故障模式影响及危害性 (修复的)

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1、第五章故障模式影响及危害性分析和故障树分析为了提高产品的可靠性，在可靠性设计阶段．必须对系统及组成系统的单元的故障进行详细分析。本章首光介绍故障和故障率．然后讨论故障模式影响及危害性分析，最后研究故障树分析。5.1故障和故障率5.1.1故障分类我们用“故障”来描述元件丧失功能的状态。故障分类是将故障按其严重程度进行分类，并指出发生了哪一种类型的故障。这里需要区分故障产生的原因、故障发生的程度以及发生故障的时间。故障分类有多种方法，从原因方面来说，可分为随机故障和必然故障。随机故障是指人们事先无法预

2、料的、随时都可能发生的故障。必然故障是指人们事先可以预料的、必定要发生的故障。从程序来说，有完全故障和部分故障；按时间关系来分类，可分为突发性故障和早期故障，突发性故障是指在非常短的时间内可能发生的故障；早期故障也叫延迟故障．是指在一定的时间内经过逐渐演变才能发生的故障。产品种类不同，故障的类型也不同。例如组合导航系统发生的故障，按元件的损坏程度可分为：(1)硬故障：指因某一部件的局部或全部损坏而使系统无法正常工作的故障(即元件损坏严重的故障)。它具有相当大的数值，主要影响飞机的飞行控制功能。这类

3、故障比较明显，易于通过自检测手段及时发现。(2)软故障：指由于系统工作条件变化等因素的影响，引起系统某些部件的工作性能变差，造成系统的导航性能逐渐下降，以至不能满足正常工作的要求(即元件损坏轻微的故障)。它具有相当小的数值，主要影响导航性能。例如，捷联式惯性导航系统中，飞机的大机动飞行所造成惯性测量部件的测量偏置项发生较大的突变等。软故障一般不易于发觉，但如果不能及时地发现和排除，经过一段时间之后，就会引起导航系统的性能下降。(3)中等故障：它具有中等数值，介于硬故障与软故障之间。同一产品故障分类

4、的方法可以有多种，如计算机软件的故障可根据下面几种情况进行分类：(1)输入软件故障是软件缺陷在一定输人情况下被激活的结果，因此，可根据软件输入类型对软件故障进行分类。(2)动态形式软件故障是软件内部的一种动态行为，因此可根据动态形式对软件故障加以分类。可能的形式包括控制流故障、计算故障、死循环、响应时间偏差、资源分配不当等等。(3)原因软件故障的直接原因是软件缺陷，因此可根据软件缺陷对故障加以分类。(4)后果软件故障的直接后果是在无适当容错措施情况下造成软件失效，因此可根据软件失效对软件故障加以分

5、类。在模拟电路中，故障可分为两大类：一类称为硬故障，指元件的开路和短路失效故障；另一类称为软故障，指冗件的参数超出预定的容差范围，一般它们均未使设备完全失效。例如，出于元件的老化、变质或使用环境的变化等造成的元件参数变化。5.1.2故障率的确定故障率是通过元件寿命试验来确定的，我们用表示故障率的估计值。可通过下式进行计算：（5—1—1）式中，为试验元件总数,为故障元件数,为第个元件发生故障的时刻。1．由实验分析确定故障率寿命实验可以在实验室或实验车间进行。在这种条件下，测试条件(如温度、电负荷及环

6、境影响等)是已知的。缺点是现代元件的故障率很低，为确定故障率所需要的元件小时数必然很大。这样的实验不是时间太长就是经济上不允许，这显然是不科学的。基本上述理由(后面还要论述)，寿命实验应该在较高的温度下进行。这样由于高温而使元件故障提早出现，使寿命缩短，从而为确定寿命所需要的实验时间也就缩短。然后再由此推算出正常温度下的元件寿命。当然，这样推算出的结果一般是有一定的出入的。这种在实验室里确定元件故障率的方法包括了元件的早期故障，但在某些情况下达不到故障率的恒定时期，从而无法推算出故障曲线水平段的故

7、障率。2．由现场使用数据分析确定故障率电测及自动化装置的制造商与用户对设备的运行情况(包括损坏与维修)密切关注，并进行着详细的统计工作。这些统计资料提供的信息包括用户使用的仪器数目，仪器中所含的元件数目，以及仪器的工作时间和工作环境。还记录了发生故障及经过维修的元件数。从统计学的观点来看，这是对大量元件进行抽样检验，通过对元件进行现场使用数据的分析来确定元件的故障率。根据元件的现场使用情况来确定元件的故障率，一般来说，元件发生故障时的电负荷和温度是未知数。这样，就不能确定这些量对元件故障率影响的大

8、小，而只能求出各种不同工作环境下元件的平均故障率。此外，在寿命试验中，只能求出元件发生了故障并能被人们识别的那些故障，根据这些故障数来求故障率。而对那些虽然个别元件发生了故障，但整个设备功能没有丧失，或者说某些元件发生了故障，但人们还没有识别的元件的故障数，就很难统计准确，这就使人们不能准确地得到已发生故障的元件数。另外，还存在着其他因素(如统计者的工作态度、敬业精神等)的影响，致使所统计的故障数出现偏差，有可能偏低，也有可能偏高。故障数偏低是由于不是每个单个元件发生故障，都会导致