(shè)計應(yīng)有明確的可靠性指標(biāo)和可靠性評估方案; (6) 可靠性設(shè)計必須貫穿于

11、功能設(shè)計的各個環(huán)節(jié),在滿足基本功能的同時,要全面考慮影響可靠性的各種因素;(7) 應(yīng)針對故障模式(即系統(tǒng)、部件、元器件故障或失效的表現(xiàn)形式)進(jìn)行設(shè)計,最大限度地消除或控制產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的故障(失效)模式;(8) 在設(shè)計時,應(yīng)在繼承以往成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,積極采用先進(jìn)的設(shè)計原理和可靠性設(shè)計技術(shù)。但在采用新技術(shù)、新型元器件、新工藝、新材料之前,必須經(jīng)過試驗,并嚴(yán)格論證其對可靠性的影響;(9) 在進(jìn)行產(chǎn)品可靠性的設(shè)計時,應(yīng)對產(chǎn)品的性能、可靠性、費(fèi)用、時間等各方面因素進(jìn)行權(quán)衡,以便做出最佳設(shè)計方案。8. 可靠性設(shè)計的基本方法由于產(chǎn)品種類及其系統(tǒng)的復(fù)雜程度不同,可靠性的設(shè)計方法也應(yīng)有所不同,一般

12、常用的可靠性設(shè)計方法有可靠性預(yù)測、可靠性試驗、可靠性分析、可靠性分配與可靠性評審或鑒定。8.1 可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測(Reliability Prediction )是對產(chǎn)品系統(tǒng)可能達(dá)到的可靠性水平,利用其結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境及相互關(guān)系的信息進(jìn)行定量分析估計的一種方法??煽啃灶A(yù)測是指在設(shè)計階段(當(dāng)產(chǎn)品還只是圖紙時)定量地估計未來產(chǎn)品的可靠性的一種方法。在可靠性設(shè)計中應(yīng)用可靠性預(yù)測的主要目的是:為設(shè)計決策提供科學(xué)合理的依據(jù)。如對不同設(shè)計方案的選擇,元器件、零部件質(zhì)量等級的確定,新技術(shù)、新材料的采用及設(shè)計是否需要改進(jìn)等;根據(jù)預(yù)測結(jié)果,編制可靠性關(guān)鍵件清單,為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制提供依據(jù);為可靠性試驗方案設(shè)

13、計提供依據(jù);為產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分配提供依據(jù)和順序;對產(chǎn)品使用、維護(hù)提供信息等。此外,可靠性預(yù)測還可作為不能直接進(jìn)行可靠性驗證的大型產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性估計。由于可靠性預(yù)測是根據(jù)已知的數(shù)據(jù)、過去的經(jīng)驗和知識對新產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析,因此,數(shù)據(jù)和信息來源的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和適用性以及分析方法的可行性就成為可靠性預(yù)測的關(guān)鍵??煽啃灶A(yù)測一般在設(shè)計初期就開始,而且越早進(jìn)行效果越好,并隨著產(chǎn)品設(shè)計、研制工作的展開逐步深入,不斷完善。在產(chǎn)品方案論證階段,可靠性預(yù)測只限于了解產(chǎn)品系統(tǒng)大體情況,并根據(jù)相似產(chǎn)品系統(tǒng)的已知信息進(jìn)行一般性預(yù)測。在初步設(shè)計階段,有了產(chǎn)品初步草圖和零部件一覽表,則可進(jìn)行初步的可靠性預(yù)測。

