一種新研航空電子產品硬件綜合fmeca方法
【專利摘要】一種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法，步驟如下：一：定義被分析系統；二：運用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模數暴露試驗方法確定產品各約定層次的故障模式及原因；三：運用故障仿真分析方法獲取故障影響；四：進行定量危害性分析；考慮這種冗余設計造成的多重故障影響，給出了考慮多重故障影響的定量危害性分析方法；五：填寫FMECA表格，根據約定層次，將上述分析獲得的故障模式、原因、影響及危害度填入FMECA表格。本發(fā)明是一種基于故障信息數據庫、故障機理分析、故障模式暴露試驗、故障仿真分析等方法并考慮多重故障影響硬件FMECA方法，能為設計分析人員提供一種更為客觀定量的硬件FMECA實施方法，同時也為電子產品的設計改進提供依據。
【專利說明】—種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明提供一種針對全新研制(以下簡稱新研)航空電子產品的硬件綜合故障模式、影響及危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, FMECA)方法，特別是涉及一種基于綜合了故障信息數據庫、故障機理分析、故障仿真分析、故障模式暴露試驗和風險分析等技術的新研電子產品硬件FMECA方法，屬于可靠性分析【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著技術的高速發(fā)展，航空電子產品的復雜程度不斷提高，對其可靠性的要求也越來越高。航空電子產品一般由機箱和集成電路板組成，集成電路板通過卡槽、連接器、鎖緊條等固定于機箱內，各種機箱則按照功能及設計條件分置于不同的機艙中，這些機艙的環(huán)境條件決定了機載電子產品的環(huán)境載荷。在飛機執(zhí)行任務的過程中，各種電子產品負責著眾多姿態(tài)采集、控制等重要功能，同時承受溫度載荷及飛行中振動載荷的作用，這種變化或失效會對電子產品的元器件或部件產生影響，最終危害到產品甚至飛機的可靠性和安全性。
[0003]目前工程上常用的硬件FMECA方法是一種基于經驗的故障歸納分析方法，通過系統地分析元器件、零部件、設備在設計、制造和使用過程中所有可能的故障模式，以及每一故障模式的原因及影響，找到潛在的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施和設計預案，從而提高產品可靠性。但是，對于沒有相似產品可供參考的新研產品，在產品高度復雜和設計人員不斷年輕化的情況下，這種依賴于分析人員經驗的方法可能會遇到故障模式、原因確定困難，故障影響分析不準確等問題，從而不能全面準確地分析出產品可靠性問題，也就不能提出有針對性的設計改進措施。
[0004]新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法利用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模式暴露試驗等方法獲得電子產品在實際環(huán)境和工作條件下可能發(fā)生的故障模式，并通過故障仿真分析以及考慮多重影響的故障影響分析方法定量地獲取各故障模式的影響及其危害度。其中，故障機理分析方法是指利用商用數值仿真軟件，例如ANSYS、Flotherm,CalcePWA等，將產品所承受的溫度、振動載荷施加到產品的數字模型上，利用計算機仿真的方法獲得產品對這些載荷的響應，以及在這些響應下產品可能的故障模式及故障機理。故障仿真分析技術是利用EDA (電子設計自動化，Electronic Design Automation)軟件,將失效模式電路模型注入到正常的電路仿真模型中，獲得該失效模式下電路各部分及最終輸出電性能情況。