北航课件-FMEA
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北京航空航天大学
BUAA
产品的功能分析
功能是指“人或物所必须完成的事项”
对人而言，功能就是职能，就是指职务/职称要求他
（她）所起的作用； 对于工程项目而言，产品的任务功能就是指其完成任 务的功用或用途。
北京航空航天大学
BUAA
基本功能
该功能相对产品的其他功能是起主要作用的，是必不
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
输出 FMEA 报告
(2.2.3)
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
Hale Waihona Puke Baidu
北京航空航天大学
BUAA
FMEA所需信息
序 信息来源 号 类别 从信息来源中可获取 FMEA所需信息 所获取信息的作用 （1）从任务剖面、寿命剖 面及环境条件对设计技术 技术规范 从 设 计 技 术 规范与研制方案中获取有 与研制方 规 范 与 研 制 关设计、试验、使用要求 案 方案中获取 （2）工作原理图、结构组 成等
其他系统
柱塞 ( 451133)
初始约定层次
约定层次
最低约定层次
北京航空航天大学
BUAA
系统定义的要点
完整的系统定义包括产品的每项任务、每一任务阶段、
以及各种工作方式的功能描述；
功能分析主要是指产品的基本功能（主要功能或必要
功能）的分析；
应对产品的任务时间要求进行定量说明； 明确功能框图及任务可靠性框图的含义、作用和绘制 方法。
按目的 与 手 段 上位功能 分
上位与下位功能是相对的。一个功能对它的上位 在功能系统中，起目的性作用 功能是手段，称为下位功能；对它的下位功能是 的功能叫上位功能 目的，称为上位功能 北京航空航天大学 BUAA
如何定义功能
要体现产品功能定义的目的 要准确而简洁
要功能尽量定量化
要有利于扩大思路
获取故障模式的方式
对新研制的产品，可根据该产品的功能原理和结构特点进行分析、 预测，进而得到该产品的故障模式，或以与该产品具有相似功能 和相似结构的产品所发生的故障模式作为基础，分析判断该产品 的故障模式； 对采用现有的货架产品，可从该产品在过去的使用中所发生的故 障模式为基础，再根据该产品使用环境条件的异同进行分析修正， 进而得到该产品的故障模式； 对引进国外的产品，应向外商索取其故障模式，或从相似功能和 相似结构产品中发生的故障模式作基础，分析判断其故障模式； 对常用电子元器件、零组件产品，可从国内外某些标准、手册 （例如，GJB/Z299B《电子设备可靠性设计手册》、MILHDBK-338《电子设备可靠性设计手册》、或MIL-HDBK217F《电子设备可靠性预计手册》等）中确定其故障模式； 当以上4种方法均不能获得故障模式时，可参考表2-5、表2-6所 列的典型故障模式。
北京航空航天大学
BUAA
绘制产品功能框图
温度和压力读数 自动断路信号 （温度和油压） 仪表和监测器 （20 ） 力矩(动力） 冷却和潮气 分离装置 （30 ） 供水装置 淡水 冷却水 润滑装置 （40 ） 润滑油 温度和压力传 感器的输入
电控机构
电 源（三相） 马达 10 （ ）
压缩机 （50 ） 干冷空气
装备 系统 分系统 LRU SRU
主液压分系统 ( 451100 ) 飞机 ( 450000 ) 液压系统 ( 451000) 辅助液压分系 统( 451200 )
缓冲瓶 (451110 ) 液压油箱 ( 451120 ) 柱塞液压 泵ZB- 34 ( 451130 )
泵轴 ( 451131) 轴承组件 ( 451132)
产品在规定的条件下，不能完成其规定的功能； 产品在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持 在规定的范围内； 产品在规定的应力范围内工作时，导致产品不能满足 其规定要求的破裂、卡死等损坏状态； 技术合同中订购方规定的其他故障判据等。
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BUAA
故障模式分析的目的、主要内容
北京航空航天大学
BUAA
确定约定层次的依据与原则