14、 而到技術(shù)設(shè)計階段,則根據(jù)已確定的元器件、零部件進(jìn)行具體、詳細(xì)的可靠性預(yù)測??煽啃灶A(yù)測一般按下述十個步驟進(jìn)行:確定質(zhì)量目標(biāo)。對產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計、研制目的、用途、功能、性能參數(shù)等進(jìn)行明確的規(guī)8定。當(dāng)然,這些規(guī)定將隨著設(shè)計、研制工作的進(jìn)展而不斷精確與完善。擬定使用模型。對產(chǎn)品系統(tǒng)交付使用到最后報廢的整個使用過程,其經(jīng)歷的環(huán)境及有關(guān)事件,如運(yùn)輸、貯存、試驗檢查、運(yùn)行操作和維修等擬定工作模型。建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。以圖解形式,形象地表明產(chǎn)品系統(tǒng)中各單元組成情況,如用可靠性方框圖、事故(或故障)樹、狀態(tài)圖或它們的結(jié)合來表述產(chǎn)品可靠性結(jié)構(gòu)模型。推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型和單元的可靠性特征量,經(jīng)過一系列假設(shè)、簡

15、化、近似運(yùn)算,推導(dǎo)出系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。這個數(shù)學(xué)模型可以是一組數(shù)字表達(dá)式,也可以是一組狀態(tài)矩陣。一般有三種模型:可靠度函數(shù)、失效率函數(shù)和平均壽命。確定單元功能。單元是組成系統(tǒng)的一個功能級別,可以是組件、部件或元器件,它們具有一定的可靠性量值,在可靠性框圖中是一個獨(dú)立方塊,必須一一確定。確定環(huán)境系數(shù)。通過產(chǎn)品系統(tǒng)在使用期中所經(jīng)歷的工作環(huán)境條件應(yīng)力分析,確定環(huán)境系數(shù)。確定系統(tǒng)應(yīng)力。根據(jù)產(chǎn)品工作方式和工作應(yīng)力分析,確定除額系數(shù)、應(yīng)用系數(shù)和工作天工作的時間比。假定失效分布。根據(jù)系統(tǒng)中各個單元的壽命特征,使用相應(yīng)的失效分布。未知失效分布時,可先假定并在取得數(shù)據(jù)后核實、修正。計算失效率。根據(jù)選定的質(zhì)量等級、環(huán)境

16、應(yīng)力、工作應(yīng)力和失效分布,計算單元的工作失效率和貯存失效率。計算產(chǎn)品可靠性。把各單元失效率數(shù)據(jù)作為輸入,利用產(chǎn)品/系統(tǒng)的可靠性數(shù)字模型,計算出產(chǎn)品/系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。在上述可靠性預(yù)測過程中,常應(yīng)用元器件應(yīng)力分析法、相似產(chǎn)品法、有源元件計數(shù)法、元件計數(shù)法和數(shù)學(xué)模型法等具體方法。8.2 可靠性試驗 可靠性試驗(Reliability Test)是對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評價的一種手段。試驗結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施、判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供依據(jù)??煽啃栽囼炓话闶窃诋a(chǎn)品的研究開發(fā)階段和大規(guī)模生產(chǎn)階段進(jìn)行的。在研究開發(fā)階段,可靠性試驗主要用于評價設(shè)計質(zhì)量、材料和工藝質(zhì)量。在大規(guī)模生產(chǎn)階

17、段,可靠性試驗的目的則是質(zhì)量保證或定期考核管理。由于階段不同,其目的和內(nèi)容也不完全相同。試驗?zāi)康耐ǔS腥缦聨追矫妫?. 在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷,評價產(chǎn)品可靠性達(dá)到預(yù)定指標(biāo)的情況;2. 生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過程提供信息;3. 對定型產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗收;4. 暴露和分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機(jī)理;5. 為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性,制定和改進(jìn)可靠性試驗方案,為用戶選用產(chǎn)品提供依據(jù)。對于不同的產(chǎn)品,為了達(dá)到不同的目的,可以選擇不同的可靠性試驗方法??煽啃栽囼炗卸喾N分類方法。1. 如以環(huán)境條件來劃分,可分為包括各種應(yīng)力條件下的模擬試驗和現(xiàn)場試驗;2. 以試驗

