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故障模式、效应及危害性分析 故障树分析
内容介绍
1 概述 FMECA同FTA的的概念、相互区别及应用
2 FMECA的一般方法 FMECA分析方法 FMECA分析实例
3 FTA的方法基础 4 FTA的一般方法
FT的建立和简化、 FT的定量分析、定性分析
概述
FMEA、FMECA
• 失效模式、影响与危害分析（FMECA），或失 效模式与效应分析（FMEA），是一种可靠性 分析技术，在工程设计（可以是整个的也可以 是局部的）完成后供检查和分析设计图纸（就 电子设备来说，是对电路的设计图纸）用。
概述
失效树建造是失效树分析的关键
• 失效树建造是失效树分析的关键，也是 工作量最大的部分。由于建树工作量大， 因而这种方法在新的复杂系统上使用受 到局限。例如，美国原子能委员会发表 的WASH-1400核电站风险评价分析报告 指出，为了建造失效树，60名专家用了 将近三年时间，消耗了大量资金
概述
• 失效模式、效应与危害度分析又是维修 性设计特别是故障安全设计的基础，也 是PLP(产品责任预防)分析的代表性方法。
• 70年代末期，美国发生的几起重大事故 均与未周密地进行失效模式、效应与危 害度分析有关 。例如：
概述
概述
• NASA卫星系统，在发射情况下，由于对旋转 天线汇流环进行失效模式、效应与危害分析时 只考虑开路失效模式，忽略了短路失效效应， 结果因天线汇流环发生短路而使发射失效，损 失了九千至一亿五千万美元。
应用布尔代数等按树形图逻辑符 号 将 树 形 图 简 化 ，求 最 小 割 集（ 最 重要致命原因事件的组合）并计 算顶事件发生概率。若是定量 的、逻辑的、演绎的方法，还可 对事件发生频率、费用及工时损 失等做出相对（定性）的评价 以某个特定的不希望发生的故障 （不正常）为顶事件，可以进行 更 深 入 的 分 析 。 与 FM EA 相 比 ， 不仅可以分析部件错误，还可以 分析由于人员差错、软件错误、 控制错误、环境应力等引起的故 障 、， 及 进 行 多 重 故 障 分 析 。 可 以从逻辑上明确故障的发生过程 定量计算顶事件的发生概率。其 不利的一面是还有人力熟悉布尔 代数与最小割集等知识。
概述
• 失效树分析，是把系统不希望发生的失 效状态作为失效分析的目标，这一目标 在失效树分析中定义为“ 顶事件”。在 分析中要求寻找出导致这一失效发生的 所有可能的直接原因，这些原因在失效 树分析中称之为“ 中间事件”。再跟踪 追迹找出导致每一个中间事件发生的所 有可能的原因，顺序渐进，直至追踪到 对被分析对象来说是一种基本原因为止。 这种基本原因，失效树分析中定义为 “ 底事件”。
置、系统的影响，对故障模 级的基本事件用逻辑符号联结，
式的评价，改进措施，并将 形成树形图，再计算不可靠度（不
法 致命项目（模式）列表
安全概率）
定性 与定 量分 析的 功 能
特点 （优 点与
缺 点）
是定性的、归纳性的方法， 特别是不需要计算。但 FM ECA 需 要 根 据 故 障 率 数 据定量地计算致命度
• 美国DC-10商用飞机，在变更发动机维修方法 时，因未进行失效模式、效应与危害度分析， 终于在芝加哥上空坠毁。1979年3月28日，美 国的三里岛2号反应堆发生的举世瞩目的重大 安全事故，也是因未对控保系统中增压安全阀 及其监示电路的失效模式进行详细分析的结果。
概述
失效树分析
• 失效树分析法（Fault Tree Analysis）简 称 FTA 。 1961 年 美 国 贝 尔 实 验 室 沃 森 （Watson）等人在民兵导弹发射控制系 统中开始应用，其后波音公司对FTA作 了修改使其能用计算机进行处理，推动 了 FTA 技 术 的 迅 速 发 展 。 FTA 现 已 成 为 分析各种复杂系统可靠性的重要方法之 一。
