FMEA方法培训课件

1、可靠性工作介绍故障管理设计FMEA分析方法介绍可靠性验证测试（FIT）课程目的第1页，共31页。1、概述通信网的可用性接入层骨干网设备层骨干网接入层骨干网设备层骨干网骨干网1、设备都是通信网络中的一个接点，网络的可靠性或者说端到端的可靠性是用户最终关心的。不能仅仅关注设备可靠性而忽视组网、网络其他部件对可靠性的影响；2、 不同网络层次的设备有不同的可靠性要求。核心层设备偏重于HA，中间层设备偏重于成本与HA的良好结合，终端设备偏重于成本与返修率；3、HA不仅仅包括设备软、硬件的HA，而且包括计划性中断、人为差错等的HA，所以也要关注升级、数据配置、补丁等造成的业务中断；4、需求的落实需要可靠性

2、工程师对产品设计方案的了解，需求跟踪，FIT测试验证。更需要开发人员的并肩作战。HA网络级HA设备HA人为差错HA系统HA连接设备HA计划性活动HA交换模块HA线路处理模块HA平台软件模块HA主控模块HA电缆HA背板HA硬件HA软件HA机电模块HA服务器模块HA 功能框1HA功能框2HA功能框3HA 第2页，共31页。产品的可靠性可以理解为三个规定，即规定条件下、规定时间内、产品完成规定功能的能力。从用户的角度考虑，可简单地理解为几个层面的要求：硬件故障，仅对性能有部分影响，设备的功能不受损。硬件不出故障硬件故障，设备部分或全部功能受损。但能尽快恢复业务。第二层面第一层面第三层面1、概述可靠性

3、的层次电路应用规范、器件应力降额、环境适应性、EMC、防护、安规、HALT试验等冗余、倒换策略，倒换条件完善，数据备份策略故障检测、隔离，定位，维修性等元器件降额分析可靠性FMEA、CA分析系统结构的考虑。如冗余、负荷分担。其他容错设计故障检测。重要故障需要“知情”。检测灵敏度；故障隔离。能隔离到影响最小，定位到FRU；故障恢复。倒换策略、复位、重启、数据恢复等；故障测试验证。重要、影响或措施不明确的故障、故障模式，FIT模拟测试；器件使用的考虑。如降额、热设计、器件应用审查；简化设计等第3页，共31页。AWP：availability work process故障插入计划故障恢复设计故障隔离

4、设计故障检测设计可用性计划更新设计FMEA分析操作过程操作最简化计划操作界面故障原因和影响可用性模型测试和现场数据可用性工作过程数据流1、概述业界可靠性流程（MOTOROLA的AWP）第4页，共31页。1、概述可靠性流程验证阶段概念阶段计划阶段开发阶段需求提出需求分析综合映射需求分解与回溯规格形成概要设计详细设计与实现单元测试、SDV、SITBeta测试工程设计调研与设计建议可靠性工程基线2.0板间信号级FMEA分析报告单板总体设计方案（可靠性）系统可靠性设计报告可靠性指标论证报告TR2TR3TR1器件级FMEA分析报告单板硬件详细设计报告（可靠性）元器件降额分析报告TR4TR4ASVTIPD

5、SEHCMM 3.0FIT可靠性验证测试可靠性工程师硬件/软件开发工程师可靠性工程师测试工程师可靠性工程师第5页，共31页。1、系统可靠性设计报告2、板间信号级FMEA分析报告1产品构成及功能定义2产品功能层次框图3产品可靠性框图4产品编码原则5环境定义6严酷度等级定义7功能模块（单板）接口信号FMEA分析表格8总结8.1软件故障管理需求列表8.2硬件故障管理需求列表8.3测试验证需求列表8.4故障降级分析8.5分析总结1产品概述2产品系统结构及可靠性建模3系统可靠性分析4主控类单板可靠性设计5网板（交叉）类单板可靠性设计6业务类单板可靠性设计7时钟子系统设计8电源子系统设计9监控及散热系统保

6、护设计10存储保护与数据安全11系统及单板复位设计12系统可靠性设计规格及测试验证需求汇总1、概述可靠性流程第6页，共31页。1、器件级FMEA分析报告1单板构成及功能定义2单板功能层次框图3单板可靠性框图4编码原则（可选）5环境定义6严酷度等级定义7单板器件级FMEA分析7.1单板器件级FMEA分析表格8总结8.1软件故障管理需求列表8.2硬件故障管理需求列表8.3测试验证需求列表8.4故障降级分析8.5故障定位率计算8.6冗余单元倒换成功率计算8.7分析总结2、产品元器件降额分析报告1、系统功能2、 环境定义3 、测试环境4、 单板元器件降额分析4.1 单板1元器件降额分析4.2单板2元器

