双工件台系统的FMECA分析-曾纪栋
运用FMECA方法提高设计可靠性
运用FMECA方法提高设计可靠性
龚德泉
【期刊名称】《上海航天》
【年(卷),期】1995(000)003
【摘要】论述用失效模式、影响、致命度分析（ＦＭＥＣＡ）法与提高产品质量的关系。
介绍开展ＦＭＥＣＡ工作的基本步骤和冗余设计的数学处理方法。
最后简要介绍由于开展了ＦＭＥＣＡ所取得的成绩。
【总页数】1页(P25)
【作者】龚德泉
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O213.2
【相关文献】
1.提高磨合期内钩锁提速道岔运用可靠性的方法 [J], 戴民权
2.提高计算机联锁系统运用可靠性的方法 [J], 张萍;赵阳
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4.综合运用可靠性工程统计分析方法和价值工程提高家用电器的可靠性 [J], 纪竹荪
5.运用六西格玛方法提高产品质量检验与评价的可靠性 [J], 万式甜
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基于模糊FMECA方法的水闸安全评价研究
摘要基于模糊FMECA方法的水闸安全评价研究摘要目前水闸的安全评价常用的方法有灰色综合评价法，层次分析法和模糊综合评价法。
但这些方法都没有解决掌握病险不准确和安全性分类结果不明确的问题，因此本文提出了一种基于模糊FMECA方法的水闸安全评估方法。
本文在研究对比国内外水闸等水工建筑物安全评价成果的基础上，以已做过安全评价的墙缝排水闸为研究对象，采用将FMECA基本理论和模糊综合评估法结合起来使用的新方法，对水闸进行安全评价研究，具体的研究内容及成果如下：（1）研究了模糊综合评价方法和FMECA的基本原理，并结合FMECA和模糊综合评价方法，形成了一种新的评价方法——模糊综合FMECA方法。
该方法既克服了FMECA在的水闸评价中的存在的模糊性描述，评价指标难以量化的问题，又在一定的程度上优化了模糊综合评价法存在的指标权重确定主观性的缺点，该方法在水闸的安全评价上是可行的。
（2）依据FMECA的评价步骤，研究分析水闸的功能结构，子系统类别划分，归纳总结了目前水闸常见的故障模式，具体细化了风险优先度基本参数评分细则，使得水闸安全性分级确定的愈加合理清晰。
（3）分析整理搜集的墙缝排水闸资料，对其进行FMEA分析，为墙缝排水闸模糊FMECA故障模型建立提供了基础。
（4）以墙缝排水闸为例，采用模糊FMECA方法对其进行安全评价研究，不但定量分析确定了水闸子系统和子系统各故障模式的安全等级指标，还定量分析得出了水闸整体结构安全性指标来供辅助使用。
结果表明：模糊FMECA方法在水闸安全评价上是适用且有效的，使水闸安全类别的确定及故障模式的危害性程度确定有理有据，有助于下步除险加固工作的开展进行，对水闸的安全评价理论和实用方面也都有一定的意义。
关键词：水闸；FMECA；CA；模糊综合评价法；模糊FMECA法；安全评价ABSTRACTSTUDY ON SAFETY EV ALUATION OF SLUICESBASED ON FUZZY FMECA METHODABSTRACTAt present, the commonly used methods for sluice safety evaluation include grey comprehensive evaluation method, analytic hierarchy analysis method and fuzzy comprehensive evaluation method. However, these methods have not solved the problem of inaccurate grasp of the causes of the disease and the ambiguity of the safety classification results. In this paper, a sluice safety evaluation method based on fuzzy FMECA method is proposed.Based on the study of the safety evaluation results of hydraulic structures such as sluices at home and abroad, this paper takes the wall-slit drainage gates that have been used for safety evaluation as the research object, and adopts a new evaluation that combines FMECA and fuzzy comprehensive evaluation methods. In this way, the safety evaluation of the sluice is carried out. The specific research contents and results are as follows:(1) Study the fuzzy comprehensive evaluation method and the basic principle of FMECA, and combine FMECA and fuzzy comprehensive evaluation method to form a new evaluation method-fuzzy FMECA method. The method overcomes the ambiguous description of the existence of FMECA in the sluice evaluation, the problem that the evaluation index is difficult to quantify, and optimizes the disadvantage of the index weight of the fuzzy comprehensive evaluation method to determine the subjectivity to a certain extent. The safety assessment of the sluice is feasible.(2) According to the evaluation steps of FMECA, the functional structure of the sluice, the division of the subsystems, the common failure modes of the sluice are summarized, and the detailed rules of the basic parameters of the risk priority are detailed. This makes the determination of the safety rating of the sluice more reasonable and clear.