FRACAS在数字化仪控平台研发过程中的应用

刘明星　许标　彭勇　韩文兴　王明星

【摘 要】本文阐述了FRACAS的优点及其重要性，简要叙述了在FRACAS实施过程中故障报告、故障分析、纠正措施及验证、故障闭环的程序及FRACAS流程。并阐述了数字化仪控平台研发过程中建立FRACAS的必要性，在该平台实施FRACAS管理体系后，不仅使产品的质量以及可靠性得到了有效的提高，也为后续相关的研发改进提供了辅助的参考依据。

【关键词】FRACAS；故障信息；闭环管理

0 引言

数字化仪控系统在众多系统中扮演极其关键重要的角色。各大安全系统在数字化仪控系统的保驾护航下实现了可靠、无故障安全运行，由此可见提高数字化仪控系统的可靠性是保证系统安全运行的前提，同样具有良好可靠性的数字化仪控系统也是各大系统设备商追求的最终目标。而在数字化仪控系统设计采用FRACAS（Failure Reporting，Analysis and Corrective Action System）故障报告、分析与纠正措施系统，亦称为“故障信息闭环管理系统”是有效将数字化仪控系统可靠性提高的最佳途径之一。

1 FRACAS概述

FRACAS是利用“信息反馈，闭环控制”的原理，通过建立一套规范化的程序流程，使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性的要求，防止故障再现的故障闭环管理方法和系统。

从本质上讲，FRACAS是一种闭环可靠性问题归零的管理制造。它保证在产品研制、生产过程中所有硬件可靠性问题、软件缺陷等均能按规定的时间向规定的管理级别进行报告，分析其原理，制定和实施有效的纠正措施，并实行跟踪、监控。它是实现可靠性增长、提高设计质量、生产决策的有力工具。

FRACAS在国际国内具有广泛的应用背景，例如：

1）美国在1980年颁布实施了MIL-STD-785B《系统和设备研制生产的可靠性大纲》，要求军用系统承包商建立FRACAS和故障审查委员会，以监督和控制研制过程中的故障分析和纠正活动。

2）在我国军用标准中，GJB450A-2004《装备可靠性工作通用要求》将FRACAS列为可靠性工作的日常科目之一；GJB841-90《故障报告、分析和纠正措施系统》是一部专门阐述FRACAS工作要求的规范。

3）在ISO 9001《质量管理体系要求》中，也把纠正和预防措施作为质量体系的20个要求之一。标准要求企业应有既定的渠道对所掌握的澡合格信息进行分析，并采取纠正和预防措施来消除不合格产品的原因，以防止不合格的再次发生。这是不断提高管理水平的必须过程。

从总体上讲，FRACAS的思路已经渗透到各个行业各种领域之中。

2 数字化仪控平台研发中FRACAS的意义和重要性

众所周知，一切有关可靠性的活动都是围绕着故障展开的，均是为了防止、控制和消除故障。建立并实施数字化仪控平台研发中的FRACAS意义就是在于它对产品在研制过程中所发生的故障进行严格的“归零”化管理[1]，以保证做到产品发现故障时，及时报告、查明原因、正确纠正、防止再现，从而从根本上真正实现了产品质量和可靠性的提高，达到产品最初设计对质量和可靠性的预期要求。

运行FRACAS既有纠正已有故障的现实意义，又能对未来研制新品防止发生类似故障起到积极的预防作用[5]；此外，通过长期实施FRACAS管理体系，可系统、全面对产品故障进行跟踪处理，积累大量处理故障的实践经验和方法，对辅助类似产品的改进和设计提供了科学有效的参考依据，起到“举一反三”防止其它产品设计出现类似问题的作用[4]。

3 数字化仪控平台研发中FRACAS实施流程和要求

完整的FRACAS工作流程以及故障信息传递和处理流程[2]，如图1所示。

FRACAS的核心是对故障的闭环管理[3]。因此在不同的项目实施FRACAS闭环管理时，可以根据项目本身的具体情况进行选取，而后再根据选取的步骤安排项目FRACAS流程每一步需要处理的内容、责任人、提交对象和内容等等。

对于数字化仪控平台研发而言可将FRACAS流程划分为：故障报告和核实、故障分析及确定纠正措施纠、结症措施确认和故障闭环四个工作阶段。

为完成FRACAS闭环管理，在该过程中需要完整填写一系列相关表格，以提供足够的信息用于故障报告、原因查找分析、采取纠正措施、纠正措施评审等工作，同时这些表格将作为故障信息管理的重要资料用于存档管理，以保证故障信息的完整性、准确性和可追溯性。

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、故障分析报告表和纠正措施实施报告报表形式，在数字化仪控平台研发FRACAS填写表格以GJB 841-1990为总体思想为主线结合了项目特点将两者合并形成新表格形式。