7、件降额分析5、总结1、概述可靠性流程第7页，共31页。可靠性工作介绍故障管理设计FMEA分析方法介绍可靠性验证测试（FIT）课程目的第8页，共31页。故障检测在线故障诊断故障隔离故障恢复故障修复离线故障诊断预警告警2、故障管理设计故障插入计划故障恢复设计故障隔离设计故障检测设计可用性计划更新设计FMEA分析操作过程操作最简化计划操作界面故障原因和影响可用性模型测试和现场数据可用性工作过程数据流第9页，共31页。故障检测：发现故障故障诊断方法：1、自诊断（如：电压模块、风扇自带诊断）；2、在线诊断；故障定位方法：1、功能单元隔离（如影响到总线或通信通道的故障、二路电源的二极管隔离等）2、禁止功能

8、单元工作；3、安全值输出（如：参考时钟的自激振荡）4、重选路由；故障检测方法：1、数值范围检查；（如：温度、电压、槽位号、MAC地址等）2、数据正确性检查（如：奇偶校验、求检验和、CRC校验、槽位号异或校验等）3、比较检查（有冗余输出时）4、时间检查（如：心跳检测）5、用户直观检查（如：告警、声光显示）故障诊断（定位）：确定造成故障的单元故障定位：把检测到的故障隔离到必须进行修理范围的过程，通常是现场可更换单元。即确保单元的故障不会造成系统的故障。故障恢复方法：1、倒换；（对主备用冗余）2、重新分配资源（对N+1冗余、资源池）3、软件复位；4、重启；故障恢复（自动）：恢复产品执行规定功能的能力

9、。2、故障管理设计第10页，共31页。故障修复方法：1、更换功能单元；2、调试和诊断（离线）3、软件补丁；4、软件升级；告警方法：1、趋势图法；2、多变量综合分析法；3、专家系统法；故障修复：故障完全排除的过程。2、故障管理设计1、报警；2、信息文本（如：写入运行日志中）3、故障分级处理（不同级别的故障采取不同的告警方法）预警方法：第11页，共31页。可靠性工作介绍故障管理设计FMEA分析方法介绍可靠性验证测试（FIT）课程目的第12页，共31页。系统薄弱环节可靠性设计故障概率高故障影响大可靠性定性分析FMEA可靠性定量分析建模预计可靠性分析方法3、可靠性分析方法第13页，共31页。在产品设计

10、过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，并把每一个潜在的故障模式按它的严酷度予以分类，提出可以采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。Failure Mode Effect Analysis，故障模式影响分析遍历性、系统性。FMEA的基本思想：.3、可靠性分析方法可靠性FMEA第14页，共31页。FMEA目的：能帮助设计者和决策者从各种方案中选择满足可靠性要求的最佳方案保证所有元器件、单元的各种故障模式及影响都经过周密考虑能找出对系统故障有重大影响的元器件、元器件故障模式及单元、单元故障模式并分析其影响程度有助于在设计评审中对有关措施（如冗余

11、措施）、检测设备等作出客观的评价能为进一步更改产品设计、定量计算提供资料FMEA的分析层次：系统级：按各功能模块进行分析板间信号级：单板的接口信号进行分析器件级：按各器件的故障模式进行分析 3、可靠性分析方法可靠性FMEA第15页，共31页。FMEA的分析方法 ：硬件法：从硬件的角度，对每个器件管脚输出分别去考虑故障模式、故障影响、检测补偿措施。功能法：每个产品可以完成若干功能，而功能可以按输出分类。这种方法将输出一一列出，并对它们的故障模式进行分析。对应系统级、单板级分析。 3、可靠性分析方法可靠性FMEAFMEA分析步骤：第16页，共31页。3、可靠性分析方法可靠性FMEA 从可靠性工程师

12、的角度去理解系统； 包括对系统完成的功能、工作阶段以及各种工作方式给出详细的描述； 网络位置、组网方式和典型配置描述系统功能系统按照功能划分，通常可以分为：电源模块、风扇监控模块、网管模块、功能模块。对于功能模块，再继续划分到功能实体上，如主控功能模块、交换网功能模块、线路处理功能模块等。第17页，共31页。3、可靠性分析方法可靠性FMEA定义严酷度类别 给产品故障造成的最坏潜在后果规定一个量度。 功能模块名称故障模式严酷度备注电源子系统输出异常高电压导致系统功能异常，甚至烧毁I电源子系统电源模块一路-48V供电故障，且不能检测II电源子系统电源配电子系统监控电路滤波部分故障，且系统不能检测I

