電子產(chǎn)品故障模式影響及危害性分析演示

（優(yōu)選）電子產(chǎn)品故障模式影響及危害性分析目前一頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的概念故障模式、影響及危害性分析(FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis，簡(jiǎn)稱FMECA)是在工程實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，以故障模式為基礎(chǔ)，以故障影響或后果為目標(biāo)的分析技術(shù)。它通過(guò)逐一分析各組成部分的不同故障對(duì)系統(tǒng)工作的影響，全面識(shí)別設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵項(xiàng)目，并為評(píng)價(jià)和改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性提供基本信息。

FMECA是針對(duì)產(chǎn)品所有可能的故障，并根據(jù)對(duì)故障模式的分析，確定每種故障模式對(duì)產(chǎn)品工作的影響，找出單點(diǎn)故障，并按故障模式的嚴(yán)重度及其發(fā)生的概率確定其危害性。所謂單點(diǎn)故障指的是引起產(chǎn)品故障的，且沒(méi)有冗余或替代的工程程序作為補(bǔ)救的局部故障。FMECA包括故障模式及影響分析(FMEA)和危害性分析(CA)。只有在進(jìn)行FMEA的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行CA。目前二頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)

故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的目的和原則實(shí)施FMECA的目的主要是：1.對(duì)于處于開(kāi)發(fā)過(guò)程中的產(chǎn)品，主要是在設(shè)計(jì)過(guò)程中找出系統(tǒng)方案的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)，可以對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)計(jì)，在此基礎(chǔ)上列出電路所有可能的失效模式。2.對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的電路失效，要著重尋找發(fā)生失效的原因，分析和鑒定是元器件的隨機(jī)失效，還是電路、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)中的缺陷和錯(cuò)誤，就可以采取改進(jìn)措施，達(dá)到設(shè)計(jì)固有可靠性目標(biāo)和可靠性增長(zhǎng)的目的。FMECA的實(shí)施者需要對(duì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)有著充分的了解，F(xiàn)MECA的實(shí)施過(guò)程中應(yīng)遵循邊設(shè)計(jì)、邊分析、邊改進(jìn)和“誰(shuí)設(shè)計(jì)、誰(shuí)分析”的原則。目前三頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法階段方法目的論證、方案階段功能FMECA分析研究產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的改進(jìn)和方案的權(quán)衡提供依據(jù)工程研制與定型階段功能FMECA硬件FMECA軟件FMECA損壞模式及影響分析(DMEA)過(guò)程FMECA分析研究產(chǎn)品硬件、軟件、生產(chǎn)工藝和生存性與易損性設(shè)計(jì)的缺陷與薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品的硬件、軟件、生產(chǎn)工藝和生存性與易損性設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供依據(jù)生產(chǎn)階段過(guò)程FMECA分析研究產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供依據(jù)使用階段硬件FMECA軟件FMECA損壞模式及影響分析(DMEA)過(guò)程FMECA分析研究產(chǎn)品使用過(guò)程中可能或?qū)嶋H發(fā)生的故障、原因及影響，為提高產(chǎn)品使用可靠性，進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)、改型、或新產(chǎn)品的研制以及使用維修決策等提供依據(jù)目前四頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法硬件開(kāi)發(fā)工程師需要實(shí)施的FMECA主要是功能FMECA和硬件FMECA，當(dāng)選用功能FMECA時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)定義中的功能描述、故障判據(jù)的要求，確定其所有可能的功能故障模式，進(jìn)而對(duì)每個(gè)功能故障模式進(jìn)行分析，這種方法主要用于產(chǎn)品的論證、方案階段或工程研制階段早期，一般從“初始約定層次”產(chǎn)品向下分析，即自上而下的分析，也可從產(chǎn)品的任一功能級(jí)開(kāi)始向任一方向進(jìn)行分析。當(dāng)選用硬件FMECA時(shí)，根據(jù)被分析產(chǎn)品的硬件特征，確定其所有可能的硬件故障模式(如電阻的開(kāi)路、短路和參數(shù)漂移等)，進(jìn)而對(duì)每個(gè)硬件故障模式進(jìn)行分析，這種方法主要用于產(chǎn)品的工程研制階段，一般從元器件級(jí)直至裝備級(jí)，即自下而上的分析，也可以從任一層次產(chǎn)品開(kāi)始向任一方向進(jìn)行分析。