淺談FRACAS在產品故障管理過程中的應用

田永梅

（中航工業自控所，陜西 西安 710065）

隨著現代飛機、導彈性能不斷提高，會帶來其組成系統/設備故障率增高，系統/設備的維護費用增加，系統的可靠性降低。為了解決這些問題，現在產品故障管理廣泛采用FRACAS（Failure Report Analysis and Correction Action System）技術進行故障管理。

1 產品故障管理要求

FRACAS是對產品進行質量和可靠性管理的一種技術，即通過系統地、全面地對產品的故障進行報告和跟蹤、分析和采取相應的有效糾正措施，來達到對產品故障的控制，從而提高產品的質量和可靠性。FRACAS在運行管理中，遵循雙五歸零準則和更改八到位的要求。雙五歸零即技術歸零和管理歸零的統稱。技術歸零準則為定位準確、機理清楚、故障復現、措施有效、舉一反三；管理歸零準則為過程清楚、責任明確、措施落實、嚴肅處理、完善規章；更改八到位為：故障件、裝機件、庫存件、試驗件、在制品、設計資料、工藝資料、配套設施更改到位。從技術和管理上分別進行五條歸零準則管理，并形成專項故障歸零報告或相關文件及資料。

2 FRACAS簡介

FRACAS的中文含義是“故障報告、分析和糾正措施系統”。它是產品質量問題和故障信息的閉環管理系統，是企業研制、生產過程的質量與可靠性的信息平臺。

2.1 FRACAS的工程作用

通過FRACAS可以建立質量與可靠性信息平臺，完善產品質量問題和故障的閉環控制，輔助制定可靠性增長計劃，并為可靠性工作提供基礎數據，通過統計分析，輔助進行產品改進決策。可以防止類似故障再次發生。降低產品的維護費用，提高產品質量。

2.2 FRACAS與產品可靠性的關系

FRACAS是其它可靠性工作的數據基礎。可用圖1來反映FRACAS與可靠性工作的關系。

通過FRACAS數據庫可以建立故障模式手冊、故障統計分析等信息，通過完整的閉環管理流程，對各種信息進行統計分析，同時可靠度、可用度、失效率、MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時間）等進行計算，進行可靠性增長和費用的分析。

2.3 FRACAS流程

FRACAS流程如圖2所示。FRACAS系統的有效運行，對產品的質量和可靠性處于那個水平等級具有積極的指導作用，通過閉環管理，為下一輪產品設計提供有效的基礎數據。

圖1 FRACAS與可靠性工作的關系

圖2 FRACAS流程

3 通過案例說明如何進行故障現象描述、分析及采取糾正措施

在產品試驗、調試、使用過程中，不可避免的會出現一些故障，為了及時報告產品的故障，分析故障產生的原因，制定和實施有效的糾正措施，現在普遍采用FRACAS系統進行故障管理，以防止故障再現，達到改善其產品可靠性。

但在實際故障分析過程中，往往由于沒有分清楚產生故障的根本原因、直接原因、次要原因等，其制定的糾正措施只是針對次要原因，或是其它原因。對根本原因分析缺乏深度，或未找到根本原因，導致同類或類似故障重復發生。

如果找到其根本原因，應針對故障產生的原因，制定相應的糾正措施，依據更改八到位的要求，逐一落實到產品及文件資料中，杜絕故障產品帶來的安全隱患。

GJB 841–1990《故障報告、分析和糾正措施系統》中規定了故障報告表、故障分析報告表及糾正措施實施報告表，在我所的質量體系管理文件中進行了合并，但總體思想依然遵循GJB 841–1990。

3.1 故障現象描述

在進行故障現象描述時，應依據GJB 841–1990的要求，清楚的填寫識別故障件的信息、試驗條件、發生故障產品的工作時間、故障發生的時間，以及觀測故障時的環境條件等信息，以方便故障復現和后續的分析。

例如，某產品的故障現象描述：測試時，X通道輸出異常。在此，首先沒有交代清楚，在何試驗中產品異常，其次，沒有交代清楚異常值。正確的描述應該是：裝配后，在飛控組件第二個循環的高溫測試時，X向脈沖差輸出跳數,第10～15個靜態脈沖差從36～69 983之間跳數。通過以上描述重現故障模式。

再例如，某產品的故障現象描述：測試時，發現輝光呈紫白色。在此，沒有交代清楚何部件在何試驗條件下出現故障。經了解，正確的描述是：陀螺進行10℃第二次定溫試驗時，發現陀螺無光強輸出。恢復至常溫時，發現輝光呈紫白色，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 故障樹法

對報告的故障產品應作必要的分析，通過對故障調查和分析提供有關文件資料，并畫出故障樹。根據具體情況可采取試驗、分解、探傷、顯微分析和應用研究等方法，進行故障調查和分析原因。

