浅谈FRACAS在产品故障管理过程中的应用

田永梅

（中航工业自控所，陕西 西安 710065）

随着现代飞机、导弹性能不断提高，会带来其组成系统/设备故障率增高，系统/设备的维护费用增加，系统的可靠性降低。为了解决这些问题，现在产品故障管理广泛采用FRACAS（Failure Report Analysis and Correction Action System）技术进行故障管理。

1 产品故障管理要求

FRACAS是对产品进行质量和可靠性管理的一种技术，即通过系统地、全面地对产品的故障进行报告和跟踪、分析和采取相应的有效纠正措施，来达到对产品故障的控制，从而提高产品的质量和可靠性。FRACAS在运行管理中，遵循双五归零准则和更改八到位的要求。双五归零即技术归零和管理归零的统称。技术归零准则为定位准确、机理清楚、故障复现、措施有效、举一反三；管理归零准则为过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章；更改八到位为：故障件、装机件、库存件、试验件、在制品、设计资料、工艺资料、配套设施更改到位。从技术和管理上分别进行五条归零准则管理，并形成专项故障归零报告或相关文件及资料。

2 FRACAS简介

FRACAS的中文含义是“故障报告、分析和纠正措施系统”。它是产品质量问题和故障信息的闭环管理系统，是企业研制、生产过程的质量与可靠性的信息平台。

2.1 FRACAS的工程作用

通过FRACAS可以建立质量与可靠性信息平台，完善产品质量问题和故障的闭环控制，辅助制定可靠性增长计划，并为可靠性工作提供基础数据，通过统计分析，辅助进行产品改进决策。可以防止类似故障再次发生。降低产品的维护费用，提高产品质量。

2.2 FRACAS与产品可靠性的关系

FRACAS是其它可靠性工作的数据基础。可用图1来反映FRACAS与可靠性工作的关系。

通过FRACAS数据库可以建立故障模式手册、故障统计分析等信息，通过完整的闭环管理流程，对各种信息进行统计分析，同时可靠度、可用度、失效率、MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障间隔时间）等进行计算，进行可靠性增长和费用的分析。

2.3 FRACAS流程

FRACAS流程如图2所示。FRACAS系统的有效运行，对产品的质量和可靠性处于那个水平等级具有积极的指导作用，通过闭环管理，为下一轮产品设计提供有效的基础数据。

图1 FRACAS与可靠性工作的关系

图2 FRACAS流程

3 通过案例说明如何进行故障现象描述、分析及采取纠正措施

在产品试验、调试、使用过程中，不可避免的会出现一些故障，为了及时报告产品的故障，分析故障产生的原因，制定和实施有效的纠正措施，现在普遍采用FRACAS系统进行故障管理，以防止故障再现，达到改善其产品可靠性。

但在实际故障分析过程中，往往由于没有分清楚产生故障的根本原因、直接原因、次要原因等，其制定的纠正措施只是针对次要原因，或是其它原因。对根本原因分析缺乏深度，或未找到根本原因，导致同类或类似故障重复发生。

如果找到其根本原因，应针对故障产生的原因，制定相应的纠正措施，依据更改八到位的要求，逐一落实到产品及文件资料中，杜绝故障产品带来的安全隐患。

GJB 841–1990《故障报告、分析和纠正措施系统》中规定了故障报告表、故障分析报告表及纠正措施实施报告表，在我所的质量体系管理文件中进行了合并，但总体思想依然遵循GJB 841–1990。

3.1 故障现象描述

在进行故障现象描述时，应依据GJB 841–1990的要求，清楚的填写识别故障件的信息、试验条件、发生故障产品的工作时间、故障发生的时间，以及观测故障时的环境条件等信息，以方便故障复现和后续的分析。

例如，某产品的故障现象描述：测试时，X通道输出异常。在此，首先没有交代清楚，在何试验中产品异常，其次，没有交代清楚异常值。正确的描述应该是：装配后，在飞控组件第二个循环的高温测试时，X向脉冲差输出跳数,第10～15个静态脉冲差从36～69 983之间跳数。通过以上描述重现故障模式。

再例如，某产品的故障现象描述：测试时，发现辉光呈紫白色。在此，没有交代清楚何部件在何试验条件下出现故障。经了解，正确的描述是：陀螺进行10℃第二次定温试验时，发现陀螺无光强输出。恢复至常温时，发现辉光呈紫白色，常温放置两天后，辉光仍呈紫白色。

3.2 故障原因分析

3.2.1 故障树法

对报告的故障产品应作必要的分析，通过对故障调查和分析提供有关文件资料，并画出故障树。根据具体情况可采取试验、分解、探伤、显微分析和应用研究等方法，进行故障调查和分析原因。