常用的EDA軟件包括Pspice、Cadence、Cyber等。新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法是硬件FMECA方法的補充和輔助，通過對現有技術的查新和檢索，國內外還沒有針對新研電子產品的利用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模式暴露試驗、故障仿真分析等方法并考慮多重故障影響的硬件FMECA方法方面的研究和應用報道。

【發(fā)明內容】

[0005]1、目的:本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法，它是一種基于故障信息數據庫、故障機理分析、故障模式暴露試驗、故障仿真分析等方法并考慮多重故障影響硬件FMECA方法，能夠為設計分析人員提供一種針對新研航空電子產品的更為客觀定量的硬件FMECA實施方法，同時也為電子產品的設計改進提供依據。
[0006]2、技術方案:本發(fā)明是通過以下技術方案實現的，系統定義，獲取故障模式及原因、故障影響分析、危害性分析、填寫FMECA表格。
[0007]本發(fā)明一種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法，其具體步驟如下:
[0008]步驟一:定義被分析系統，主要包括:
[0009]a.確定新研航空電子產品(以下簡稱“產品”)的結構組成；
[0010]b.按照分析要求劃分約定層次；
[0011]c.確定產品的工作環(huán)境條件，詳細過程如下:
[0012]I)若產品的設計要求中給出了溫度剖面和振動加速度功率譜密度剖面，則以之為產品的工作環(huán)境條件；
[0013]2)若產品的設計要求中未給出溫度剖面和振動加速度功率譜密度剖面，根據國家標準《GJB899A-2009可靠性鑒定與驗收試驗》確定產品的溫度和振動環(huán)境；
[0014]步驟二:運用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模數暴露試驗等方法確定產品各約定層次的故障模式及原因，主要包括:
[0015]a.建立故障信息數據庫并從中獲取基本元器件單元的故障模式，詳細過程如下:
[0016]I)整理GJB299C、Mil-HDBK-217F等標準中的元器件故障模式，查閱國內外其他研究成果并總結元器件故障信息，同時收集歷史產品故障信息和相似產品故障信息，從而建立故障信息數據庫；
[0017]2)對于被分析產品中的基本元器件，其故障模式直接從故障模式信息庫中提??；
[0018]3)對于中間層次單元，先從相似產品及歷史產品故障數據中獲取故障模式；
[0019]4)由于低一層產品的故障模式是高一層產品的故障原因，低一層產品的故障影響是高一層產品的故障模式，所以在低一層產品的故障模式確定后通過不同層次產品故障模式、故障原因及故障影響的關系確定高一層的產品的故障模式、原因；
[0020]b.進行故障機理分析，找出環(huán)境載荷下元器件可能發(fā)生的故障模式、原因和累計損傷故障機理，詳細過程如下:
[0021]I)進行熱仿真分析，詳細過程如下:
[0022]a)在熱分析軟件如Flotherm中建立被分析產品的CFD (Computational FluidDynamics,計算流體動力學)模型；
[0023]b)進行網格劃分；
[0024]c)根據溫度環(huán)境條件，施加穩(wěn)態(tài)溫度載荷；
[0025]d)運行仿真計算，得到產品的穩(wěn)態(tài)溫度分布云圖；
[0026]e)根據熱載荷類型與其作用位置器件或結構的故障模式、損傷機理、故障原因的關系確定器件或結構的故障模式及故障原因；