18、項目劃分,可分為環(huán)境試驗、壽命試驗、加速試驗和各種特殊試驗;93. 若按試驗?zāi)康膩韯澐?,則可分為篩選試驗、鑒定試驗和驗收試驗;4. 若按試驗性質(zhì)來劃分,也可分為破壞性試驗和非破壞性試驗兩大類。5. 但通常慣用的分類法,是把它歸納為五大類:A. 環(huán)境試驗;B. 壽命試驗;C. 篩選試驗;D. 現(xiàn)場使用試驗;E. 鑒定試驗。模擬試驗是通過一定方式的實驗室試驗,試驗剖面要盡量符合使用的環(huán)境剖面,但不受場地的制約,可在產(chǎn)品研制、開發(fā)、生產(chǎn)、使用的各個階段進(jìn)行。具有環(huán)境應(yīng)力的典型性、數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性、記錄的完整性等特點。通過試驗可以不斷地加深對產(chǎn)品可靠性的認(rèn)識,并可為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)和驗證?,F(xiàn)場試

19、驗是產(chǎn)品在使用現(xiàn)場的試驗,試驗剖面真實但不受控,因而不具有典型性。因此,必須記錄分析現(xiàn)場的環(huán)境條件、測量、故障、維修等因素的影響,即便如此,要從現(xiàn)場試驗中獲得及時的可靠性評價信息仍然困難,除非用若干臺設(shè)備置于現(xiàn)場使用直至用壞,忠實記錄故障信息后才有可能確切地評價其可靠性。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模龐大、在實驗室難以進(jìn)行試驗時,則樣機(jī)及小批產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性試驗有重要意義。8.3 可靠性分析可靠性分析(Reliability Analysis)是指應(yīng)用邏輯、歸納、演繹的原理和方法對系統(tǒng)可能會發(fā)生的故障進(jìn)行分析研究。FMEA 、FTA 和FRACAS 是可靠性分析中的重要手段。失效模式和影響分析(Failure M

20、ode and Effect Analysis,F(xiàn)MEA )是一種用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法。是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響,并按每一個故障模式的嚴(yán)重程度,檢測難易程序以及發(fā)生頻度予以分類的一種歸納分析方法。具體來說,通過實行FMEA ,可在產(chǎn)品設(shè)計或生產(chǎn)工藝真正實現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的弱點,可在原形樣機(jī)階段或在大批量生產(chǎn)之前確定產(chǎn)品缺陷。FMEA 最早是由美國國家宇航局(NASA )形成的一套分析模式,F(xiàn)MEA 是一種實用的解決問題的方法,可適用于許多工程領(lǐng)域,目前世界許多汽車生產(chǎn)商和電子制造服務(wù)商(EMS )都已經(jīng)采用這種模式進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)過程

21、的管理和監(jiān)控。FMEA 是從零部故障模式入手分析,評定它對整機(jī)或系統(tǒng)發(fā)生故障的影響程度,以此確定關(guān)鍵的零件和故障模式。故障模式、影響及危害性分析(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,F(xiàn)MECA ),包括故障模式及影響分析(FMEA )和危害性分析(CA )。故障模式是指元器件或產(chǎn)品故障的一種表現(xiàn)形式。一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象。如材料的彎曲、斷裂、零件的變形、電器的接觸不良、短路、設(shè)備的安裝不當(dāng)、腐蝕等。故障影響是指該故障模式會造成對安全性、產(chǎn)品功能的影響。故障影響一般可分為:對局部、高一層次及最終影響三個等級。如分析飛機(jī)液壓系統(tǒng)中的

22、一個液壓泵,它發(fā)生了輕微漏油的故障模式,對局部即對泵本身的影響可能是降低效率,對高一層次即對液壓系統(tǒng)的影響可能是壓力有所降低,最終影響即對飛機(jī)可能沒有影響。將故障模式出現(xiàn)的概率及影響的嚴(yán)酷度結(jié)合起來稱為危害性。FMECA 的實施步驟通常為:(1)掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的有關(guān)資料。(2)掌握產(chǎn)品啟動、運(yùn)行、操作、維修資料。10(3)掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料。這些資料在設(shè)計的初始階段,往往不能同時都掌握。開始時,只能作某些假設(shè),用來確定一些很明顯的故障模式。即使是初步FMECA ,也能指出許多單點失效部位,且其中有些可通過結(jié)構(gòu)的重新安排而消除。隨著設(shè)計工作的進(jìn)展,可利用的信息不斷增多,F(xiàn)MECA 工

