沈士英

（華東電子工程研究所，安徽 合肥 230031）

1 引言

產(chǎn)品故障的收集與處理，其目的是能及時(shí)地反饋產(chǎn)品的故障信息，通過對故障原因的分析，確定失效模式和機(jī)理以及造成失效的原因，制定并實(shí)施有效的糾正措施，防止故障重復(fù)出現(xiàn)，改善其產(chǎn)品的可靠性與維修性，這也是評價(jià)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的依據(jù)。在產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)及使用階段，收集出現(xiàn)的故障，進(jìn)行分類管理與控制，對故障原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的糾正措施。因此，做好故障的收集，建立一個(gè)妥善保存、快速傳遞、有效利用的應(yīng)用系統(tǒng)，是促進(jìn)產(chǎn)品可靠性增長，提高產(chǎn)品質(zhì)量有效運(yùn)行的重要手段。應(yīng)用系統(tǒng)不僅適用于產(chǎn)品的研制階段，而且也在產(chǎn)品的生產(chǎn)階段和使用階段對提高產(chǎn)品質(zhì)量有一定的作用。

2 故障的收集和處理

我所在相關(guān)的程序文件中明確有關(guān)人員的職責(zé)，明確在產(chǎn)品研制生產(chǎn)的不同階段，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，出現(xiàn)故障的現(xiàn)場所在部門就要通過故障報(bào)告或質(zhì)量信息反饋表將有關(guān)信息傳遞到質(zhì)量管理部門。故障報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括：識別故障件的信息、故障現(xiàn)象、試驗(yàn)條件、機(jī)內(nèi)檢測（BIT）指示、發(fā)生故障的產(chǎn)品工作時(shí)間、故障觀測者、故障發(fā)生時(shí)機(jī)，以及觀測故障時(shí)的環(huán)境條件等。對報(bào)告的故障內(nèi)容都應(yīng)按發(fā)生故障時(shí)的實(shí)際情況進(jìn)行核實(shí)。

質(zhì)量部組織有關(guān)部門進(jìn)行質(zhì)量分析，制訂糾正措施。故障核實(shí)可通過重現(xiàn)故障模式或依靠故障證據(jù) (漏泄殘余、損壞的硬件和機(jī)內(nèi)檢測指示等)來完成。對缺乏證據(jù)的情況應(yīng)給予說明。故障分析通?？梢圆捎靡韵路治龇椒ǎ?/p>

1 )設(shè)計(jì)師與可靠性工程師及元器件質(zhì)量師之間的技術(shù)討論；

2 )故障環(huán)境的調(diào)查；

3 )進(jìn)行分解、x射線和顯微鏡分析等；

4 )對某些特殊情況，送有資質(zhì)的單位進(jìn)行分析；

5 )與同類故障信息進(jìn)行比較分析；

6 )其它。

對于關(guān)鍵元器件及重復(fù)出現(xiàn)故障的，質(zhì)量部將失效信息及損壞元器件反饋給生產(chǎn)廠家，要求其進(jìn)行原因分析，制訂糾正措施并反饋結(jié)果，必要時(shí)進(jìn)行一些試驗(yàn)來幫助分析（如DPA試驗(yàn)、生產(chǎn)廠家試驗(yàn)分析等）。

通過故障原因分析，查明失效的機(jī)理，明確其是固有的質(zhì)量問題，還是設(shè)計(jì)問題或使用問題。若是外購、外協(xié)件固有的質(zhì)量問題，則有針對性地向生產(chǎn)廠家提出質(zhì)量改進(jìn)要求，并在檢驗(yàn)、試驗(yàn)過程中有針對性地加強(qiáng)監(jiān)控，問題較嚴(yán)重時(shí)利用標(biāo)準(zhǔn)化公報(bào)及時(shí)換型。若是設(shè)計(jì)、使用問題，則在質(zhì)量簡報(bào)、所內(nèi)局域網(wǎng)的質(zhì)量論壇或質(zhì)量信息反饋表中及時(shí)通知相關(guān)部門更改設(shè)計(jì)，并做到經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)共享，以避免在今后的設(shè)計(jì)和使用中再次發(fā)生類似事件，提高設(shè)計(jì)使用水平。對于共性的問題，編制質(zhì)量案例，作為質(zhì)量培訓(xùn)素材。

3 故障的分類管理

我所在收集故障后，按產(chǎn)品故障發(fā)生的不同階段進(jìn)行分類管理，例如：

1 )分系統(tǒng)、整機(jī)調(diào)試過程中發(fā)生的故障；

2 )環(huán)境應(yīng)力篩選、驗(yàn)收、環(huán)境試驗(yàn)、檢飛、可靠性試驗(yàn)以及部隊(duì)試用等過程中發(fā)生的故障；

