FMEA在某型红外摄像机设计过程中的应用

李泽宇 冯杰

摘要 FMEA是当今工程应用中最常见的可靠性分析方法之一，是一种针对产品和过程开发中对潜在问题进行分析、推断、提出预防措施的技术;现代质量管理研究表明，产品质量首先是设计出来的，FMEA正是基于“事前预防”的思想，与全面质量管理（TQM）中强调以“预防为主”的思想相吻合，文章重点介绍了FMEA在某型红外摄像机产品设计和开发过程中的具体应用。

【关键词】FMEA 失效模式 红外摄像机 SRU级 LRU级

1 引言

FMEA是使用系统分析方法对产品的设计、开发、生产等过程进行有效地分析，找出过程中潜在的质量问题（或称为失效模式），分析、评价这些潜在的质量问题发生的可能性及其带来的影响和严重程度，及时采取有效的预防措施，以避免或减少这些质量问题发生的有效方法。

2 某型红外摄像机FM卧分析

2.1 产品功能及组成

某型红外摄像机实现功能：响应外部指令开启/关闭;全天候监视场所行为;将监视画面实时输出。某型红外摄像机组成：某型红外摄像机本身为一个LRU，由电源板、控制板、预处理板、图像处理板和光学镜头以及结构件和内部布线组成，内部功能关系图如图1所示，可靠性框图如图2。

2.2 产品层次划分

按照更换的场所，可分为外场可更换单元（LRU）、外场可更换模块（LRM）、车间可更换单元（SRU），此产品层次划分为4个层次，初始约定层次为LRU层，下分SRU层、功能电路层和元器件层，最终约定层次为元器件层，如图3所示。

2.3 设备严酷度定义

产品严酷度定义：

（1）摄像机对周围设备或人员造成危害;

（2）摄像机无图像;

（3）摄像机图像质量不好，叠加横纹、纵纹等异常现象、但图像可以使用;

（4）摄像机成像正常，图像噪声等效温差较差，但不影响观察目标。

2.4 建立FMEA分析表

采用硬件法进行FMEA分析，从零件开始分析质量问题，再扩展到功能电路级、SRU级、LRU级。分级模式如下：

2.4.1 器件级FMEA分析

经过统计，将器件的印制电路板、连接线、连接件作为独立的器件在本级进行分析，对产品样机637个器件的1886个故障模式进行分析，形成器件级FMEA分析表。

2.4.2 功能电路级FMEA分析

功能电路级任务可靠性模型均为所有组成器件的串联模式，所有功能电路的故障均为单点故障模式，内部没有备份电路。

对器件级FMEA的结果进行汇总和分析，形成功能电路级FMEA分析表，其中预处理板6个功能电路90个故障模式，图像处理板5个功能电路109个故障模式，温控板5个功能电路22个故障模式和电源板6个功能电路12个故障模式。

2.4.3 SRU级FMEA分析

整机电路包含4个SRU，分别为预处理板、图像处理板、控制板和电源板，预处理板是某型红外摄像机的重要部件，预处理板主要围绕红外探测器的正常工作所需的要求进行设计，主要包括探测器驱动（包括探测器的控制信号配给和偏压提供）、阻抗变换、隔离、信号调理、滤波等任务。图像处理板主要完成摄像机对目标探测时所需的时序信号、探测器控制信号、非均匀性校正、盲元检测与补偿、图像增强处理和通信等各种要求。最终将红外探测器得到的目标、背景和噪声混为一体的无序的不可观察的红外图像信号处理转换成可实时观察的与CCIR制式兼容的模拟全电视信号。温控板主要负责驱动校正电机。电源板主要包括浪电源变换模块，输入为外部供电，输出为内部5V和6V。

2.4.4 LRU级FMEA分析

某型红外摄像机本身为一个单独的LRU，经过对SRU级FMEA分析的结果进行汇总和分析，最终形成7个故障模式，其中3个为严酷度等级为I、II级的故障模式。

3 结论

进行了某型红外摄像机在潜在失效模式的分析研究，对潜在失效模式进行了深入的分析和判断，具体细化到元器件级，通过FMEA分析，在产品设计开发初期采取有针对性的预防措施，同时列出产品的故障模式便于对产品的故障定位和排查，可以有效缩减维修时间，提高产品的可靠性。

參考文献

[1]孙立力.FMEA在研发设计过程中的应用[J].中国质量，2010 （06）： 93-94.