当前位置：文档之家 › 改进FMECA的工业机器人失效风险分析

改进FMECA的工业机器人失效风险分析

  • 格式：doc
  • 大小：2.14 MB
  • 文档页数：7

改进FMECA的工业机器人失效风险分析作者：陈锦汉余荣斌
来源：《中国测试》2017年第07期
摘要：针对传统失效模式、影响及危害性分析（FMECA）方法利用风险优先数（RPN）对失效风险进行量化排序存在RPN量化取值不连续，指标自身无明确物理意义、受主观影响较大，指标设计未考虑权重因子等缺陷，该文提出一种基于风险度量和风险排序的改进FMECA模糊综合评判法，设计重复偏差率P、维修费用W和发生概率O的全新评估指标集，利用模糊综合评判，引入层次分析法进行权重赋值。

结果表明：该方法可以有效改善FMECA 方法量化排序不合理、重复现象，实现指标评价的客观化、意义化和风险评价指标的量化连续性、权重化，提高工业机器人失效风险分析结果可信性。

关键词：改进FMECA；工业机器人；失效风险分析；模糊综合评判
文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2017）07-0016-04
0 引言
工业机器人已逐步在各国制造领域得到广泛应用，成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志[1-2]。

由于工业机器人集光机电算于一体、结构精密，且工作环境复杂、工作自由度较高，一旦发生严重故障，可能造成难以预测的后果。

因此有必要开展工业机器人可靠性的评估研究，其中失效风险分析是开展该研究的前提和基础[3-4]。

目前主要失效分析方法有失效模式、影响及危害分析（failure mode，effect and criticality analysis，FMECA）、故障树（failure tree analysis，FTA）、跳动式分析（bouncing failure analysis，BFA）等，其中FMECA是一种常用系统失效分析方法[5-6]。

FMECA通常采用RPN 法（因素集为严重程度S、发生频度O和探测度D）进行分类取值，分析产品中所有可能产生的失效状况对产品、系统造成的影响。

该方法虽然易于操作，但应用到工业机器人失效判别上存在失效风险指标不连续、失效风险排序主观影响较大等问题[7-10]。

本文针对传统FMECA方法在工业机器人失效风险分析存在的问题，提出一种基于全新评估指标集的改进FMECA失效风险分析方法。

该方法实现了指标评价的客观化、意义化；构建模糊因素评判矩阵，利用层次分析法进行权重赋值，实现风险评价指标的量化连续性、权重化；并应用于工业机器人失效风险分析，有效改善FMECA方法量化排序不合理、重复现象，使分析与实际更加切合，提高工业机器人失效风险分析结果可信性。

根据表3传统RPN值排序结果，明显与实际情况不符。

利用本文方法得到的综合风险评价因子排序结果为：故障部件5>故障部件3>故障部件2>故障部件1>故障部件4，其中故障部
件5同步带磨损断裂导致风险排序最大，排序重复问题也得到解决，这与实际情况是相符合的。

3 结束语
本文指出传统FMECA方法在工业机器人失效风险判别存在问题，提出一种基于风险度量和风险排序的改进FMECA模糊综合评判法，较好解决了传统分析方法存在的主观性较强、指标意义不明确等问题。

应用结果表明，本方法能有效改善传统FMECA方法风险排序不合理、重复现象，使分析与实际更加切合，得到评判结果更具可信性，为进一步开展工业机器人可靠性评估和维修决策的制定提供技术支持。

参考文献
[1] 王田苗，陶永. 我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 机械工程学报，2014，50（9）：1-13.
[2] 任志刚. 工业机器人的发展现状及发展趋势[J]. 装备制造技术，2015（3）：166-168.
[3] BROGARDH T. Present and future robot control devel-
opment-An industrial perspective[J]. Annual Reviews in Control，2007，31（1）：69-79.
[4] 李彤，贾庆轩，陈钢，等. 面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性评估[J]. 系统工程与电子技术，2014，36（12）：2556-2561.
[5] LIU H C， LIU L， LIU N. Risk evaluation approaches in failure mode and effects analysis：A literature review[J]. Expert Systems with Applications，2014，40（2）：828-838.
[6] 黄健宇. 论FMEA的分析与应用[J]. 机械工业标准化与质量，2007（4）：37-41.
[7] 毛月秋. 项目风险度量、排序和评价方法的研究评述[J]. 西南农业大学学报（社会科学版），2014，9（6）：42-43.
[8] 向鹏成，赵艳玲，王林. 项目风险的多维描述与度量[J]. 重庆大学学报（自然科学版），2011（4）：148-152.
[9] 斯泰蒙迪斯. 故障模式影响分析FMEA从理论到实践[M]. 陈晓彤，姚绍华，译. 北京：国防工业出版社，2010：46-47.
[10] DEWI D S， SYAIRUDIN B， NIKMAH E N. Risk management in new product development process for fashion industry： case study in hijab industry[J]. Procedia Manufacturing，2015，4：383-391.
[11] 姚立真. 可靠性物理[M]. 北京：电子工业出版社，2004： 69-70.
[12] LI W， SHANG Y M， JI Y J. Analysis of multiple objective decision methods based on entropy weight[J]. Computational Intelligence and Industrial Application，2008，1（12）：953-956.
[13] 骆正清，杨善林. 层次分析法中几种标度的比较[J]. 系统工程理论与实践，2004，24（9）：51-60.
（编辑：商丹丹）。

