危害性分析

在FMEA的基础上，再加上故障危害性分析即为故障模式、影响及危害性分析（FMECA）。危害性分析（CA）的目的是对装备每一个故障模式的严重程度及其发生的概率所产生的综合影响进行分类，以全面评价装备中所有可能出现的故障模式的影响。

5.2.1 风险优先数（RPN）分析

风险优先数方法是对装备每个故障模式的RPN值进行优先排序，并采取相应的措施，使RPN值达到可接受的最低水平。

装备某个故障模式的RPN等于该故障模式的严酷度等级（ESR）和故障模式的发生概率等级（OPR）的乘积，即

RPN=ESR×OPR（5-1）

式中：RPN数越高，则其危害性越大，其中ESR和OPR的评分准则如下：

1）故障模式影响的严酷度等级（ESR）评分准则

ESR是评定某个故障模式的最终影响的程度。表5-7给出了ESR的评分准则。在分析中，该评分准则应综合所分析装备的实际情况尽可能的详细规定。

表5-7 影响的严酷度等级（ESR）的评分准则

2）故障模式发生概率等级（OPR）评分准则

OPR是评定某个故障模式实际发生的可能性。表5-8给出了OPR的评分准则，表中“故障模式发生概率Pm参考范围”是对应各评分等级给出的预计该故障模式在装备的寿命周期内发生的概率，该值在具体应用中可以视情定义。

表5-8 故障模式发生概率等级（OPR）评分准则

5.2.2 危害性矩阵分析

危害性矩阵分析可以分为定性的危害性矩阵分析方法、定量的危害性矩阵分析方法。当不能获得装备故障数据时，应选择定性的危害性矩阵分析方法；当可以获得较为准确的装备故障数据时，则选择定量的危害性矩阵分析方法。

1）定性危害性矩阵分析

定性危害性矩阵分析方法是将每个故障模式发生的可能性分成离散的级别，按所定义的等级对每个故障模式进行评定。根据每个故障模式出现概率大小分为A、B、C、D、E五个不同的等级，其定义如表5-9所示，结合工程实际，其等级及概率可以进行修正。故障模式概率等级的评定之后，应用危害性矩阵图对每个故障模式进行危害性分析。

表5-9 故障模式发生概率的等级划分

2）定量危害性矩阵分析

定量危害性矩阵分析主要通过计算每个故障模式危害度Cmj和装备危害度Cr，并对求得的不同的Cmj和Cr值分别进行排序，或应用危害性矩阵图对每个故障模式的Cmj、装备的Cr进行危害性分析。

（1）故障模式的危害度Cmj。

Cmj是装备危害度的一部分。装备在工作时间t内，以第j个故障模式发生的某严酷度等级下的危害度Cmj，即

Cmj=αj·βj·λp·t j=1，2，…，N （5-2）

式中：N为装备的故障模式总数；αj为故障模式频数比，即装备第j种故障模式发生次数与装备所有可能的故障模式数的比率，αj一般可通过统计、试验、预测等方法获得，当装备的故障模式数为N，则αj（j=1，2，…，N）之和为1；βj为故障模式影响概率，即装备在第j种故障模式发生的条件下，其最终影响导致“初始约定层次”出现某严酷度等级的条件概率，β值的确定是代表分析人员对装备故障模式、原因和影响等掌握的程度，通常β值的确定是按经验进行定量估计。表5-10所列的三种β值可供选择；λp为被分析装备在其任务阶段内的故障率，单位为1/小时（1/h）；t为装备任务阶段的工作时间，单位为小时（h）。

表5-10 故障影响概率β的推荐值

（续表）

（2）装备危害度Cr

装备的危害度Cr是该装备在给定的严酷度类别和任务阶段下的各种故障模式危害度Cmj之和，即

式中N为装备的故障模式总数。

3）绘制危害性矩阵图及应用

绘制危害性矩阵图的目的是比较每个故障模式影响的危害程度，为确定改进措施的先后顺序提供依据。危害性矩阵是在某个特定严酷度级别下，对每个故障模式危害程度或装备危害度的结果进行比较。危害性矩阵与风险优先数（RPN）一样具有风险优先顺序的作用。

绘制危害性矩阵图时，横坐标一般按等距离表示严酷度等级；纵坐标为装备危害度Cr或故障模式危害度Cmj或故障模式发生概率等级（见图5-1）。其做法是：首先按Cr或Cmj的值或故障模式发生概率等级在纵坐标上查到对应的点，再在横坐标上选取代表其严酷度类别的直线，并在直线上标注装备或故障模式的位置（利用装备或故障模式代码标注），从而构成装备或故障模式的危害性矩阵图，即在图5-1上得到各装备或故障模式危害性的分布情况。

图5-1 危害性矩阵图

从图5-1中所标记的故障模式分布点向对角线（图中虚线OP）作垂线，以该垂线与对角线的交点到原点的距离作为度量故障模式（或装备）危害性的依据，距离越长，其危害性越大，越应尽快采取改进措施。在图5-1中，因01距离比02距离长，则故障模式M1比故障模式M2的危害性大。