失效模式后果与严重度分析
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Failure Tree Analysis
3
§4-1 概 述
1. 失效（故障）： 产品丧失规定的功能。 2.失效模式：失效或故障的形式。
例如，半球牌远红外线自动电烤箱（组成： 电源线、控温器、电热器、定时器、指示灯等) 为例说明。
按产品说明书整理，有以下故障模式
4
(1) 电源线插头与屋内插座接触不良；
20 万元以上的 人身损伤、职业
病和财产损失
1892 年提高 到 50 万
5~20 万元以上 的人身损伤、职
业病和财产损
1892 年提高 到 5~50 万
1、费用 300~5 万以下 2、缺勤多日的人身损伤或职业病
满足其中之一 算失效
11
§4 - 2 失效模式与后果分析 ( FMEA和FMECA )
(2) 电源线内部断开；
电源线故障
(3) 控温器触点烧坏（断路）；
(4) 控温器触点熔接一起（短路）； (5) 控温器触点接触不良；
控温器故障
(6)控温器控温旋钮紧固螺钉松开；
(7) 电热器烧断（断路）；
(8) 电热器接触不良（断路）；
电热器
故障
(9)电热器转换开关无弹性（断路）；
(10) 定时器机械装置有病；—— (11) 指示灯灯泡坏了； (12) 指示器接线坏了等。
83.4 10.0
-
连接器 6.3 23.7 1.7 1.6 8.1 47.1 11.5
齿轮 20 60 20 -
发电机 6.3 2.1 1.5 12.3 25.1 4.6 16.1
电位器 27.5 10 25 15 22.5
继电器 12.3 0.4 2.3 2.6 12.3 2.4 17.5 11.9
8
6. 严重度（危害度）：失效后果的严重程度 严重度与故障等级有较大的关系，故障等级分为四级:
I — 灾难性的。造成机毁人亡后果；
II — 严重的。系统工作失效； III — 一般的。系统性能下降； IV — 次要的。可用其他方法（或计划外维修）保证系统的
性能不变。
可见电烤箱失效后果的严重度为 :
1
前面我们学习了可靠性方面的知识和理论，掌 握了在产品设计阶段进行可靠性预计和分配的基本 方法，可以讲大家能保证所设计的产品具有一定的 可靠性（较高的可靠性）。
但该产品的可靠性再高也不能杜绝该产品在 使用中出现故障，其中还可能包括一些后果极其 严重的故障。
因此，为了保证产品的可靠性，还应该学会在 产品设计阶段，用科学的方法去分析计算故障（失 效）和故障的产生情况，即用科学的方法去预防和 控制产品失效（故障），从而保证产品的可靠性。
II、 II、 III、III、 IV
不能工作 工作不好
用表计时代之可很好工作9
失效等级：
失效等级 I II II IV
严重程度 导致系统功能失效，造成系统或环境重大损失，导致人员伤 亡。 能导致系统功能失效，造成系统或环境重大损失，不导致人 员伤亡。 导致系统功能下降，对系统或环境均无显著损害。
定时故障 显示故障
5
3. 失效（故障）模式的分类
1、损坏型故障模式：裂纹、塑性变形、断裂等 2、退化型故障模式：老化、变质、表面防护脱落等 3、松脱型故障模式：松动、脱开、脱焊等 4、失调型故障模式：间隙不适、流量不当、压力不当等 5、堵塞和渗漏型故障模式：堵、渗、漏等 6、功能型故障模式：功能不正常、功能不稳定等 7、其它类型故障模式：润滑不良等
故障类别 I
II
III
IV
故障分级 1
2
3
4
5Fra Baidu bibliotek
6
7
8
9 10
故障损失
(元)
>1450
726~ 1450
361~ 725
181~ 360
91~ 180
46~90 24~45 12~23 7~11
<6
美国空军对飞行事故的等级划分
等级
A B C
对人员要求 对飞机要求 对费用要求
备注
人员伤亡
全毁或损伤 而无法修理
一、FMEA及FMECA的概念 FMEA为失效模式与后果分析，CA为严重
度分析，合起来为FMECA。 1. FMEA的含义 FMEA是用以找出产品设计、工艺设计和设
备设计等阶段中的缺点或潜在的缺陷。
进而分析各组成元素的故障模式及其对上一 层次结构乃至系统产生故障影响的一种方法。
12
2. FMEA的特点 (1) FMEA 是一种自下而上（由元件到系统） 的失效因果关系的分析程序，旨在不漏掉一个后 果严重的故障模式。 (2) FMEA 是一种定性分析手段。它使用统计 表格来进行分析，可不使用数学工具。
4. 失效（故障）模式的比率
故障模式比率—产品出现失效模式的百分比。
进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据
6
例如：几种机械零部件的失效模式及其比率