[0027]2)進行振動仿真分析，詳細過程如下:
[0028]a)在有限元分析軟件如ANSYS中建立被分析產品的FEM(Finite Element Model,有限元模型);[0029]b)進行網格劃分；
[0030]c)根據產品實際固定方式和振動載荷條件，分別施加各種任務階段的振動加速度功率譜密度；
[0031]d)運行仿真計算，得到產品的各任務階段的響應加速度均方根云圖和位移均方根云圖，以及分析頻率內產品的模態(tài)頻率；
[0032]e)根據振動響應與其作用位置器件或結構的故障模式、損傷機理、故障原因的關系確定器件或結構的故障模式及故障原因；
[0033]3)進行應力損傷分析，獲取累計損傷故障模式及機理，詳細過程如下:
[0034]a)在應力損傷分析軟件CalcePWA中建立PCB板級模型；
[0035]b)根據產品整機熱分析結果施加板級熱環(huán)境載荷，并添加板上元器件熱耗散功率，進行網格劃分并運行計算，得到各元器件的溫度分布；
[0036]c)根據產品整機振動分析結果及各PCB板固定方式，分別施加板級振動載荷,并添加板上元器件重量參數，進行網格劃分并運行計算，得到各元器件的振動響應；
[0037]d)按照產品實際的環(huán)境剖面，將溫度剖面和振動剖面在CalcePWA中生成綜合使用首Ij面；
[0038]e)對受分析PCB板施加綜合使用剖面，添加產品設計壽命，運行仿真計算，獲得損傷機理壽命，其中壽命小于產品設計壽命的機理會造成損傷故障，根據機理發(fā)展影響確定故障模式，故障機理本身就是直接故障原因；
[0039]c.實施故障模式暴露試驗，收集故障模式，通過失效分析獲得故障原因，詳細過程如下:
[0040]I)收集產品研制過程中所有的實驗數據，將其中的故障信息和經過失效分析得到的故障原因、故障影響等信息加入FMECA表中；
[0041 ] 2)如有必要，可以根據之前故障機理分析結果進行專門的故障模式暴露試驗，對暴露出來的故障進行分析，找出故障原因和影響，并將信息加入到FMECA表中；
[0042]步驟三:運用故障仿真分析方法獲取故障影響，主要包括:
[0043]a.在EDA (電子設計自動化,Electronic Design Automation)軟件中建立產品的電路模型，并進行正常電路仿真獲取各監(jiān)測點的輸出信號；
[0044]b.根據元器件或者低層次產品的故障模式建立故障模型；所謂故障模型就是表征元器件或者產品某種故障模式的電路模型；
[0045]c.用故障模型替換正常電路中相應的元器件或者低層次產品，形成故障模擬電路；
[0046]d.運行故障模擬電路，獲得各監(jiān)測點的輸出信號；
[0047]e.與正常電路仿真獲得的輸出信號進行對比，獲取注入的故障模式的故障影響；
[0048]步驟四:進行定量危害性分析；新研電子產品中存在大量冗余設計，在考慮冗余時，單個單元的故障會因為冗余啟動的成敗而造成不同故障影響；定量危害性常用方法是定量危害性矩陣，用到的參數是模式危害度:
[0049]Cmi(J) = Q X β X ApXt, j= I , I I , I I I , I V (I)
[0050]式中:Cmi(j)為危害度，α為故障模式頻數比，β故障影響概率，λ為故障率，t為工作時間；在進行危害性分析時，考慮這種冗余設計造成的多重故障影響，本專利給出了考慮多重故障影響的定量危害性分析方法，詳細過程如下:
[0051]I)找出被分析故障模式的所有可能最終故障影響并確定其嚴酷度等級，尤其是在冗余系統中要考慮主部件故障而備份部件未成功啟動造成的嚴重影響；
[0052]2)確定產品故障率、故障模式頻數比及所有可能最終影響的故障影響概率；
[0053]3)分別計算各嚴酷度下的故障模式危害度；
[0054]4)繪制定量模式危害性矩陣，比較各故障模式不同嚴酷度下故障模式危害度的危害性大小，給出危害度排序及設計或使用補償建議；