(3) Analyze and collate the collected wall gap drainage gate data and perform FMEA analysis on it. This provides the basis for the establishment of the fuzzy FMECA fault model for the wall joint brake.(4) Taking the wall joint drainage gate as an example, the fuzzy FMECA method is used to evaluate the safety. Not only the quantitative analysis determines the safety level indicators of the failure modes of the water gate subsystem and subsystem, but also quantitatively determines the reliability of the overall sluice. Indicators are for auxiliary use. The results show that the fuzzy FMECA method is applicable and effective in the safety evaluation of sluice. This makes the determination of the safety category of the sluice and the degree of华北水利水电大学硕士学位论文hazard of the failure mode determined to be well-founded, which is conducive to the development of the next step of reinforcement and reinforcement, and also has certain significance for the safety evaluation theory and practical aspects of the sluice.KEY WORDS: Sluice；FMECA；CA；Fuzzy comprehensive evaluation；Fuzzy FMECA method；Safety evaluation目录目录摘要 (I)ABSTRACT (III)1 绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1水闸安全评价国内外研究现状 (2)1.2.2 FMECA理论国内外研究现状 (3)1.2.3 模糊综合评价法国内外研究现状 (3)1.3研究内容及思路 (4)2 模糊FMECA原理及应用 (7)2.1FMECA基本原理 (7)2.1.1 FMECA方法现状 (7)2.1.2 FMECA概述 (7)2.1.3 故障模式影响分析（FMEA） (8)2.1.4 危害性分析（CA） (10)2.1.5 FMECA评价 (11)2.1.6 FMECA方法及其存在的问题 (12)2.2模糊FMECA (13)2.2.1 模糊FMECA的基本原理 (13)2.2.2模糊FMECA的模型和步骤 (13)2.2.3模糊向量清晰化 (15)2.3模糊FMECA辅助理论（层次分析法） (16)2.3.1层次分析法原理 (16)2.3.2层次分析法步骤 (16)2.4 本章小结 (18)3 水闸故障模式分析 (19)3.1水闸故障模式 (19)3.1.1水闸子系统划分 (19)3.1.2 确定故障模式 (20)3.1.3 确定评价参数 (21)3.2水闸FMEA分析 (23)3.2.1 墙缝排水闸基本资料 (23)华北水利水电大学硕士学位论文3.2.2 墙缝排水闸FMEA分析 (32)3.3本章小结 (36)4 基于模糊FMECA方法的水闸安全评价 (37)4.1水闸受力系统模糊FMECA评价 (37)4.1.1 确定水闸受力系统因素集U (37)4.1.2 确定水闸受力系统评语集合V (38)4.1.3 建立水闸受力系统模糊评价矩阵R (38)4.1.4 建立水闸受力系统的权重集 (39)4.1.5 水闸受力系统的一级综合评价 (42)4.1.6水闸受力系统的二级模糊综合评价 (43)4.1.7 水闸受力系统评价结果的清晰化 (43)4.1.8 水闸受力系统评价的综合CA模型 (46)4.2水闸抗渗系统模糊FMECA分析 (48)4.3水闸启闭系统模糊FMECA分析 (51)4.4水闸辅助系统模糊FMECA分析 (52)4.5对水闸系统整体风险的评定 (55)4.5.1 水闸系统的整体评价 (55)4.5.2 水闸子系统安全评价 (56)4.5.3 水闸系统故障模式风险排序 (56)4.6本章小结 (58)5 结论与展望 (61)5.1结论 (61)5.2展望 (61)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (63)致谢 (65)参考文献 (67)附录 (71)1 绪论1 绪论1.1 选题背景水闸是我国江河湖库、灌排渠系、堤防等一些水利工程中比较常用的水工建筑物[1][2]，主要是用于控制和调节水位流量，在防洪泄洪、灌溉排涝、蓄水供水、航运发电、水环境保护与治理等工程中得到广泛应用[3]。
柔性制造单元(FMC)
柔性制造单元（FMC）柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。
通常由1至3台具有零件缓冲区、刀具换刀及托板自动更换装置的数控机床或加工中心与工件储存、运输装置组成，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性，可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物。
柔性制造单元适合多品种零件的加工，品种数一般为几十种。
根据零件工时和组成FMC的机床数量，年产量从几千件到几万件，也可达十万件以上。
FMC的自动化程度虽略低于FMS，但其投资比FMS少得多而经济效益接近，更适用于财力有限的中小型企业。
目前国内外众多厂家都将FMC列为发展的重点。
一、柔性制造单元的基本功能1.自动化加工功能。
在柔性制造单元中，有完成自动化加工的设备，如以车削为主的车削柔性制造单元，以钻、镗削为主的钻镗柔性制造单元等。
同时辅以其他加工，如车削柔性单元中可以有端铣或钻削、攻螺纹加工等，这些自动化加工设备由计算机进行控制，自动完成加工。
