淺談FRACAS在產(chǎn)品故障管理過(guò)程中的應(yīng)用

田永梅

（中航工業(yè)自控所，陜西 西安 710065）

隨著現(xiàn)代飛機(jī)、導(dǎo)彈性能不斷提高，會(huì)帶來(lái)其組成系統(tǒng)/設(shè)備故障率增高，系統(tǒng)/設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用增加，系統(tǒng)的可靠性降低。為了解決這些問(wèn)題，現(xiàn)在產(chǎn)品故障管理廣泛采用FRACAS（Failure Report Analysis and Correction Action System）技術(shù)進(jìn)行故障管理。

1 產(chǎn)品故障管理要求

FRACAS是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量和可靠性管理的一種技術(shù)，即通過(guò)系統(tǒng)地、全面地對(duì)產(chǎn)品的故障進(jìn)行報(bào)告和跟蹤、分析和采取相應(yīng)的有效糾正措施，來(lái)達(dá)到對(duì)產(chǎn)品故障的控制，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。FRACAS在運(yùn)行管理中，遵循雙五歸零準(zhǔn)則和更改八到位的要求。雙五歸零即技術(shù)歸零和管理歸零的統(tǒng)稱。技術(shù)歸零準(zhǔn)則為定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚、故障復(fù)現(xiàn)、措施有效、舉一反三；管理歸零準(zhǔn)則為過(guò)程清楚、責(zé)任明確、措施落實(shí)、嚴(yán)肅處理、完善規(guī)章；更改八到位為：故障件、裝機(jī)件、庫(kù)存件、試驗(yàn)件、在制品、設(shè)計(jì)資料、工藝資料、配套設(shè)施更改到位。從技術(shù)和管理上分別進(jìn)行五條歸零準(zhǔn)則管理，并形成專項(xiàng)故障歸零報(bào)告或相關(guān)文件及資料。

2 FRACAS簡(jiǎn)介

FRACAS的中文含義是“故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)”。它是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和故障信息的閉環(huán)管理系統(tǒng)，是企業(yè)研制、生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量與可靠性的信息平臺(tái)。

2.1 FRACAS的工程作用

通過(guò)FRACAS可以建立質(zhì)量與可靠性信息平臺(tái)，完善產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和故障的閉環(huán)控制，輔助制定可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃，并為可靠性工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，輔助進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)決策?？梢苑乐诡愃乒收显俅伟l(fā)生。降低產(chǎn)品的維護(hù)費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 FRACAS與產(chǎn)品可靠性的關(guān)系

FRACAS是其它可靠性工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。可用圖1來(lái)反映FRACAS與可靠性工作的關(guān)系。

通過(guò)FRACAS數(shù)據(jù)庫(kù)可以建立故障模式手冊(cè)、故障統(tǒng)計(jì)分析等信息，通過(guò)完整的閉環(huán)管理流程，對(duì)各種信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)可靠度、可用度、失效率、MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時(shí)間）等進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)和費(fèi)用的分析。

2.3 FRACAS流程

FRACAS流程如圖2所示。FRACAS系統(tǒng)的有效運(yùn)行，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性處于那個(gè)水平等級(jí)具有積極的指導(dǎo)作用，通過(guò)閉環(huán)管理，為下一輪產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1 FRACAS與可靠性工作的關(guān)系

圖2 FRACAS流程

3 通過(guò)案例說(shuō)明如何進(jìn)行故障現(xiàn)象描述、分析及采取糾正措施

在產(chǎn)品試驗(yàn)、調(diào)試、使用過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些故障，為了及時(shí)報(bào)告產(chǎn)品的故障，分析故障產(chǎn)生的原因，制定和實(shí)施有效的糾正措施，現(xiàn)在普遍采用FRACAS系統(tǒng)進(jìn)行故障管理，以防止故障再現(xiàn)，達(dá)到改善其產(chǎn)品可靠性。

但在實(shí)際故障分析過(guò)程中，往往由于沒(méi)有分清楚產(chǎn)生故障的根本原因、直接原因、次要原因等，其制定的糾正措施只是針對(duì)次要原因，或是其它原因。對(duì)根本原因分析缺乏深度，或未找到根本原因，導(dǎo)致同類或類似故障重復(fù)發(fā)生。

如果找到其根本原因，應(yīng)針對(duì)故障產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)的糾正措施，依據(jù)更改八到位的要求，逐一落實(shí)到產(chǎn)品及文件資料中，杜絕故障產(chǎn)品帶來(lái)的安全隱患。

