談失效分析技術在彈藥產品質量管理過程中的應用

■ 張 峰 馬潤翔

一、失效及失效分析的概念

按GJB3187-82 的規定，對可修復的產品來說，產品喪失規定的功能稱為故障。對不可修復的產品來說，產品喪失規定的功能稱為失效。

失效分析是以失效規律（宏觀表現特征和表現機理）為理論依據，對通過調查、觀察、和試驗獲得的產品失效信息（失效現象、失效對象、失效環境）分別加以考察，然后將其有機結合起來作為一個整體進行綜合考慮，并以獲取的客觀事實為證據，全面應用邏輯推理方法，判斷失效事件的失效模式，推斷失效原因。失效分析的基本內容是“明確分析對象，確定失效模式，研究失效機理，判斷失效原因，提出改進措施。”在不同情況下，失效分析的目的和意義可能是多種多樣的，但其直接的技術目的就是預防失效。

二、彈藥產品生產質量管理過程中開展失效分析的目的和意義

彈藥產品具有批量大、危害大、平時使用少、問題暴露不充分、一次性使用不可修復的特點。特別是隨著彈藥產品向著遠射程、大威力、智能化、靈巧化和精確打擊的方向發展，彈藥產品的技術越來越復雜，功能實現環節越來越多，價格也越來越昂貴，一旦出現失效現象，將損失巨大。因此，全面分析彈藥產品在研制、生產、使用全壽命周期內的失效現象，系統研究制造過程質量體系和“人、機、料、法、環、測”諸要素的影響，推斷產品失效原因，有針對性的采取預防控制措施，可以大大降低產品的失效概率，提高產品可靠性。

失效分析與預防是使失敗轉化為成功的科學，它是產品安全可靠運行的保證，是提高產品質量的重要途徑，能為許多重大法律、法規及技術標準的制定提供依據。它著眼于分析整個失效的系統，是可靠性工程的重要基礎技術工作，是產品全面質量管理中的重要組成部分和關鍵環節。其意義和作用在于：

（1）減少和預防產品或裝備同類失效現象重復發生，從而減少經濟損失，提高產品質量；

（2）為技術開發、技術改造、科學技術進步提供信息、方向、途徑和方法；

（3）為裁決事故責任、修改和制定產品質量標準等提供可靠的科學技術依據。

失效分析與預防的總任務就是不斷降低產品的失效率，提高產品可靠性，防止重大失效事故發生。以系統工程的觀點來看，失效分析與預防的具體任務可歸納為：①失效性質的判斷；②失效原因的分析；③采取措施，提高材料或產品的失效抗力。

三、失效分析技術在某型火箭彈生產質量管理過程中的應用

某型火箭彈是陸軍殺手锏裝備，其性能先進、工藝復雜、造價昂貴，政治意義和軍事意義均十分重大。軍委和總部首長高度關注，上級機關提出零缺陷交付的要求。為了確保產品質量萬無一失，我們與承制單位在該產品的生產質量管理過程中，應用通用彈藥“四性”（安全性、作用可靠性、儲存性、配套性）分析方法，深入開展了失效分析與預防工作，收到很好的效果。其工作流程如下：確定失效頂事件—繪制故障樹—識別影響因素—篩選重要影響因素—制定并實施預防控制措施—持續改進。

第一階段，收集本產品和同類產品在科研、生產、試驗等過程的失效信息，對以往發生過的質量問題和技術難點進行梳理、總結，對生產條件、質量控制、技術工藝難點等進行摸底、清查，找出產品研制、生產和使用中存在的薄弱環節。

第二階段，查閱產品圖樣、制造與驗收規范、工藝規程等資料，借鑒科研階段相關失效分析資料，根據“四性”分析總體思路，針對產品功能、結構特點、作用原理及加工特點，確定失效模式。

第三階段，從產品“四性”出發，由整機單位負責建立全彈故障樹，應用故障樹分析（FTA）、故障模式影響及危害性分析（FMECA）和層次分析等現代分析方法對影響“四性”的因素進行系統分析和篩選。將轉出接口傳遞到相應的配套單位，配套單位依據轉出接口建立故障樹，并依次向下一級配套單位層層轉出，直至最底層。

第四階段，由設計、技術、質量、檢驗、生產、軍代表等組成專家評審組，對故障樹進行全面評審，不斷補充完善。

按以上步驟，我們為該產品確定了22 個頂事件，建立了22 棵故障樹，識別出可能的影響因素133 個（底事件）及轉出事件58 個。在此基礎上，我們從安全性、作用可靠性、儲存性、配套性、人員、設備、材料、工藝、環境、檢測等方面對影響因素進行了專家打分，并應用層次分析軟件進行處理，形成各影響因素排序結果，最終依據影響因素排序結果結合實際情況進行微調確定了20個重要影響因素。

第五階段，針對重要影響因素，制定預防控制措施。將重要影響因素或形成重要影響因素的工序設為質量控制點，從人、機、料、法、環、測等方面制定相應的預防控制措施，實施重點控制。先后設置質量控制點74 個。

在此基礎上，結合其他一些好的質量管理辦法，對該產品的生產全過程（包括各級配套產品生產過程、原材料采購、外購產品入廠驗收到成品交付）進行嚴密控制。如應用數理統計技術對重點工序控制參數、質量數據持續進行統計分析，了解掌握質量波動趨勢，做好質量控制，持續進行改進。對產品關重零部件實施序號管理，增強了產品質量的可追溯性，強化了每個操作人員的責任意識，提高了生產管理水平。

四、關于改進的建議

（1）持續改進。失效分析工作不是一勞永逸的階段性工作。由于受到對產品結構特點、作用原理、作用過程、影響因素等認識程度的影響，建立的故障樹、確定的影響因素可能不夠全面，制定的預防控制措施可能不夠完善。影響因素的不確定性，以及我們認識產品、掌握產品失效機理的能力和水平，決定了在一定時期內沒有出現失效現象并不意味著應對和防范失效的概率就減少到零；或者由于影響因素的不確定性導致一定時期后預防控制措施的作用逐漸弱化或喪失。因此，需要對失效分析工作持續進行改進。隨著時間和影響因素的發展變化不斷豐富和完善故障樹，調整重要影響因素和預防控制措施。

（2）建立專業化的失效分析中心。失效不斷出現，與失效作斗爭是人類永恒的重要社會和科學活動之一。產品的設計、制造、維修、保障技術和理論是在一次又一次的失效和改進中豐富和發展起來的。事實證明，失效分析問題僅靠單一學科是難以解決的，需要我們采取多學科交叉的方法。單個產品、單個企業的技術力量有明顯的局限性，失效信息無法與其他產品、其他部門進行共享。因此，建立專業化的失效分析中心，整合全社會或全行業的力量，通過充足的信息交換，建立大型的失效信息庫，實現資源共項，成果共項，將極大的促進失效分析工作的發展。