23、作應(yīng)重復(fù)進(jìn)行,根據(jù)需要和可能應(yīng)把分析擴(kuò)展到更為具體的層次。(4)定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求。一個系統(tǒng)的完整定義包括它的主要和次要功能、用途、預(yù)期的性能、環(huán)境要求、系統(tǒng)約束條件和構(gòu)成故障的條件等。由于任何給定的產(chǎn)品都有一個或多個工作模式,并且可能處于不同的工作階段,因此,系統(tǒng)的定義還包括產(chǎn)品工作的每個模式及其持續(xù)工作期內(nèi)的功能說明。每個產(chǎn)品均應(yīng)有它的功能方框圖,表示產(chǎn)品工作及產(chǎn)品各功能單元之間的相互關(guān)系。(5)按照產(chǎn)品功能方框圖畫出其可靠性方框圖。(6)根據(jù)所需要的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有資料的多少來確定分析級別,即規(guī)定分析到的層次。(7)找出故障模式,分析其原因及影響。(8)找出故障的檢測方法。(9)找

24、出設(shè)計時可能的預(yù)防措施,以防止特別不希望發(fā)生的事件。(10)確定各種故障模式對產(chǎn)品產(chǎn)生危害的嚴(yán)酷程度。(11)確定各種故障模式的發(fā)生概率等級。(12)填寫FMEA 表,并繪制危害性矩陣,如果需要進(jìn)行定量FMECA ,則需填寫CA 表。如果僅進(jìn)行FMEA ,則第(11)步驟和繪制危害性矩陣不必進(jìn)行。故障模式發(fā)生的概率等級一般可分為:A 級(經(jīng)常發(fā)生),產(chǎn)品在工作期間發(fā)生的概率是很高的,即一種故障模式發(fā)生的概率大于總故障概率的0.2.B 級(很可能發(fā)生),產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率為中等,即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.10.2.C 級(偶然發(fā)生),產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障是偶然的,即一

25、種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.010.1.D 級(很少發(fā)生),產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率是很小的,即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.0010.01.E 級(極不可能發(fā)生),產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率接近于零,即一種故障模式發(fā)生的概率小于總故障概率的0.001.故障的危害性等級:I 類(災(zāi)難性故障 ,它是一種會造成人員死亡或系統(tǒng)(如飛機(jī) 毀壞的故障。類(致命性故障 ,這是一種導(dǎo)致人員嚴(yán)重受傷,器材或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞,從而使任務(wù)失敗的故障。類(嚴(yán)重故障 ,這類故障將使人員輕度受傷、器材及系統(tǒng)輕度損壞,從而導(dǎo)致任務(wù)推遲執(zhí)行、或任務(wù)降級、或系統(tǒng)不能起作用(如飛機(jī)誤飛 。(輕度故障 ,這

26、類故障的嚴(yán)重程度不足以造成人員受傷,器材或系統(tǒng)損壞,但需要非計劃維修或修理。故障危害性矩陣如下圖所示: 故障樹分析(Fault Tree Analysis,F(xiàn)TA )技術(shù)是美國貝爾電報公司的電話實驗室于1962年開發(fā)的,它采用邏輯的方法,形象地進(jìn)行危險的分析工作,特點是直觀、明了,思路清晰,邏輯性強(qiáng),可以做定性分析,也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性,它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。一般來講,安全系統(tǒng)工程的發(fā)展也是以故障樹分析為主要標(biāo)志的。FTA 則是從整機(jī)或系統(tǒng)故障開始,逐步分析到基本零件的失效原因。這兩種方法在國外被看作是設(shè)計圖紙一樣重要,作為設(shè)