例如，某产品漏气故障，用了三级故障树描述了可能产生的故障部位，如图3所示。在分析中，建议采用故障树，它是一种对复杂系统的可靠性和安全性进行分析的有效方法。

图3 某产品漏气故障的三级故障树

3.2.2 鱼刺图法

在试验、调试过程中，故障原因的分析无外乎从人、机、料、法、环、测6个方面进行分析，例如某产品漏气故障的鱼刺图，如图4所示。

图4 某产品漏气故障的鱼刺图

对复杂及综合因素产生的故障，建议通过采用上述两种方法进行分析。

在实际分析中，经常会遇到产生故障的原因并非一种，而是由多个因素综合后导致故障，那么在分析中，首先应明确其产生故障的根本原因、直接原因及次要原因。

3.2.3 案例

3.2.3.1 案例1：XX产品棱镜产生微位移故障

根本原因：铟锡焊料长时间稳定性差；

直接原因：棱镜装配焊接工艺中规定的铟锡焊料在焊接过程中产生氧化且在长时间放置过程中发生蠕变，导致焊接强度下降，加之棱镜在受到焊接内应力、外界振动应力和热应力等作用下发生微位移，造成合光光斑分离，陀螺输出不稳定，产生输出脉冲跳数故障现象；

次要原因：受国内对该焊料特性的研究水平所限，工艺、技术人员对此焊料特性没有全面、深入的认识，在选用时，没有考虑该焊料的蠕变特性，造成产品存在质量隐患。

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：检验未能剔除面形超差的电极板或电极板组件焊点处自身有可能存在瑕疵；

直接原因：电极板面形超差，造成电极板局部应力过大，致使产品在使用过程中，由于多次反复振动，诱发电极板某局部破裂或开裂；

次要原因：多次反复振动。

3.3 纠正措施及实施情况

3.3.1 实施与验证

故障原因确定后，应由责任单位制定相应的纠正措施，必要时，编制或修改相应的图样或工艺文件，并予以实施，防止或减少同类故障的再次发生。图样或工艺的更改，应符合质量管理体系文件的规定。

案例3：某产品内部被污染，导致输出参数发生变化，从而引起后续使用故障。

纠正措施：通过排查认为是真空设备管路的接台方式问题，对接台方式进行改造，将其渗气口向下，这样渗气过程中将不会有玻璃颗粒残留在管路中。

案例4：由于压电陶瓷平面度不好导致产品故障

纠正措施：将某产品更换压电组件重新装配。要求压电陶瓷元件厂家增加面形检查，压电陶瓷两个面的平行度小于0.01 mm。验收检验时，在光胶垫板上检查压电陶瓷元件面形，剔除变形元件。

以上两个案例的纠正措施经过验证后，落实到工艺文件中，在后续产品中得到实施及充分的验证，故障率明显下降，取得了好的效果。

3.3.2 “纠正”与“纠正措施”

有些组织对故障产生的原因分析不到位，不正确，不是产生故障的根本原因，所采取的措施不能消除故障，不能起到防止在发生的作用。有些对故障所采取的措施只是“纠正” 而不是“纠正措施”。

所采取纠正措施是否实施了，效果如何，是否防止了故障重复发生，这是采取纠正措施所要达到的目的。

例如，某仪器未按要求进行校准，将仪器送去计量。显然，这种措施只是“纠正”，而不是“纠正措施”。

3.3.3 遗留问题处理

依据GJB 841–1990，对悬而未决的问题应当及时审查，确定其终止日期，以确保及时结束故障工作。对未能采取纠正措施的情况，经故障审查组织核准后作为遗留问题，立案备查。

案例5：某产品在外场报故不引燃。为了复现故障，做了大量的试验，如高、低温存储，冲击，振动，与主机联试等，故障均未复现。通过故障树分析，确定有质量隐患的故障部位，更换可能导致故障的部件，通过试验验证，并经过专家讨论评审，该故障阶段归零。

4 结束语

FRACAS系统是型号进行质量和可靠性管理的一种技术，建立FRACAS系统的目的，是为了对型号在研制生产过程中所发生的故障进行严格的“归零”管理，做到及时报告，查清原因，制定和实施有效的纠正措施，以防止故障再现，改善其可靠性水平，保证型号的研制及生产质量，实现可靠性增长，增强市场竞争力，降低全寿命周期费用。

FRACAS系统利用了“信息反馈，闭环管理”的原理，防止故障再现，从而改善其可靠性。有效运行FRACAS即可以纠正已有故障，又可以对未来新产品发生类似的故障起到积极的预防，实施FRACAS应建立合理的工作流程来实现闭环，同时，通过数据库的积累，提供数据基础，可以将它作为一种知识储备，为设计提供参考信息，避免出现重复的设计问题。