13、I电源子系统电源配电子系统监控电路电压检测部分故障，且系统不能检测III风扇监控子系统全部风扇停转，导致系统温度过高而不能正常工作甚至烧毁I风扇监控子系统单个风扇框的所有风扇停转，导致系统温度升高而不能正常工作II风扇监控子系统风扇框监控电路故障，但系统能够检测，可以控制风扇全速运转III背板背板总线信号开路、短路故障，导致整个系统故障I主控模块主用主控模故障，不能倒换到备用I主控模块备用主控模故障，能检测III主控模块一路业务同步时钟故障，能检测，且有相应的补偿措施III主控模块双路业务同步时钟故障，导致系统无法工作I交换网模块一个交换网模块故障，故障，不能检测并将业务切换到其它交换网模块I

14、I交换网模块一个模块故障，故障，能将业务切换到其它交换网模块，但交换能力严重下降II交换网模块一个模块故障能检测，并将业务切换到其它交换网模块，对系统性能基本无影响III线路处理模块一个线路处理模块故障，能检测II线路处理模块线卡个别端口故障，能够通过端口捆绑的负荷分担将业务切换到其它端口IIII. 这种故障会导致整个系统崩溃或主要功能受到严重影响；II. 这种故障会导致系统主要功能受到影响、任务延误的系统轻度损坏或存在较大的故障隐患；III. 系统次要功能丧失或下降，须立即修理，但不影响系统主要功能实现的故障；IV. 部分次要功能下降，只须一般维护的，不对功能实现造成影响（一般告警或指示灯故

15、障等）。III类故障通常称为重大故障，也即“单点故障”；III类故障可简单理解为需要尽快修复的故障。当一个故障不能被检测出来时，是“隐患”，级别上升一级。具体产品具体定义；第18页，共31页。3、可靠性分析方法可靠性FMEA描述功能层次框图目的：为了描述系统各功能单元的工作情况、相互影响及相互依赖关系，以便可以逐层分析故障模式产生的影响。表示系统及系统各功能单元的工作情况和相互关系，以及系统和每个约定层次的功能逻辑顺序。第19页，共31页。3、可靠性分析方法可靠性FMEA描述可靠性模型框图目的：表示系统可靠性与各功能模块可靠性之间的关系。可靠性模型框图分为基本可靠性模型框图和任务可靠性模型框图

16、。 第20页，共31页。3、可靠性分析方法可靠性FMEA描述结构图 目的：清晰功能模块之间的相互关系，主要输入/输出信号。第21页，共31页。确定故障模式和故障原因（板间信号级）光信号无光、光功率衰减过大、时序错误电信号常高、常低、开路、时序错误确定故障模式和故障原因（器件级）分类类型失效形式百分比电容器纸/塑料薄膜电容器 短路74 开路13 参数漂移13 玻璃釉电容器 短路53 开路25 参数漂移22 云母电容器短路83 开路10 参数漂移73、可靠性分析方法可靠性FMEA确定故障模式和故障原因（系统级）业务类功能故障；对接类功能故障；信息上报类故障；故障诊断类故障；业务保障类故障；安全类故

17、障；用户界面类故障；子系统层面：全部功能不能实现；各部分功能不能实现；功能异常。第22页，共31页。FMEA分析表格3、可靠性分析方法可靠性FMEA第23页，共31页。软件故障管理需求列表硬件故障管理需求列表3、可靠性分析方法可靠性FMEA测试验证需求列表第24页，共31页。Criticality Analysis，危害性分析按每一种故障模式的严酷度类别及故障模式发生概率所产生的影响对其分类，以便全面地评价各种可能的故障模式的影响。是FMEA的补充和扩展。用RPN（Risk Priority Number，风险占先数）来定量表示RPNSPD*其中：S严重程度，对于IIV类故障分别选取100，5

18、，1，0.2P故障发生的概率 ，器件失效率与故障模式发生概率的乘积，FIT；D客户发现故障的概率 ，很容易发现5，稍加注意即可发现1，不会发现0.2。* 通常可不考虑该参数3、可靠性分析方法CA第25页，共31页。可靠性工作介绍故障管理设计FMEA分析方法介绍可靠性验证测试（FIT）课程目的第26页，共31页。开发阶段验证产品MTBF或A：可靠性是基于统计的结果，需要有足够的样本量；时间较长；试验量大；难以模拟现场应用环境；4、可靠性验证测试及评估可靠性验证测试可靠性FIT测试验证目的：1、可靠性增长，测试发现问题，提高系统可靠性；2、验证系统可靠性，验证系统的故障管理能力；3、对产品故障恢复