3.1 故障报告和核实阶段

第一步是报告故障，在产品的研发、试验过程中发生的所有故障以及重大的质量问题，都应及时记录并填写相关的报告表。故障信息应该按照GJB 841-1990要求进行记录，并在规定的时间内向相关的管理部门进行报告。其中报告的内容应能完整、真实反映故障发生的一切情况，以便故障的复现和后续对故障的分析包括以下几点：

a.故障发生的时机，是研发阶段还是试验阶段；

b.产品发生故障的时间、地点以及何种试验；

c.故障产品所处的环境条件以及所处的状态；

d.发生故障时的观测者信息；

e.发生故障时观测者所观测到的故障症候和现象描述；

f.故障发生时重要条件，包括使用、环境条件等，以及故障影响。

此外，故障报告须规定上报的时间限制，一般故障报告应在多长时间上报到相关管理层级，对于重大的故障需多久上报到项目的最高层级。故障核实：有故障小组对发生的故障进行核实，即重新证实初次观测故障的真实情况，进一步定位到故障件，用相同的合格件替换后重新进行测试以确定故障被纠正，对于更换故障件进行测试以便明确故障的范围。在故障核实后，将生成的故障报告递交到相关的小组。完成故障核实后，须完成相关表格的填写，并把结果告知项目负责人和故障审查委员会。

3.2 故障分析及确定纠正措施阶段

第二步是故障分析和确定纠正措施阶段，产品研制相关小组收到故障核实报告后，就要对故障进行故障分析，故障分析的专业人员针对产品设计和其它缺陷问题，通过各种手段对故障的产品进行测试、试验、观察、分析确定发生故障的部位和故障发生的原因并对产品发生故障问题提出建设性的纠正措施并填写相关故障分析报告，报告内容应包含以下几个方面的内容：

a.分析产品故障发生技术层面的原因及其机理，所发生故障是否与安全相关；

b.故障件名称，所发生故障等级是一般故障还是重大故障；

c.发生故障是相关故障还是非相关故障以方便估计在未来使用中是否会发生类似故障；

d.是否是人为故障？是否为责任故障以便在产品估计可靠性时考虑是否加入该故障，同时也利于辨清产品是故障源还是受害者。

同时故障分析报告还包括故障的调查和故障原因及其机理详细分析、论证过程以及针对该故障建议采取的纠正措施等信息。

故障分析小组提交的故障分析及确定纠正措施报告须经故障审查委员会的进行审查、评审核实，以确保故障纠正措施实施的可行性和有效性。若提交的分析报告未通过故障审查委员会审查，故障小组须更深层次区剖析故障，找到故障发生的根本原因，并针对其制定纠正措施直至通过故障审查委员会审评；如果故障分析及确定纠正措施报告通过故障审查委员会审查，则故障责任小组依据提交的纠正措施报告彻底实施纠正措施。此时，要求故障相关人员填写纠正措施实施报告表纠正措施实施情况及其效果栏信息，并将信息报送项目负责人知晓，FRACAS流程将进入下一个阶段——纠正措施确认阶段。

3.3 纠正措施确认阶段

第三步是纠正措施确认阶段，在该阶段对已经采取故障纠正措施的故障件，相对应的故障责任小组应对相关的试验及方法，如调试、测试等来验证纠正措施实际的有效性，如果验证效果不满意或者达不到预期的效果，则重返故障分析阶段，需要进一步分许故障以便可以采取其他纠正措施，直至故障得到了彻底的解决。纠正措施实施满足以下两个条件则认为纠正措施有效：1.通过跟踪和查看实施记录，证明故障原因分析正确在采取措施后故障已消除，此类故障已不再出现；2.纠正措施实施的过程中没有出现新的故障。纠正措施确认有效以后，纠正措施实施相关人员应如实填写纠正措施实施的详细过程和效果，并将相关信息汇报予项目负责人。

3.4 故障闭环阶段

故障闭环阶段是确定发生的故障是否得到根本的解决。故障只有经过故障分析及确定纠正措施和纠正措施的最终确认，FRACAS故障报告才算得到闭环。对于未能解决的故障问题，应当经过故障审查委员会的讨论审查并取得最终通过，而未能解决的问题在审查委员会讨论中生成的报告、分析、纠正措施应给予说明理由，那么也可认为是故障闭环，但要作为未解决的遗留问题立案备查。在FRACAS故障闭环管理的各个阶段及环节中所输出的有关故障信息的报告文档故障信息管理小组均需对其进行整理、分类并统一归档，并将相关信息报送项目负责人知晓。

4 结束语

建立FRACAS是可靠性管理重要组成部分，数字化仪控平台研发过程中只有严格有效运行FRACAS，才能及时报告在产品研发过程中所捕获的故障信息，将故障信息分析确认，针对故障确定和实施故障纠正措施，规避和防止类似故障的再次发生；同时实现产品设计故障信息规范化的管理，对提高产品的质量与可靠性具有积极的推动作用，从根本上实现了建立数字化仪控平台研发过程中FRACAS的目的。

【参考文献】

[1]GJB841-1990 故障报告、分析和纠正措施系统[S].

[2]赵高飞，陈晓彤，等.FRACAS信息化技术的运用[Z].

[3]贺国芳.可靠性数据的收集与分析[M].北京.国防工业出版社，2000.

[4]梅启智，廖炯生，孙惠中.系统可靠性工程基础[M].科学出版社，1992.

[责任编辑：王伟平]