談失效分析技術(shù)在彈藥產(chǎn)品質(zhì)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(guī)定，對可修復的產(chǎn)品來說，產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱為故障。對不可修復的產(chǎn)品來說，產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱為失效。

失效分析是以失效規(guī)律（宏觀表現(xiàn)特征和表現(xiàn)機理）為理論依據(jù)，對通過調(diào)查、觀察、和試驗獲得的產(chǎn)品失效信息（失效現(xiàn)象、失效對象、失效環(huán)境）分別加以考察，然后將其有機結(jié)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(jù)，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(nèi)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(shù)目的就是預防失效。

二、彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量管理過程中開展失效分析的目的和意義

彈藥產(chǎn)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(chǎn)品向著遠射程、大威力、智能化、靈巧化和精確打擊的方向發(fā)展，彈藥產(chǎn)品的技術(shù)越來越復雜，功能實現(xiàn)環(huán)節(jié)越來越多，價格也越來越昂貴，一旦出現(xiàn)失效現(xiàn)象，將損失巨大。因此，全面分析彈藥產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)、使用全壽命周期內(nèi)的失效現(xiàn)象，系統(tǒng)研究制造過程質(zhì)量體系和“人、機、料、法、環(huán)、測”諸要素的影響，推斷產(chǎn)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(chǎn)品的失效概率，提高產(chǎn)品可靠性。

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

（1）減少和預防產(chǎn)品或裝備同類失效現(xiàn)象重復發(fā)生，從而減少經(jīng)濟損失，提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（2）為技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造、科學技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量標準等提供可靠的科學技術(shù)依據(jù)。

失效分析與預防的總?cè)蝿?wù)就是不斷降低產(chǎn)品的失效率，提高產(chǎn)品可靠性，防止重大失效事故發(fā)生。以系統(tǒng)工程的觀點來看，失效分析與預防的具體任務(wù)可歸納為：①失效性質(zhì)的判斷；②失效原因的分析；③采取措施，提高材料或產(chǎn)品的失效抗力。

三、失效分析技術(shù)在某型火箭彈生產(chǎn)質(zhì)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(guān)注，上級機關(guān)提出零缺陷交付的要求。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量萬無一失，我們與承制單位在該產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)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(xù)改進。

第一階段，收集本產(chǎn)品和同類產(chǎn)品在科研、生產(chǎn)、試驗等過程的失效信息，對以往發(fā)生過的質(zhì)量問題和技術(shù)難點進行梳理、總結(jié)，對生產(chǎn)條件、質(zhì)量控制、技術(shù)工藝難點等進行摸底、清查，找出產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和使用中存在的薄弱環(huán)節(jié)。

第二階段，查閱產(chǎn)品圖樣、制造與驗收規(guī)范、工藝規(guī)程等資料，借鑒科研階段相關(guān)失效分析資料，根據(jù)“四性”分析總體思路，針對產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)特點、作用原理及加工特點，確定失效模式。

第三階段，從產(chǎn)品“四性”出發(fā)，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(xiàn)代分析方法對影響“四性”的因素進行系統(tǒng)分析和篩選。將轉(zhuǎn)出接口傳遞到相應的配套單位，配套單位依據(jù)轉(zhuǎn)出接口建立故障樹，并依次向下一級配套單位層層轉(zhuǎn)出，直至最底層。

第四階段，由設(shè)計、技術(shù)、質(zhì)量、檢驗、生產(chǎn)、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?yōu)樵摦a(chǎn)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(zhuǎn)出事件58 個。在此基礎(chǔ)上，我們從安全性、作用可靠性、儲存性、配套性、人員、設(shè)備、材料、工藝、環(huán)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(jié)果，最終依據(jù)影響因素排序結(jié)果結(jié)合實際情況進行微調(diào)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(shè)為質(zhì)量控制點，從人、機、料、法、環(huán)、測等方面制定相應的預防控制措施，實施重點控制。先后設(shè)置質(zhì)量控制點74 個。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合其他一些好的質(zhì)量管理辦法，對該產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程（包括各級配套產(chǎn)品生產(chǎn)過程、原材料采購、外購產(chǎn)品入廠驗收到成品交付）進行嚴密控制。如應用數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)對重點工序控制參數(shù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)持續(xù)進行統(tǒng)計分析，了解掌握質(zhì)量波動趨勢，做好質(zhì)量控制，持續(xù)進行改進。對產(chǎn)品關(guān)重零部件實施序號管理，增強了產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)管理水平。

四、關(guān)于改進的建議

（1）持續(xù)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(chǎn)品、掌握產(chǎn)品失效機理的能力和水平，決定了在一定時期內(nèi)沒有出現(xiàn)失效現(xiàn)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(xù)進行改進。隨著時間和影響因素的發(fā)展變化不斷豐富和完善故障樹，調(diào)整重要影響因素和預防控制措施。

（2）建立專業(yè)化的失效分析中心。失效不斷出現(xiàn)，與失效作斗爭是人類永恒的重要社會和科學活動之一。產(chǎn)品的設(shè)計、制造、維修、保障技術(shù)和理論是在一次又一次的失效和改進中豐富和發(fā)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(chǎn)品、單個企業(yè)的技術(shù)力量有明顯的局限性，失效信息無法與其他產(chǎn)品、其他部門進行共享。因此，建立專業(yè)化的失效分析中心，整合全社會或全行業(yè)的力量，通過充足的信息交換，建立大型的失效信息庫，實現(xiàn)資源共項，成果共項，將極大的促進失效分析工作的發(fā)展。