19、能力定量估计（可靠性指标验证）；FIT（Fault Insertion Test）：故障插入测试软件硬件维护操作第27页，共31页。4、可靠性验证测试及评估可靠性验证测试器件分类失效模式1失效模式2失效模式3器件分类失效模式1失效模式2失效模式3电阻短路开路阻值变化指示灯变暗不亮时好时坏电容器短路开路漂移晶体管、光电耦合器短路开路漂移二次模块电源无输出输出偏低输出偏高传感器性能退化输出为0或最大值无输出FPGA短路无功能电性能退化光电器件光功率低无光功率其他专用集成芯片激光驱动器整体失效厚膜、音频及通信网口变压器开路短路光分路器性能退化开路粘污感性器件开路漏电短路波分复用器整体失效继电器开路不

20、能动作光纤衰减器断纤退化接触器不能动作断不开光开关整体失效晶体振荡器无输出输出频率不对输出时有时无射频功率放大器IC增益低P1db低无输出滤波器短路开路漏电射频开关插损变大隔离度变小P1db变小接插件开路接触不良短路电池性能退化无输出短路开关开路破裂粘连风扇不转无法启动保险管不能熔断熔断慢过早熔断显示器变暗缺点不显示硬件常用器件失效模式 第28页，共31页。4、可靠性验证测试及评估可靠性验证测试验证系统故障管理能力 1）出现故障后系统处理不当引起业务中断；比较典型的例子：线路的1.8V电源失效，网络发生复用段倒换，但几分钟后倒换确恢复了，导致网络业务中断；2）主备之间的信号检测未加过滤，导致误

21、倒换；比较典型的例子：主备单板之间的主备信号、好坏信号等等的检测没有增加过滤，由于这些信号是时钟信号，因此外界出现干扰，系统主备出现误倒换；3）模块之间处理错误；比较典型的例子：时钟板的1.5V电源出现问题，由于BOIS和单板软件的接口错误，导致倒换失常；再比如：线路发现交叉过来的业务出现LOS，会上报给主机，但却被主机给抑制了，系统无法知道原因；4）重大故障无法准确定位；比较典型的例子：线路的622M晶振失效，系统出现很多业务的告警，但无法准确定位是哪一块单板出现故障；5）检测不全面；比较典型的例子：在位线或者ID线在单板运行过程中出现故障，系统无法知道，单板硬复位或者重起后，无法和主控联系

22、，业务中断；6）告警抑制不正确；这个问题很多，其中比较典型的例子：单板电源出现问题，系统会上报电源或者单板不在位告警，但其他会随之上报很多读写错误、总线错误等等杂乱的告警，定位困难，没有做到真正的抑制关系。第29页，共31页。4、可靠性验证测试及评估可靠性验证测试验证系统故障管理能力 不但要保证故障后可以倒换，还需要提供相应的告警指示。第30页，共31页。1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么

23、理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!25、你不能拼爹的时候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上没有障碍，人还有什么可做的呢。27、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。励志名言：比别人多一点执着，你就会创造奇迹28、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。29、人生就像一道漫长的阶梯，

24、任何人也无法逆向而行，只能在急促而繁忙的进程中，偶尔转过头来，回望自己留下的蹒跚脚印。30、时间，带不走真正的朋友；岁月，留不住虚幻的拥有。时光转换，体会到缘分善变；平淡无语，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在与不在，都会惦念；无心的情，无论你好与不好，只是漠然。走过一段路，总能有一次领悟；经历一些事，才能看清一些人。31、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。32、命好不如习惯好。养成好习惯，一辈子受用不尽。33、比别人多一点执着，你就会创造奇迹。50、想像力比知识更重要。不是无知，而是对无知的无知，才是知的死亡。51、对于最有能力的领航人风浪总是格外的汹涌。52、思想如钻子

25、，必须集中在一点钻下去才有力量。53、年少时，梦想在心中激扬迸进，势不可挡，只是我们还没学会去战斗。经过一番努力，我们终于学会了战斗，却已没有了拼搏的勇气。因此，我们转向自身，攻击自己，成为自己最大的敌人。54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。55、不积小流无以成江海，不积跬步无以至千里。56、远大抱负始于高中，辉煌人生起于今日。57、理想的路总是为有信心的人预备着。58、抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算。59、世上除了生死，都是小事。从今天开始，每天微笑吧。60、一勤天下无难事，一懒天下皆难事。61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。62、心里的感觉总会是这样，你越

26、期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。63、彩虹风雨后，成功细节中。64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。65、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告诉自己一次，我真的很不错。67、心中有理想 再累也快乐68、发光并非太阳的专利，你也可以发光。69、任何山都可以移动，只要把沙土一卡车一卡车运走即可。70、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！71、生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。72、只要路是对的，就不怕路远。73、如果一个人爱你、特别在乎你，有一个表现是他还是有点怕你。74、先知三日，富贵十年。付诸行动，你就会得到力量。75、爱的力量大

27、到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看

28、到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的