27、計的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)資料,它收集總結(jié)了該種產(chǎn)品所有可能預(yù)料到的故障模式和原因。設(shè)計者可以較直觀地看到設(shè)計中存在的問題。 故障樹分析的基本程序:(1) 熟悉系統(tǒng):要詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù),繪出工藝流程圖或布置圖。(2) 調(diào)查事故:收集事故案例,進(jìn)行事故統(tǒng)計,設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。(3) 確定頂上事件:要分析的對象即為頂上事件。對所調(diào)查的事故進(jìn)行全面分析,從中找出后果嚴(yán)重且較易發(fā)生的事故作為頂上事件。(4) 確定目標(biāo)值:根據(jù)經(jīng)驗教訓(xùn)和事故案例,經(jīng)統(tǒng)計分析后,求解事故發(fā)生的概率(頻率 ,以此作為要控制的事故目標(biāo)值。(5) 調(diào)查原因事件:調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素。(6) 畫出故障樹:從

28、頂上事件起,逐級找出直接原因的事件,直至所要分析的深度,按其邏輯關(guān)系,畫出故障樹。(7) 分析:按故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。(8) 事故發(fā)生概率:確定所有事故發(fā)生概率,標(biāo)在故障樹上,并進(jìn)而求出頂上事件(事故的發(fā)生概率。(9) 比較:比較分可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)進(jìn)行討論,前者要進(jìn)行對比,后者求出頂上事件發(fā)生概率即可。(10) 分析:原則上是上述10個步驟,在分析時可視具體問題靈活掌握,如果故障樹規(guī)模很大,可借助計算機(jī)進(jìn)行。目前我國故障樹分析一般都考慮到第7步進(jìn)行定性分析為止,也能取得較好效果。故障報告、分析及糾正措施系統(tǒng)(Failure Report Analysis a

29、nd Corrective Action System,F(xiàn)RACAS )通常稱為“故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)”。利用“信息反饋,閉環(huán)控制”的原理,通過一套規(guī)范化的程序,使發(fā)生的產(chǎn)品故障能得到及時的報告和糾正,從而實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的增長,達(dá)到對產(chǎn)品可靠性和維修性的預(yù)期要求,防止故障再現(xiàn)。FRACAS 建立企業(yè)問題/故障信息數(shù)據(jù)庫,為可靠性設(shè)計和分析以及關(guān)于維修策略、保障策略和備件策略的制定提供數(shù)據(jù)支持。FRACAS 的工作程序和要求:故障信息傳遞和故障件處理的流程圖見圖。 圖:故障信息傳遞和故障件處理流程(1) 故障報告故障報告的范圍軍工產(chǎn)品在研制過程中發(fā)生的所有故障和重大質(zhì)量問題等(以下簡稱為故障 都

30、應(yīng)及時記錄,并填寫故障報告表。故障報告的內(nèi)容故障報告的內(nèi)容應(yīng)能完整、真實地反映故障發(fā)生時的一切情況,一般包括:a 產(chǎn)品發(fā)生故障的時間、地點及何種試驗;b 發(fā)生故障時產(chǎn)品所處的工作狀態(tài)及環(huán)境條件等;c 故障產(chǎn)品的詳細(xì)描述;d 故障現(xiàn)象和特征的詳細(xì)描述;e 故障的觀測者及觀測故障時的環(huán)境條件。故障報告的要求故障報告一般應(yīng)滿足如下要求:a 各產(chǎn)品研制單位應(yīng)根據(jù)實際情況,制定統(tǒng)一的故障報告的表格,以便對故障報告進(jìn)行傳遞、統(tǒng)計處理和儲存(推薦使用G IB84190所列各表 ;b 產(chǎn)品的故障報告應(yīng)按不同的層次(如總體、系統(tǒng)、設(shè)備、部組件等 和故障的嚴(yán)重等級規(guī)定故障報告應(yīng)報告到哪一級;c 故障報告應(yīng)規(guī)定報告