2.物料传输、存储功能。
这是柔性制造单元与单台NC或CNC机床的显著区别之一。
柔性制造单元配备有运行物料存储容量所需的在制品库、物料传输装备和工件装卸交换装置，并有刀具库和换刀装置。
3.自动检验、监视等功能。
它可以完成刀具检测、工件在线测量、刀具破损（折断）或磨损检测监视、机床保护监视等。
4.单元加工的其他功能。
单元加工的其他功能包括清洗，检验，切屑处理等。
二、柔性制造单元的基本组成1.由加工中心或加工中心数控机床（含CNC）混合组成的加工设备。
加工回转体零件的车削单元的设备一般不超过4台，大多数加工非回转体零件的单元选用一台加工中心作为基本加工设备。
2.单元内部的自动化工件运输、交换和存储设备。
具体随工件特点及其在单元内的输送方式而定，工件在单元内的输送方式有以下两种。
FMECA——精选推荐
反应－再生系统失效模式、效应和危害度模型的建立和分析1失效模式、效应和危害度分析方法（FMECA）概述失效模式、效应和危害度分析（Fault Modes Effects and Criticality Analysis，FMECA）是可靠性工程中的重要分析方法之一，它以具有明确失效判据（或主要失效模式）的部件或分装置为基础，充分利用已有的设计，提高产品和设备固有可靠性或过程可靠性。
FMECA分析的目的在于通过对系统的全面分析，找出危害度较大的关键零部件，为设计、操作人员提供指导，达到完善产品实际，提高产品固有可靠性的目的。
目前，在国内外被公认为最行之有效的可靠性和风险性分析方法之一。
FMECA是FMEA的扩展，FMEA（Fault Modes and Effects Analysis，失效模式和效应分析）最早是美国格拉曼公司系统采用了这种方法，并使此方法具有固定的形式，用于可靠性分析，FMEA本质上是一种定性的分析方法，为了能将它使用于定量分析，又增加了危害度分析（CA）发展成为FMECA。
目前，在与宇航有关的部门中，要求必须实施FMEA；在与安全有关的交通系统中，采用FMEA的也日渐增加。
FMECA分析过程的基本出发点，不是从故障已发生开始考虑，而是分析现有设计方案，现在役设备会有哪种故障发生。
进行FMECA分析时，在设计、工艺计划（设计）的构思阶段，要反复组织如下图1的工作，作到消除设计上的缺陷，达到提高可靠性的目的[1]。
故障模式的预测：对现有的工艺流程，预测会发生什么故障，列出认为可能发生的全部故障模式。
故障模式的分级和评价：对故障模式相对地排出优先顺序，定出重点，选定重要的故障模式。
故障模式的改正措施：由专业技术人员对不希望发生的重要故障模式研究其改正措施，提出改正建议。
2 FMECA的步骤与分析格式1）准备工作FMECA要有计划、有组织地进行，实施前应有充分的准备。
包括分析对象、分析人员的确定和有关分析材料的准备。
FMECA(PPT)
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根据最 终影响 分析的 结果按 每个故 障模式 分配严 酷度类 别
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简要描 述故障 检测方 法
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简要描 述补偿 措施
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本栏主 要记录 对其它 栏的注 释和补 充说明
根据故障影响分析的结果， 简要描述每一个故障模式的 局部、高一层次和最终影响 并分别填入第 7 栏--9 栏
危害性分析
危害性分析(CA)的目的是按每 一故障模式的严重程度及该故 障模式发生的概率所产生的综 合影响对系统中的产品划等分 类，以便全面评价系统中各种 可能出现的产品故障的影响
故障原因分析
导致产品功能故障或潜在故障的产品 自身的那些物理、化学或生物变化过 程等直接原因 由于其他产品的故障、环境因素和人 为因素等引起的外部原因。故障原因 又称为故障机理
故障影响分析
约定层次 故障影响 严酷度
功能层次与结构层次
插座 线圈 机 匣 蜂鸣器 电池 天线 插头 头 套 话筒 耳机 结构层次 话筒 线圈 天线 耳机 蜂鸣器 电池 电池 供电 显示 发射
典型故障模式
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 故障模式 结构故障(破损) 捆结或卡死 振动 不能保持正常位 置 打不开 关不上 误开 误关 内部漏泄 外部漏泄 超出允差(上限) 序号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 故障模式 超出允差(下限) 意外运行 间歇性工作 漂移性工作 错误指示 流动不畅 错误动作 不能关机 不能开机 不能切换 提前运行 序号 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 故障模式 滞后运行 错误输入(过大) 错误输入(过小) 错误输出(过大) 错误输出(过小) 无输入 无输出 (电的)短路 (电的)开路 (电的)漏泄 其它
FMECA在设计开发过程中的应用
在产品设计过 程中 ，Ｍ Ａ是通 过对产 品各组成单 ＦＥ 元 的各 种潜 在故 障模 式及 对 产 品功 能 的影 响进 行分 析， 提 可能采取 的预 防改 进措施 ， 以提高产 品可靠性 的一种设计 分析方 法。 在设计时必须考虑 的故障影响模式一 般可分为局 部、 高一层 次及最终影 响三个等级 。如摩托 乍水冷发动 机 中的水泵发生 了轻பைடு நூலகம்漏水故 障即是局部影 响 （ 水泵 部件 ）高一层 次影 响是冷 却效 率下 降 （ 部系统 ）最 ； 局 ； 终影 响是摩托 车发动机过热不工作 （ 发动机整机 ） 。 其影 响分析 见表 １ 。
３ 设计开发 Ｆ Ｃ 的应用 ＭＥ Ａ
的严重程度 。一般分为三类 ： 类 （ Ｉ 致命故障 ）可造成 ， 人员伤亡或整个机器毁坏的故障 ； Ⅱ类 （ 严重故 障 ）可 ， 导致人员轻度受伤 ， 部件 或系统损坏 ， 从而导致部分功 能失效 的 故障 ； Ⅲ类 （ 轻度 故 障 ）不 足 以造成人 员受 ， 伤、 部件或系统损坏 ， 但影响计划或必须维修的故障。
其危害性 。 Ｆ Ｅ Ａ研 究 内容 包 括 故 障 模 式 影 响 分 析 （ ＭＥ Ｍ Ｃ Ｆ Ａ）
２２ 危 害性 分析 （ Ａ） ． Ｃ
Ｃ Ａ是 Ｆ Ａ 的继 续 ， Ｆ Ｅ 中确 定 的每 一 种 故 ＭＥ 把 Ｍ Ａ
和危害性分析（ Ａ） Ｃ 。
收稿 日期 ：００ ０ — ２ ２ １— ３ １
现 以发动机水泵定性分析为例 ， 见表 ２ 。
FMECA在雷达装备综合保障中的开展与应用
总体工程F MEC A在雷达装备综合保障中的开展与应用3甘传付1,刘向东2(1.空军装备研究院, 北京100085; 2.南京电子技术研究所, 南京210013)【摘要】 综合保障是提高装备战斗力的重要手段,综合保障工作的开展,可以全面解决装备可靠性、维修性、测试性、安全性和保障性的问题。