利用表格，简单列举系统构 成零部件的所有故障模式， 并假定其发生，可找出系统 可能发生的故障。缺点是只 输入硬件的单一故障模式， 因而是孤立的分析。在某种 程度上也可考虑与人员差 错、软件错误有关系统的部 件。对于含大量部件，具有 多重功能的工作模式和维修 措施的复杂系统，以及环境 影响大的系统，在应用上均 有困难
FMECA同FTA的相互区别
方法
FMEA、FMECA
FTA
按层 自原因——单一故障模式 自结果——不希望发生的顶事件
次的 （错误模式）方面向结果— （上级事件）向原因方面（下级
分析 —上级系统的故障方面分 事件）做树形图分解，自上而下，
方 析，自下而上，顺向
逆向
向Hale Waihona Puke Baidu
方 在表格内填写故障模式对装 由顶事件起经过中间事件至最下
• 这种分析方法能对被研究对象具体指明单元可 能发生的失效模式（例如，对电路来说，是发 生开路失效或短路失效，饱和阻塞，还是参数 漂移等）、产生的效应和后果，因而有助于获 得供改进可靠性用的具体工程方案。
• FMECA是在FMEA基础上扩展出来的， 它是FMA(故障模式分析)、FEA（失效 影响分析）、FCA(失效后果分析)三种方 法的总称。它使定性分析的FMEA增加 了定量分析的特点。
故障模式、效应与危害度分析 (FMECA) 的一般方法
通过失效模式、效应及危害度 分析可以做到
• 鉴别出被分析单元会导致的不可接受或非常严 重的失效，确定可能会对预期或所需运行情况 造成致命影响的失效模式，并列出由此而引起 的从属失效；
• 决定需另选的元器件、零部件和整件； • 保证能识别各种检测手段引起的失效模式； • 选择预防或正确维护要点，制定故障检修指南，
配置测试设备以及为测试点提供资料。 • 确定单元及子系统失效模式的危害度
FMECA的一般方法
故障模式、效应及危害度分析 的基本程序
概述
应用注意事项
• FMECA、FTA都是可靠性分析方法，但 是并非万能。FMECA、FTA不能代替全 部可靠性分析。这两种方法不仅要相辅 相成地应用，还要重视与其它分析方法、 管理方法及数据的结合。尤其，FMECA、 FTA都是重视功能型的静态分析方法，在 考虑时间序列与外部因素等共同原因方 面，即动态分析方面并不完善。
内容介绍
1 概述 FMECA同FTA的的概念、相互区别及应用
2 FMECA的一般方法 FMECA分析方法 FMECA分析实例
3 FTA的方法基础 4 FTA的一般方法
FT的建立和简化、 FT的定量分析、定性分析
概述
FMEA、FMECA
• 失效模式、影响与危害分析（FMECA），或失 效模式与效应分析（FMEA），是一种可靠性 分析技术，在工程设计（可以是整个的也可以 是局部的）完成后供检查和分析设计图纸（就 电子设备来说，是对电路的设计图纸）用。
概述
失效树建造是失效树分析的关键
• 失效树建造是失效树分析的关键，也是 工作量最大的部分。由于建树工作量大， 因而这种方法在新的复杂系统上使用受 到局限。例如，美国原子能委员会发表 的WASH-1400核电站风险评价分析报告 指出，为了建造失效树，60名专家用了 将近三年时间，消耗了大量资金
概述
• 失效模式、效应与危害度分析又是维修 性设计特别是故障安全设计的基础，也 是PLP(产品责任预防)分析的代表性方法。
• 70年代末期，美国发生的几起重大事故 均与未周密地进行失效模式、效应与危 害度分析有关 。例如：
概述
概述
• NASA卫星系统，在发射情况下，由于对旋转 天线汇流环进行失效模式、效应与危害分析时 只考虑开路失效模式，忽略了短路失效效应， 结果因天线汇流环发生短路而使发射失效，损 失了九千至一亿五千万美元。
应用布尔代数等按树形图逻辑符 号 将 树 形 图 简 化 ，求 最 小 割 集（ 最 重要致命原因事件的组合）并计 算顶事件发生概率。若是定量 的、逻辑的、演绎的方法，还可 对事件发生频率、费用及工时损 失等做出相对（定性）的评价 以某个特定的不希望发生的故障 （不正常）为顶事件，可以进行 更 深 入 的 分 析 。 与 FM EA 相 比 ， 不仅可以分析部件错误，还可以 分析由于人员差错、软件错误、 控制错误、环境应力等引起的故 障 、， 及 进 行 多 重 故 障 分 析 。 可 以从逻辑上明确故障的发生过程 定量计算顶事件的发生概率。其 不利的一面是还有人力熟悉布尔 代数与最小割集等知识。