[0055]步驟五:填寫FMECA表格，根據約定層次，將上述分析獲得的故障模式、原因、影響及危害度填入FMECA表格。
[0056]綜上所述，本發(fā)明的技術思路在于:針對新研電子產品，首先建立故障信息數據庫收集大量故障信息以支撐產品基本元器件單元的故障模式獲取，其次利用商用軟件進行故障機理分析并實施故障機理暴露試驗獲取產品在工作環(huán)境下可能的故障模式及對應的故障原因，之后通過故障仿真分析方法確定底層元器件故障模式的故障影響，最后通過考慮多重故障影響的危害性分析方法解決了冗余系統的危害性分析不準確問題?？梢钥闯?，上述新研電子產品硬件綜合FMECA方法能夠有效地幫助分析人員充分地獲取新研電子產品的故障模式和原因，并能準確的分析出復雜電路中各元器件單元故障模式的影響，還為冗余系統的危害性分析提供了更準確有效的方法，這些更有利于設計分析人員評估產品并有針對性地提出設計改進措施。
[0057]3、優(yōu)點及功效:本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0058]a.建立故障信息數據庫并從中獲取產品元器件單元的故障模式。故障信息數據庫可以國軍標、美軍標等標準中的故障模式信息為基礎建立，并收集公開發(fā)表的各種研究成果和歷史產品及相似產品的故障信息。在確定底層元器件單元的故障模式時可以從故障信息數據庫中直接快速提取。
[0059]b.利用故障機理分析方法和故障模式暴露試驗確定產品在工作環(huán)境條件下的故障模式和故障原因。在產品研制過程中，利用結合了振動分析、熱分析、應力損傷分析等的故障機理分析可以快速有效地分析出產品在工作環(huán)境條件下可能的故障模式和對應的原因；而能夠激發(fā)產品故障的試驗均可視為故障模式暴露試驗，如此可充分利用研制階段中進行的所有試驗信息找出更多可能的故障模式，通過失效分析即可獲得故障原因。此時找出的故障模式更有實際價值，也更能促使設計人員及早進行設計改進。
[0060]c.利用故障仿真分析方法獲得電子產品中故障的影響。設計人員能夠比較容易地確定元器件最基本的短路、開路等故障模式對周圍器件及簡單電路的影響，但對參數漂移等性能退化類型的故障模式，或者簡單故障模式在大型復雜電路中的影響，僅僅依靠定性分析難以準確地給出判斷。故障仿真分析方法提供了一種定量仿真電路模塊在故障狀態(tài)下輸出的方法，設計人員可以對比正常與失效狀態(tài)下的輸出，準確的描述故障模式的影響。
[0061]d.在危害性分析中考慮故障模式的多重影響。同一個故障模式可能會有多種不同的故障影響，這些影響的危害性也差別很大，尤其是在冗余系統中。在GJB/Z1391-2006中，并沒有明確地給出有冗余存在時該如何分析故障危害性。通過考慮多重故障影響的危害性分析方法，分析人員能夠給出有冗余存在時故障模式更為準確的危害度，為設計更改提供更有效的依據。【專利附圖】

【附圖說明】
[0062]圖1是本發(fā)明方法流程框圖。
[0063]圖2是本發(fā)明實施例航空信號采集設備溫度剖面。
[0064]圖3是本發(fā)明實施例航空信號采集設備振動加速度功率譜密度剖面。
[0065]圖4是本發(fā)明實施例航空信號采集設備轉速頻率信號N2的處理電路。
[0066]圖5是本發(fā)明實施例航空信號采集設備轉速頻率信號N2在無故障電路狀態(tài)下的輸出波形。
[0067]圖6是本發(fā)明實施例注入電容C125短路故障后轉速頻率信號N2的處理電路。
[0068]圖7是本發(fā)明實施例注入電容C125短路故障后轉速頻率信號N2的電路輸出波形。
[0069]圖8是本發(fā)明實施例中MOS管Vl的開路故障模式危害性矩陣。
[0070]圖中符號代號說明如下:
[0071]附圖4、6中的LM193為運算放大器的型號，屬于集成電路器件，FREQ指的是frequency,即頻率；TCLOSE為關斷時間。