而在装备综合保障工作中,可以通过开展F MEC A来获得可靠性、维修性、测试性、安全性和保障性的重要信息,从而指导装备综合保障各项工作的开展,发现综合保障中的薄弱环节,从而提出改进措施。
该文重点讨论F MEC A在综合保障各项工作中的重要意义,并为F MECA适应综合保障工作提出了相应的要求及实现方法,使F M ECA成为综合保障的核心工作内容。
在某型雷达综合保障工作中,通过重点开展F M ECA工作达到综合保障设计的要求。
【关键词】 故障模式、影响及危害性分析;雷达装备;综合保障中图分类号:T N951 文献标识码:AD evelop m en t and Use of F M ECA i n Radar I n tegra ted SupportG AN Chuan2fu1,L I U Xiang2dong2(1.A ir Force Equi pment Research I nstitute, Beijing100085,China)(2.Nanjing Research I nstitute of Electr onics Technol ogy, Nanjing210013,China)【Abstract】 I ntegrated support is very i m portant t o i m p r ove battle effectiveness of equi pment.The i m p le mentati on of inte2 grated support is able t o s olve the p r oble m s of reliability,maintainability,testability,safety and supportability fully.However,re2 liability,maintainability,testability,safety and supportability can obtain i m portant inf or mati on fr om i m p le mentati on of F MEC A that can direct the i m p le mentati on of integrated support,find out the shortcom ing of equi pment and suggest the failure correcti on meas2 ure.This paper e mphasizes the significance of F MECA in the integrated support,puts f or ward the require ment and realizati on method of F M ECA,and makes F MECA as the nuclear contents in integrated support.I n radar integrated support analysis,F MEC A is used as a very i m portant method of s olving the p r oble m s in integrated support design.【Key words】 F MEC A;radar equi pment;integrated support0 引 言[1-2]综合保障是装备发挥战技术性能的重要工作,是指在费用的约束下,装备在全寿命周期内从可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性出发研究装备的保障问题。
FMECA-PPT资料讲解学习
模
原
与
式
因
工作 方式
4
根据故 障模式 分析的 结果简 要描述 每一产 品的所 有故障 模式
5
根据故 障原因 分析结 果简要 描述每 一故障 模式的 所有故 障原因
6
简要说 明发生 故障的 的任务 阶段与 产品的 工作方 式
审核 批准 故障影响
局部 影响
高一 层次 影响
最终 影响
7
8
9
根据故障影响分析的结果， 简要描述每一个故障模式的 局部、高一层次和最终影响 并分别填入第 7 栏--9 栏
17 流动不畅 18 错误动作 19 不能关机 20 不能开机 21 不能切换 22 提前运行
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机械产品典型故障模式
故障模式可分为以下七大类：
损坏型：如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等。 退化型：如老化、腐蚀、磨损等。 松脱性：松动、脱焊等 失调型：如间隙不当、行程不当、压力不当等。 堵塞或渗漏型：如堵塞、漏油、漏气等。 功能型：如性能不稳定、性能下降、功能不正常。 其他：润滑不良等。
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故障原因
直接原因：导致产品功能故障的产品自身的那 些物理、化学或生物变化过程等，直接原因又 称为故障机理。
间接原因：由于其他产品的故障、环境因素和 人为因素等引起的外部原因。
例如——起落架上位锁打不开
直接原因：锁体间隙不当、弹簧老化等 间接原因：锁支架刚度差
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实施FMECA应注意的问题
保证FMECA的实时性、规范性、有效性
实时性FMECA工作应纳入研制工作计划、做到目的 明确、管理务实；FMECA工作与设计工作应同步进 行，将FMECA结果及时反馈给设计过程。
基于有限元分析的风电联轴器结构安全性能研究
的运动特性和结构安全性进行了分析% 李亚鹏
,!(-
等
为探
究
风
电
联
轴
器
扭
矩
限
制
器
Hale Waihona Puke 的安全性"
利用理论分析及对比试验的方法提出了一种扭矩
限制器改进方案" 并验证了其正确性" 为风电联 轴器扭矩限制器的安全性设计提供了依据% 欧栋
,!.-
等 为通过有限元分析的方法研究了风电联轴
器胀紧套在螺栓预紧力作用下的承载性能" 为胀 紧套的理论验算和安全性分析提供了理论支撑%
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某新型舰船主推进装置监控系统FMECA在维修性分析中的应用
年代 开 始引进 该方 法 ， 目前在 航空 航天 、 舰 船车辆 、 武 器装 备 等方 面得 到 大量 应 用 。我 国舰 船 主 推进 装 置监 控 系统虽 然在 装备 的可 靠性 、 维修 性方 面做 了很 多工 作 ， 但 在 装备 设 计 中 ， 主要还 是 依 靠设 计 人员 的经验 和 后期 的试 验来 验证 装备 的可靠 性 、 维修性 水 平 。
