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失效是指產(chǎn)品喪失功能的狀態(tài)，又可稱為故障，利用失效模型可以用來分析和預(yù)測(cè)產(chǎn)品或系統(tǒng)失效的概率和失效形式，幫助研發(fā)單位理解故障產(chǎn)生的原因和機(jī)制，為故障診斷提供指導(dǎo)和支持，盡可能降低各項(xiàng)缺陷成本，指導(dǎo)設(shè)計(jì)和制造過程中的改進(jìn)和優(yōu)化。
在“十三五”數(shù)字診療專項(xiàng)指南中就提出失效模型，其有關(guān)技術(shù)主要包括失效樹建模與分析，可靠性建模與預(yù)計(jì)技術(shù)，失效模式、影響及危害性分析（FMECA）、機(jī)械零部件、電子元器件失效模式與失效模型，失效分布模型與統(tǒng)計(jì)分析。通過失效模型分析可識(shí)別和評(píng)估產(chǎn)品在設(shè)計(jì)或制造過程中可能存在的缺陷模式及其影響，并能確定能消除或減少潛在失效發(fā)生的改善措施，從而防患于未然，為實(shí)現(xiàn)可靠性、質(zhì)量和效益的目標(biāo)提供了重要支持。因此，本文將與失效模型相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行匯總分享，與各位同行朋友學(xué)習(xí)交流，為在產(chǎn)品研發(fā)中進(jìn)行失效模型分析提供參考。
一、失效樹建模與分析
失效樹建模與分析以不期望發(fā)生的產(chǎn)品故障事件或?yàn)?zāi)難性危險(xiǎn)事件作為頂事件，通過由上到下嚴(yán)格按層次進(jìn)行的故障因果邏輯分析，逐層找出故障事件的必要而充分的直接原因（又稱底事件，包括硬件、軟件、環(huán)境、人為等因素），畫出失效樹，最終找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能原因和原因組合，并利用每個(gè)底事件的基礎(chǔ)失效率數(shù)據(jù)計(jì)算出頂事件發(fā)生概率和底事件的重要度。
失效樹建模與分析特別適合用于診療裝備整機(jī)及其核心部件的不期望發(fā)生的故障后果事件的分析，可將不期望發(fā)生的故障后果事件的因素全部找出來，為采取預(yù)防與補(bǔ)救措施提供參考，提高其安全有效性。
二、失效率建模與預(yù)計(jì)
失效率建模與預(yù)計(jì)是一個(gè)自下而上、由局部到整體的過程，利用下級(jí)組成已知的失效率通過失效模型推算出其上級(jí)產(chǎn)品的失效率，包含了定性的可靠性框圖模型和定量的失效率計(jì)算數(shù)學(xué)模型。
失效率建模與預(yù)計(jì)特別適用于設(shè)計(jì)階段評(píng)估該層次產(chǎn)品是否滿足規(guī)定的失效率或分配的可靠性指標(biāo)要求，為設(shè)計(jì)方案的對(duì)比論證、優(yōu)選、優(yōu)化提供參考。
三、失效模式、影響及危害性
失效模式、影響及危害性分析是分析產(chǎn)品所有可能的失效模式及其可能產(chǎn)生的影響，并按每一個(gè)失效模式產(chǎn)生影響的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率予以分類的一種歸納分析方法，包含了基本組成單元的失效模式、失效對(duì)上三個(gè)層級(jí)產(chǎn)品造成的影響、失效產(chǎn)生的定性危害或定量危害度，以對(duì)失效影響大、危害性大的失效單元及其對(duì)應(yīng)的失效模式采取預(yù)防、補(bǔ)救及驗(yàn)證措施。
四、失效機(jī)理與失效物理模型
失效機(jī)理與失效物理模型可為研究產(chǎn)品的壽命，開展加速試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施，提供重要的幫助。失效模式是指產(chǎn)品失效的形式、形態(tài)及現(xiàn)象，是產(chǎn)品失效的外在宏觀表現(xiàn)。失效機(jī)理是發(fā)生失效的元器件、材料，引起其失效的物理、化學(xué)或其他原因和過程，機(jī)械零部件和元器件的失效往往是因?yàn)榘l(fā)生了物理、化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致。
五、失效分布模型與統(tǒng)計(jì)分析
失效分布模型與統(tǒng)計(jì)分析是通過整合產(chǎn)品使用過程中的時(shí)間信息和故障信息進(jìn)行擬合得到失效分布函數(shù)及其參數(shù)，并對(duì)選定的失效分布符合性進(jìn)行確認(rèn)，利用失效分布函數(shù)可預(yù)測(cè)出未來某時(shí)刻產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的累積失效概率，從而摸清產(chǎn)品的失效分布規(guī)律并進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)，從而為分析產(chǎn)品歷史使用數(shù)據(jù)和摸清產(chǎn)品的壽命分布規(guī)律提供手段。常用的失效分布模型有指數(shù)分布、威布爾分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等模型。
科鑒檢測(cè)實(shí)施案例
科鑒檢測(cè)自 “十三五”以來，積極參與國(guó)家診療專項(xiàng)，支撐了國(guó)內(nèi)大量診療專項(xiàng)可靠性提升和項(xiàng)目驗(yàn)收工作，為多家單位提供了項(xiàng)目全過程服務(wù)，在失效模型分析方面積累了眾多的工程經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)形成了一支專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，可為各項(xiàng)目研發(fā)單位提供高效、高品質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，下表是科鑒檢測(cè)參與的失效模型分析方面部分項(xiàng)目。
只要存在失效的可能，當(dāng)潛在失效損失最大化時(shí)將會(huì)發(fā)生實(shí)際失效，有效運(yùn)用失效模型分析可強(qiáng)化事先預(yù)防！同時(shí)為企業(yè)技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造提供有效信息，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。
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