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MBSE的扩展应用之可靠性分析(Model-BasedFMEA)
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2021-02-24
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今天,数字化设计相对传统基于文档/文本设计的优势已在各行各业形成共识。MBSE(ModelBasedSystemsEngineering),作为一种新的数字化手段,实现了系统工程中前期方案设计环节的数字化,补齐了系统研发环节最后一块大的短板。更由于其在系统研发环节中所处的特殊位置,MBSE将注定带来比其他数字化工具更广泛和深刻的影响。FMEA(FailureModeandEffectsAnalysis),作为与系统设计并行、共生的研发环节,必然将会从系统设计的数字化中受益,也必然会向着数字化设计的方向发展–从传统的Text-BasedFMEA转变为Model-BasedFMEA。FMEA作为一
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MBSE的扩展应用之可靠性分析的扩展应用之可靠性分析(Model-BasedFMEA)
今天,数字化设计相对传统基于文档/文本设计的优势已在各行各业形成共识。 MBSE (Model Based Systems Engineering),
作为一种新的数字化手段,实现了系统工程中前期方案设计环节的数字化,补齐了系统研发环节最后一块大的短板。更由于其
在系统研发环节中所处的特殊位置,MBSE将注定带来比其他数字化工具更广泛和深刻的影响。
FMEA (Failure Mode and Effects Analysis),作为与系统设计并行、共生的研发环节,必然将会从系统设计的数字化中受益,
也必然会向着数字化设计的方向发展 – 从传统的Text-Based FMEA转变为Model-Based FMEA。
1. FMEA概述
FMEA作为一种自下而上对系统的失效模式和潜在影响分析的方法,是系统安全、可靠性分析的重要内容,广泛应用于航空、
航天、汽车等行业,属于产品研发过程中不可或缺的环节。
发展历史
FMEA分析方法最初应用在NASA Apollo等航天项目中,复杂的系统设计催生了FMEA在航天的最早应用,以保证航天系统的
可靠性,人类在月球的第一个脚印背后有着FMEA这种分析手段的支撑。
随后,FMEA方法被引入到对系统安全、可靠性要求同样严格的民航业,并形成了自己的可靠性分析标准–SAE J1739,该标
准涵盖设计(Design FMEA)和制造(Process FMEA)两部分,是航空产品安全性评估流程(ARP4761)的重要组成部分。
汽车行业对FMEA的引入始于1970s年代的福特Ford。1993年,AIAG(Automotive Industry Action Group)发布了汽车行业的
FMEA规范- PotentialFailure Mode and Effects Analysis(FMEA) Reference Manual,随后多次更新,至今已到第4版,该规范
目前作为Chrysler LLC, Ford Motor Company, General Motors Corporation等车企及其供应商进行FMEA分析的指导手册。
IEC-International ElectrotechnicalCommission从1985年开始发布FMEA国际标准–IEC 60812,并在2006、2018年更新第2、
3版。
当前,FMEA的应用已不仅仅局限于航空航天、汽车行业,越来越多涉及安全、可靠性的行业,如半导体、医疗、软件等,在
不断扩展FMEA的应用。
内容和分析流程
FMEA分析的内容包含但不限于如下信息:
FMEA分析的范围的确认,需要的信息包含:
系统功能模型
系统边界图
Parameter (P) diagrams
界面接口图
...
Item – 分析对象,可以是系统、子系统、功能单元、零部件等
Potential Failure Modes - 分析对象的失效模式
Potential Causes – 可能引起失效的原因
Potential Effects - 失效可能带来的影响,一般包含局部影响和对系统的最终影响
Occurrence – 失效发生的频率
Severity – 失效严重程度评估
Prevention Controls – 预防失效发生的措施
Detection Controls – 失效的探测措施
Recommended Action – 推荐措施
相关责任人
预计完成日期
…
以福特Ford汽车公司Design FMEA为例,其FMEA分析涵盖内容如下:
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