3 )分系統(tǒng)調(diào)試中外購件、外協(xié)件的重復(fù)故障；

4 )微波模塊、組件及大型配套設(shè)備在聯(lián)調(diào)、驗(yàn)收和試驗(yàn)等過程中發(fā)生的故障；

5 )產(chǎn)品售后服務(wù)發(fā)現(xiàn)的故障。

各個(gè)階段的故障信息由所發(fā)生的部門進(jìn)行收集，并按規(guī)定的流程進(jìn)行傳遞。其故障控制流程見圖1。

4 FRACAS系統(tǒng)運(yùn)行

我所按型號產(chǎn)品的要求建立了故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）和故障審查組織。產(chǎn)品故障歸零的確認(rèn)分為3階段3級，即：生產(chǎn)和調(diào)試階段、驗(yàn)收和試驗(yàn)階段、產(chǎn)品出所階段（質(zhì)量評審、用戶來所驗(yàn)收、所級評審）；總設(shè)計(jì)師級、分技術(shù)委員會級和所科技委級。

對分系統(tǒng)調(diào)試、整機(jī)聯(lián)調(diào)檢飛過程中發(fā)生的故障由總設(shè)計(jì)師或批產(chǎn)負(fù)責(zé)人對 《質(zhì)量問題（故障）歸零匯總表》中所采取糾正措施的有效性進(jìn)行確認(rèn)并簽字。對于調(diào)試過程中發(fā)生的問題需要設(shè)計(jì)部門處理的質(zhì)量問題由調(diào)試部門填寫 《故障報(bào)告、分析與糾正措施實(shí)施報(bào)告表》報(bào)告故障，由相應(yīng)的設(shè)計(jì)部門負(fù)責(zé)閉環(huán)，過程負(fù)責(zé)人對改進(jìn)效果進(jìn)行驗(yàn)證。

對環(huán)境應(yīng)力篩選、驗(yàn)收、環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)發(fā)生的故障由產(chǎn)品可靠性主管師、產(chǎn)品總體負(fù)責(zé)人或其它相關(guān)人員填寫 《故障報(bào)告、分析與糾正措施實(shí)施報(bào)告表》報(bào)告故障，各故障責(zé)任單位分技術(shù)委員會負(fù)責(zé)組織對本部門的型號研制和批生產(chǎn)產(chǎn)品在驗(yàn)收、環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)發(fā)生的故障及糾正措施和有效性實(shí)施確認(rèn)歸零，報(bào)軍代表認(rèn)可。

在產(chǎn)品出所階段、所級評審或合格證申請簽署前，產(chǎn)品可靠性主管師（或產(chǎn)品質(zhì)量師）組織對整機(jī)聯(lián)調(diào)過程中發(fā)生的故障，產(chǎn)品在驗(yàn)收、環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)中發(fā)生的故障進(jìn)行質(zhì)量評審，科技委負(fù)責(zé)對技術(shù)質(zhì)量問題的閉環(huán)情況及所采取措施的有效性進(jìn)行評價(jià)和確認(rèn)。

分系統(tǒng)在調(diào)試中外購元器件、外協(xié)件的重復(fù)故障由調(diào)試人員填寫 《外購、外協(xié)產(chǎn)品質(zhì)量信息表》，經(jīng)質(zhì)量部元器件質(zhì)量師或相關(guān)負(fù)責(zé)人確認(rèn)并給出處理意見，對于重復(fù)故障，元器件質(zhì)量師填寫 《外購、外協(xié)件故障及質(zhì)量問題反饋單》反饋至供方，由供方實(shí)施糾正及故障閉環(huán)，并提供 《故障分析報(bào)告》。

微波模塊、組件及大型配套設(shè)備在聯(lián)調(diào)、驗(yàn)收、檢飛、部隊(duì)試用以及定型試驗(yàn)等過程中發(fā)生的故障：由故障發(fā)現(xiàn)部門填寫 《外購、外協(xié)產(chǎn)品質(zhì)量信息表》交質(zhì)量部，

質(zhì)量部通過采購部門反饋至供方，由供方單位實(shí)施糾正及故障歸零，產(chǎn)品返修后回所時(shí)，應(yīng)同時(shí)提供 《故障分析報(bào)告》，提交產(chǎn)品負(fù)責(zé)人確認(rèn)。