在保障对象的不同研制阶段，约定层次的划分不必强 求一致。 即使在同一研制阶段，由于组成装备的各系统／分系 统的功能、结构设计各有其特点，因而在约定层次的 划分上也不必完全相同，应依据各系统／分系统的实 际情况确定约定层次的级数和最低约定层次。
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BUAA
产品功能示例
高压空气压缩机的组成及其功能
序 号
1 2
编 码
10 20
名称 马达
功能
输入
输出 输出力矩（动力） 温度和压力读数； 温度和压力传感器 的输入 向50提供干冷空气； 向40提供冷却水
产生力矩 电源（三相） （提供动力）
仪表和监 测器
冷却和潮 气分离装 置 润滑装置 压缩机
北京航空航天大学
3 适用范围
4
分析人员需 掌握的资料
5 特点
BUAA
FMEA方法
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 影 响 及 严 酷 度 分 析 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
高压空气
北京航空航天大学
BUAA
制定编码体系
符合产品功能和结构特点且便于使用；
能体现产品约定层次的上、下级关系；
对各功能单元或工作单元编码具有唯一、简明、合理、
适用和可追溯性，且有可扩充性；
符合标准或文件规定，并与产品功能框图和任务可靠 性框图编码相一致；
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某型战斗机液压系统约定层次示意图
可少的；
产品主要就是为实现该功能而进行研制的；
该功能的改变，将会影响产品完成任务的状态。
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BUAA
功能分类
定义及其特征 示 例 及 说 明 满足下列三个条件： （1）起主要的必不可少的作用； （1）车床的基本功能是切削； （2）完成产品的主要任务，是 基本功能 （2）歼击机基本功能是歼灭敌机，轰炸机是摧 实现产品的工作目的； 毁敌人目标，运输机是运输货物或人 （3）它的作用改变了，就会影 按重要 响产品任务的整体的变化 程度分 （1）电机罩子的基本功能是保护电机，其美观 它相对于基本功能是次要的， 是辅助功能； 辅助功能 是手段。在不影响基本功能前 （2）实现手表基本功能（准确计时）的手段是 （或二次功能） 提下，它是可以改变的 采用机械式，还是石英式；是指针还是液晶显示 等均属辅助功能的内容 （1）使用功能与外观功能是通过基本功能或辅 是指产品的实际用途或特定用 使用功能 助功能实现的； 途或使用价值 按性质 （2）有的产品只要求使用功能，不要求美观功 外观功能 分 能（如煤油、地下管道）；反之，不要求前者， 通过图案、色彩、装饰等对使 （美学功能或 只要求后者（如塑料花、装饰品等）；或两者都 用者产生魅力的功能 表面功能） 要求（如手表、车床） 对使用者需求而言，该功能是 必要功能 （1）基本功能都是必要功能； 必要的、不可缺少的 按用户 （2）辅助功能中有的属必要的功能，有的属不 要求分 对使用者需求而言，该功能并 必要功能 不必要功能 非不可缺少的 功 能 分 类
输出 FMEA 报告
(2.2.3)
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
故障及其判据 故障模式分析的目的、主要内容 故障模式频数比 故障模式分析的要点
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故障及其判据
故障是“产品不能执行规定功能的状态。通常指功能 故障。 故障判据一般应依据产品每一规定的性能参数和允许 极限进行确定，并与订购方给定的故障判据相一致。
2
使用条件及 其时机
产品设计图及其他工程设计资料（含有关数据）已确 定时，一般用于产品的工程研制阶段
产品层次划分一般从SRU级、LRU级至装备级，即自 下而上的分析；也可从其中任一层次产品开始向任一 方向进行分析 (1)产品的全部原理及其相关资料(例如原理图、装配图 等)； (2)产品的层次定义； (3)产品的构成清单及组件、零部件、材料明细表等 (1)其结果可获得修复性维修工作项目； (2)需有产品设计图及其他设计资料
控制温度和压 温度和压力 力
提供干冷却气 冷却水、动力
3
30
4
5
40
50
提供润滑剂
