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故障模式影响及危害性分析(FMECA)是可靠性工程中一种十分有效的可靠性分析方法，也是目前工程中普遍采用并得到广泛认可的方法。该方法通过“预想”产品可能发生的故障模式，从该故障模式发生的原因、产生的影响等方面展开分析，并提出切实可行的设计改进措施，从而尽可能将故障消除在设计阶段，或将故障影响降到可接受范围内。它是一种逻辑推理法，原理清晰，无需高深的理论，方便操作。

1、关于FMECA实施的时机

(资料图片)

在产品方案阶段就应展开FMECA工作，在相关资料不完整、不详细 的方案阶段，可采用功能法由上而下展开分析，随着研制阶段的不断深入，产品设计逐渐明确的情况下，应采取硬件法由下至上反复开展FMECA，不断跟踪设计情况，同时不断为产品设计改进提供相应的信息。

就目前工程实际情况，FMECA实施的时机掌握得不理想，由于在型号顶层文件中产品设计评审要求未将方案阶段FMECA作为必要评审内容，大部分产品在方案阶段未开展FMECA，在技术设计阶段才将FMECA纳入设计计划，而这一状况衍生出1个非常棘手的问题，那就是很多承研单位没有及时开展FMECA，没有及时体会到FMECA在不同设计阶段给产品带来的卓越效果，从而将其简单的作为技术设计阶段应提交评审的一份资料，只是编写一份报告提交，甚至到了所有文件已齐全、独缺该分析报告，进行事后补充编写的程度，这就失去了FMECA的真正意义，不能对产品设计提供有价值的改进措施。

针对这种情况，一方面需要研制单位的管理人员和工程人员提高可靠性意识，另一方面同时要从顶层要求等规定中进行明确，在方案阶段将该工作项目也列入计划要求，并要进行评审，从制度方面推动研制单位和工程人员对该问题加深认识。

2、关于FMECA的约定层次与故障影响问题

FMECA约定层次一般分为初始约定层次、中间约定层次与最低约定层次，初始约定层次是要进行FMECA总的、完整的产品所在约定层次中的最高层次，是FMECA最终影响的对象；中间约定层次即为初始约定层次与最低中间的分析层次，根据产品的复杂程度和分析的深入程度可分为若干层；最低约定层次是分析对象的最低层产品所在层次，该层次决定了FMECA工作的深入和细致程度。

当采用硬件法自下而上进行分析时，应按约定层次从低开始逐层进行分析。然而在工程实施中，部分产品的分析人员对约定层次概念比较模糊，不能正确理解分析层次的划分和分层分析的作用，所分析对象不是从最低约定层次开始逐层分析，而跳跃式地时而按最低约定层次分析，时而又跳到其他层次。如某雷达初始约定层次为总体，约定层次为分机，最低约定层次为组件，在分析过程中分析所列对象有时为组件，有时未按组件分析而直接分析分机，在分机明显可继续分解为组件时，该分析显而易见是不深入的，达不到应有的效果。

在FMECA表格中故障影响一般分为局部影响，高一层次影响及最终影响，其与约定层次相对应，即局部影响对应最低约定层次，是故障模式对所分析对象最直接的影响，高一层次影响对应中间约定层次，是所分析对象故障对上一层次产品可能产生的影响，而最终影响则针对初始约定层次而言，其影响程度是判定严酷度最直接的依据。

初始约定层次为总体，约定层次为分机，最低约定层次为组件，在分析时针对所有组件展开分析，其局部影响就是对组件本身的影响，高一层次针对分机而言，最终影响就是对整个雷达的最终影响，这样的分析过程体现了逻辑推理的思想，本质是为引导工程人员循序渐进开展分析，使条理更清晰，分析更到位，确保最终影响不会分析失误。在工程实践中，最终影响发生层次错误的情况比较少见，但在分析其他2层次影响时，经常出现与最终影响混为一谈，分析层次发生跳跃的情况，这对产品FMECA非常不利，尤其是对继承性较小的新研产品。

当工程人员对产品本身了解不十分透彻时，不经过循序渐进的分析，可能会发生由于影响分析不到位或错误从而影响严酷度的判定，如果将严酷度等级高的故障模式误判为低的严酷度等级，可能不会引起足够的重视，未采取相应措施，从而带来巨大的损失甚至发生灾难性故障的风险；反之，如果将严酷度低的故障模式误判为高等级，设计人员采取了一系列设计改进措施，可能给人力、物力均带来不必要的浪费，对产品本身可靠性也未必起到相应的作用，因此在分析时，一定要深刻认识该问题的重要性，按照规定的方法规范开展相关分析，避免发生上述问题，从而为后续分析奠定基础。

