FMEDA認(rèn)證評(píng)估

 (2018-07-26 11:40:16)

一、     FMEDA介紹

FMEDA(Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis)失效模式、影響及其診斷分析。

失效模式、影響及其診斷分析( FMEDA) 法在功能安全工作中起到很重要的作用，它對(duì)功能安全產(chǎn)品的失效風(fēng)險(xiǎn)、是否可診斷進(jìn)行定性分析，同時(shí)也為平均失效概率和安全完整性等級(jí)的計(jì)算提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。

FMEDA只是用于算一算硬件是效率指標(biāo)能否滿足安全目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的要求。

FMEA是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段或過(guò)程設(shè)計(jì)階段，對(duì)構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件或者對(duì)構(gòu)成過(guò)程的各個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動(dòng)。

FMEA是“事前的預(yù)防措施”，并“自下而上”由失效模式分析失效影響

FTA 故障樹分析 (Fault Tree Analysis)

FTA是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號(hào)、邏輯門符號(hào)和轉(zhuǎn)移符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“自上而下”分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過(guò)由邏輯符號(hào)繪制出的一個(gè)逐漸展開成樹狀的分枝圖，來(lái)分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來(lái)分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。

（1）定性FTA分析

找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，既求出故障的所有最小割集(MCS).

（2）定量FTA分析

主要有兩方面的內(nèi)容:

一是由輸入系統(tǒng)各單元(底事件)的失效概率求出系統(tǒng)的失效概率；

二是求出各單元(底事件)的結(jié)構(gòu)重要度,概率重要度和關(guān)鍵重要度,最后可根據(jù)關(guān)鍵重要度的大小排序出最佳故障診斷和修理順序,同時(shí)也可作為首先改善相對(duì)不大可靠的單元的數(shù)據(jù)。

FMEDA在FMEA基礎(chǔ)上增加了兩部分信息

（1） 對(duì)所有要分析的部件給出定量的失效數(shù)據(jù)；

（2）系統(tǒng)或子系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)在線診斷發(fā)現(xiàn)失效的能力

幾種常用分析方法

常見(jiàn)的分析方法：定性分析、定量分析；歸納分析法、演繹分析法，

FMEA、FTA、FMEDA三者之間關(guān)系

FTA可以做定性分析，也可以做定量分析；

FMEA是定性分析工具；FMEDA則是定量分析工具；

FTA采用自上而下的演繹分析方法，而FMEA和FMEDA則采用自下而上的歸納分析方法

FMEA、FTA、FMEDA三者時(shí)間順序

從時(shí)間順序上，在FMEA單點(diǎn)故障的基礎(chǔ)上，進(jìn)行FTA分析；在FMEA和FTA的基礎(chǔ)上，進(jìn)行FMEDA分析。

二、    FMEDA的操作流程

FMEDA有五大步驟，而在進(jìn)入具體步驟之前，我們需要首先輸入安全目標(biāo)、要達(dá)到的安全狀態(tài)、報(bào)警概念以及電路圖和物料清單。

第一步，需要我們計(jì)算元器件的失效率。所謂失效率，就是單位時(shí)間內(nèi)失效的概率，它是一個(gè)概率的密度，而非概率。“IEC 61508中的失效率是基于以下假設(shè)的：首先，接受分析的汽車電子產(chǎn)品是不可修復(fù)的；其次，通常意義上的失效率是隨時(shí)間變化的，前中后期失效率會(huì)產(chǎn)生變化，而IEC 61508是采用中間階段比較穩(wěn)定的值，因此我們?cè)贗EC 61508中查到的是恒定值，而不是一個(gè)時(shí)間函數(shù)。”

第二步，是分析元器件失效模式和分布。與失效率的計(jì)算不同，失效模式和分布的獲取是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可以用來(lái)計(jì)算的，但是在一些標(biāo)準(zhǔn)的附錄部分會(huì)有一些簡(jiǎn)單器件的失效模式和分布，來(lái)為我們提供參考。

第三步，便涉及到診斷措施，在此階段我們需要確定安全機(jī)制、診斷措施的診斷覆蓋率，這里分為針對(duì)單點(diǎn)和雙點(diǎn)的兩種覆蓋率，它們是可以量化的。IEC 61508在附錄中提供三種覆蓋率，分別為99%、90%、60%。

第四步，需要我們通過(guò)分析找出錯(cuò)誤機(jī)制并進(jìn)行分類。這里的錯(cuò)誤分為很多種，比如安全失效、單點(diǎn)失效、雙點(diǎn)失效等，而IEC 61508對(duì)FMEDA的要求是找出單點(diǎn)失效、殘余失效以及潛藏失效三種錯(cuò)誤。其中，殘余失效是指由于診斷覆蓋率問(wèn)題所導(dǎo)致的未被檢測(cè)出一些殘余錯(cuò)誤。

第五步，是根據(jù)單點(diǎn)量、殘余量、潛藏量計(jì)算出相應(yīng)指標(biāo)。將由以上步驟得來(lái)的幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)值帶入到既定公式中，計(jì)算出SPFM（Single-PointFault Metric）以及LFM（Latent-Fault Metric）的值，繼而將這些值與所對(duì)應(yīng)的IEC 61508中的各等級(jí)的目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，便可得出其滿足B-D哪一等級(jí)的安全需求。

總而言之，通過(guò)以上環(huán)環(huán)相扣的五大步驟，F(xiàn)MEDA可以幫助用戶評(píng)估某電路對(duì)于一個(gè)特定的安全目標(biāo)是否達(dá)到了安全的要求，或者還有那些薄弱點(diǎn)，以此來(lái)幫助用戶改進(jìn)硬件電路的設(shè)計(jì)。FMEDA就是分析評(píng)估隨機(jī)失效帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)是否已被控制到可接受的程度內(nèi)。