元器件fmea分析层次划分方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种元器件FMEA分析层次划分方法与系统，根据元器件的失效部位，将元器件分解为具有独立的失效机理的功能单元，根据元器件失效信息和预设层次划分需求，确定由最低功能单元组合而成最低分析层级，确定最低分析层级的失效影响，待分析最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，进行失效影响分析，依次类推，确定对整个元器件的失效影响，根据对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。整个过程，将元器件划分为可分析的功能单元，以便从功能单元的失效机理出发对元器件开展FMEA分析，有利于掌握元器件内部失效的薄弱环节，真实、准确获得元器件的失效影响，对元器件进行准确的可靠性分析。
【专利说明】元器件FMEA分析层次划分方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及元器件失效分析【技术领域】，特别是涉及元器件FMEA分析层次划分方法与系统。
【背景技术】
[0002]系统在应用FMEA (Failure Mode and Effect Analysis,故障模式及影响分析)之前，要将系统按等级分解成更基本的要素。然后，分析从最底层要素开始。较低层次的失效模式影响可能会成为其高一层次产品失效模式的原因。分析是以自下而上的方式进行，直到识别出系统的最终影响。层次的约定和划分是开展FMEA的关键环节。
[0003]根据分析的需要，按产品的相对复杂程度或功能关系划分的产品层次，这些层次从比较复杂的系统到比较简单的零件进行划分。目前FMEA通常处理单一失效模式及其对系统的影响，每一失效模式被视为是独立的。但是，实际上确定一个失效的影响时，必须考虑其导致的高一层次失效和可能的相同层次失效。
[0004]现有的FMEA分析层次划分方法是针对系统的，最低分析层次为元器件，且是从元器件的失效模式出发开始分析，对于元器件的FMEA分析不适用。因此，现有的FMEA层次划分方法无法真实、准确地分析出元器件失效的薄弱环节，即无法准确对元器件进行可靠性分析。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有的FMEA层次划分方法无法准确对元器件进行FMEA分析的问题，提供一种元器件FMEA分析层次划分方法与系统对元器件进行准确的FMEA分析。
[0006]一种元器件FMEA分析层次划分方法，包括步骤:
[0007]根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0008]获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元；
[0009]查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响；
[0010]待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响；
[0011]根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
[0012]一种元器件FMEA分析层次划分系统，包括:
[0013]分解模块，用于根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0014]最低分析层级确定模块，用于获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元；
[0015]最低分析层级的失效影响确定模块，用于查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响；
[0016]失效影响分析模块，用于待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响；
[0017]可靠性分析模块，用于根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
[0018]本发明元器件FMEA分析层次划分方法与系统，根据元器件的失效部位，将元器件分解为具有独立的失效机理的功能单元，之后，根据元器件失效信息和预设层次划分需求，确定由最低功能单元组合而成最低分析层级，查找最低分析层级中的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响，待分析最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响，根据对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。整个过程，将元器件划分为可分析的功能单元，以便从功能单元的失效机理出发对元器件开展FMEA分析，有利于掌握元器件内部失效的薄弱环节，真实、准确获得元器件的失效影响，对元器件进行准确的可靠性分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明元器件FMEA分析层次划分方法第一个实施例的流程示意图；
[0020]图2为本发明元器件FMEA分析层次划分方法第二个实施例的流程示意图；
[0021]图3为本发明元器件FMEA分析层次划分系统第一个实施例的结构示意图；