提供高压空气
冷却水、动力
向50提供润滑油
干冷空气、动力、 高压空气 润滑油
北京航空航天大学
BUAA
产品功能框图
表示产品各组成部分所承担的任务或功能间的相互关 系，以及产品每个约定层次间的功能逻辑顺序、数据 （信息）流、接口的一种功能模型。
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
产品约定层次划分 功能分析 绘制功能框图 制定编码体系
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BUAA
系统定义-产品约定层次划分
约定层次：根据分析的需要，按产品的功能关系或复 杂程度划分的产品结构层次。这些层次一般从比较复 杂的系统到比较简单的零件进行划分； 初始约定层次：要进行FMEA总的、完整的产品所在 的层次，它是约定的产品第一分析层次； 其他约定层次：相继的约定层次（第二、第三等）， 这些层次表明了直至较简单的组成部分的有顺序的排 列； 最低约定层次：约定层次中最底层的产品所在的层次。 它决定了FMEA工作深入、细致的程度。、
1
1）确定FMEA工作的深度和广度； 2）为任务描述、故障判据的制定、原 因分析，影响及严酷度分析、检测方 法分析、制定设计改进与使用补偿措 施等提供依据
为系统定义（功能分析、绘制功能框 图）、约定层次划分等提供依据
2
设计图样 从设计图样可获取“初始约定层次”直至 1）用于产品设计初期功能FMEA； 及有关资 “最低约定层次”产品的结构、接口关系 2）用于产品详细设计阶段的硬件设计 料 等信息； FMEA、DMECA及软件FMEA； 可靠性设 计分析及 试验等信 息 过去的经 验、相似 产品的信 息 从产品可靠性设计与分析资料、试验数据 中获取故障模式及故障率数据等；当无数 据来源时，可从某些标准、手册、资料 用于产品硬件FMEA的定性、定量分析 （如GJB/Z299B等）和软件测试中获取故 障模式及故障率数据 1）从产品在使用维修中获取：检测周期、 预防维修工作要求、可能出现的故障模式 与应急补救措施、防差错的措施等； 用于设计FMEA 2）从相似产品的有关信息中获取FMEA所 北京航空航天大学 需信息 BUAA
BUAA
FMEA
FMEA的目的和作用
FMEA的目的是“通过系统分析，确定SRU、LRU、 系统在设计和制造过程中所有可能的故障模式，以及 每一故障模式的原因及影响，以便确定装备的修复性
维修工作项目，并给RCMA提供故障模式、原因及
影响输入”。
北京航空航天大学
BUAA
FMEA方法的概要
序 项目 号 1 内涵 硬件法 对每个保障对象故障模式、原因、影响进行分析
故障模式是“故障的表现形式。如短路、开路、断裂、
过渡耗损等”。一般在研究产品的故障模式时，往往
是从现象入手，进而通过现象（即故障模式）找出故 障原因。故障模式是FMEA分析的基础
硬件故障模式分析方法 对典型故障模式进行分析 对不同的产品，选用不同方法获取故障模式
北京航空航天大学
BUAA
例如，对于设计成熟，具有较多的继承性和经过了良 好的可靠性、维修性和安全性验证的系统／分系统， 其约定层次可划分的粗而少；反之，对任何新设计的 或虽有继承性但其可靠性、维修性和安全性水平未经 验证的系统／分系统，其约定层次要划分的多而细。 此外，在确定最低约定层次时，可参照约定的或预定 的维修／修理级别上的产品层次，例如维修时的最小 可更换单元作为最低约定层次。
3
4
系统定义
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
故 障 影 响 分 析
输出 FMEA 报告
(2.2.3)
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故障模式分析
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
故 障 影 响 分 析
BUAA
产品的功能分析
功能是指“人或物所必须完成的事项”
对人而言，功能就是职能，就是指职务/职称要求他
（她）所起的作用； 对于工程项目而言，产品的任务功能就是指其完成任 务的功用或用途。
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基本功能
该功能相对产品的其他功能是起主要作用的，是必不