[0072]附圖5中的其中虛線為輸入波形，點劃線為電壓比較器的正向輸入端波形，實線為電壓比較器的輸出波形近似正方波。
[0073]附圖7中粗虛線為輸入正弦波形，粗實線為電壓比較器正向輸入端信號波形，細實線為電壓比較器輸出端波形。
【具體實施方式】
[0074]下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0075]以下實施例是按照如圖1所示的流程進行實施的，主要包括系統定義，故障模式分析，故障原因分析，故障影響分析和危害性分析等部分。實施例分析對象為某型航空信號采集設備(以下簡稱設備)。
[0076]見圖1，本發(fā)明一種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法，該方法具體步驟如下:
[0077]步驟一:設備系統定義。主要包括:
[0078]a.確定設備的結構組成。該設備由內部電源模塊、AD轉換模塊、計算機模塊等功能模塊，電纜組件、機箱、某型減震器、引氣管組件、某型功率變換器、繼電器盒和某型壓力傳感器等組成。
[0079]b.劃分約定層次。本實施例中將設備定為初始約定層次，元器件定為最低約定層次，中間層次按上述模塊功能劃分。
[0080]c.確定設備的工作環(huán)境條件。設計要求中給出了設備的溫度剖面和振動加速度功率譜密度剖面，分別見圖2和圖3，可以看出，設備有-40 V、70 V和120 V三個穩(wěn)態(tài)工作溫度環(huán)境，同時有起飛和巡航兩種振動工況環(huán)境。
[0081]步驟二:運用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模數暴露試驗等方法確定設備各約定層次的故障模式及原因。主要包括:
[0082]a.建立故障信息數據庫并從中獲取基本元器件單元的故障模式。詳細過程如下:[0083]I)整理GJB299C、Mil-HDBK_217F等標準以及其他公開發(fā)表的研究成果，結合FRACAS系統建立設備故障信息數據庫；
[0084]2)對于設備中的基本元器件，其故障模式直接從故障模式信息庫中提?。?br> [0085]3)對于中間層次單元，先從相似產品及歷史產品故障數據中獲取故障模式；
[0086]4)從基本元器件等較低層次產品的故障模式開始，通過不同層次產品故障模式、故障原因及故障影響的關系確定較高層次產品的故障模式、原因。
[0087]b.進行故障機理分析，找出環(huán)境載荷下元器件可能發(fā)生的故障模式、原因和累計損傷故障機理；詳細過程如下:
[0088]I)進行熱仿真分析。詳細過程如下:
[0089]a)在Flotherm中建立設備的CFD模型；
[0090]b)進行網格劃分；
[0091]c)分別施加-40°C、70°C和120°C三個穩(wěn)態(tài)溫度載荷進行仿真分析，得到對應的穩(wěn)態(tài)溫度分布云圖；
[0092]d)由于高溫是造成元器件燒毀及參數漂移等的主要原因，可據此為高溫器件添加燒毀等其他過熱應力故障模式，此時高溫就是故障原因；例如，CPU模塊中的元器件NI溫度很高，可能發(fā)生燒毀，其故障原因為熱擊穿。
[0093]2)進行振動仿真分析。詳細過程如下:
[0094]a )在ANSYS中建立設備的FEM模型；
[0095]b)進行網格劃分；
[0096]c)分別施加起飛和巡航振動載荷條件，運行仿真計算，得到設備的各任務階段的響應加速度均方根云圖和位移均方根云圖，以及分析頻率內產品的模態(tài)頻率。
[0097]d)由于振動響應過大加快元器件焊點及連接的疲勞斷裂，可據此為處于高振動響應區(qū)域的元器件添加焊點及連接疲勞斷裂等故障模式，此時振動環(huán)境即為故障原因。例如由于PWR模塊中的D15元器件位置振動響應較大，器件管腳很可能發(fā)生疲勞斷裂，引起器件開路，所以開路為D15的故障模式，振動疲勞斷裂是故障原因。