腐蚀 蠕变 形变 侵蚀 疲劳 摩擦 氧化 绝缘 裂痕 磨损 断裂 其它
轴承 18.7
2.5 3.1 4.4 10.6
0.5 60.2 -
离合器 -
6.6 -
2
研究产品失效的方法，当前世界上主要使用两种：
(1) 故障（失效）模式、后果与严重度分析 （FMECA）
➢ 失效模式与后果分析（FMEA） Failure Mode and Effect Analysis
➢ 失 效 严 重 度 分 析（CA） Catastrophic Analysis
(2) 故障树分析 (FTA )
第四章 失效模式、后果与严重度分析 （FMECA）
§4-1 概 述 §4-2 失效模式与后果分析 ( FMEA和FMECA )
一、FMEA及FMECA的概念 二、建立FMEA（FMECA）的一般方法 三、FMEA的应用实例 §4-3 失 效 严 重 度 分 析 一、定性分析 二、定量分析 三、严重度矩阵 四、严重度分析的用途
导致系统功能下降，对系统或环境均无害。
故障类型 1 致命故障
2 严重故障 3 一般故障 4 轻微故障
分类原则 导致人身伤亡、重要总成报废、重大经济损失或对 环境造成重大危害。 导致重要总成、零部件损坏，且不可能在短时间内 修复。 导致性能下降，在短时间内修复
一般随车工具在短时间可以修复
10
汽车故障等级划分
7
5. 失效后果 失效后果是指一个部件失效时对整机所产生的影响。
如上述电烤箱的失效模式产生以下后果： (读产品说明书最后一页)
⑴ 烤箱不发热，指示灯不亮 ( II ), (2) 烤箱不发热，指示灯亮 ( II ), (3) 烤箱发热，指示类不亮 (III) , (4) 烤箱发热，控温器失灵 (III) , (5) 烤箱发热，定时器失灵 ( IV )。
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§4-1 概 述
1. 失效（故障）： 产品丧失规定的功能。 2.失效模式：失效或故障的形式。
例如，半球牌远红外线自动电烤箱（组成： 电源线、控温器、电热器、定时器、指示灯等) 为例说明。
按产品说明书整理，有以下故障模式
4
(1) 电源线插头与屋内插座接触不良；
20 万元以上的 人身损伤、职业
病和财产损失
1892 年提高 到 50 万
5~20 万元以上 的人身损伤、职
业病和财产损
1892 年提高 到 5~50 万
1、费用 300~5 万以下 2、缺勤多日的人身损伤或职业病
满足其中之一 算失效
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§4 - 2 失效模式与后果分析 ( FMEA和FMECA )
(2) 电源线内部断开；
电源线故障
(3) 控温器触点烧坏（断路）；
(4) 控温器触点熔接一起（短路）； (5) 控温器触点接触不良；
控温器故障
(6)控温器控温旋钮紧固螺钉松开；
(7) 电热器烧断（断路）；
(8) 电热器接触不良（断路）；
电热器
故障
(9)电热器转换开关无弹性（断路）；
(10) 定时器机械装置有病；—— (11) 指示灯灯泡坏了； (12) 指示器接线坏了等。
83.4 10.0
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连接器 6.3 23.7 1.7 1.6 8.1 47.1 11.5
齿轮 20 60 20 -
发电机 6.3 2.1 1.5 12.3 25.1 4.6 16.1
电位器 27.5 10 25 15 22.5
继电器 12.3 0.4 2.3 2.6 12.3 2.4 17.5 11.9
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6. 严重度（危害度）：失效后果的严重程度 严重度与故障等级有较大的关系，故障等级分为四级:
I — 灾难性的。造成机毁人亡后果；
II — 严重的。系统工作失效； III — 一般的。系统性能下降； IV — 次要的。可用其他方法（或计划外维修）保证系统的
性能不变。
可见电烤箱失效后果的严重度为 :
1
前面我们学习了可靠性方面的知识和理论，掌 握了在产品设计阶段进行可靠性预计和分配的基本 方法，可以讲大家能保证所设计的产品具有一定的 可靠性（较高的可靠性）。
但该产品的可靠性再高也不能杜绝该产品在 使用中出现故障，其中还可能包括一些后果极其 严重的故障。
因此，为了保证产品的可靠性，还应该学会在 产品设计阶段，用科学的方法去分析计算故障（失 效）和故障的产生情况，即用科学的方法去预防和 控制产品失效（故障），从而保证产品的可靠性。
II、 II、 III、III、 IV
不能工作 工作不好
用表计时代之可很好工作9