例如，某產品漏氣故障，用了三級故障樹描述了可能產生的故障部位，如圖3所示。在分析中，建議采用故障樹，它是一種對復雜系統的可靠性和安全性進行分析的有效方法。

圖3 某產品漏氣故障的三級故障樹

3.2.2 魚刺圖法

在試驗、調試過程中，故障原因的分析無外乎從人、機、料、法、環、測6個方面進行分析，例如某產品漏氣故障的魚刺圖，如圖4所示。

圖4 某產品漏氣故障的魚刺圖

對復雜及綜合因素產生的故障，建議通過采用上述兩種方法進行分析。

在實際分析中，經常會遇到產生故障的原因并非一種，而是由多個因素綜合后導致故障，那么在分析中，首先應明確其產生故障的根本原因、直接原因及次要原因。

3.2.3 案例

3.2.3.1 案例1：XX產品棱鏡產生微位移故障

根本原因：銦錫焊料長時間穩定性差；

直接原因：棱鏡裝配焊接工藝中規定的銦錫焊料在焊接過程中產生氧化且在長時間放置過程中發生蠕變，導致焊接強度下降，加之棱鏡在受到焊接內應力、外界振動應力和熱應力等作用下發生微位移，造成合光光斑分離，陀螺輸出不穩定，產生輸出脈沖跳數故障現象；

次要原因：受國內對該焊料特性的研究水平所限，工藝、技術人員對此焊料特性沒有全面、深入的認識，在選用時，沒有考慮該焊料的蠕變特性，造成產品存在質量隱患。

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：檢驗未能剔除面形超差的電極板或電極板組件焊點處自身有可能存在瑕疵；

直接原因：電極板面形超差，造成電極板局部應力過大，致使產品在使用過程中，由于多次反復振動，誘發電極板某局部破裂或開裂；

次要原因：多次反復振動。

3.3 糾正措施及實施情況

3.3.1 實施與驗證

故障原因確定后，應由責任單位制定相應的糾正措施，必要時，編制或修改相應的圖樣或工藝文件，并予以實施，防止或減少同類故障的再次發生。圖樣或工藝的更改，應符合質量管理體系文件的規定。

案例3：某產品內部被污染，導致輸出參數發生變化，從而引起后續使用故障。

糾正措施：通過排查認為是真空設備管路的接臺方式問題，對接臺方式進行改造，將其滲氣口向下，這樣滲氣過程中將不會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致產品故障

糾正措施：將某產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，壓電陶瓷兩個面的平行度小于0.01 mm。驗收檢驗時，在光膠墊板上檢查壓電陶瓷元件面形，剔除變形元件。

以上兩個案例的糾正措施經過驗證后，落實到工藝文件中，在后續產品中得到實施及充分的驗證，故障率明顯下降，取得了好的效果。

3.3.2 “糾正”與“糾正措施”

有些組織對故障產生的原因分析不到位，不正確，不是產生故障的根本原因，所采取的措施不能消除故障，不能起到防止在發生的作用。有些對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施了，效果如何，是否防止了故障重復發生，這是采取糾正措施所要達到的目的。

例如，某儀器未按要求進行校準，將儀器送去計量。顯然，這種措施只是“糾正”，而不是“糾正措施”。

3.3.3 遺留問題處理

依據GJB 841–1990，對懸而未決的問題應當及時審查，確定其終止日期，以確保及時結束故障工作。對未能采取糾正措施的情況，經故障審查組織核準后作為遺留問題，立案備查。

案例5：某產品在外場報故不引燃。為了復現故障，做了大量的試驗，如高、低溫存儲，沖擊，振動，與主機聯試等，故障均未復現。通過故障樹分析，確定有質量隱患的故障部位，更換可能導致故障的部件，通過試驗驗證，并經過專家討論評審，該故障階段歸零。

4 結束語

FRACAS系統是型號進行質量和可靠性管理的一種技術，建立FRACAS系統的目的，是為了對型號在研制生產過程中所發生的故障進行嚴格的“歸零”管理，做到及時報告，查清原因，制定和實施有效的糾正措施，以防止故障再現，改善其可靠性水平，保證型號的研制及生產質量，實現可靠性增長，增強市場競爭力，降低全壽命周期費用。

FRACAS系統利用了“信息反饋，閉環管理”的原理，防止故障再現，從而改善其可靠性。有效運行FRACAS即可以糾正已有故障，又可以對未來新產品發生類似的故障起到積極的預防，實施FRACAS應建立合理的工作流程來實現閉環，同時，通過數據庫的積累，提供數據基礎，可以將它作為一種知識儲備，為設計提供參考信息，避免出現重復的設計問題。