GJB 841–1990《故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)》中規(guī)定了故障報(bào)告表、故障分析報(bào)告表及糾正措施實(shí)施報(bào)告表，在我所的質(zhì)量體系管理文件中進(jìn)行了合并，但總體思想依然遵循GJB 841–1990。

3.1 故障現(xiàn)象描述

在進(jìn)行故障現(xiàn)象描述時(shí)，應(yīng)依據(jù)GJB 841–1990的要求，清楚的填寫識(shí)別故障件的信息、試驗(yàn)條件、發(fā)生故障產(chǎn)品的工作時(shí)間、故障發(fā)生的時(shí)間，以及觀測(cè)故障時(shí)的環(huán)境條件等信息，以方便故障復(fù)現(xiàn)和后續(xù)的分析。

例如，某產(chǎn)品的故障現(xiàn)象描述：測(cè)試時(shí)，X通道輸出異常。在此，首先沒(méi)有交代清楚，在何試驗(yàn)中產(chǎn)品異常，其次，沒(méi)有交代清楚異常值。正確的描述應(yīng)該是：裝配后，在飛控組件第二個(gè)循環(huán)的高溫測(cè)試時(shí)，X向脈沖差輸出跳數(shù),第10～15個(gè)靜態(tài)脈沖差從36～69 983之間跳數(shù)。通過(guò)以上描述重現(xiàn)故障模式。

再例如，某產(chǎn)品的故障現(xiàn)象描述：測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)輝光呈紫白色。在此，沒(méi)有交代清楚何部件在何試驗(yàn)條件下出現(xiàn)故障。經(jīng)了解，正確的描述是：陀螺進(jìn)行10℃第二次定溫試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)陀螺無(wú)光強(qiáng)輸出?；謴?fù)至常溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)輝光呈紫白色，常溫放置兩天后，輝光仍呈紫白色。

3.2 故障原因分析

3.2.1 故障樹(shù)法

對(duì)報(bào)告的故障產(chǎn)品應(yīng)作必要的分析，通過(guò)對(duì)故障調(diào)查和分析提供有關(guān)文件資料，并畫出故障樹(shù)。根據(jù)具體情況可采取試驗(yàn)、分解、探傷、顯微分析和應(yīng)用研究等方法，進(jìn)行故障調(diào)查和分析原因。

例如，某產(chǎn)品漏氣故障，用了三級(jí)故障樹(shù)描述了可能產(chǎn)生的故障部位，如圖3所示。在分析中，建議采用故障樹(shù)，它是一種對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性進(jìn)行分析的有效方法。

圖3 某產(chǎn)品漏氣故障的三級(jí)故障樹(shù)

3.2.2 魚刺圖法

在試驗(yàn)、調(diào)試過(guò)程中，故障原因的分析無(wú)外乎從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)6個(gè)方面進(jìn)行分析，例如某產(chǎn)品漏氣故障的魚刺圖，如圖4所示。

圖4 某產(chǎn)品漏氣故障的魚刺圖

對(duì)復(fù)雜及綜合因素產(chǎn)生的故障，建議通過(guò)采用上述兩種方法進(jìn)行分析。

在實(shí)際分析中，經(jīng)常會(huì)遇到產(chǎn)生故障的原因并非一種，而是由多個(gè)因素綜合后導(dǎo)致故障，那么在分析中，首先應(yīng)明確其產(chǎn)生故障的根本原因、直接原因及次要原因。

3.2.3 案例

3.2.3.1 案例1：XX產(chǎn)品棱鏡產(chǎn)生微位移故障

根本原因：銦錫焊料長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性差；

直接原因：棱鏡裝配焊接工藝中規(guī)定的銦錫焊料在焊接過(guò)程中產(chǎn)生氧化且在長(zhǎng)時(shí)間放置過(guò)程中發(fā)生蠕變，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度下降，加之棱鏡在受到焊接內(nèi)應(yīng)力、外界振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力等作用下發(fā)生微位移，造成合光光斑分離，陀螺輸出不穩(wěn)定，產(chǎn)生輸出脈沖跳數(shù)故障現(xiàn)象；

次要原因：受國(guó)內(nèi)對(duì)該焊料特性的研究水平所限，工藝、技術(shù)人員對(duì)此焊料特性沒(méi)有全面、深入的認(rèn)識(shí)，在選用時(shí)，沒(méi)有考慮該焊料的蠕變特性，造成產(chǎn)品存在質(zhì)量隱患。

3.2.3.2 案例2：微晶玻璃局部破裂故障的原因分析

根本原因：檢驗(yàn)未能剔除面形超差的電極板或電極板組件焊點(diǎn)處自身有可能存在瑕疵；

直接原因：電極板面形超差，造成電極板局部應(yīng)力過(guò)大，致使產(chǎn)品在使用過(guò)程中，由于多次反復(fù)振動(dòng)，誘發(fā)電極板某局部破裂或開(kāi)裂；