概述
• 失效树分析，是把系统不希望发生的失 效状态作为失效分析的目标，这一目标 在失效树分析中定义为“ 顶事件”。在 分析中要求寻找出导致这一失效发生的 所有可能的直接原因，这些原因在失效 树分析中称之为“ 中间事件”。再跟踪 追迹找出导致每一个中间事件发生的所 有可能的原因，顺序渐进，直至追踪到 对被分析对象来说是一种基本原因为止。 这种基本原因，失效树分析中定义为 “ 底事件”。
置、系统的影响，对故障模 级的基本事件用逻辑符号联结，
式的评价，改进措施，并将 形成树形图，再计算不可靠度（不
法 致命项目（模式）列表
安全概率）
定性 与定 量分 析的 功 能
特点 （优 点与
缺 点）
是定性的、归纳性的方法， 特别是不需要计算。但 FM ECA 需 要 根 据 故 障 率 数 据定量地计算致命度
• 美国DC-10商用飞机，在变更发动机维修方法 时，因未进行失效模式、效应与危害度分析， 终于在芝加哥上空坠毁。1979年3月28日，美 国的三里岛2号反应堆发生的举世瞩目的重大 安全事故，也是因未对控保系统中增压安全阀 及其监示电路的失效模式进行详细分析的结果。
概述
失效树分析
• 失效树分析法（Fault Tree Analysis）简 称 FTA 。 1961 年 美 国 贝 尔 实 验 室 沃 森 （Watson）等人在民兵导弹发射控制系 统中开始应用，其后波音公司对FTA作 了修改使其能用计算机进行处理，推动 了 FTA 技 术 的 迅 速 发 展 。 FTA 现 已 成 为 分析各种复杂系统可靠性的重要方法之 一。
利用表格，简单列举系统构 成零部件的所有故障模式， 并假定其发生，可找出系统 可能发生的故障。缺点是只 输入硬件的单一故障模式， 因而是孤立的分析。在某种 程度上也可考虑与人员差 错、软件错误有关系统的部 件。对于含大量部件，具有 多重功能的工作模式和维修 措施的复杂系统，以及环境 影响大的系统，在应用上均 有困难
FMECA同FTA的相互区别
方法
FMEA、FMECA
FTA
按层 自原因——单一故障模式 自结果——不希望发生的顶事件
次的 （错误模式）方面向结果— （上级事件）向原因方面（下级
分析 —上级系统的故障方面分 事件）做树形图分解，自上而下，
方 析，自下而上，顺向
逆向
向Hale Waihona Puke Baidu
方 在表格内填写故障模式对装 由顶事件起经过中间事件至最下
• 这种分析方法能对被研究对象具体指明单元可 能发生的失效模式（例如，对电路来说，是发 生开路失效或短路失效，饱和阻塞，还是参数 漂移等）、产生的效应和后果，因而有助于获 得供改进可靠性用的具体工程方案。
• FMECA是在FMEA基础上扩展出来的， 它是FMA(故障模式分析)、FEA（失效 影响分析）、FCA(失效后果分析)三种方 法的总称。它使定性分析的FMEA增加 了定量分析的特点。
故障模式、效应与危害度分析 (FMECA) 的一般方法
通过失效模式、效应及危害度 分析可以做到
• 鉴别出被分析单元会导致的不可接受或非常严 重的失效，确定可能会对预期或所需运行情况 造成致命影响的失效模式，并列出由此而引起 的从属失效；
• 决定需另选的元器件、零部件和整件； • 保证能识别各种检测手段引起的失效模式； • 选择预防或正确维护要点，制定故障检修指南，
配置测试设备以及为测试点提供资料。 • 确定单元及子系统失效模式的危害度
FMECA的一般方法
故障模式、效应及危害度分析 的基本程序
概述
应用注意事项
• FMECA、FTA都是可靠性分析方法，但 是并非万能。FMECA、FTA不能代替全 部可靠性分析。这两种方法不仅要相辅 相成地应用，还要重视与其它分析方法、 管理方法及数据的结合。尤其，FMECA、 FTA都是重视功能型的静态分析方法，在 考虑时间序列与外部因素等共同原因方 面，即动态分析方面并不完善。