目前五頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法系統(tǒng)定義故障模式分析故障原因分析故障影響及嚴(yán)酷度分析故障檢測(cè)方法分析設(shè)計(jì)改進(jìn)措施分析使用補(bǔ)償措施分析危害性分析(CA)FMECA報(bào)告故障模式及影響分析(FMEA)目前六頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法硬件FMECA與功能FMECA各有其優(yōu)缺點(diǎn)：硬件FMECA從元器件開(kāi)始，逐層向上直達(dá)系統(tǒng)級(jí)，這種方法置信度高，但工作量大。功能FMECA不從下一個(gè)層次的單元開(kāi)始分析，而是直接從被分析對(duì)象的可能產(chǎn)生的失效模式開(kāi)始，其置信度取決于設(shè)計(jì)師的分析能力、工程經(jīng)驗(yàn)和分析力度，這是此種分析方法的難點(diǎn)。其次是如何確定各種失效模式的頻數(shù)比，但與硬件FMECA相比，此種方法的工作量大大降低。FMECA方法的選擇，取決于必要性、可能性和代價(jià)的綜合權(quán)衡。對(duì)于初次接觸這項(xiàng)工作的硬件開(kāi)發(fā)工程師，最好在產(chǎn)品硬件原理圖的基礎(chǔ)上采用硬件FMECA進(jìn)行分析。目前七頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法硬件FMECA可以采用兩種方法，應(yīng)力分析法和元器件計(jì)數(shù)法。應(yīng)力分析法短路(73%)開(kāi)路(16%)參數(shù)漂移(11%)參數(shù)漂移(8.1%)開(kāi)路(91.9%)磁介質(zhì)電容器金屬膜電阻器器件級(jí)分析失效模式1失效模式2失效模式3功能級(jí)分析失效模式1失效模式2系統(tǒng)級(jí)分析目前八頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法元器件計(jì)數(shù)法磁介質(zhì)電容器金屬膜電容器功能部分失效系統(tǒng)失效器件級(jí)分析功能級(jí)分析系統(tǒng)級(jí)分析系統(tǒng)的失效率為：目前九頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)的方法可以看出，采用應(yīng)力分析法可以具體地分析出系統(tǒng)中各個(gè)元器件在任何一種失效模式下失效時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響及發(fā)生的概率，采用這種方法可以具體地分析出系統(tǒng)的失效模式及產(chǎn)生這種失效模式的概率(即系統(tǒng)怎么失效，發(fā)生這種失效的概率是多少)。當(dāng)然，分析過(guò)程中涉及各個(gè)元器件的失效分布，因此，工作量相對(duì)較大。采用元器件計(jì)數(shù)法可以用系統(tǒng)各個(gè)元器件的通用失效率與通用質(zhì)量系數(shù)之積相加的方法得出系統(tǒng)的失效概率，這種方法分析得出的失效概率比較籠統(tǒng)(即只知道系統(tǒng)發(fā)生失效，具體發(fā)生哪種失效不詳)。但此種分析方法分析過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，工作量小。目前十頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟應(yīng)力分析法是對(duì)某種電子元器件在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力與環(huán)境條件下，得出該種元器件的“基本失效率”。在預(yù)計(jì)電子元器件的工作故障率時(shí)，應(yīng)用元器件的質(zhì)量等級(jí)、應(yīng)力水平、環(huán)境條件等因素對(duì)基本失效率進(jìn)行修正而預(yù)計(jì)得元器件的工作失效率，最后在元器件工作失效率的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)的硬件電路原理圖，得出系統(tǒng)的工作失效率。器件級(jí)分析功能級(jí)分析系統(tǒng)級(jí)分析系統(tǒng)定義目前十一頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟系統(tǒng)定義的目的是使分析人員有針對(duì)性地對(duì)被分析產(chǎn)品在給定任務(wù)功能下進(jìn)行所有可能的故障模式、原因和影響分析。系統(tǒng)定義可概括為產(chǎn)品功能分析(產(chǎn)品功能塊的劃分)和繪制框圖(功能框圖和任務(wù)可靠性框圖)兩部分。1.產(chǎn)品功能分析：在描述產(chǎn)品任務(wù)后，對(duì)產(chǎn)品在不同任務(wù)剖面下的主要功能、工作方式(如連續(xù)工作、間歇工作或不工作等)和工作時(shí)間等進(jìn)行分析，并應(yīng)充分考慮產(chǎn)品接口部分的分析。AI通道(1)AO通道(2)DI通道(3)DO通道(4)FPGA(5)CPU(7)接口部分(6)電源(8)模擬量輸入模擬量輸出數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出IO通道部分目前十二頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟根據(jù)FMECA的需要，按產(chǎn)品的功能關(guān)系或組成特點(diǎn)進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品所在的功能層次或結(jié)構(gòu)層次為產(chǎn)品的約定層次，一般是從復(fù)雜到簡(jiǎn)單依次進(jìn)行劃分。在FMECA中約定層次可劃分為“初始約定層次”、“約定層次”和“最低約定層次”。初始約定層次定義為要進(jìn)行FMECA總的、完整的產(chǎn)品所在的約定層次中的最高層次。它是FMECA最終影響的對(duì)象。相繼的約定層次(第二、第三、第四等)，這些層次表明了直至較簡(jiǎn)單的組成部分的有順序的排列。最低約定層次為約定層次中最底層的產(chǎn)品所在的層次。它決定了FMECA工作深入、細(xì)致的程度。