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
输出 FMEA 报告
(2.2.3)
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
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FMEA所需信息
序 信息来源 号 类别 从信息来源中可获取 FMEA所需信息 所获取信息的作用 （1）从任务剖面、寿命剖 面及环境条件对设计技术 技术规范 从 设 计 技 术 规范与研制方案中获取有 与研制方 规 范 与 研 制 关设计、试验、使用要求 案 方案中获取 （2）工作原理图、结构组 成等
其他系统
柱塞 ( 451133)
初始约定层次
约定层次
最低约定层次
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系统定义的要点
完整的系统定义包括产品的每项任务、每一任务阶段、
以及各种工作方式的功能描述；
功能分析主要是指产品的基本功能（主要功能或必要
功能）的分析；
应对产品的任务时间要求进行定量说明； 明确功能框图及任务可靠性框图的含义、作用和绘制 方法。
按目的 与 手 段 上位功能 分
上位与下位功能是相对的。一个功能对它的上位 在功能系统中，起目的性作用 功能是手段，称为下位功能；对它的下位功能是 的功能叫上位功能 目的，称为上位功能 北京航空航天大学 BUAA
如何定义功能
要体现产品功能定义的目的 要准确而简洁
要功能尽量定量化
要有利于扩大思路
获取故障模式的方式
对新研制的产品，可根据该产品的功能原理和结构特点进行分析、 预测，进而得到该产品的故障模式，或以与该产品具有相似功能 和相似结构的产品所发生的故障模式作为基础，分析判断该产品 的故障模式； 对采用现有的货架产品，可从该产品在过去的使用中所发生的故 障模式为基础，再根据该产品使用环境条件的异同进行分析修正， 进而得到该产品的故障模式； 对引进国外的产品，应向外商索取其故障模式，或从相似功能和 相似结构产品中发生的故障模式作基础，分析判断其故障模式； 对常用电子元器件、零组件产品，可从国内外某些标准、手册 （例如，GJB/Z299B《电子设备可靠性设计手册》、MILHDBK-338《电子设备可靠性设计手册》、或MIL-HDBK217F《电子设备可靠性预计手册》等）中确定其故障模式； 当以上4种方法均不能获得故障模式时，可参考表2-5、表2-6所 列的典型故障模式。
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绘制产品功能框图
温度和压力读数 自动断路信号 （温度和油压） 仪表和监测器 （20 ） 力矩(动力） 冷却和潮气 分离装置 （30 ） 供水装置 淡水 冷却水 润滑装置 （40 ） 润滑油 温度和压力传 感器的输入
电控机构
电 源（三相） 马达 10 （ ）
压缩机 （50 ） 干冷空气
装备 系统 分系统 LRU SRU
主液压分系统 ( 451100 ) 飞机 ( 450000 ) 液压系统 ( 451000) 辅助液压分系 统( 451200 )
缓冲瓶 (451110 ) 液压油箱 ( 451120 ) 柱塞液压 泵ZB- 34 ( 451130 )
泵轴 ( 451131) 轴承组件 ( 451132)
产品在规定的条件下，不能完成其规定的功能； 产品在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持 在规定的范围内； 产品在规定的应力范围内工作时，导致产品不能满足 其规定要求的破裂、卡死等损坏状态； 技术合同中订购方规定的其他故障判据等。
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BUAA
故障模式分析的目的、主要内容
北京航空航天大学
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确定约定层次的依据与原则
在保障对象的不同研制阶段，约定层次的划分不必强 求一致。 即使在同一研制阶段，由于组成装备的各系统／分系 统的功能、结构设计各有其特点，因而在约定层次的 划分上也不必完全相同，应依据各系统／分系统的实 际情况确定约定层次的级数和最低约定层次。