[0022]图4为本发明元器件FMEA分析层次划分系统第二个实施例的结构示意图；
[0023]图5为本发明元器件FMEA分析层次划分方法其中一个应用实例分析架构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0025]如图1所示，一种元器件FMEA分析层次划分方法，包括步骤:
[0026]SlOO:根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理。
[0027]失效机理，是指引起电子元器件失效的实质原因，即引起电子元器件失效的物理或化学过程，通常是指由于设计上的弱点(容易变化和劣化的材料的组合)或制造工艺中形成的潜在缺陷，在某种应力作用下发生的失效及其机理。假设当前元器件为集成电路，步骤SlOO就是，根据集成电路上可能存在的失效部位，将集成电路板分解为芯片(功能单元I)、基板(功能单元2)以及外引脚(功能单元3)等。
[0028]S200:获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元。
[0029]分析层次，根据FMEA分析的需要，按产品的相对复杂程度或功能关系所划分的产品层次。这些层次从比较复杂的(系统)到比较简单的(零件)进行划分。元器件失效信息可以根据历史经验数据、专家数据或者行业准则等数据获得，预设层次划分需求是指根据操作人员的需要或者兴趣爱好，例如同样对于集成电路来说，如果操作人员对封装工艺缺陷感兴趣，最低级别可按封装结构划分为芯片、基板、外引脚等；如果对芯片内部工艺感兴趣，最低级别可以将芯片拆分为金属化、多晶硅、硅衬底等。在这里需要，最低分析层级的划分方向是由操作人员划分需求决定的，其包含的功能单元，是已有的元器件失效信息中失效信息完整的功能单元。例如假设当前操作人员对封装工艺缺陷感兴趣，此时失效信息中仅有芯片和基板的两个功能单元失效信息完整，那么就确定芯片和基板两个功能单元组合成集成电路的最低分析层级。
[0030]S300:查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响。
[0031]失效影响是对产品的的运行、功能或状态导致的后果。功能单元具有独立的失效机理，因此，可以找到查找到整个最低分析层级的失效机理，再根据失效机理分析得出最低分析层级的失效影响。
[0032]S400:待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响。
[0033]整个元器件分析层级划分可以理解为一种类似金字塔形的层级，最底层为最低分析层级，在步骤S300中知道了最低分析层级失效影响，当分析最低分析层级上一个分析层级的失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对该分析层级进行失效影响分析，从而获得最低分析层级上一个分析层级的失效影响，依次类推，最后就获得所以元器件所有层级的失效影响，即也就确定了对整个元器件的失效影响。
[0034]S500:根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
[0035]根据真实、准确的元器件的失效影响，对元器件进行准确的可靠性分析。
[0036]本发明元器件FMEA分析层次划分方法，根据元器件的失效部位，将元器件分解为具有独立的失效机理的功能单元，之后，根据元器件失效信息和预设层次划分需求，确定由最低功能单元组合而成最低分析层级，查找最低分析层级中的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响，待分析最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响，根据对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。整个过程，将元器件划分为可分析的功能单元，以便从功能单元的失效机理出发对元器件开展FMEA分析，有利于掌握元器件内部失效的薄弱环节，真实、准确获得元器件的失效影响，对元器件进行准确的可靠性分析。
[0037]在其中一个实施例中，所述获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级具体包括步骤:
[0038]获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息，查找所述一个或者多个功能单元中元器件失效信息完整的功能单元；
[0039]确定预设层次划分需求；
[0040]根据所述预设层次划分需求，选取所述元器件失效信息完整的功能单元，组合成最低分析层级。
[0041]正如之前所述，预设层次划分需求可以根据操作人员的兴趣喜好或者需求进行预设，在这里需要根据预设层次划分需求确定的划分方向，选取元器件失效信息完整的功能单元组合成最低分析层级。在本实施中，可以根据实际数据的获取情况，以及操作者的需求灵活的组合元器件最低分析层级，具有良好的适应性和灵动性。
[0042]在其中一个实施例中，所述根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元之前还有步骤:
[0043]遍历元器件，识别元器件的失效部位。
[0044]—个元器件可能发生失效的部位会存在很多，在这里，需要完整遍历整个元器件，识别元器件的失效部位，以便后续步骤中进行准确的分析处理。
[0045]如图2所示,在其中一个实施例中,所述步骤SlOO具体包括步骤:
[0046]S120:查找所述元器件的失效部位中，元器件失效发生的最小部位；
[0047]S140:根据所述元器件失效发生的最小部位，将所述元器件分解为一个或者多个最小功能单元，其中，所述最小功能单元具有独立的失效机理。
[0048]功能单元可再次分解直至最小功能单元，最小功能单元，是失效发生的最小部位，必须具有独立的失效机理。最小功能单元能够进一步将元器件结构细化，更进一步真实反映元器件内部失效的薄弱环节，提高后续分析结果的准确度。
[0049]如图2所示，在其中一个实施例中，所述步骤S400具体包括步骤:
[0050]S420:待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析；
[0051]S440:根据各个分析层级的失效影响，构建元器件的失效影响层级结构；
[0052]S460:存储所述元器件的失效影响层级结构；
[0053]S480:根据所述元器件的失效影响层级结构，确定对整个元器件的失效影响。
[0054]正如之前所述，元器件所有分析层级是一种类型金字塔层级架构，在本实施例中，为了确保数据的安全，以及在以后研究中清楚获得重要数据，根据各个分析层级的失效影响，构建元器件的失效影响层级结构并且存储。
[0055]如图3所示，一种元器件FMEA分析层次划分系统，包括:
[0056]分解模块100，用于根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0057]最低分析层级确定模块200，用于获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元；
[0058]最低分析层级的失效影响确定模块300，用于查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响；
[0059]失效影响分析模块400，用于待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响；
[0060]可靠性分析模块500，用于根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
[0061]本发明元器件FMEA分析层次划分系统，分解模块100根据元器件的失效部位，将元器件分解为具有独立的失效机理的功能单元，最低分析层级确定模块200根据元器件失效信息和预设层次划分需求，确定由最低功能单元组合而成最低分析层级，最低分析层级的失效影响确定模块300查找最低分析层级中的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响，失效影响分析模块400待分析最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响，可靠性分析模块500根据对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。整个过程，将元器件划分为可分析的功能单元，以便从功能单元的失效机理出发对元器件开展FMEA分析，有利于掌握元器件内部失效的薄弱环节，真实、准确获得元器件的失效影响，对元器件进行准确的可靠性分析
[0062]在其中一个实施例中，所述最低分析层级确定模块具体包括:
[0063]功能单元确定单元，用于获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息，查找所述一个或者多个功能单元中元器件失效信息完整的功能单元；
[0064]划分需求确定单元，用于确定预设层次划分需求；
[0065]组合单元，用于根据所述预设层次划分需求，选取所述元器件失效信息完整的功能单元，组合成最低分析层级。
[0066]在其中一个实施例中，所述元器件FMEA分析层次划分系统还包括:
[0067]失效部位识别模块，用于遍历元器件，识别元器件的失效部位。
[0068]如图4所示，在其中一个实施例中，所述分解模块100具体包括:
[0069]查找单元120，用于查找所述元器件的失效部位中，元器件失效发生的最小部位；
[0070]分解单元140，用于根据所述元器件失效发生的最小部位，将所述元器件分解为一个或者多个最小功能单元，其中，所述最小功能单元具有独立的失效机理。
[0071]如图4所示，在其中一个实施例中，所述失效影响分析模块400具体包括:
[0072]失效影响分析单元420，用于待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析；
[0073]失效影响层级结构构建单元440，用于根据各个分析层级的失效影响，构建元器件的失效影响层级结构；
[0074]存储单元460，用于存储所述元器件的失效影响层级结构；
[0075]确定单元480，用于根据所述元器件的失效影响层级结构，确定对整个元器件的失效影响。
[0076]为了更进一步详细解释本发明元器件FMEA分析层次划分方法的某些步骤，下面将采用一具体实施例，并结合图5进行说明。
[0077]图5是元器件FMEA开展的三个关键环节，功能单元拆分是开展元器件FMEA的第一步，这里所说的FMEA层次划分方法包括了功能单元拆分以及分析层级的确定，最低分析层级是最小功能单元的失效机理，上一分析层级也就是最低分析层级的失效影响才是失效模式，功能单元的拆分原则，是按可能的失效部位进行划分，必须具有独立的失效机理。
[0078]最低分析层级可以从上图所述的A、B、C、D……的失效机理开始，也可以从A1、B1、Cl…的失效机理开始。甚至可以将A1、B1、C1再次拆分为更小的功能单元。这取决于分析者的需要或者兴趣。
