可靠性增长试验（Reliability Growth Test, RGT）是通过“试验-分析-改进”迭代循环提升产品可靠性的核心手段，而故障模式分析是其中将试验数据转化为改进行动的关键环节。它聚焦于识别故障的具体形式、追溯根本原因并推导针对性措施，直接影响可靠性增长的效率与效果。本文将系统拆解该流程的全环节，覆盖从试验前准备到改进闭环的具体方法与实践要点。

试验前的分析准备

故障模式分析需建立在明确的前置条件上。首先要对齐试验目标——需明确产品的可靠性定量要求（如MTBF≥1000小时）、试验阶段（如研发中期性能验证或量产前强化试验），确保分析聚焦于与目标强相关的故障类型。其次要整理产品技术资料，包括BOM、原理图、功能框图及关键部件规格书，这些是定位故障位置、关联功能逻辑的基础。例如，当试验中出现“电机转速异常”时，通过功能框图可快速追溯至驱动电路、电机本体或控制算法等模块。最后需确定分析准则：明确故障分类标准（如按功能分为电源、控制、执行系统故障）、严重度等级（如I级“危及安全”、II级“功能丧失”）及数据筛选规则（排除操作失误导致的非产品故障），避免后续分析歧义。

故障数据的系统收集

故障数据是分析的“原材料”，需覆盖试验全流程：

一、实时监测数据（温度、电压、振动传感器的运行参数）。

二、操作人员记录（故障现象描述、操作动作）。

三、事后物理检查结果（如“电容鼓包”“齿轮磨损”等直观失效）。数据需包含关键要素：故障时间（绝对或累积试验时间）、位置（具体到元件，如“PCB板C12电容”）、现象（如“电源输出电压从24V跌至18V”）、环境条件（温度、湿度、振动量级）。

为保证准确性，需交叉验证：操作人员描述需与传感器数据核对（如“电机异响”时，振动振幅是否超阈值）；物理检查结果需与功能异常关联（如“电容鼓包”需对应“电源输出异常”）。若发现矛盾（如操作人员记录“电机停转”但传感器显示运行），需重新核查是否为记录或传感器故障。

故障模式的精准识别

故障模式是“元件失效形式+功能影响”的具体描述，而非笼统的“产品坏了”。例如“电容鼓包导致电源输出电压异常”是清晰模式，“电源故障”则过于模糊。识别需遵循“具体、唯一、可追溯”原则：具体指明确失效元件、形式及功能后果；唯一指同一模式不对应多种现象；可追溯指能反推至试验数据。

常用方法包括归类法（将相似现象归为同一模式，如3次“电阻烧毁导致信号断路”归为“电阻过流烧毁导致信号中断”）与对比法（对比历史故障库，如行业典型模式“IGBT过热导致电机驱动异常”，若试验中出现“电机驱动温度超120℃且转速下降”，可快速识别）。需避免混淆：故障原因（如“选型错误”）、故障影响（如“系统停机”）均不是故障模式，正确逻辑是“原因→模式→影响”（选型错误→电容鼓包→电源异常→系统停机）。

故障根本原因的深度剖析

原因分析需找“根本原因”——最底层可改进的原因，而非表面现象。例如“电容鼓包”的表面原因是“过热”，根本原因可能是“选型时耐压值低于工作电压”或“散热片面积不足”。常用工具是鱼骨图（从人、机、料、法、环、测六维度排查）：“料”指电容耐压值不足；“法”指设计时未做热仿真；“环”指试验温度超电容额定值。

另一种工具是“5W1H法”：连续问“为什么”直达本质——为什么鼓包？因温度高；为什么温度高？因散热片小；为什么散热片小？因设计未做热仿真——最终“设计未做热仿真”是根本原因。需避免“头痛医头”，确保原因可改进（如“未做热仿真”可通过补充仿真解决，而非“电容质量差”这类难以验证的原因）。

故障影响的多维度评估

影响评估用于确定改进优先级，需从严重度（Severity）、发生频率（Occurrence）、检测难度（Detection）三维度量化（SOD模型）。严重度指对功能、安全的影响：如“电池爆炸”是I级（危及安全），“指示灯不亮”是III级（不影响功能）；发生频率指该模式占总故障的比例（如某模式出现5次，总故障20次，频率25%）；检测难度指试验中发现的难易度（如“传感器实时监测电压异常”检测难度低，“内部虚焊导致偶尔信号中断”难度高）。

评估需结合试验目标：若目标是安全可靠性，优先处理严重度高的模式（如I级）；若目标是降低故障频率，优先处理发生频率高的模式（如≥30%）；若目标是提高试验效率，优先处理检测难度高的隐性故障。例如，某模式严重度I级、频率10%、检测难度高，即使频率低也需优先改进——因其可能导致安全事故且难发现。

针对性改进措施的推导

改进措施需直接针对根本原因，且满足“可实施、可验证、经济性”：可实施指技术可行（如“更换更高耐压电容”可行，“重新设计电源模块”不可行）；可验证指效果能通过试验验证（如“增大散热片”后，测试电容温度是否下降）；经济性指成本可控（如“更换电容”成本低，“改用进口电容”需权衡）。

推导需遵循“一对一”原则：

一个根本原因对应一个措施，避免泛泛而谈。例如，根本原因“电容选型错误（耐压16V＜工作电压20V）”，措施是“更换为25V电容”；根本原因“散热设计不足”，措施是“增大散热片面积50%”。需避免“改进设计”这类模糊表述——应具体到“设计阶段补充热仿真分析”。同时要考虑连锁影响：如更换电容可能增大体积，需核对产品尺寸限制。

改进效果的验证与闭环

措施实施后需回到试验验证，遵循“相同条件、可重复”原则：相同条件指验证环境、负载、操作与原试验一致（如原试验是“55℃满载运行”，验证需相同）；可重复指试验需进行3次以上，确保结果稳定。

验证指标包括：故障模式是否再次出现（如更换电容后，是否还“鼓包”）、功能是否恢复（如电源输出电压波动从±5%降至±1%）、可靠性指标是否提升（如MTBF从800小时升至1000小时）。若验证通过，需将“故障模式-根本原因-改进措施”录入企业可靠性数据库，供后续产品参考；若未通过（如改进后仍出现该模式），需重新分析原因——可能原根本原因判断错误（如不是选型问题而是电容质量问题），需再次循环分析。