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产品功能示例
高压空气压缩机的组成及其功能
序 号
1 2
编 码
10 20
名称 马达
功能
输入
输出 输出力矩（动力） 温度和压力读数； 温度和压力传感器 的输入 向50提供干冷空气； 向40提供冷却水
产生力矩 电源（三相） （提供动力）
仪表和监 测器
冷却和潮 气分离装 置 润滑装置 压缩机
北京航空航天大学
3 适用范围
4
分析人员需 掌握的资料
5 特点
BUAA
FMEA方法
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 影 响 及 严 酷 度 分 析 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
高压空气
北京航空航天大学
BUAA
制定编码体系
符合产品功能和结构特点且便于使用；
能体现产品约定层次的上、下级关系；
对各功能单元或工作单元编码具有唯一、简明、合理、
适用和可追溯性，且有可扩充性；
符合标准或文件规定，并与产品功能框图和任务可靠 性框图编码相一致；
北京航空航天大学
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某型战斗机液压系统约定层次示意图
可少的；
产品主要就是为实现该功能而进行研制的；
该功能的改变，将会影响产品完成任务的状态。
北京航空航天大学
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功能分类
定义及其特征 示 例 及 说 明 满足下列三个条件： （1）起主要的必不可少的作用； （1）车床的基本功能是切削； （2）完成产品的主要任务，是 基本功能 （2）歼击机基本功能是歼灭敌机，轰炸机是摧 实现产品的工作目的； 毁敌人目标，运输机是运输货物或人 （3）它的作用改变了，就会影 按重要 响产品任务的整体的变化 程度分 （1）电机罩子的基本功能是保护电机，其美观 它相对于基本功能是次要的， 是辅助功能； 辅助功能 是手段。在不影响基本功能前 （2）实现手表基本功能（准确计时）的手段是 （或二次功能） 提下，它是可以改变的 采用机械式，还是石英式；是指针还是液晶显示 等均属辅助功能的内容 （1）使用功能与外观功能是通过基本功能或辅 是指产品的实际用途或特定用 使用功能 助功能实现的； 途或使用价值 按性质 （2）有的产品只要求使用功能，不要求美观功 外观功能 分 能（如煤油、地下管道）；反之，不要求前者， 通过图案、色彩、装饰等对使 （美学功能或 只要求后者（如塑料花、装饰品等）；或两者都 用者产生魅力的功能 表面功能） 要求（如手表、车床） 对使用者需求而言，该功能是 必要功能 （1）基本功能都是必要功能； 必要的、不可缺少的 按用户 （2）辅助功能中有的属必要的功能，有的属不 要求分 对使用者需求而言，该功能并 必要功能 不必要功能 非不可缺少的 功 能 分 类
输出 FMEA 报告
(2.2.3)
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
故障及其判据 故障模式分析的目的、主要内容 故障模式频数比 故障模式分析的要点
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故障及其判据
故障是“产品不能执行规定功能的状态。通常指功能 故障。 故障判据一般应依据产品每一规定的性能参数和允许 极限进行确定，并与订购方给定的故障判据相一致。
2
使用条件及 其时机
产品设计图及其他工程设计资料（含有关数据）已确 定时，一般用于产品的工程研制阶段
产品层次划分一般从SRU级、LRU级至装备级，即自 下而上的分析；也可从其中任一层次产品开始向任一 方向进行分析 (1)产品的全部原理及其相关资料(例如原理图、装配图 等)； (2)产品的层次定义； (3)产品的构成清单及组件、零部件、材料明细表等 (1)其结果可获得修复性维修工作项目； (2)需有产品设计图及其他设计资料
控制温度和压 温度和压力 力
提供干冷却气 冷却水、动力
3
30
4
5
40
50
提供润滑剂
提供高压空气
冷却水、动力
向50提供润滑油
干冷空气、动力、 高压空气 润滑油
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产品功能框图
