加工中心FMECA故障模式、影響及危害性概述
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(shè)計的一種分析方法。其目的在于 預(yù)防和控制故障，提高產(chǎn)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(chǎn)品的全壽命周期等優(yōu)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(nèi)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(chǔ)上的擴展與深化，必須依據(jù)一 定的數(shù)據(jù)，使分析量化，屬定量分析％1。在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能進行FMECA分析，從而使分析工作深入、準確。 在缺乏數(shù)據(jù)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(fā)達的國家中，F(xiàn)MECA技術(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、核工業(yè)、機械、〖電 力、造船等領(lǐng)域，并且明文規(guī)定，F(xiàn)MECA資料是不可缺少的設(shè)計資料之一。也就是說， 不進行FMECA的設(shè)計，就不可能獲得生產(chǎn)批準。我國也制定了相應(yīng)的國標(biāo)、國軍標(biāo)、 部標(biāo)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(biāo)準，規(guī)定了對產(chǎn)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(chǎn)品[17]。%2.1,1FMECA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(tǒng)有重大影響的故障模式，從而為改善系統(tǒng)提供依 據(jù)，進而預(yù)防事故的發(fā)生。(2)明確品質(zhì)管理存在問題通過FMEA可以確定品質(zhì)管理、檢驗、制造等各階段可能出現(xiàn)的問題點，F(xiàn)MEA 結(jié)果可作為改善對象列入作業(yè)過程、測試過程、檢驗標(biāo)準等過程之中，從而有利于預(yù)防 問題的產(chǎn)生。(3)確定設(shè)計及維護改進需求通過FMEA,可以確定設(shè)備的重要故障，并可據(jù)此確定是否需要增加系統(tǒng)安全性設(shè) 計或冗余設(shè)計；同時可檢驗其維護方式、保養(yǎng)周期等。通過FMEA重新修改操作說明書，可以明確產(chǎn)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(shè)計評審FMEA的分析結(jié)果可作為設(shè)計評審的輸入，以確定設(shè)計方面是否存在重大問題，并 據(jù)此對設(shè)計進行評審和更改。2.1.2常用的術(shù)語依據(jù)GJB1391-92，F(xiàn)MEA方法是以表格形式來分析系統(tǒng)最基本構(gòu)成件或構(gòu)成件發(fā) 生故障時，會對上層系統(tǒng)或子系統(tǒng)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(chǎn)品、設(shè)備、制造過程、或設(shè)備維護作業(yè)等。FMEA分析法可被應(yīng)用于設(shè)計策劃、開發(fā)、設(shè)計制造直至使用等各個階段。2.1.2.1故障產(chǎn)品不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱為故障。對某些不可修復(fù)的產(chǎn)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(fā)生在構(gòu)成件或子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象，可依據(jù)其特征分為機 械類故障、電器類故障、化學(xué)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(diào)、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(zhì)、表面防 護層脫落、浸蝕、腐蝕、正常磨損、積炭、發(fā)卡等。(c)松脫型故障模式主要針對聯(lián)接等失效問題，例如.•松曠、松動、脫開，脫掉、 脫焊等。(d)失調(diào)型故障模式主要針對裝配、調(diào)整等失效問題，例如：間隙不適、流量不當(dāng)、 壓力不當(dāng)、電壓不適、電流不適、行程不當(dāng)、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(fēng)、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(wěn)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(zhuǎn)向過度、轉(zhuǎn)向沉 重（控制操縱不靈活)、轉(zhuǎn)向不回位、離合器結(jié)合不穩(wěn)、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(shù)輸出不準、失調(diào)，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(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)所導(dǎo)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(dǎo)致故障或引起性能降低進一步發(fā)展為故障的那些物理或化學(xué)過程、設(shè)計缺陷、工藝缺陷、零件使用不當(dāng)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(chǎn)生后果的嚴重程度。嚴重度應(yīng)考慮到故障造成的最壞的潛在后果，并應(yīng)根據(jù)最終可能出現(xiàn)的人員傷亡、系統(tǒng)損壞或經(jīng)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(fā)生后果及其發(fā)生概率的定性描述。危害度是故障模式發(fā)生后果及其發(fā)生概率的定量描述。故障模式是發(fā)生在構(gòu)成件或 子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象，可依據(jù)其特征分為機械類故障、電氣類故障、化學(xué)類 故障等。2.1.3開展FMEA應(yīng)具備的條件FMEA的任務(wù)是列出在產(chǎn)品任務(wù)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(yīng)的嚴重度類別，提出應(yīng)采取的預(yù)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(chǔ)是列舉故障模式，如果對分析對象缺乏系統(tǒng)、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(fā)揮 其應(yīng)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(chǎn)品的工作原理、任務(wù)階段、環(huán)境條件、各項功能及設(shè)計要求；(2)對同類產(chǎn)品或相似產(chǎn)品的故障情況有所了解；(3)收集產(chǎn)品的文件和資料，包括系統(tǒng)圖、結(jié)構(gòu)圖、動作順序、操作指導(dǎo)書、故障 排除等；(4)對類似系統(tǒng)的調(diào)查。通過對功能、性能、用途、使用條件等方面相類似的系統(tǒng) 之特征、故障及對策的調(diào)查，加深對該系統(tǒng)的認識。2.1.4 FMEA的分析步驟進行系統(tǒng)的FMECA —般分為以下十一個步驟。(1)明確分析范圍根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、重要程度、技術(shù)成熟性、分析工作的進度 和費用約束等，確定系統(tǒng)中進行FMECA的產(chǎn)品范圍。(2)系統(tǒng)任務(wù)分析描述系統(tǒng)的任務(wù)要求及系統(tǒng)在完成各種任務(wù)時所處的環(huán)境條件。 系統(tǒng)的任務(wù)分析結(jié)果一般用任務(wù)剖面來描述。(3)系統(tǒng)功能分析分析明確系統(tǒng)中的產(chǎn)品在完成不同的任務(wù)時所應(yīng)具備的功能、工 作方式及工作時間等。(4)確定故障判據(jù)制定與分析判斷系統(tǒng)及系統(tǒng)中的產(chǎn)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(tǒng)中每一產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工藝流 程、生產(chǎn)設(shè)備等）所有可能出現(xiàn)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(tǒng)中每一產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工 藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等）每一可能的故障模式所產(chǎn)生的影響，并按這些影響的嚴重程度進 行分類；根據(jù)故障判據(jù)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(chǎn)生的原因，根據(jù)故障判據(jù) 確定故障原因的發(fā)生度和檢測度。(8)確定設(shè)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(fā)現(xiàn)該故障模式的檢測方法，從而為系統(tǒng)的故障檢測與隔離設(shè)計提供依據(jù)。(9)RPN最終風(fēng)險評估對系統(tǒng)中每一產(chǎn)品（功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備 等）按其故障的發(fā)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(fēng)險補償措施分析是針對故障影響嚴重的故障模式，提出設(shè)計 改進和使用補償措施。(11)給出分析結(jié)論根據(jù)故障模式影響分析的結(jié)果，找出系統(tǒng)中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)， 并制定和實施各種改進與控制措施，以提高產(chǎn)品（或功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn) 設(shè)備等）的可靠性（或有效性、合理性等），以便最終完成FMEA分析。