FMEA失效模式、后果與嚴(yán)重度分析
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失效模式和后果分析（Failure Modes and Effects Analysis,
FMEA）在風(fēng)險(xiǎn)分析中占重要位置，是一種非常有用的方法，主要用于預(yù)防失效。但在試驗(yàn)、測試和使用中又是一種有效的診斷工具。歐洲聯(lián)合體ISO9004質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，將它作為保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的有效工具[2]。它如果與失效后果嚴(yán)重程度分析聯(lián)合起來（Failure Modes, Effects and Criticality Analysis, FMECA），應(yīng)用范圍更廣泛。
FMEA是一種歸納法。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部每個(gè)部件的每一種可能的失效模式或不正常運(yùn)行模式都要進(jìn)行詳細(xì)分析，并推斷它對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的影響、可能產(chǎn)生的后果以及如何才能避免或減少損失。
進(jìn)行FMEA工作所涉及的主要問題是：
（1）失效
針對(duì)系統(tǒng)的具體情況，以設(shè)計(jì)文件或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范為依據(jù)，從功能、工況條件、工作時(shí)間、結(jié)構(gòu)等確定本系統(tǒng)失效的定義，并確定表征失效的主要參數(shù)。Henley和Kumamoto[3,4]對(duì)于過程裝置如塔器、壓力容器、壓力管道和儲(chǔ)器等，提出構(gòu)造FMEA需要考察、校核的項(xiàng)目：
變量：流量、溫度、壓力、濃度、pH值、飽和度等；
功能：加熱、冷卻、供電、供水、供空氣、供N2、控制等；
狀態(tài)：維修、開車、停車、更換催化劑等；
異常：很不正常、略有一些不正常、無不正常、位移、振蕩、未混合、沉淀、著火、腐蝕、斷裂、泄漏、爆炸、磨損、液體溢出、超壓等。儀表：靈敏度、安放位置、響應(yīng)時(shí)間等。
（2）失效模式
考慮系統(tǒng)中各部件可能存在的隱患，依據(jù)具體內(nèi)容確定失效模式。如：
a．功能不符合技術(shù)條件要求；
b．應(yīng)力分析中發(fā)現(xiàn)的可能失效模式；
c．動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析或機(jī)構(gòu)分析中發(fā)現(xiàn)可能失效的模式；
d．試驗(yàn)中發(fā)生的失效，檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的偏差；
e．完整性評(píng)價(jià)、安全性分析確定的失效模式。
（3）失效機(jī)理
根據(jù)所確定的失效模式，進(jìn)行失效機(jī)理分析，并確定失效或危險(xiǎn)發(fā)生的主要控制因素。
（4）失效后果
在進(jìn)行失效后果分析時(shí)，應(yīng)考慮任務(wù)目標(biāo)，維修要求以及人員和設(shè)備的安全性等。要考慮原始失效（一次失效）可能造成的從屬失效（二次失效）；要考慮局部失效可能造成的整體失效，要考慮對(duì)全系統(tǒng)工作、功能、狀態(tài)產(chǎn)生的總后果。
在進(jìn)行失效模式和后果分析時(shí)，應(yīng)按照上述內(nèi)容編制FMEA表格[5]，逐項(xiàng)填寫。有些場合，也需要進(jìn)行半定量分析。設(shè)定：失效發(fā)生頻率程度、失效后果嚴(yán)重程度、失效原因被檢出程度3個(gè)指標(biāo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或與所考察對(duì)象相似系統(tǒng)的失效記錄，用1到10數(shù)字標(biāo)定。各指標(biāo)標(biāo)定值的乘積稱為風(fēng)險(xiǎn)乘數(shù)（Risk Product Number）。風(fēng)險(xiǎn)乘數(shù)的大小表示不同失效模式的相對(duì)重要度[2]。
表1為文獻(xiàn)[2]給出的FMEA半定量分析各項(xiàng)指標(biāo)參考值。例1為該文獻(xiàn)提供的計(jì)算示例。該書附錄還列出FMEA、FMECA計(jì)算機(jī)程序目錄。
表1FMEA半定量分析各項(xiàng)指標(biāo)參考值
|
等級(jí) |
失效發(fā)生
頻率程度 |
失效后果
嚴(yán)重程度 |
失效原因
被檢出程度 |
|
不可能檢出 |
－－ |
－－ |
10 |
|
微小 |
1 |
1 |
8～9 |
|
小（少） |
2～3 |
2～3 |
6～7 |
|
中等 |
4～6 |
4～6 |
4～5 |
|
高 |
7～9 |
7～9 |
2～3 |
|
很高 |
10 |
10 |
1 |
[例1]鋁制盛裝壓縮液體的儲(chǔ)罐，頂蓋與筒體采用鉚接聯(lián)接，頂蓋上安設(shè)一短管及小封蓋，作為灌裝液體和卸液口。
根據(jù)此儲(chǔ)罐同類相似裝置的失效記錄，試判斷哪一種失效模式影響最大。
[解]：按照同類儲(chǔ)罐失效記錄，在表1所示各項(xiàng)指標(biāo)參考值中選定相關(guān)等級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列于表2。從表2風(fēng)險(xiǎn)乘數(shù)（RPN）計(jì)算值可知儲(chǔ)罐搬運(yùn)卸落或振動(dòng)時(shí)受高壓力作用，頂蓋與筒體鉚接聯(lián)接處撕開是主要的失效模式，其次為液體壓力增高底蓋突然凸出造成液體泄漏是居二位的失效模式。