目前十三頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟以下為SM800智能透平控制器約定層次的劃分與定義SM800智能透平控制器IO通道部分CPU部分電源部分DI通道部分DO通道部分非隔離AI通道部分隔離AI通道部分AO通道部分FI通道部分SO通道部分DI通道部分單片機(jī)FPGA晶振隔離AI通道電源(+/-15V)IO通道電源(+/-15V)IO通道電源(5V)CPU板電源(5V)CPU板電源(3.3V)CPU板電源(1.2V)器件1器件2器件3…約定層次最低約定層次初始約定層次目前十四頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟各約定層次之間存在著一定的關(guān)系，即低層次產(chǎn)品的故障模式是緊鄰上一層次的故障原因；低層次產(chǎn)品故障模式對(duì)高一層次的影響是緊鄰上一層次產(chǎn)品的故障原因。產(chǎn)品名稱故障模式故障原因最終影響嚴(yán)酷度類別產(chǎn)品名稱故障模式故障原因高一層次影響最終影響嚴(yán)酷度類別產(chǎn)品名稱故障模式故障原因高一層次影響最終影響嚴(yán)酷度類別局部影響局部影響局部影響高一層次影響(最低約定層次)(約定層次)(初始約定層次)目前十五頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟產(chǎn)品的功能框圖用于描述產(chǎn)品的功能，它不同于產(chǎn)品的原理圖、結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流圖，而是表示產(chǎn)品各組成部分所承擔(dān)的任務(wù)或功能間的相互關(guān)系，以及產(chǎn)品每個(gè)約定層次間的功能邏輯順序、數(shù)據(jù)(信息)流、接口的一種模型。保證汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出模擬量輸入(隔離)模擬量輸入(非隔離)頻率量輸入伺服量輸出信號(hào)輸入輸出數(shù)據(jù)運(yùn)算傳輸控制器IO口擴(kuò)展提供時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)處理供電…DI通道(011)DO通道(012)隔離AI通道(013)非隔離AI通道(014)FI通道(015)SO通道(016)單片機(jī)(021)FPGA(022)晶振(023)…IO通道(01)CPU(02)智能透平控制器電源(03)目前十六頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟可靠性框圖是描述產(chǎn)品整體可靠性與其組成部分的可靠性之間的關(guān)系，它不反映產(chǎn)品間的功能關(guān)系，而是表示故障影響的邏輯關(guān)系。如果產(chǎn)品具有多項(xiàng)任務(wù)或多個(gè)工作模式，則應(yīng)分別建立相應(yīng)的任務(wù)可靠性框圖。以下分別為非隔離AI通道工作在單通道和冗余雙通道模式時(shí)的任務(wù)可靠性框圖。非隔離AI通道單通道模式任務(wù)可靠性框圖非隔離AI通道冗余雙通道模式任務(wù)可靠性框圖目前十七頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟實(shí)施硬件FMECA時(shí)，首先要對(duì)初始約定層次的產(chǎn)品(一般為元器件)進(jìn)行分析，在對(duì)系統(tǒng)最底層的元器件進(jìn)行分析時(shí)，首先分清元器件的來(lái)源，即所采用的元器件是國(guó)產(chǎn)元器件還是進(jìn)口元器件，因?yàn)镚JB/Z299C-2006電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定國(guó)產(chǎn)元器件和進(jìn)口元器件采用兩個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)計(jì)，如對(duì)KOA(進(jìn)口)和風(fēng)華(國(guó)產(chǎn))生產(chǎn)的各方面完全相同的金屬膜電阻進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，KOA生產(chǎn)的金屬膜電阻的工作失效率預(yù)計(jì)模型為：風(fēng)華(國(guó)產(chǎn))生產(chǎn)的金屬膜電阻的工作失效率預(yù)計(jì)模型為：除預(yù)計(jì)模型不一樣之外，兩種電阻的基本失效率數(shù)據(jù)也是大相徑庭，因此，弄清元器件的來(lái)源是十分必要的。目前十八頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟此外，很多元器件的基本失效率都和它的應(yīng)力系數(shù)(降額系數(shù))相關(guān)，所以，需要參考被分析產(chǎn)品的元器件的降額設(shè)計(jì)。當(dāng)缺乏熱分析數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用下列公式計(jì)算元器件的結(jié)溫：(二極管)(三極管)(集成電路)最后，結(jié)合系統(tǒng)的任務(wù)可靠性框圖，從最底層的元器件開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能塊進(jìn)行分析，在此分析結(jié)果的基礎(chǔ)上完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的分析。目前十九頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)應(yīng)力分析法實(shí)施步驟被分析系統(tǒng)的失效概率為：其中，為被分析系統(tǒng)的失效率，為系統(tǒng)第種失效模式的失效概率，為導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生第種失效模式的第個(gè)元器件的失效的失效概率，為被分析系統(tǒng)的失效模式種類數(shù)，為系統(tǒng)產(chǎn)生第種失效模式的器件失效的種類數(shù)。目前二十頁(yè)\總數(shù)二十二頁(yè)\編于二點(diǎn)元器件計(jì)數(shù)法實(shí)施步驟如果只需要分析出產(chǎn)品的失效概率或平均無(wú)故障時(shí)間，