失效等级：
失效等级 I II II IV
严重程度 导致系统功能失效，造成系统或环境重大损失，导致人员伤 亡。 能导致系统功能失效，造成系统或环境重大损失，不导致人 员伤亡。 导致系统功能下降，对系统或环境均无显著损害。
定时故障 显示故障
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3. 失效（故障）模式的分类
1、损坏型故障模式：裂纹、塑性变形、断裂等 2、退化型故障模式：老化、变质、表面防护脱落等 3、松脱型故障模式：松动、脱开、脱焊等 4、失调型故障模式：间隙不适、流量不当、压力不当等 5、堵塞和渗漏型故障模式：堵、渗、漏等 6、功能型故障模式：功能不正常、功能不稳定等 7、其它类型故障模式：润滑不良等
故障类别 I
II
III
IV
故障分级 1
2
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5Fra Baidu bibliotek
6
7
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9 10
故障损失
(元)
>1450
726~ 1450
361~ 725
181~ 360
91~ 180
46~90 24~45 12~23 7~11
<6
美国空军对飞行事故的等级划分
等级
A B C
对人员要求 对飞机要求 对费用要求
备注
人员伤亡
全毁或损伤 而无法修理
一、FMEA及FMECA的概念 FMEA为失效模式与后果分析，CA为严重
度分析，合起来为FMECA。 1. FMEA的含义 FMEA是用以找出产品设计、工艺设计和设
备设计等阶段中的缺点或潜在的缺陷。
进而分析各组成元素的故障模式及其对上一 层次结构乃至系统产生故障影响的一种方法。
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2. FMEA的特点 (1) FMEA 是一种自下而上（由元件到系统） 的失效因果关系的分析程序，旨在不漏掉一个后 果严重的故障模式。 (2) FMEA 是一种定性分析手段。它使用统计 表格来进行分析，可不使用数学工具。
4. 失效（故障）模式的比率
故障模式比率—产品出现失效模式的百分比。
进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据
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例如：几种机械零部件的失效模式及其比率
腐蚀 蠕变 形变 侵蚀 疲劳 摩擦 氧化 绝缘 裂痕 磨损 断裂 其它
轴承 18.7
2.5 3.1 4.4 10.6
0.5 60.2 -
离合器 -
6.6 -
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研究产品失效的方法，当前世界上主要使用两种：
(1) 故障（失效）模式、后果与严重度分析 （FMECA）
➢ 失效模式与后果分析（FMEA） Failure Mode and Effect Analysis
➢ 失 效 严 重 度 分 析（CA） Catastrophic Analysis
(2) 故障树分析 (FTA )
第四章 失效模式、后果与严重度分析 （FMECA）
§4-1 概 述 §4-2 失效模式与后果分析 ( FMEA和FMECA )
一、FMEA及FMECA的概念 二、建立FMEA（FMECA）的一般方法 三、FMEA的应用实例 §4-3 失 效 严 重 度 分 析 一、定性分析 二、定量分析 三、严重度矩阵 四、严重度分析的用途
导致系统功能下降，对系统或环境均无害。
故障类型 1 致命故障
2 严重故障 3 一般故障 4 轻微故障
分类原则 导致人身伤亡、重要总成报废、重大经济损失或对 环境造成重大危害。 导致重要总成、零部件损坏，且不可能在短时间内 修复。 导致性能下降，在短时间内修复
一般随车工具在短时间可以修复
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汽车故障等级划分
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5. 失效后果 失效后果是指一个部件失效时对整机所产生的影响。
如上述电烤箱的失效模式产生以下后果： (读产品说明书最后一页)
⑴ 烤箱不发热，指示灯不亮 ( II ), (2) 烤箱不发热，指示灯亮 ( II ), (3) 烤箱发热，指示类不亮 (III) , (4) 烤箱发热，控温器失灵 (III) , (5) 烤箱发热，定时器失灵 ( IV )。