[0098]3)進行應力損傷分析，獲取累計損傷故障模式及機理。詳細過程如下:
[0099]a)在應力損傷分析軟件CalcePWA中建立設備中各PCB板級模型，包含PCB板層信息、元器件位置、尺寸、材料、重量、焊點材料及大小、元器件內電載荷信息等；
[0100]b)根據設備熱分析結果施加PCB板周圍熱環(huán)境條件，并添加板上元器件熱耗散功率，進行網格劃分并運行板內熱分析，得到各元器件的結溫、殼溫及板底溫度；
[0101]c)按照各PCB板在設備機箱內實際的固定方式對PCB板進行固定，根據設備振動分析結果分別施加板級振動載荷，進行網格劃分并運行板內振動分析，得到各板內元器件的振動響應；
[0102]d)在CalcePWA中添加溫度和振動剖面，生成綜合使用剖面；
[0103]e)對各PCB板施加綜合使用剖面，添加產品設計壽命，運行仿真計算，獲得損傷機理壽命，其中壽命小于產品設計壽命的機理在使用期內會造成損傷故障。
[0104]f)根據機理發(fā)展影響確定故障模式，故障機理本身就是直接故障原因。例如，ACDC模塊中的C20會因為熱循環(huán)發(fā)生焊點熱疲勞斷裂，導致C20考慮，所以C20開路為其故障模式，熱循環(huán)斷裂為故障原因。[0105]c.實施故障模式暴露試驗，收集故障模式，通過失效分析獲得故障原因；詳細過程如下:
[0106]本設備在研制過程中進行了可靠性強化試驗，發(fā)現多次故障，經失效分析確定了故障原因和模式。在加上故障影響及危害性分析之后，將這些故障信息加入了 FMECA表。表I為強化試驗發(fā)現的故障模式、原因及對應的試驗應力。
[0107]表1強化試驗發(fā)現的故障模式和原因
[0108]
【權利要求】
1.一種新研航空電子產品硬件綜合FMECA方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:定義被分析系統，包括: a.確定新研航空電子產品(以下簡稱“產品”)的結構組成； b.按照分析要求劃分約定層次； c.確定產品的工作環(huán)境條件，詳細過程如下: 1)若產品的設計要求中給出了溫度剖面和振動加速度功率譜密度剖面，則以之為產品的工作環(huán)境條件； 2)若產品的設計要求中未給出溫度剖面和振動加速度功率譜密度剖面，根據國家標準((GJB899A-2009可靠性鑒定與驗收試驗》確定產品的溫度和振動環(huán)境； 步驟二:運用故障信息數據庫、故障機理分析、故障模數暴露試驗方法確定產品各約定層次的故障模式及原因，包括: a.建立故障信息數據庫并從中獲取基本元器件單元的故障模式，詳細過程如下: 1)整理GJB299C、Mil-HDBK-217F標準中的元器件故障模式，同時收集歷史產品故障信息和相似產品故障信息，從而建立故障信息數據庫； 2)對于被分析產品中的基本元器件，其故障模式直接從故障模式信息庫中提取； 3)對于中間層次單元，先從相似產品及歷史產品故障數據中獲取故障模式； 4)由于低一層產品的故障模式是高一層產品的故障原因，低一層產品的故障影響是高一層產品的故障模式，所以在低一層`產品的故障模式確定后通過不同層次產品故障模式、故障原因及故障影響的關系確定高一層的產品的故障模式、原因； b.