合集下载

FMECA(潜在失效模式与影响分析)

FMECA(潜在失效模式与影响分析)

FMECA定义故障模式、影响和危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，简称FMECA) 是在工程实践中总结出来的，以故障模式为基础，以故障影响或后果为目标的分析技术。

它通过逐一分析各组成部分的不同故障对系统工作的影响，全面识别设计中的薄弱环节和关键项目，并为评价和改进系统设计的可靠性提供基本信息。

FMECA是针对产品所有可能的故障，并根据对故障模式的分析，确定每种故障模式对产品工作的影响，找出单点故障，并按故障模式的严重度及其发生概率确定其危害性。

所谓单点故障指的是引起产品故障的，且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。

FMECA包括故障模式及影响分析（FMEA）和危害性分析（CA）。

FMECA表格示例实施FMECA应注意的问题1.明确分析对象找出零部件所发生的故障与系统整体故障之间的因果关系是FMECA的工作思路，所以明确FMECA的分析对象，并针对其应有的功能，找出各部件可能存在的所有故障模式，是提高FMECA可靠性和有效性的前提条件。

2.时间性FMEA、FMECA应与设计工作结合进行，在可靠性工程师的协助下，由产品的设计人员来完成，贯彻“谁设计、谁分析”的原则，并且分析人员必须有公正客观的态度，包括客观评价与自己有关的缺陷，理性分析缺陷的原因。

同时FMEA必须与设计工作保持同步，尤其应在设计的早期阶段就开始进行FMECA，这将有助于及时发现设计中的薄弱环节并为安排改进措施的先后顺序提供依据。

如果在产品已经设计完成并且已经投产以后再进行FMEA，其实对设计的指导意义不大。

一旦分析出原因，就要迅速果断地采取措施，使FMEA分析的成果落到实处，而不是流于形式。

3.层次性进行FMECA时，合理的分析层次确定，特别是初始约定层次和最低约定层次能够为分析提供明确的分析范围和目标或程度。

此外，初始约定层次的划分直接影响到分析结果严酷度类别的确定。

FMECA故障模式影响和严重性分析报告

FMECA故障模式影响和严重性分析报告

FMECA (Failure) 故障模式影响和严重性分析。

一个系统可靠性的质量分析方法，它包括从失效模型中的研究调查，这可存在于系统中的任何项目。

1．FMECA概述随看工业的发展和科技的进步，我们所研制的系统的复杂程度不断提高，设备成本也急剧增加，因此，进行试验的费用也大大提高。

此外，为了满足市场的需求，在不断提高系统工作性能、简化操作过程、减少维护费用的同时，产品开发者还必须为降低研制及生产成本、缩短研制周期付出努力。

因此，研制人员通常在进行试验前，对所设计的产品进行故障预想，并希望通过类似方法发现设计中存在的设计缺陷或薄弱环节，并进行修改。

早期的事故或故障预想虽然可能发现设计中的一些问题，但由于缺乏固定的程序和系统化的方法，预想结果具有很大的不确定性，因而其效果也不能令人满意。

在这种情况下；人们通过总结工程实践经验，逐渐形成了现在的“故障模式、影响及危害性分析”的系统化的故障分析方法。

故障模式、影响及危害性分析（FMECA）是对产品各组成单元（元器件、组件、分系统、系统）潜在的各种故障模式、故障原因及其对产品功能的影响和影响的致命程度进行分析，并把每个潜在的故障模式按其严酷度予以分类，从中发现系统设计的薄弱环节和关键部件，并采取相应的预防改进措施，以提高产品可靠性。

FMECA 一般分两部完成：第一，识别故障模式和它们的影响——故障模式及影响分析（FMEA）；第二，根据故障模式的严酷度和发生概率，对故障模式分级——危害性分析（CA）。

通过FMECA可以在试验前对设计方案进行较为全面、系统的检查；及时采取改进措施。

与通过“试验—修改—再试验”的手段检验和完善系统设计相对照，特别是对于那些组成部分多、技术先进、结构复杂、成本高的新研制系统，有效的FMECA工作可以起到降低研制费用、缩短设计改进周期的良好作用，从而大大提高研制阶段的效率。

