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2013年11月第3题
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阅读以下有关嵌入式软件FMEA方法和相关案例的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
故障(失效)模型影响分析FMEA是分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响,并按每个故障模式产生影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。近年来,FMEA方法已被广泛用于安全关键系统的嵌入式软件可靠性分析工作。
某软件公司承担了一项通信软件的开发项目。该项目由FC系统、DY系统和GD系统组成,而DY系统(TMS320C25S)软件负责按系统的通信协议完成与FC系统的通信,图3-1给出了该通信软件的约定层次图。公司高层将项目交给王工程师,王工认为此项目是安全关键系统,安全等级应为Ⅱ类(致命的),因此应开展软件的FMEA分析。

分值(8分

请阅读以下有关FMEA的描述,将恰当的内容填入(1)~(7)。
FMEA是FMA(故障模式分析)和FEA(故障影响分析)的组合,它对系统各种可能的风险进行评价、分析后,在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险降低到可接受的水平。为达到最佳效益,FMEA必须在产品研制初期进行。
FMEA实际是一组系列化的活动,其主要活动包括:
(1)( );
(2)( );
(3)( )。
由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商/供应商以及服务有关,因此FMEA又细分为(4)FMEA、(5)FMEA、(6)FMEA和(7)FMEA四类。

参考答案

(1)找出产品/过程中潜在的故障模式
(2)根据相应的评价体系对找出的潜在故障模式进行风险量化评估
(3)列出故障起因/机理,寻找预防或改进措施
(4)设计
(5)过程
(6)使用
(7)服务

凯恩解析

FMEA(Failure Mode and Effects Analysis) 是一种系统性、前瞻性的可靠性分析方法,它的目标是识别出产品或系统可能存在的所有潜在故障模式,分析这些故障对系统运行和用户的影响,并据此采取措施消除或降低风险。它实际上是 FMA(故障模式分析)FEA(故障影响分析) 的结合。实施FMEA的最佳时机是在产品研制的早期阶段,此时设计还未完全固化,修改和优化的成本最低,可以用最小的代价消除潜在风险。

具体来说,FMEA包括三个主要活动:

  1. 识别潜在故障模式:分析系统、子系统、模块、过程等可能会出现的失效情况。例如在嵌入式通信模块中,可能出现“接收数据不完整”“发送失败”“中断未触发”等故障模式。
  2. 风险量化评估:根据严酷度(Severity)、发生概率(Occurrence)、检测难度(Detection)三个维度对每个故障模式进行量化,常用的指标是 RPN(Risk Priority Number),即 RPN = S × O × D,用于排序和确定优先处理的故障模式。
  3. 提出改进措施:分析故障起因和机理,制定相应的预防和改进措施,例如增加超时检测、冗余机制、完善异常处理等。

根据产品生命周期中可能出现的不同环节,FMEA可以分为 设计FMEA(关注设计阶段缺陷)、过程FMEA(关注制造或开发过程中的失效)、使用FMEA(关注用户使用过程中的问题)、服务FMEA(关注售后服务与维护阶段可能出现的故障)。这种分类保证了FMEA在产品从开发、生产到使用和维护的全生命周期中都能发挥作用。

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