進行故障機理分析，找出環(huán)境載荷下元器件可能發(fā)生的故障模式、原因和累計損傷故障機理，詳細過程如下: 1)進行熱仿真分析，詳細過程如下: a)在熱分析軟件如Flotherm中建立被分析產品的CFD計算流體動力學模型； b)進行網格劃分； c)根據溫度環(huán)境條件，施加穩(wěn)態(tài)溫度載荷； d)運行仿真計算，得到產品的穩(wěn)態(tài)溫度分布云圖； e)根據熱載荷類型與其作用位置器件或結構的故障模式、損傷機理、故障原因的關系確定器件或結構的故障模式及故障原因； 2)進行振動仿真分析，詳細過程如下: a)在有限元分析軟件如ANSYS中建立被分析產品的FEM有限元模型； b)進行網格劃分； c)根據產品實際固定方式和振動載荷條件，分別施加各種任務階段的振動加速度功率譜密度； d)運行仿真計算，得到產品的各任務階段的響應加速度均方根云圖和位移均方根云圖，以及分析頻率內產品的模態(tài)頻率； e)根據振動響應與其作用位置器件或結構的故障模式、損傷機理、故障原因的關系確定器件或結構的故障模式及故障原因； 3)進行應力損傷分析，獲取累計損傷故障模式及機理，詳細過程如下: a)在應力損傷分析軟件CalcePWA中建立PCB板級模型；b)根據產品整機熱分析結果施加板級熱環(huán)境載荷，并添加板上元器件熱耗散功率，進行網格劃分并運行計算，得到各元器件的溫度分布； C)根據產品整機振動分析結果及各PCB板固定方式，分別施加板級振動載荷，并添加板上元器件重量參數，進行網格劃分并運行計算，得到各元器件的振動響應； d)按照產品實際的環(huán)境剖面，將溫度剖面和振動剖面在CalcePWA中生成綜合使用剖面； e)對受分析PCB板施加綜合使用剖面，添加產品設計壽命，運行仿真計算，獲得損傷機理壽命，其中壽命小于產品設計壽命的機理會造成損傷故障，根據機理發(fā)展影響確定故障模式，故障機理本身就是直接故障原因； c.實施故障模式暴露試驗，收集故障模式，通過失效分析獲得故障原因，詳細過程如下: 1)收集產品研制過程中所有的實驗數據，將其中的故障信息和經過失效分析得到的故障原因、故障影響等信息加入FMECA表中； 2)如有必要，根據之前故障機理分析結果進行專門的故障模式暴露試驗，對暴露出來的故障進行分析，找出故障原因和影響，并將信息加入到FMECA表中； 步驟三:運用故障仿真分析方法獲取故障影響，包括: a.在EDA電子設計自動化軟件中建立產品的電路模型，并進行正常電路仿真獲取各監(jiān)測點的輸出信號； b.根據元器件或者低層次產品的故障模式建立故障模型；所謂故障模型就是表征元器件或者產品某種故障模式的電路模型； c.用故障模型替換正常電路中相應的元器件或者低層次產品，形成故障模擬電路； d.運行故障模擬電路，獲得各監(jiān)測點的輸出信號； e.與正常電路仿真獲得的輸出信號進行對比，獲取注入的故障模式的故障影響； 步驟四:進行定量危害性分析；新研電子產品中存在大量冗余設計，在考慮冗余時，單個單元的故障會因為冗余啟動的成敗而造成不同故障影響；定量危害性常用方法是定量危害性矩陣，用到的參數是模式危害度:
Cmi(j) = a X β X ApXt, j= I , I I，I I I，I V (I) 式中=Cmi (j)為危害度，α為故障模式頻數比，β故障影響概率，λ為故障率，t為工作時間； 在進行危害性分析時，考慮這種冗余設計造成的多重故障影響，給出了考慮多重故障影響的定量危害性分析方法，詳細過程如下: 1)找出被分析故障模式的所有可能最終故障影響并確定其嚴酷度等級，尤其是在冗余系統中要考慮主部件故障而備份部件未成功啟動造成的嚴重影響； 2)確定產品故障率、故障模式頻數比及所有可能最終影響的故障影響概率； 3)分別計算各嚴酷度下的故障模式危害度； 4)繪制定量模式危害性矩陣，比較各故障模式不同嚴酷度下故障模式危害度的危害性大小，給出危害度排序及設計或使用補償建議； 步驟五:填寫FMECA表格，根據約定層次，將上述分析獲得的故障模式、原因、影響及危害度填入FMECA表格。
【文檔編號】G05B23/02GK103760886SQ201310632162
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年12月2日
【發(fā)明者】陳穎, 張曉秦, 高蕾, 康銳 申請人:北京航空航天大學