已交付產(chǎn)品在售后服務(wù)中反映的故障信息或技術(shù)服務(wù)的共性問題：由售后服務(wù)中心將故障信息或技術(shù)服務(wù)的共性問題以文字形式在網(wǎng)上發(fā)布，各研究部門或裝備發(fā)展部根據(jù)信息來確定質(zhì)量改進(jìn)情況。研制和批生產(chǎn)過程中發(fā)生的各類故障，必須按故障分類要求填寫故障報(bào)告，并按FRACAS系統(tǒng)要求完成故障閉環(huán)工作。

5 故障信息應(yīng)用實(shí)例

通過對產(chǎn)品在不同階段同類故障因素的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ确治觯梢詫Ξa(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)的效果進(jìn)行驗(yàn)證和總結(jié)，是評價(jià)其產(chǎn)品可靠性與質(zhì)量的重要依據(jù)，有助于組織相關(guān)部門和人員解決問題并提高有效性和效率，也有助于更好地利用可獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)決策，促進(jìn)PDCA循環(huán)，不斷提升產(chǎn)品可靠性。通過下面的實(shí)例，充分反映我所對故障信息的利用，是對提高產(chǎn)品的可靠性與質(zhì)量的有效方法。

案例：對已交付使用的XX01雷達(dá)用T/R組件在調(diào)試過程中損壞的元器件進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì)，具體情況見表1。表1（共187件）對表中陰影部分故障比例較高的器件進(jìn)行了分析，以下是具體的解決措施。

表1 01架調(diào)試過程中損壞元器件匯總

a）故障1：移相器

故障現(xiàn)象：

1 )電訊指標(biāo)降低；

2 )引線焊接位置偏差；

3 )陶瓷開裂。

針對以上問題，我所將發(fā)生故障的移項(xiàng)器返回供方重新進(jìn)行了測試和分析，經(jīng)過和供方多次走訪和交流，確定導(dǎo)致移項(xiàng)器失效的主要原因有：1）元器件本身的工藝問題；2）管殼加工工藝精度不夠及過程控制不嚴(yán)，使部分器件引腳和微帶線位置對不上而產(chǎn)生器件引腳脫落；3）過程中的防靜電措施不夠而導(dǎo)致器件因靜電損傷失效（該分析結(jié)論是根據(jù)五所提供的分析報(bào)告而得出的）。根據(jù)以上失效原因的分析結(jié)果，要求供方要從設(shè)計(jì)上進(jìn)行更改，如圖2所示。改進(jìn)后的移項(xiàng)器的管殼質(zhì)量從原先的20%合格品提高到98%。并要求在元器件的采購、到貨、檢驗(yàn)、篩選、貯存、發(fā)料、裝焊、調(diào)試及試驗(yàn)過程中高度樹立相關(guān)人員的防靜電意識。

b）故障2：功率模塊

故障現(xiàn)象：組件經(jīng)應(yīng)力篩選后部分模塊插損變大、功率變小。

將失效的器件送到電子五所、國內(nèi)生產(chǎn)功率管的相關(guān)廠家進(jìn)行了多次的失效分析，并邀請供應(yīng)商、生產(chǎn)廠銷售人員來所進(jìn)行現(xiàn)場分析（約為2年的時(shí)間），最終發(fā)現(xiàn)：器件外殼底座與氧化鈹?shù)恼辰涌斩疵娣e超差（見圖3），入所檢驗(yàn)的合格率只能達(dá)到70%左右。

對于功率管使用方面的問題，我們對功率管在不同的降額情況下的結(jié)溫變化，開展了結(jié)溫Tj（平均結(jié)溫）與降額之間關(guān)系的研究，從下面的表2數(shù)據(jù)和圖4可以看出，功率管Tj（平均結(jié)溫）與降額之間有一定的聯(lián)系，同時(shí)發(fā)現(xiàn)空洞面積大的，其結(jié)溫隨著功率的加大而增高。

表2 功率管降額與結(jié)溫的變化關(guān)系

由此可以得出，由于器件外殼底座與氧化鈹?shù)恼辰涌斩疵娣e超差，模塊在使用過程中不能有效地散熱，是導(dǎo)致器件性能指標(biāo)降低的主要因素。因此，我們采取了對此類器件在入所時(shí)進(jìn)行100%的超聲C掃檢測，并在設(shè)計(jì)中進(jìn)行降額設(shè)計(jì)以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

c）故障3：TNC連接器

故障現(xiàn)象：TR組件在溫度循環(huán)后的測試中有45只組件噪聲系數(shù)變大，電性能之駐波變差，發(fā)現(xiàn)TNC連接器接觸不良，將TNC連接器重新焊接，故障排除。

通過5個(gè)階段的試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)生TNC連接器的故障原因基本確定為：

