FMEA失效模式、后果与严重度分析
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失效模式和后果分析（Failure Modes and Effects Analysis,
FMEA）在风险分析中占重要位置，是一种非常有用的方法，主要用于预防失效。但在试验、测试和使用中又是一种有效的诊断工具。欧洲联合体ISO9004质量标准中，将它作为保证产品设计和制造质量的有效工具[2]。它如果与失效后果严重程度分析联合起来（Failure Modes, Effects and Criticality Analysis, FMECA），应用范围更广泛。
FMEA是一种归纳法。对于一个系统内部每个部件的每一种可能的失效模式或不正常运行模式都要进行详细分析，并推断它对于整个系统的影响、可能产生的后果以及如何才能避免或减少损失。
进行FMEA工作所涉及的主要问题是：
（1）失效
针对系统的具体情况，以设计文件或相关标准、规范为依据，从功能、工况条件、工作时间、结构等确定本系统失效的定义，并确定表征失效的主要参数。Henley和Kumamoto[3,4]对于过程装置如塔器、压力容器、压力管道和储器等，提出构造FMEA需要考察、校核的项目：
变量：流量、温度、压力、浓度、pH值、饱和度等；
功能：加热、冷却、供电、供水、供空气、供N2、控制等；
状态：维修、开车、停车、更换催化剂等；
异常：很不正常、略有一些不正常、无不正常、位移、振荡、未混合、沉淀、着火、腐蚀、断裂、泄漏、爆炸、磨损、液体溢出、超压等。仪表：灵敏度、安放位置、响应时间等。
（2）失效模式
考虑系统中各部件可能存在的隐患，依据具体内容确定失效模式。如：
a．功能不符合技术条件要求；
b．应力分析中发现的可能失效模式；
c．动力学分析、结构分析或机构分析中发现可能失效的模式；
d．试验中发生的失效，检验中发现的偏差；
e．完整性评价、安全性分析确定的失效模式。
（3）失效机理
根据所确定的失效模式，进行失效机理分析，并确定失效或危险发生的主要控制因素。
（4）失效后果
在进行失效后果分析时，应考虑任务目标，维修要求以及人员和设备的安全性等。要考虑原始失效（一次失效）可能造成的从属失效（二次失效）；要考虑局部失效可能造成的整体失效，要考虑对全系统工作、功能、状态产生的总后果。
在进行失效模式和后果分析时，应按照上述内容编制FMEA表格[5]，逐项填写。有些场合，也需要进行半定量分析。设定：失效发生频率程度、失效后果严重程度、失效原因被检出程度3个指标，根据经验或与所考察对象相似系统的失效记录，用1到10数字标定。各指标标定值的乘积称为风险乘数（Risk Product Number）。风险乘数的大小表示不同失效模式的相对重要度[2]。
表1为文献[2]给出的FMEA半定量分析各项指标参考值。例1为该文献提供的计算示例。该书附录还列出FMEA、FMECA计算机程序目录。
表1FMEA半定量分析各项指标参考值
|
等级 |
失效发生
频率程度 |
失效后果
严重程度 |
失效原因
被检出程度 |
|
不可能检出 |
－－ |
－－ |
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]铝制盛装压缩液体的储罐，顶盖与筒体采用铆接联接，顶盖上安设一短管及小封盖，作为灌装液体和卸液口。
根据此储罐同类相似装置的失效记录，试判断哪一种失效模式影响最大。
[解]：按照同类储罐失效记录，在表1所示各项指标参考值中选定相关等级的数据进行计算，计算结果列于表2。从表2风险乘数（RPN）计算值可知储罐搬运卸落或振动时受高压力作用，顶盖与筒体铆接联接处撕开是主要的失效模式，其次为液体压力增高底盖突然凸出造成液体泄漏是居二位的失效模式。