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文章编 号 ： １ ６ ７ ４ — ５ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ７ — ０ ７
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某 新 型 舰 船 主 推 进 装 置 监 控 系 统 Ｆ ＭＥ Ｃ Ａ 在 维 修 性 分 析 中 的 应 用
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钟 欣
（ 上 海船 舶运 输科 学研 究所 研发 中心 ， 上海 ２ ０ ０ １ ３ ５ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ＦＭ ＥＣＡ ；ｍ ａ ｉ ｎ ｐｒ ｏｐ ｕｌ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｆ ａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ ｍｏ ｄｅ；ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
TK6916型落地铣镗床滑枕系统FMECA-6.06
TK6916型落地铣镗床滑枕系统硬件故障模式、原因及影响分析（FMECA）报告1. 引言TK6916型落地铣镗床是机械制造业的重要基础制造装备，用于船舶、航空航天等重要装备零部件的精密镗、铣、车等加工，其特点是每个用户预订的数量少、使用周期长、维修成本高，一旦加工中发生故障，就会造成极大的经济损失。
而滑枕系统作为TK6916型落地铣镗床的重要子系统，其零部件变形、精度等级的降低等都会对TK6916加工产生重大影响。
因此，提高滑枕系统的可靠性，对提高TK6916型落地铣镗床的可靠性起着至关重要的作用。
故障模式、影响及危害性分析（即FMECA）是一种有效的可靠性保证技术，FMECA是用来分析产品可能的和潜在的故障模式，确定故障的相对严重程度、发生概率以及产品在交付使用前或后发生故障的可能性，对于那些对产品性能有重大影响的失效模式做出判断，并针对发现的问题提出改进的措施，以便通过设计、制造、装配、加工工艺等来消除或降低潜在的设计缺陷。
因此，对于处于早期失效周期的TK6916型落地铣镗床滑枕系统，有必要进行FMECA，其作用是发现TK6916型落地铣镗床滑枕系统所有可能的故障模式，分析故障原因以及产生的不良后果，找出其在设计、制造、装配、加工工艺过程中的薄弱环节，并针对这些薄弱环节提出相应的改进建议和使用补偿措施，从而提高TK6916型落地铣镗床整机的可靠性。
2. 工作依据GJB1391-2006 《故障模式影响及危害性分析指南》TK6916 《TK6916使用说明书》《TK6916大件图纸》3. 系统定义3.1 系统功能简介TK6916型数控落地铣镗床滑枕系统主要实现W轴、Z轴的进给，为镗孔、钻孔、扩孔、铰孔、切螺纹、切沟槽和平面的铣削加工等提供动力，同时也可以在方滑枕端面装夹多种特殊附件，扩大机床的功能以及工艺范围，对TK6916型数控落地铣镗床的加工精度起着至关重要的作用。
3.2 系统功能分析滑枕系统的工作原理图如图1所示，基本工作原理为：工艺设计人员根据零件图纸制定工艺方案，形成加工程序并通过手工输入或借助于存储载体输入加工中心的数控系统中；进入数控系统的信息，经过一系列处理和运算转变为控制脉冲信号，在滑枕系统控制脉冲信号传递过程中，一部分信号通过主传动系统传递动力给铣轴，铣轴再通过双键传递给镶嵌在其中的镗轴，带动镗轴一起回转，对工件进行铣削和镗孔等加工；一部分信号传递给Z轴和W轴进给系统，实现Z 轴和W轴方向的进给。
地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展
地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展纪金豹;李芳芳;李振宝;孙丽娟【摘要】The multiple shaking table array is a kind of dynamic structural test equipment and the control technologies of this system is an important research topic in the field of structural test. The historical development and current status of the shaking table and multiple shaking table array system were briefly introduced in this paper. And then, research and advances of the control of multiple table array were analyzed and discussed. Taking the large-scale shaking tables array with nine sub-tables constructed and installed in the Civil Engineering Experiment Center of the Beijing University of Technology as an example, the functions and features of multiple table control system were summarized and studied. A certain reference value of this paper was expected for the related studies of the shaking table control technology and hybrid testing techniques based on the shaking tables.%地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备,其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向.文章简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状,以北京工业大学九子台台阵系统为例,对振动台台阵控制系统的功能、特点进行了总结和介绍,并重点分析和探讨了多振动台台阵系统控制技术的相关研究与发展.该研究工作对于开展振动台相关控制技术和振动台混合试验技术的研究具有一定的参考价值.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2012(028)006【总页数】6页(P96-101)【关键词】地震模拟振动台;振动台台阵;控制技术;结构试验【作者】纪金豹;李芳芳;李振宝;孙丽娟【作者单位】北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京100124【正文语种】中文1 引言地震模拟振动台是地震工程研究中的重要试验设备之一。