31、的時限,如重大故障應(yīng)在多少小時內(nèi)報到最高管理級,一般故障應(yīng)在多少小時內(nèi)報告到規(guī)定的管理級等d 供方在產(chǎn)品研制過程中出現(xiàn)的一般故障由各單位自行處理,但應(yīng)經(jīng)常與總體單位保持聯(lián)系,通報故障的處理情況。 故障的核實有關(guān)職能部門接到故障報告后,應(yīng)根據(jù)故障等級和故障報告的詳細(xì)程度,對故障情況進(jìn)行調(diào)查,對故障報告的準(zhǔn)確性進(jìn)行核實。一般應(yīng)做以下工作:a 重新證實初次觀測故障的真實性,進(jìn)一步錄取故障信息;b 查找故障的部位,一直到最低一級可更換的故障件;c 用相同合格件更換、代替故障件后,重新進(jìn)行測試和試驗,以確定故障是否被糾正; d 對更換下來的故障件進(jìn)行測試,以核實該可疑故障件是否確有故障,初步確定故障的范

32、圍;e 對于不可重復(fù)試驗的故障件,可以通過對故障影響和后果(如泄露、斷裂、損壞等 的詳細(xì)觀察來證實。(2) 故障分析故障分析是由故障現(xiàn)象、后果去查明故障的原因和故障機(jī)理的過程,追查故障原因,應(yīng)一直查出根本原因,并能構(gòu)造出反映故障因果邏輯關(guān)系的故障鏈,確定造成故障的責(zé)任方。對于特別重大故障應(yīng)成立故障分析工作組,負(fù)責(zé)故障的調(diào)查、分析工作,給出分析結(jié)論,完成故障分析報告,提出改進(jìn)措施的建議。故障分析工作組組長一般由與該故障無直接責(zé)任關(guān)系的專家擔(dān)任;故障分析工作組成員應(yīng)由各方面、各專業(yè)的代表組成。 故障分析的步驟對故障進(jìn)行分析的一般步驟為:a 分析有關(guān)產(chǎn)品及其故障的資料(如產(chǎn)品的設(shè)計資料、試驗程序、F

33、MEA 報告、故障報告等);b 分析故障產(chǎn)品的全部工作歷史和故障歷史;c 分析可能導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生故障的外部因素(如試驗測試設(shè)備、測試方法、操作環(huán)境及人為因素等);d 對故障件進(jìn)行檢查或測試;e 提出故障原因和故障機(jī)理的假設(shè),并用試驗或理論分析的方法進(jìn)行驗證;f. 根據(jù)試驗或理論分析的結(jié)果,給出故障分析結(jié)論,完成故障分析報告;g 提出糾正措施建議;h 整理各種資料、工作記錄、試驗數(shù)據(jù),編成檔案及時歸檔。 故障分析的方法對報告的故障進(jìn)行徹底的分析,以確定故障的根本原因。故障分析的方法一般分為以下3種:a 工程分析根據(jù)工程原理和工程經(jīng)驗,對故障產(chǎn)生的原因和機(jī)理進(jìn)行分析,可以通過理論分析計算、故障模擬試

34、驗或?qū)收霞M(jìn)行分解等方法。應(yīng)充分利用FMECA 分析結(jié)果提供的信息,運(yùn)用故障樹分析方法來幫助查明故障模式和原因之間的邏輯關(guān)系。b 失效機(jī)理分析利用觀察、測試、理化分析、解剖、X 光檢查、電子掃描顯微鏡觀測等方法,去研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、工藝過程可能產(chǎn)生的缺陷,分析導(dǎo)致這種缺陷的機(jī)理和過程。該方法主要適用于元器件、零部件和材料等硬件。c 統(tǒng)計分析通過對故障產(chǎn)品累計工作時間、次數(shù)和出故障次數(shù),對該故障模式在類似產(chǎn)品出現(xiàn)的次數(shù)加以系統(tǒng)的整理,以估計該故障模式的性質(zhì)和出現(xiàn)的概率。 對故障分析的要求無論采用上述哪一種故障分析方法,其分析的結(jié)果都應(yīng)能判明以下問題:a 該故障是相關(guān)故障,還是非相關(guān)故障? 以便估計