由于FMECA具有原理简单，易操作并且具有良好效果的特点，已经成为军工领域及其它科技工业在产品研制过程中进行可靠性分析时使用的重要方法之一，是我国许多军工产品研制周期中规定的主要可靠性工作项目之一，有效的FMECA的分析工作还可以推动其它可靠性工作的开展。

机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用

机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用

机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用摘要：针对目前国内机床行业的现状，对机床在加工过程中存在的问题进行了分析。

利用潜在失效模式及后果分析（FMECA）技术，结合质量管理工具 PDCA方法，对机床的加工过程进行了改进。

本文在论述机床加工过程中存在问题的基础上，重点介绍了FMECA技术在机床加工过程中的应用。

关键词：机床；失效模式；后果分析引言：通过潜在失效模式技术对设备进行改进，能有效提高设备的加工精度、加工效率、产品质量，提高企业的经济效益。

PDCA产品在生产过程中的失效是一种普遍现象。

机械产品的质量与它所使用的加工设备密切相关。

机械设备失效包括物理、化学、机械等各种形式，其失效后果与其加工对象有着密切联系。

1.机床加工过程中存在的问题由于国内机床行业的起步较晚，自主研发能力较差，因此在机床的制造过程中存在一些问题，具体表现在：（1）设计不合理。

数控机床的设计与制造必须根据数控系统提供的控制指令、输入的信息进行，而这些控制指令和输入信息在加工过程中又是不确定的，从而导致加工精度低、加工效率低、生产成本高。

（2）装备质量低。

国内机床行业经过多年发展，在制造精度方面有了一定提高，但与国外先进水平相比还有一定差距。

主要体现在机床零部件的加工精度、装配精度和整机的刚性等方面。

（3）可靠性较低。

与国外先进水平相比，国内机床行业在可靠性方面还存在一定差距。

主要体现在机床的平均故障间隔时间（MTBF）较短，平均故障修复时间（MTTR）较长。

（4）生产成本高。

由于机床生产和维修工艺不成熟、技术水平落后等原因，国内机床行业在制造过程中普遍存在着“高成本、低产出”的现象，由此造成了企业生产成本居高不下的局面。

（5）行业壁垒低。

虽然我国机床行业起步晚，但由于国家对机床行业采取了优惠政策，近年来发展迅速，目前国内的机床行业已初具规模，一些大型机床企业已进入世界领先行列。

但由于这些企业都是在国外市场发展起来的，因此国内大多数企业缺乏自主知识产权和核心技术。

失效类型, 影响, 和危险程度分析(FMECA)

失效类型, 影响, 和危险程度分析(FMECA)


MIL-STD-882 中规定的严重度等级种类定义如下
l 等级 I 灾难性的 - 一种失效可能引起伤害或死亡 l 等级II 致命性的 - 一种失效可能引起严重的伤害重大的财产损坏或重大的可能 导致重大停机或生产损失的系统损坏 l 等级III 主要的 - 一种失效可能引起轻微损害轻微财产损失或轻微的可能导致 延迟系统不适合的损失或降级的系统损坏 l 等级 IV 次要的 - 一种失效还不足以引起伤害财产损失或系统损坏但将引起不 定期的维护和维修 这些等级可以作为成本或其他因素但是当用于建立基准时要在整个分析过程中 保持一致，FMECA 及其他相关的分析将被包含在FMECA 的报告中并规定出 分析的水平定义情报来源和分析使用的技术同时给出系统定义
21、设计信息和图纸 - 设计信息和图纸识别了每个项目及其执行每个体系功能 的构成设计信息和图纸通常叙述从系统水平到最低级合约水平的系统内部 和接口功能设计信息通常包含功能流程图或图表以易于可靠性流程图的建 立 22、块状流程图 - 流程图用图例叙述了作业相互关系及系统功能间的相关性有 顺序和系列地展示了功能和作业的独立性或非独立性流程图可以定义系统 后建立或者连接系统一起建立反映了系统的细目分类和主要功能流程图有 时需要表现出作业的选择模式着取决于建立系统时的定义 23、功能流程图 -功能流程图用图例描述了作业和由工程信息和图表定义的系 统功能实体间的相关关系可以从MIL-STD-1629 中找到功能功能流程图的 范例 24、可靠性流程图 - 可靠性流程图定义系统或功能集团的所有功能间的系列的 独立性和非独立性可以从MIL-STD-1629 找到可靠性流程图的范例 25、严重度等级 - 此等级类是为了量化的测定设计失误或其他失效产生的最恶 劣的潜在的结果要对每一已经识别的失效类型和根据损失状态分析的每个 项目指定等级根据下面损失的4 个等级来识别每个项目或失效类型是不必 要的但是基于输入和输出变化的类似的损失状态可以被制定并包含在 FMECA 的基本原则中