FMECA方法及工程应用
FMECA方法及工程应用FMECA（Failure Mode, Effects and Criticality Analysis）是一种系统性分析和评估潜在故障模式、故障后果和关键性的方法，旨在识别并减少系统故障的可能性和影响。
它是故障树分析（FTA）和可靠性分析的重要工具之一，在工业和工程领域得到广泛应用。
1.定义系统：确定要分析的系统或设备的范围和边界。
2.确定故障模式：通过检查和提问确定系统可能发生的故障模式。
3.分析故障后果：为每种故障模式确定潜在的后果和影响。
4.评估故障严重性：使用定量或定性方法对每种故障模式的严重性进行评估。
5.识别潜在故障原因：通过分析故障模式和后果，确定导致故障的潜在原因或失效机制。
6.提出改进措施：根据潜在原因提出适当的改进措施，以减少故障概率和后果。
1.系统设计和改进：-FMECA可用于指导系统设计的过程，通过对故障模式和后果进行分析，可以帮助设计师识别并避免潜在的设计缺陷。
-在系统改进过程中，FMECA可以帮助工程师确定需要改进的关键部件和功能，从而提高系统的可靠性和性能。
2.故障预防和维护：-通过识别可能的故障模式和后果，FMECA可以帮助制定预防和维护策略，以减少故障的发生和影响。
-FMECA还可以用于制定维护计划，并指导维护人员对系统进行定期检查和维护，以确保系统的可靠运行。
3.故障分析和故障排除：-当系统出现故障时，FMECA可以作为故障分析的工具，帮助工程师确定故障的原因和影响。
-通过使用FMECA，工程师可以快速有效地识别和解决故障，减少系统的停机时间和维修成本。
4.安全风险评估：-FMECA可以帮助评估系统的安全风险，通过对故障模式和后果进行分析，确定潜在的安全风险，并采取措施减少风险发生的可能性和影响。
-在安全关键系统中，FMECA可以用于指导安全设计和改进，确保系统在故障情况下仍能保持安全和可靠。
总之，FMECA是一种有效的工具，可以帮助工程师识别和减少系统故障的可能性和影响。
系统的可靠性课件合肥工业大学5失效模式后果及严重度
GJB450A-“ FMECA是找出设计上潜在缺陷的手段， 是设计审查中必须重视的资料”
系统的、全面的和标准化的方法—FMECA
设计阶段发现对系统造成重大影响的元部件故障 设计更改、可靠性补偿
FMECA是可靠性、维修性、保障性和安全性设计分析 的基础
3
FMECA的概念
可替换的工作方式(如备用或辅助设备)
可以消除或减轻故障影响的设计或工艺改进(如概 率设计、计算机模拟仿真分析和工艺改进等)
操作人员补偿措施
特殊的使用和维护规程，尽量避免或预防故障的发 生
一旦出现某故障后操作人员应采取的最恰当的补救
措施
15
例4-1
某一飞机上的电容式传感器系统由 4个电路单元组成。试 作出其失效后果分析 和可靠性预计。
安全放在第一位，防微杜渐。21.1.221.1.201: 14:5401:14:54Januar y 2, 2021
加强自身建设，增强个人的休养。2021年1月 2日上 午1时14分21.1.221.1.2
例子
17
例4-1
根据使用环境，按《电子设备可靠性预 计手册》，确定组成系统的各元器件失 效率，进行该系统的可靠性预测，见表 4—3
18
19
小结
FMECA：
按照一定的格式有步骤地分析每一个部件(或每一 种功能)可能产生的失效模式
每一失效模式对系统的影响（FMEA） 失效后果的严重程度（CA) 这是一种失效因果关系分析。
FMECA是一种自下而上的归纳分析方法； FMEA和CA。
基本概念
失效：产品丧失规定的功能 失效模式：失效或故障的形式 失效后果：一个部件失效时对整机所产生的影响 严重度：后果的严重程度（І、П、Ш、ІV级）
FMECA——精选推荐
FMECA第六章故障模式影响与危害性分析6.1 概述故障模式影响与危害性分析(Failure Mode and Criticality Analysis,简记为FMECA)是⼀种可靠性定性分析技术。
⽬的是在设计过程中，通过对系统个组成单元潜在的各种故障模式及其对系统功能的影响，与产⽣后果的严重性进⾏分析，提出可能采取的措施，以提⾼系统可靠性（GB3187-82）。
当只进⾏故障模式和影响分析时，简称FMEA。
FMECA作为⼀种可靠性分析⽅法起源于美国。
早在20世纪50年代，美国格鲁门飞机公司在研制飞机主操纵系统时就采⽤了FMECA⽅法，取得了良好的效果。
到了60年代后期和70年代初期，FMECA⽅法开始⼴泛地应⽤于航空、航天、舰船、兵器等系统的研制中，并逐渐渗透到机械、汽车、医疗设备等民⽤⼯业设备领域。
我国在20世纪80年代初，随着可靠性技术在⼯程中应⽤，FMECA⽅法也逐渐被接受。
⽬前在航天、航空、兵器、舰船、电⼦、机械、汽车等⼯业领域，FMECA⽅法均得到了⼀定的普及。
FMECA在许多重要领域，被明确规定为设计⼈员必须掌握的技术，FMECA有关资料被规定为不可缺少的设计⽂件。
我国军⽤标准GJB450- 88在可靠性设计及评价⼀节明确指出，FMECA是找出设计上潜在缺陷的⼿段，是设计审查中必须重视的资料之⼀。
美国宇航局对于FMECA极为重视，特别是对于长寿命通信卫星⼏乎⽆⼀例外地采⽤了这⼀⼿段，据称FMECA是卫星成功的关键技术之⼀。
它们在总结故障原因、研究故障对策时也把重点放在FMEA上。
在产品寿命周期内的不同阶段，FMECA的应⽤⽬的和⽅法略有不同，祥见表6.1。
从表中可以看出，在产品寿命周期的各个阶段虽然有不同形式的FMECA，但其根本⽬的只有⼀个，即从产品设计（功能设计、硬件设计、软件设计）、⽣产和产品使⽤⾓度发现各种缺陷与薄弱环节，从⽽提⾼产品的可靠性⽔平。
6.2 FMECA实施步骤1. 弄清与系统有关的全部情况。
基于改进FMECA的装备故障风险定量评估
这 ２类数据对风险顺 序数 Ｒ Ｎ的具体 贡献 ， Ｐ 因此 ， 这种传 统 的评估方法具有评估 输入不精 确 、 估方法 不合理和评 评 估结果不确定性高的弊端。 对此 ， 本文分析 了基 于故障参数 监测 的故 障模式发 生 概率评定方法 ， 并将这一发 生概率值 作为故 障风险评估 的
装备故 障风险评 估是 指对 装备 故障发 生概 率和 故障 后果 的综合评定 ， 其风险评估值 可以看作故 障发生概 率及 故障后果 的函数 Ｊ 。实施装备故 障风险评估 对有效识 别 、 预防和减少故 障风 险有很重 要 的作 用 ， 于合理安排 装备 对 维修也有着重 要 的指导 意义 。现 有 的装 备故 障风 险评 估方法包 括故 障树分析 法 、 件树分析 方法 、 事 故障模式 、 影 响及致命 度分 析 （ ＭＥ Ａ） Ｆ Ｃ 等。其 中 ，ＭＥ Ａ中的危 害性 Ｆ Ｃ 分析 （ Ａ） Ｃ 方法作 为一 种较 成熟 的故 障风 险评估 方法 ， 在 装备 故障风险评估 中有着 广泛 的应用 。危 害性 分析 常用 的方法有 ２种 ， 即风险优先数法（ｉ ｒ ｒｙｎ ｍ ｅ ， Ｐ ｒｋｐ ｏ ｔ ｕ ｂｒＲ Ｎ） ｓ ｉｉ 和危害性 矩阵法 Ｊ 。这 ２种方 法将 故 障模 式发 生概 率等
