谈失效分析技术在弹药产品质量管理过程中的应用

■ 张 峰 马润翔

一、失效及失效分析的概念

按GJB3187-82 的规定，对可修复的产品来说，产品丧失规定的功能称为故障。对不可修复的产品来说，产品丧失规定的功能称为失效。

失效分析是以失效规律（宏观表现特征和表现机理）为理论依据，对通过调查、观察、和试验获得的产品失效信息（失效现象、失效对象、失效环境）分别加以考察，然后将其有机结合起来作为一个整体进行综合考虑，并以获取的客观事实为证据，全面应用逻辑推理方法，判断失效事件的失效模式，推断失效原因。失效分析的基本内容是“明确分析对象，确定失效模式，研究失效机理，判断失效原因，提出改进措施。”在不同情况下，失效分析的目的和意义可能是多种多样的，但其直接的技术目的就是预防失效。

二、弹药产品生产质量管理过程中开展失效分析的目的和意义

弹药产品具有批量大、危害大、平时使用少、问题暴露不充分、一次性使用不可修复的特点。特别是随着弹药产品向着远射程、大威力、智能化、灵巧化和精确打击的方向发展，弹药产品的技术越来越复杂，功能实现环节越来越多，价格也越来越昂贵，一旦出现失效现象，将损失巨大。因此，全面分析弹药产品在研制、生产、使用全寿命周期内的失效现象，系统研究制造过程质量体系和“人、机、料、法、环、测”诸要素的影响，推断产品失效原因，有针对性的采取预防控制措施，可以大大降低产品的失效概率，提高产品可靠性。

失效分析与预防是使失败转化为成功的科学，它是产品安全可靠运行的保证，是提高产品质量的重要途径，能为许多重大法律、法规及技术标准的制定提供依据。它着眼于分析整个失效的系统，是可靠性工程的重要基础技术工作，是产品全面质量管理中的重要组成部分和关键环节。其意义和作用在于：

（1）减少和预防产品或装备同类失效现象重复发生，从而减少经济损失，提高产品质量；

（2）为技术开发、技术改造、科学技术进步提供信息、方向、途径和方法；

（3）为裁决事故责任、修改和制定产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。

失效分析与预防的总任务就是不断降低产品的失效率，提高产品可靠性，防止重大失效事故发生。以系统工程的观点来看，失效分析与预防的具体任务可归纳为：①失效性质的判断；②失效原因的分析；③采取措施，提高材料或产品的失效抗力。

三、失效分析技术在某型火箭弹生产质量管理过程中的应用

某型火箭弹是陆军杀手锏装备，其性能先进、工艺复杂、造价昂贵，政治意义和军事意义均十分重大。军委和总部首长高度关注，上级机关提出零缺陷交付的要求。为了确保产品质量万无一失，我们与承制单位在该产品的生产质量管理过程中，应用通用弹药“四性”（安全性、作用可靠性、储存性、配套性）分析方法，深入开展了失效分析与预防工作，收到很好的效果。其工作流程如下：确定失效顶事件—绘制故障树—识别影响因素—筛选重要影响因素—制定并实施预防控制措施—持续改进。

第一阶段，收集本产品和同类产品在科研、生产、试验等过程的失效信息，对以往发生过的质量问题和技术难点进行梳理、总结，对生产条件、质量控制、技术工艺难点等进行摸底、清查，找出产品研制、生产和使用中存在的薄弱环节。

第二阶段，查阅产品图样、制造与验收规范、工艺规程等资料，借鉴科研阶段相关失效分析资料，根据“四性”分析总体思路，针对产品功能、结构特点、作用原理及加工特点，确定失效模式。

第三阶段，从产品“四性”出发，由整机单位负责建立全弹故障树，应用故障树分析（FTA）、故障模式影响及危害性分析（FMECA）和层次分析等现代分析方法对影响“四性”的因素进行系统分析和筛选。将转出接口传递到相应的配套单位，配套单位依据转出接口建立故障树，并依次向下一级配套单位层层转出，直至最底层。

第四阶段，由设计、技术、质量、检验、生产、军代表等组成专家评审组，对故障树进行全面评审，不断补充完善。

按以上步骤，我们为该产品确定了22 个顶事件，建立了22 棵故障树，识别出可能的影响因素133 个（底事件）及转出事件58 个。在此基础上，我们从安全性、作用可靠性、储存性、配套性、人员、设备、材料、工艺、环境、检测等方面对影响因素进行了专家打分，并应用层次分析软件进行处理，形成各影响因素排序结果，最终依据影响因素排序结果结合实际情况进行微调确定了20个重要影响因素。

第五阶段，针对重要影响因素，制定预防控制措施。将重要影响因素或形成重要影响因素的工序设为质量控制点，从人、机、料、法、环、测等方面制定相应的预防控制措施，实施重点控制。先后设置质量控制点74 个。

在此基础上，结合其他一些好的质量管理办法，对该产品的生产全过程（包括各级配套产品生产过程、原材料采购、外购产品入厂验收到成品交付）进行严密控制。如应用数理统计技术对重点工序控制参数、质量数据持续进行统计分析，了解掌握质量波动趋势，做好质量控制，持续进行改进。对产品关重零部件实施序号管理，增强了产品质量的可追溯性，强化了每个操作人员的责任意识，提高了生产管理水平。

四、关于改进的建议

（1）持续改进。失效分析工作不是一劳永逸的阶段性工作。由于受到对产品结构特点、作用原理、作用过程、影响因素等认识程度的影响，建立的故障树、确定的影响因素可能不够全面，制定的预防控制措施可能不够完善。影响因素的不确定性，以及我们认识产品、掌握产品失效机理的能力和水平，决定了在一定时期内没有出现失效现象并不意味着应对和防范失效的概率就减少到零；或者由于影响因素的不确定性导致一定时期后预防控制措施的作用逐渐弱化或丧失。因此，需要对失效分析工作持续进行改进。随着时间和影响因素的发展变化不断丰富和完善故障树，调整重要影响因素和预防控制措施。

（2）建立专业化的失效分析中心。失效不断出现，与失效作斗争是人类永恒的重要社会和科学活动之一。产品的设计、制造、维修、保障技术和理论是在一次又一次的失效和改进中丰富和发展起来的。事实证明，失效分析问题仅靠单一学科是难以解决的，需要我们采取多学科交叉的方法。单个产品、单个企业的技术力量有明显的局限性，失效信息无法与其他产品、其他部门进行共享。因此，建立专业化的失效分析中心，整合全社会或全行业的力量，通过充足的信息交换，建立大型的失效信息库，实现资源共项，成果共项，将极大的促进失效分析工作的发展。