次要原因：多次反復(fù)振動(dòng)。

3.3 糾正措施及實(shí)施情況

3.3.1 實(shí)施與驗(yàn)證

故障原因確定后，應(yīng)由責(zé)任單位制定相應(yīng)的糾正措施，必要時(shí)，編制或修改相應(yīng)的圖樣或工藝文件，并予以實(shí)施，防止或減少同類故障的再次發(fā)生。圖樣或工藝的更改，應(yīng)符合質(zhì)量管理體系文件的規(guī)定。

案例3：某產(chǎn)品內(nèi)部被污染，導(dǎo)致輸出參數(shù)發(fā)生變化，從而引起后續(xù)使用故障。

糾正措施：通過(guò)排查認(rèn)為是真空設(shè)備管路的接臺(tái)方式問(wèn)題，對(duì)接臺(tái)方式進(jìn)行改造，將其滲氣口向下，這樣滲氣過(guò)程中將不會(huì)有玻璃顆粒殘留在管路中。

案例4：由于壓電陶瓷平面度不好導(dǎo)致產(chǎn)品故障

糾正措施：將某產(chǎn)品更換壓電組件重新裝配。要求壓電陶瓷元件廠家增加面形檢查，壓電陶瓷兩個(gè)面的平行度小于0.01 mm。驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，在光膠墊板上檢查壓電陶瓷元件面形，剔除變形元件。

以上兩個(gè)案例的糾正措施經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后，落實(shí)到工藝文件中，在后續(xù)產(chǎn)品中得到實(shí)施及充分的驗(yàn)證，故障率明顯下降，取得了好的效果。

3.3.2 “糾正”與“糾正措施”

有些組織對(duì)故障產(chǎn)生的原因分析不到位，不正確，不是產(chǎn)生故障的根本原因，所采取的措施不能消除故障，不能起到防止在發(fā)生的作用。有些對(duì)故障所采取的措施只是“糾正” 而不是“糾正措施”。

所采取糾正措施是否實(shí)施了，效果如何，是否防止了故障重復(fù)發(fā)生，這是采取糾正措施所要達(dá)到的目的。

例如，某儀器未按要求進(jìn)行校準(zhǔn)，將儀器送去計(jì)量。顯然，這種措施只是“糾正”，而不是“糾正措施”。

3.3.3 遺留問(wèn)題處理

依據(jù)GJB 841–1990，對(duì)懸而未決的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)及時(shí)審查，確定其終止日期，以確保及時(shí)結(jié)束故障工作。對(duì)未能采取糾正措施的情況，經(jīng)故障審查組織核準(zhǔn)后作為遺留問(wèn)題，立案?jìng)洳椤?/p>

案例5：某產(chǎn)品在外場(chǎng)報(bào)故不引燃。為了復(fù)現(xiàn)故障，做了大量的試驗(yàn)，如高、低溫存儲(chǔ)，沖擊，振動(dòng)，與主機(jī)聯(lián)試等，故障均未復(fù)現(xiàn)。通過(guò)故障樹(shù)分析，確定有質(zhì)量隱患的故障部位，更換可能導(dǎo)致故障的部件，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，并經(jīng)過(guò)專家討論評(píng)審，該故障階段歸零。

4 結(jié)束語(yǔ)

FRACAS系統(tǒng)是型號(hào)進(jìn)行質(zhì)量和可靠性管理的一種技術(shù)，建立FRACAS系統(tǒng)的目的，是為了對(duì)型號(hào)在研制生產(chǎn)過(guò)程中所發(fā)生的故障進(jìn)行嚴(yán)格的“歸零”管理，做到及時(shí)報(bào)告，查清原因，制定和實(shí)施有效的糾正措施，以防止故障再現(xiàn)，改善其可靠性水平，保證型號(hào)的研制及生產(chǎn)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，降低全壽命周期費(fèi)用。

FRACAS系統(tǒng)利用了“信息反饋，閉環(huán)管理”的原理，防止故障再現(xiàn)，從而改善其可靠性。有效運(yùn)行FRACAS即可以糾正已有故障，又可以對(duì)未來(lái)新產(chǎn)品發(fā)生類似的故障起到積極的預(yù)防，實(shí)施FRACAS應(yīng)建立合理的工作流程來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的積累，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以將它作為一種知識(shí)儲(chǔ)備，為設(shè)計(jì)提供參考信息，避免出現(xiàn)重復(fù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。