35、產(chǎn)品在未來使用環(huán)境中是否會發(fā)生類似的故障;b 該故障是責(zé)任故障還是非責(zé)任故障? 以便在估計產(chǎn)品可靠性時考慮是否記入該故障,同時也利于分清故障產(chǎn)品是故障源還是受害者;c 確定引起故障的責(zé)任方面,如是設(shè)計、制造的原因,還是元器件、原材料、外購件的缺陷;是設(shè)備的問題還是人為操作的錯誤,或是其他未查明的原因等;d 該故障是初次發(fā)現(xiàn),還是類似產(chǎn)品中早已出現(xiàn)過的故障;e 該故障是需要糾正的系統(tǒng)性問題引起的,還是偶然性問題引起的,如果是偶然性故障,它出現(xiàn)的概率是多少? 是否需要糾正。 故障分析報告一般故障的分析報告可參照故障分析報告表,完成對故障的分析和擬采取糾正措施的建議。 重大故障應(yīng)由相關(guān)職能部門或故障

36、分析工作組完成故障分析報告。故障分析報告是對整個故障分析處理過程的總結(jié),是確定和實施糾正措施的依據(jù)。重大故障的分析結(jié)論應(yīng)由有關(guān)方面組織評審,確認(rèn)后方可提出糾正措施的建議。故障分析報告一般包括以下內(nèi)容:a 、對產(chǎn)品工作的歷史和對故障件的故障現(xiàn)象、特征的描述;b 故障調(diào)查和分析過程;c 故障原因和機(jī)理的分析、論證;d 建議的糾正措施和需說明的問題建議等。如故障原因一時難以查清,應(yīng)在故障分析報告中,說明理由,經(jīng)故障審查委員會主任或主管技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后,可暫時結(jié)束故障分析工作;如已查明故障原因,但未采取糾正措施的故障,也應(yīng)編寫故障分析總結(jié)報告。報告中應(yīng)申述不采取或無法采取糾正措施的理由,經(jīng)審批后可暫時

37、結(jié)束故障分析工作。在產(chǎn)品定型前,對上述暫時結(jié)束的故障分析報告工作應(yīng)重新組織審查,才能最后結(jié)案。故障分析報告必須按規(guī)定的程序進(jìn)行會簽和審批。 故障件的管理對所有的故障件應(yīng)做明顯的標(biāo)識,以便于識別和控制,確保按要求進(jìn)行處置。為了便于對故障的調(diào)查和分析,在完成故障分析之后到糾正措施實施之前,應(yīng)對現(xiàn)場加以保護(hù),對故障件要妥善保管,不應(yīng)隨意處理。故障調(diào)查和分析完成后,對于典型的、重要的故障產(chǎn)品也應(yīng)妥善管理。(3) 故障糾正對于已查明原因的故障,責(zé)任單位的有關(guān)部門應(yīng)依據(jù)對故障分析的結(jié)論制定糾正措施,防止故障的再發(fā)生。故障的糾正按以下程序進(jìn)行: 糾正措施的確認(rèn)糾正措施必須通過試驗來驗證其有效性。同時應(yīng)分析糾正措施實施的可行性,是否會帶來新的故障模式或附加的不可靠性。所以在對提出的重大故障或質(zhì)量問題糾正措施正式批準(zhǔn)前,應(yīng)組織有關(guān)專家和部門的代表對糾正措施進(jìn)行評審,經(jīng)故障審查委員會批準(zhǔn)后實施,以確保糾正措施的有效性、可行性,并與其它相關(guān)部分接口相協(xié)調(diào)。 故障糾正措施的報告故障單位的有關(guān)部門在進(jìn)行故障分析和制定糾正措施后,應(yīng)及時按規(guī)定的要求準(zhǔn)確、規(guī)范的填寫糾正措施實施報告表;在特殊情況下,如查不出故障原因或不能采取糾正措施,應(yīng)在表中說明原因,做為遺留問題備查;對于早期使用中發(fā)生的偶然性非重大故障或質(zhì)量問

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