第３ １卷
第 ９期
四 川 兵 工 学 报
２ １ ９月 ００年
【 武器装备】
基 于 改 进 Ｆ Ｃ 的装 备 故 障风 险 定 量 评 估 ＭＥ Ａ
夏震 宇， 杨
（ 海军工程大学
波
４０３ ） ３０ ３
管理工程系 ， 武汉
摘要 ： 针对传统影 响及 致命 度分 析（ Ｍ Ｃ 方法对故障风险评估存 在故障发生概率输入 不精确 、 Ｆ Ｅ Ａ） 评估 方法不合 理 和评估结果不确定性高的 问题 ， 出了一种基于改进 Ｆ Ｅ Ａ的装备故 障风险定 量评 估方法 。引入 基于故 障 提 ＭＣ 参数监测 的故 障模式发生概率评定方法 ， 解决 了传统 Ｆ Ｃ ＭＥ Ａ故障风险评估输入不精确的 问题 ； 通过研究并引入
FMECA与FTA分析1ppt课件
故障模式的RPN数越高，则越重要。
ppt课件
44
故障模式发生概率评分准则
等级
1
2 3 4 5 6 7 8
ppt课件
32
3、 FMEA的实施
当前是怎么设计的 ？ 可能会发生哪些问题 ？
导致什么影响 ？严重?几率? 当前采用什么办法控制 ？
效果如何 ？
还需要做什么 ？
ppt课件
实际上 影响是FMEA ！
33FMEA程序使来自 使使故 设使 使用故故故危障 计用 用
系障障障害检 改补 分
统模原影性测 进偿 析
定式因响类方 措措 结
义分分分别法 施施 果
分析析析分分 分分 分
析析析析析析 析析 析
ppt课件
34
4、 系统功能框图与可靠性框图
ppt课件
35
4 系统功能框图与可靠性框图
ppt课件
36
GJB1391－FMEA 的分析表格
ppt课件
37
飞机
液压系统 45100
其他系统
主供压分系统 45110
ppt课件
8
第一节 概述
故障分析：对发生或可能发生的故障的系统及其 组成单元进行分析，鉴别其故障模式、故障原因（即 故障机理），估计该故障模式对系统可能产生何种影 响，以及分析这种影响是否是致命的（即影响和后果 分析），以便采取措施，提高系统的可靠性。
ppt课件
9
第一节 概述
FMECA的定义
是一种系统化的可靠性分析，是在产品设计过程 中，按照一定的格式有步骤地对产品各组成部件潜在 的各种故障模式及其故障机理,以及对产品功能的影 响进行分析，并把每一个潜在故障模式按它的严重程 度予以分类，判断这种故障模式影响的致命程度有多 大，并提出可以采取的预防改进措施，以提高产品可 靠性的一种设计分析方法。
精密数控机床主轴系统多物理场耦合热态特性
精密数控机床主轴系统多物理场耦合热态特性邓小雷;傅建中;贺永;陈子辰【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2013(047)010【摘要】在综合分析数控机床主轴系统的边界条件的基础上,建立三维多物理场耦合流场-温度-结构场的稳态和瞬态热态特性分析模型,采用有限元分析法(FEM)进行仿真模拟.该模型考虑主轴系统各零部件的实际尺寸、零部件不同面的不同放置情况、外界空气在不同流动情况与不同定性温度下对分析结果的影响,考虑主轴系统在外加非圆截面弯管冷却液影响下的温度场分析情况.以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析与实验验证.结果表明,提出的主轴系统多物理场耦合热态特性分析的模型与方法可以快速、有效以及较准确地获得主轴系统的热态特性.【总页数】8页(P1863-1870)【作者】邓小雷;傅建中;贺永;陈子辰【作者单位】浙江大学机械工程学系浙江省先进制造技术重点实验室,浙江杭州310027;衢州学院机械工程学院,浙江衢州324000;浙江大学机械工程学系浙江省先进制造技术重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学机械工程学系浙江省先进制造技术重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学机械工程学系浙江省先进制造技术重点实验室,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH16【相关文献】1.精密数控机床多主轴系统热平衡试验 [J], 邓小雷;傅建中;沈洪垚;陈子辰2.精密数控机床主轴系统热态特性分析与研究 [J], 汪红波;王建强3.HTM6380卧式加工中心立柱-主轴系统热态特性研究 [J], 罗勋;殷国富;方辉;黄世游4.液体静压主轴热态特性多物理场耦合仿真与实验研究 [J], 尹承真; 张连新; 王宝瑞; 阳红; 李祥; 管允劼5.数控机床轴承-主轴系统热态特性分析 [J], 郑龙燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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顶事件/输出事 件 建模方式
建模一致性
结构
适用范围
13/28
GO法对控制系统的建模
逻辑关系 操作符 逻辑关系 操作符
S1
两状态单元
S
1
R
与门
10 Sn S1
R
S1
或门
2 Sn
R
M取K门
S2 Sn
11
R
PR PS * P 1
两状态单元的运算规则 P1为操作符的概率，是由 所代表元器件的故障率所 决定的。
8 12 1-11 15 1-12 16
编号 1 2 3 4
类型 5 4 12 1 7 7 12
单元名称 VME单板计算机 传感器处理卡2（SB_02） VME总线 运动控制卡8（MC_08） 运动控制卡9（MC_09） 运动控制卡10（MC_10） 功率放大控制卡5（PAC_05）
失效率λ（10-6/h） 0 0.6382 0 2.6634 2.6634 2.6634 0.6382
光刻机双工件台系统的FMECA 分析
硕士生： 曾纪栋 导 师： 凌丹 副教授 专 业： 机械电子工程
光刻机简介
芯片无处不在
光刻机是微电子装备的龙头
02/28
国内外光刻机厂家产品比较
光刻机生产厂家 上海微电子装备有 限责任公司 （SMEE） SSA600/20 （第8代） 2009年 90nm ArF excimer laser （ArF准分子激光） 步进扫描（单工件 台） 几百万美元 ASML PAS 5500/1150C （第8代） 1997 TWINSCAN NXE:3300B （第11代） 2013 22nm EUV(远紫外线) 步进扫描（双工 件台） 125片/h 1亿美元 3.5nm 5.0nm
故障树定性分析只能分析会导致顶事件发生的原因，但不能说明各个 底事件的重要程度
12/28
GO法对控制系统的建模
方法 GO法
以成功信号状态开始分析最终 输出信号的成功状态 归纳法：以系统图和原理图为 基础 不同的人建模差别不大 类此系统原理图 尤其适用有实际物流的系统
FTA