表示产品各组成部分所承担的任务或功能间的相互关 系，以及产品每个约定层次间的功能逻辑顺序、数据 （信息）流、接口的一种功能模型。
(2.2.1.1) (2.2.1.2) (2.2.1.3) (2.2.1.4) (2.2.1.5) (2.2.1.6)
产品约定层次划分 功能分析 绘制功能框图 制定编码体系
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系统定义-产品约定层次划分
约定层次：根据分析的需要，按产品的功能关系或复 杂程度划分的产品结构层次。这些层次一般从比较复 杂的系统到比较简单的零件进行划分； 初始约定层次：要进行FMEA总的、完整的产品所在 的层次，它是约定的产品第一分析层次； 其他约定层次：相继的约定层次（第二、第三等）， 这些层次表明了直至较简单的组成部分的有顺序的排 列； 最低约定层次：约定层次中最底层的产品所在的层次。 它决定了FMEA工作深入、细致的程度。、
1
1）确定FMEA工作的深度和广度； 2）为任务描述、故障判据的制定、原 因分析，影响及严酷度分析、检测方 法分析、制定设计改进与使用补偿措 施等提供依据
为系统定义（功能分析、绘制功能框 图）、约定层次划分等提供依据
2
设计图样 从设计图样可获取“初始约定层次”直至 1）用于产品设计初期功能FMEA； 及有关资 “最低约定层次”产品的结构、接口关系 2）用于产品详细设计阶段的硬件设计 料 等信息； FMEA、DMECA及软件FMEA； 可靠性设 计分析及 试验等信 息 过去的经 验、相似 产品的信 息 从产品可靠性设计与分析资料、试验数据 中获取故障模式及故障率数据等；当无数 据来源时，可从某些标准、手册、资料 用于产品硬件FMEA的定性、定量分析 （如GJB/Z299B等）和软件测试中获取故 障模式及故障率数据 1）从产品在使用维修中获取：检测周期、 预防维修工作要求、可能出现的故障模式 与应急补救措施、防差错的措施等； 用于设计FMEA 2）从相似产品的有关信息中获取FMEA所 北京航空航天大学 需信息 BUAA
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FMEA
FMEA的目的和作用
FMEA的目的是“通过系统分析，确定SRU、LRU、 系统在设计和制造过程中所有可能的故障模式，以及 每一故障模式的原因及影响，以便确定装备的修复性
维修工作项目，并给RCMA提供故障模式、原因及
影响输入”。
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FMEA方法的概要
序 项目 号 1 内涵 硬件法 对每个保障对象故障模式、原因、影响进行分析
故障模式是“故障的表现形式。如短路、开路、断裂、
过渡耗损等”。一般在研究产品的故障模式时，往往
是从现象入手，进而通过现象（即故障模式）找出故 障原因。故障模式是FMEA分析的基础
硬件故障模式分析方法 对典型故障模式进行分析 对不同的产品，选用不同方法获取故障模式
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例如，对于设计成熟，具有较多的继承性和经过了良 好的可靠性、维修性和安全性验证的系统／分系统， 其约定层次可划分的粗而少；反之，对任何新设计的 或虽有继承性但其可靠性、维修性和安全性水平未经 验证的系统／分系统，其约定层次要划分的多而细。 此外，在确定最低约定层次时，可参照约定的或预定 的维修／修理级别上的产品层次，例如维修时的最小 可更换单元作为最低约定层次。
3
4
系统定义
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
故 障 影 响 分 析
输出 FMEA 报告
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故障模式分析
故障模式及影响分析（FMEA） (2.2.1) 故 障 检 测 方 法 分 析 设 计 改 进 措 施 分 析 使 用 补 偿 措 施 分 析
(2.2.1.7)
输 入 准 备 工 作
系 统 定 义
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
故 障 影 响 分 析