1）TNC絕緣子的受溫度循環(huán)的影響，結(jié)構(gòu)上變化，造成微帶線和連接器之間的間隙變化，重新裝配后，溫度循環(huán)造成的組件臺階和外導(dǎo)體之間的應(yīng)力去除，重新構(gòu)成微帶線和連接器之間的間隙，故障消除；

2）連接器伸入隔墻部分（包括外導(dǎo)體和絕緣子）的尺寸變化較大，存在2次累積公差，造成和組件外殼的配合不當(dāng)，存在法蘭面接觸不確定的情況，受溫度循環(huán)的影響，長度超長的TNC出現(xiàn)同1）一樣的問題；

3）TNC老練的溫度不夠，現(xiàn)有的TNC頭老練溫度只有50℃，相對于微帶板150℃的焊接、微帶和連接器300℃的焊接、組件的-55～70℃的溫度循環(huán)環(huán)境應(yīng)力篩選，50℃老練溫度太低，在溫度循環(huán)后可能造成絕緣子變形。

糾正措施如下：

1）公差問題處理，重新設(shè)計(jì)TNC和盒體的公差配合問題；

2）老練溫度重新選擇；

3）加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制；

4）適當(dāng)控制微帶板和盒體內(nèi)壁的間距。

驗(yàn)證結(jié)果表明：改進(jìn)配合結(jié)構(gòu)尺寸，故障消失，糾正措施有效。

d）故障4：低噪聲放大器

故障現(xiàn)象：組件調(diào)試和試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)輸入駐波比大，增益低。

通過開蓋并測試發(fā)現(xiàn)開關(guān)采用了3個(gè)PIN限幅二極管，并聯(lián)到地使用，原理見圖5：放大器出現(xiàn)的故障主要位于開關(guān)限幅電路上的前端限幅二極管第二、三級二極管損壞。

造成限幅二極管損壞的原因有以下幾種：

1 )人體帶靜電；

2 )儀表漏電擊穿；

3 )熱擊穿；

4 )脈沖蜂值電壓擊穿。

糾正措施如下：

1 )工作之前，必須穿防靜電服，帶防靜電護(hù)腕，杜絕人為損壞。

2 )為了防止儀表漏電擊穿，測試之前，必須把所有的儀表外殼地接在一個(gè)公共地上，然后再測試。

3 )針對熱擊穿和脈沖蜂值電壓擊穿現(xiàn)象，針對功率損傷和功率燒毀，采用了以下改進(jìn)措施：在原電路第一級二極管和第二級二極管之間增加了一級耐受功率更高二極管，并改進(jìn)限幅二極管粘接工藝，見圖6。

從以上的實(shí)例分析可以看出，建立產(chǎn)品系統(tǒng)至LRU級的、較為完備和有效的故障信息數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)分析產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、試驗(yàn)和使用中的故障信息，能為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供對比分析參考信息，驗(yàn)證系統(tǒng)和產(chǎn)品是否滿足可靠性要求，查明產(chǎn)品的缺陷，為制定糾正措施提供依據(jù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)和可靠性增長提供信息的有效手段。此外還可利用信息來估計(jì)元器件與部件的性能降低和耗損特性以及為如何確定備件量提供依據(jù)，并依此制定有效的預(yù)防性維修工作，保持或恢復(fù)產(chǎn)品預(yù)期的可靠性水平。

6 結(jié)束語

當(dāng)前，面對國際軍事戰(zhàn)略格局和未來高技術(shù)條件下的作戰(zhàn)要求，軍工市場競爭激烈，而市場競爭是實(shí)力和質(zhì)量的競爭，更是企業(yè)管理水平和效率的競爭。重視和加強(qiáng)故障統(tǒng)計(jì)分析工作，能有效地掌握產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)狀和內(nèi)在規(guī)律，為產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)提供可靠的依據(jù)，有利于有針對性地采取質(zhì)量改進(jìn)措施，進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性。實(shí)踐證明，故障信息的有效利用對于一個(gè)企業(yè)的持續(xù)改進(jìn)起到了不可估量的作用，把故障信息管理納入質(zhì)量體系有效運(yùn)行的長效機(jī)制，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)組織戰(zhàn)略目標(biāo)的必經(jīng)之路。因此，一個(gè)成功的企業(yè)重視故障信息的有效利用，關(guān)注在運(yùn)行中的重點(diǎn)、難點(diǎn)是企業(yè)保障質(zhì)量體系有效運(yùn)行、保障科研生產(chǎn)正常有效、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提升的重要基礎(chǔ)。

[1]GJB 841-1990，故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng) [S].

[2]羅輯，趙義和.軍用電子元器件質(zhì)量管理和質(zhì)量控制[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

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