以故障为向导，分析顶 事件发生的最终原因 演绎法：通过找出引起 上级事件的原因 不同的人建模差别较大 分层次逻辑图 适用大部分系统，但对 复杂系统建树困难
硅片台
承载掩膜，和硅片台同步运动。扫描方向的大行程运动和6 自由度微动（2组平面电机+（4+4+4）×2组音圈电机）。隔振 消振组件、散热组件、机座组件等
控制系统
发出控制指令控制双工件台的运动。
08/28
主要内容
1. 研究背景及意义
2. 研究内容
双工件台系统结构介绍
双工件台系统的建模 双工件台系统的FMECA分析
识别号 20209 故障模式 传统方法计算 改进分配权重 RPN值 后的RPN值 66.37 68.0193
20204
20206 20201 20212
微动台音圈电 机对其他运动 件产生干扰 微动台 X\Y\Z\RX\RY \RZ向运动精 度超标 微动台加速度 不能达到要求 微动台垂向电 机负载过大 微动台温差超 标
5 6 7
8
9
2
1
或门
平衡块直线电机组（2个直线电机）
0
1.6
10
11 12 13
1
1 1 2
粗动台直线电机组（2个直线电机）
功率放大控制卡4（PAC_04） 微动台音圈电机组（14个音圈电机） 或门
1.6
0.6382 0.1596 0
15/28
掩模台GO法的定量分析
系统可靠度
PS17=2/(3*exp(2.0196*10^(-6)*t))+1/(3*exp(2.2382*10^(-6)*t))。 当t=30*24h时， PS17=0.9985； 当t=365*24h时，PS17=0.9818。 可以看出掩模台控制系统的能正常工作的概率较高。即使长时间工作，只要 保证外部环境稳定，掩模台控制系统能正常工作的概率较高。设计过程中可 以忽略控制系统对系统可靠性的影响。
系 统 任 务 分 析
系 统 功 能 分 析
确 定 故 障 判 据
输 出 分 析 报 告
18/28
双工件台系统的CA分析
RPN法
RPN OPR * ESR * DDR
专家打分方式获取各个故障模式的可靠性数据 掩模台的CA分析
在32种列举的故障故障模式中，音圈电机的故障模式数较多，且RPN 值最大。它是影响此系列掩模台系统可靠性的关键部件。与实际中出现 故障的影响结果是比较接近的。
m 1 m Ci Ei 2 i 1 i 1
w
*
证据冲突权限w
* 1
C
i 1 m
m
i m
1 Ci Ei 2 i 1 i 1
w*
wi1
Ei
E
i 1
m
* w1
wi 2
1/ Ci
i
(1/ C )
i 1 i
m
* w2
W2 {w1, w2 ,, wm} {w1b w11 w12 , w2b w21 w22 ,, wmb wm1 wm2}
3. 下一步工作
06/28
光刻机的结构介绍
光刻机：掩模对准曝光机。主要是将掩模上的图案按一定 比例投影到硅片上，并完成对硅片的曝光 主要功能：对准和曝光
掩模台
测量系统
曝光系统
光刻机三大核心技术
工件台 对准 曝光技术
硅片台
07/28
双工件台结构介绍
双工件台
硅片台 掩模台 控制子系统
掩模台
承载硅片，和掩模台同步运动。扫描方向和步进方向大行程 运动和6自由度微动（2组直线电机+(8+2+4)组音圈电机）。隔 振消振组件、散热组件、机座组件等。
23/28
基于权重的RPN计算
故障模式 识别号 模式 微动台 垂向电 机负载 过大 检测难 检测难 检测难 度等级 度等级 度等级 (D1) (D2) (D3) 2 2 6
DDR=2×0.3333+2×0.3333+6×0.3333 =3.3333
20201
权重
0.3333
0.3333
0.3333
PS17 PC1 * PC 3 4 * PC 7 10 * PC 9 PC1 * PC 3 4 * PC 7 11 * PC10 PC1 * PC 3 5 * PC 2 2 * PC 5 * PC11 * PC12 PC1 * PC 3 6 * PC 2 3 * PC 6 * PC11 * PC12
等级 专家 所评等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0.9 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0.1 0.8 0.1 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0.1 0.8 0.1 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0.1 0.8 0.1 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0.1 0.8 0.1 0 0 6 0 0 0 0 0.1 0.8 0.1 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0.1 0.8 0.1 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0.1 0.8 0.1 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.8 0.1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.9
产品型号
完工时间 分辨率 曝光光源 工件台运行方式 效率 价格 单台套刻精度 多机套刻精度
90nm
ArF 步进扫描（单工 件台） 135片/h 1千万欧元 12nm
20nm
03/28
课题来源
发展光刻机产业，促进国家信息化产业发展
国家科技重大专项02专项项目。本论文来源于与清华大 学合作的《光刻机系统样机研制阶段可靠性评估和强化的 关键技术》
T1
熟悉系统
M1 M2 M3 M4
确定顶事件 拓展故障树 简化故障树
A
M5
M6 A
X1
X2
M7
M8
M9
M10
M11
X3
M12
M13
M14BM15来自M16 BM17 B M22
X4
M18
X5
M19 B
X6
X7
X8
X9
X10 X11 X12 X13 X14 X15
M20
M21
X16 X17
X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25
63.33
68.69064
35.56 33.33 32
31.69164 29.68406 31.59846
硅片台微动台的RPN值计算
25/28
主要内容
1. 研究背景及意义
2. 研究内容
双工件台系统结构介绍
双工件台系统的故障树建模 双工件台系统的FMECA分析
触发发生器
S
3
R
路径分离器
S
R1 12 R2
R1
多信号发生器
S1
多路输入输出器
R1 13 R2 R3
4
R2 R3
S2 Sn
S1
信号发生器
5
R
线性组合发生器
S2 Sn
14
R
S2
有信号而导通的元件
S1
6
S2
R
限值概率门
S
15
R
S2 R
要求恢复已导通元件
有信号而关断的元件
S1
7
S1
16 S2
R
延迟发生器