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  故障模式及影响分析 FMEA〔Fault  Modes  and  Effects  Analysis 〕

 

  FMEA的目的:通过FMEA可以找出设计中的缺陷和可靠性薄弱环节,特别是故障率高的单点故障,采取补救或改进措施。例如某一元件故障率较高且失效将导致严重后果,就可以采取冗余技术、进一步降额、改用可靠性等级更高的元器件或修改设计等措施(包括设计、工艺和管理),以消除或减少故障发生的可能性,提高产品的可靠性。这是预防为主的设计思想的一种,及早发现问题及早解决。

FMEA的作用:

  1. 保证有组织的、系统的、全面的查明产品的一切可能的故障模式及其影响,对它们采取适当的补救措施,或确定其风险已低于可以承受的水平。
  2. 找出产品的“单点故障”。如果单点故障出现的概率不是极低的话,则应在设计、工艺、管理等方面采取切实有效的措施。
  3. 为制定关键项目清单或关键项目可靠性控制计划提供依据。
  4. 为可靠性建模、设计、评定提供依据。
  5. 揭示安全性设计的薄弱环节,为安全性设计提供依据。
  6. 为元器件、材料、工艺的选用提供信息。
  7. 为确定需要重点控制质量及生产工艺(包括采购、检验)的薄弱环节提供信息。
  8. 为可测性设计、单元测试系统设计、维修保障设计、编写维修指南提供信息。
  9. 为冗余设计、故障诊断、隔离及结构重组等提供信息。
  10. 为及早发现设计、工艺缺陷,以便提出改进措施。
  11. 为同类产品的设计提供帮助信息。
  12. 作为产品符合可靠性设计指标的一种反复、叠代的设计手段。

FMEA 的工作程序:

  1. 确定被分析产品的特性。
  2. 确定分析的最低约定层次。

层次的划分应注意以下几点:

  1. 层次划分是以物理层次划分而不是以逻辑层次划分。
  2. 最低约定层次的确定取决于对产品进行FMEA的总体要求和产品的实际情况。
  3. 建立功能框图。建立各模块的功能框图,并对各方框的功能给予标记代码,以便进行分析。
  4. 建立可靠性框图。根据功能框图建立相应的可靠性框图,以便进行故障影响分析。
  5. 确定分析方法。FMEA有两种基本方法,功能法和硬件法。
  6. 填写FMEA表格。
  7. 编写FMEA报告。
  8. 故障原因。鉴定并说明与所假设的故障模式有关的可能故障原因。
  9. 故障影响。每个假设的故障模式对产品使用、功能或状态所导致的后果。
  10. 故障检测方法。操作人员或维修人员用来检测故障模式发生的方法。
  11. 补偿措施。对故障模式的相对重要性予以排队,对于相对重要的故障模式要采取消除或减轻其不良影响的预防补救措施。
  12. 编写FMEA报告

   最坏情况电路分析(WCCA)

 

  对于电子设备而言,其故障大体可分为两大类。一类为偶发的损坏性故障,如由于电阻器开路、电容器短路、半导体器件击穿等。另一类则为漂移性故障,如由于电子元器件随着环境变化和电应力变化而其特性参数值在变化,导致电路工作点移动而发生故障。诸如制造公差、老化变化、高负荷变化、焊接变化及温度、湿度等的变化都导致电子元器件特性参数值在变化。

     但遗憾的是有些设计师没有意识到上述变化,在电子元器件的标称值公差范围内进行设计,其结果产品的稳定性极差,在常温情况下,可以满足性能参数要求,进行环境试验不能通过,在现场使用时,故障频频发生。尤其在坏情况下,故障频数增加。对此,必须加强WCCA分析并采取有效措施。进行WCCA工作不仅能够增大设计裕度,而且提高了产品的使用可靠性,同时也节省产品研究成本。

最坏情况电路分析法(WCCA)的一个重要组成部分是确定系统性能特征对各电路、部件参数偏差的灵敏度。通过在最坏情况下,减少电路参数变化对系统性能的影响。这包括两个方法:A、在最坏情况下,如何减少电路参数的变化。B、系统在电路参数最大变化情况下仍能正常工作。那就是要求系统设计有足够的裕度。

  潜藏通路分析 〔S C A Shroud Circuit Analysis〕

 

  系统发生失效,有时并非由于元器件损坏 、参数漂移或偏离精度所致,而是由于系统内“潜藏通路”的作用造成的。所谓潜藏通路,是指设计结果存在着某种多余功能或阻碍某种正常功能的信号通路。当设计师缺乏系统总体概念时,在设计中往往不会意识到这种通路存在。此外,多数潜藏通路,并非每次运行时都会起作用,而必须具有发生作用的条件才能起作用。因此,在多数情况下,难以通过试验来发现潜藏通路是否存在。潜通电路不是硬件故障的结果,而是设计时的失察所致,尤其现代的设备和高科技兵器是非常复杂的,潜通电路往往被视为是不可避免的,且其影响很大。因此,在设计时如果进行精心设计和进行潜藏通路分析,在设计评审时增加上潜藏通路分析内容,有些潜藏通路是可以被发现和避免的。

  可靠性试验
 

  1.可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段。对产品进行可靠性试验,主要的目的有:

  1. 验证产品的可靠性水平,确认是否符合可靠性定量要求;
  2. 研究预防和纠正故障的措施;
  3. 分析和提高产品关键件的可靠性水平;
  4. 暴露在使用过程中潜在的不安全因素;
  5. 发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。

  2.通过可靠性试验和分析,改进设计和工艺,达到可靠性增长的目的。不能认为可靠性试验只是为了对产品做出接收、拒收或合格、不合格的结论。

  3.可靠性试验另一个重要的作用是通过可靠性试验发现产品的可靠性问题,采取有效的措施,从而提高产品的可靠性。

  4.可靠性试验的分类:按照试验地点划分:可分为现场可靠性试验和模拟(实验室)试验。

     按试验项目划分:可分为环境试验、寿命和加速寿命试验、筛选试验、延寿试验、贮存试验和特殊试验〔如EMC试验、ESD和雷击试验等〕等。

     按试验的性质划分:可分为工程试验和统计试验两大类。工程试验包括环境应力筛选试验和可靠性增长试验。统计试验包括可靠性鉴定〔验证〕试验和可靠性验收试验。

 

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