[0079]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种元器件FMEA分析层次划分方法，其特征在于，包括步骤: 根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理； 获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元; 查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响； 待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响； 根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
2.根据权利要求1所述的元器件FMEA分析层次划分方法，其特征在于，所述获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级具体包括步骤: 获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息，查找所述一个或者多个功能单元中元器件失效信息完整的功能单元； 确定预设层次划分需求； 根据所述预设层次划分需求，选取所述元器件失效信息完整的功能单元，组合成最低分析层级。
3.根据权利要求1或2所述的元器件FMEA分析层次划分方法，其特征在于，所述根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元之前还有步骤: 遍历元器件，识别元器件的失效部位。
4.根据权利要求1或2所述的元器件FMEA分析层次划分方法，其特征在于，所述根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元具体包括步骤: 查找所述元器件的失效部位中，元器件失效发生的最小部位； 根据所述元器件失效发生的最小部位，将所述元器件分解为一个或者多个最小功能单元，其中，所述最小功能单元具有独立的失效机理。
5.根据权利要求1或2所述的元器件FMEA分析层次划分方法，其特征在于，所述待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响具体包括步骤: 待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析； 根据各个分析层级的失效影响，构建元器件的失效影响层级结构； 存储所述元器件的失效影响层级结构； 根据所述元器件的失效影响层级结构，确定对整个元器件的失效影响。
6.—种兀器件FMEA分析层次划分系统,其特征在于，包括: 分解模块，用于根据所述元器件的失效部位，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理； 最低分析层级确定模块，用于获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息和预设层次划分需求，确定最低分析层级，其中，所述最低分析层级包括所述元器件失效信息完整的一个或者多个所述功能单元； 最低分析层级的失效影响确定模块，用于查找最低分析层级中每个功能单元的独立失效机理，并分析每种失效机理对应的失效影响，确定最低分析层级的失效影响； 失效影响分析模块，用于待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析，确定对整个元器件的失效影响； 可靠性分析模块，用于根据所述对整个元器件的失效影响，对元器件进行可靠性分析。
7.根据权利要求6所述的元器件FMEA分析层次划分系统，其特征在于，所述最低分析层级确定模块具体包括: 功能单元确定单元，用于获取元器件失效信息，根据所述元器件失效信息，查找所述一个或者多个功能单元中元器件失效信息完整的功能单元； 划分需求确定单元，用于确定预设层次划分需求； 组合单元，用于根据所述预设层次划分需求，选取所述元器件失效信息完整的功能单元，组合成最低分析层级。
8.根据权利要求6或7所述的元器件FMEA分析层次划分系统，其特征在于，还包括: 失效部位识别模块，用于遍历元器件，识别元器件的失效部位。
9.根据权利要求6或7所述的元器件FMEA分析层次划分系统，其特征在于，所述分解模块具体包括: 查找单元，用于查找所述元器件的失效部位中，元器件失效发生的最小部位； 分解单元，用于根据所述元器件失效发生的最小部位，将所述元器件分解为一个或者多个最小功能单元，其中，所述最小功能单元具有独立的失效机理。
10.根据权利要求6或7所述的元器件FMEA分析层次划分系统，其特征在于，所述失效影响分析模块具体包括: 失效影响分析单元，用于待分析所述最低分析层级的上一分析层级失效影响时，将最低分析层级的失效模式作为失效影响，对所述最低分析层级的上一分析层级进行失效影响分析，依次类推，直至对元器件所有分析层级进行完失效影响分析； 失效影响层级结构构建单元，用于根据各个分析层级的失效影响，构建元器件的失效影响层级结构； 存储单元，用于存储所述元器件的失效影响层级结构； 确定单元，用于根据所述元器件的失效影响层级结构，确定对整个元器件的失效影响。
【文档编号】G06F11/00GK104182287SQ201410393202
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】陈媛, 来萍, 黄云, 何小琦 申请人:工业和信息化部电子第五研究所