3、关于FMECA中的设计改进措施与使用补偿措施

设计改进措施与使用补偿措施是产品开展FMECA最核心的成果，其提出的相应措施是要直接反映到设计中，从而最终消除故障或控制故障影响、降低故障发生概率，在工程实践中，一部分系统设备承研单位对该项内容理解不透彻，设计改进措施中经常出现“采取冗余设计”、“进行降额设计”等内容，这样的措施不符合要求及实际需求，因为这些往往只是一些设计原则，并未提出针对性的具体设计改进措施建议，不能真正指导设计工作如何修改，也就起不到FMECA工作相应的作用。

该项内容要求填写的非常具体，设计师可据此直接对产品进行设计改进，如“采取冗余措施”应明确针对哪个部件、组件或设备进行冗余，并在必要时应明确指出采取措施前后效果有何不同；再如“进行降额设计”应明确针对哪个产品进行降额设计，之前的降额系数是多少，设计改进采取什么降额系数，同样在必要时明确采取措施后会有什么效果等。

总的指导思想是设计改进措施一定要具体，能够切实指导工程人员设计工作的开展。相比设计改进措施，使用补偿措施在实际工作中有相当一部分工程人员理解可能有偏差，具体分析时该项内容常见“更换备件”“维修性设计现场可迅速修复”等维修性内容，实际并不属使用补偿措施范畴，该内容的实际涵义是指为了尽量避免或预防故障的发生，在使用和维护规程中规定的使用维护措施；一旦出现某故障后，操作人员应采取的最恰当的补救措施等。

因此该内容包括2方面：一方面可填写使用维护措施，如具体的定期更换、如期保养措施等，以避免或预防故障的发生；另一方面更主要的是填写故障发生后的补救措施，这里强调“补救”是为了补救故障所产生的影响，而不是指影响已造成情况下常规的维修措施，因此这里应填写故障发生后能够挽回或控制影响的措施，如“由自动切换到半自动或手动方式”类似措施，虽故障发生但通过工作模式转换任务可继续，可挽回或控制故障的影响，这才是真正的使用补偿措施。

4、采取设计改进措施后故障模式的严酷度问题

针对某一故障模式采取设计措施前后严酷度会改变吗？不少人认为只要该故障模式不消除，同一故障模式的严酷度等级就不会改变，也有人则认为严酷度一般不会发生改变，但在特定情况下会发生改变。笔者支持后一种观点，现针对该问题谈一些看法。严酷度是指故障模式影响的严酷程度，其判定的直接依据是对初始约定层次的影响。

当针对最低约定层次产品展开分析时，设计改进措施可能会采取关于热设计、降额设计、优选器件、冗余设计等方面的措施，对于热设计、降额设计等针对最低约定层次被分析对象本身的可靠性设计措施，其提高的是该分析对象本身的可靠性，通过设计措施后降低或消除了故障发生的可能性，但同一故障模式一旦发生，对上一层次与最终影响是和采取措施前相同的，因此故障模式严酷度一般不会发生改变。

但是如果采取了冗余设计的改进措施，情况又会是怎样呢?如假设某飞机只有1台发动机，该发动机如果发生故障停止工作，则会造成机毁人亡，但如果采取冗余措施，对发动机整体进行了备份，则工作方式发生变化，如果1台发动机发生同一故障，由于另1台可继续工作，对系统、总体影响没有那么严酷，不会造成机毁人亡的后果，因此采取措施后与采取措施前最终影响完全不一样，严酷度降低了。

由此可以看出，如果采取的设计改进措施为冗余设计时，该故障模式的严酷度等级可能发生改变。在这种情况下，单元件本身的可靠性与故障模式发生概率可能还是不变，但其中一个单元件发生故障后对中间约定层次与初始约定层次的影响却发生了质的改变，该分析对象同一故障模式严酷度也随之改变。当然，如果只是对被分析对象内部组成部分采取冗余措施，该对象同一故障发生度(发生概率)会降低，但故障后造成的影响是同样的，严酷度与采取措施前相同。综上所述笔者认为采取设计措施后，严酷度一般不会发生变化，但如果设计措施采取的是对被分析对象的冗余设计，则严酷度可能会降低。

FMECA虽然受到了管理层的重视，但由于各层次产品承研单位可行性水平与认识程度参差不齐，FMECA工程应用还远没有达到成熟的程度，还需要工程人员进一步提高可靠性意识与认识，加深对该分析方法的理解和熟练运用，切实将FMECA工作与产品设计有机结合，及时开展可靠性分析，针对薄弱环节提出有效的改进措施，提高产品可靠性。