可靠性分析的目的不仅是评价系统及其组成单元的可靠性水平，更重要的是找出提高其可靠性的途径和措施。因此，必须对系统及其组成单元的故障进行详细的分析。故障分析成为可靠性分析的一项重要内容。所谓故障分析主要是对发生可能发生故障的系统及其组成单元进行分析，鉴别其故障模式、故障原因，估计该故障模式对系统可能发生何种影响，以便采取措施，提高系统的可靠性。研究产品故障（失效）的方法，当前世界上主要使用以下介绍的两种方法。

（一）故障模式、影响及危害分析（FMECA）

故障模式、影响及危害性分析（FMECA）是针对产品所有可能的故障，并根据对故障模式的分析，确定每种故障模式对产品工作的影响，找出单点故障，并按故障模式的严酷度及其发生概率确定其危害性。所谓单点故障指的是引起产品故障的，且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。FMECA包括故障模式及影响分析（FMEA）和危害性分析（CA）。

故障模式和影响分析（FMEA）是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。

危害性分析（CA）是把FMEA中确定的每一种故障模式按其影响的严重程度类别及发生概率的综合影响加以分析，以便全面地评价各种可能出现的故障模式的影响。CA是FMEA的继续，根据产品的结构及可靠性数据的获得情况，CA可以是定性分析也可以是定量分析。

FMECA分析方法可用于整个系统到零部件任何一级，一般根据要求和可能在规定的产品层次上进行。

故障模式是指元器件或产品故障的一种表现形式。一般是能被观察到的一种故障现象。如断裂、接触不良、短路、腐蚀等。

故障影响是指该故障模式会造成对安全性、产品功能的影响。故障影响一般可分为：对局部、高一层次及最终影响三个等级。如分析飞机液压系统中的一个液压泵，它发生了轻微漏油的故障模式，对局部即对泵本身的影响可能是降低效率，对高一层次即对液压系统的影响可能是压力有所降低，最终影响即对飞机可能没有影响。

严酷度是指某种故障模式影响的严重程度。一般分为四类：

Ⅰ类（灾难性故障），它是一种会造成人员死亡或系统（如飞机）毁坏的故障。

Ⅱ类（致命性故障），这是一种导致人员严重受伤，器材或系统严重损坏，从而使任务失败的故障。

Ⅲ类（严重故障），这类故障将使人员轻度受伤、器材及系统轻度损坏，从而导致任务推迟执行，或任务降级，或系统不能起作用（如地面误飞）。

Ⅳ（轻度故障），这类故障的严重程度不足以造成人员受伤，无器材或系统损坏，但需要非计划维修或修理。

FMECA的实施步骤有如下12步：

（1）掌握产品结构和功能的有关资料。

（2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料。

（3）掌握产品所处环境条件的资料。

这些资料在设计的初始阶段，往往不能同时都掌握。开始时，只能作某些假设，用来确定一些很明显的故障模式。即使是初步FMECA，也能指出许多单点失效部位，且其中有些可通过结构的重新安排而消除。随着设计工作的进展，可利用的信息不断增多，FMECA工作应重复进行，根据需要和可能应把分析扩展到更为具体的层次。

（4）定义产品及其功能和最低工作要求。一个系统的完整定义包括它的主要和次要功能、用途、预期的性能、环境要求、系统约束条件和构成故障的条件等。由于任何给定的产品都有一个或多个工作模式，并且可能处于不同的工作阶段，所以，系统的定义还包括产品工作的每个模式及其持续工作期内的功能说明。每个产品均应有它的功能方框图，表示产品工作及产品各功能单元之间的相互关系。

（5）按照产品功能方框图画出其可靠性方框图。

（6）根据所需要的结构和现有资料的多少来确定分析级别，即规定分析到的层次。

（7）找出故障模式，分析其原因及影响。(www.daowen.com)

（8）找出故障的检测方法。

（9）找出设计时可能的预防措施，以防止特别不希望发生的事件。

（10）确定各种故障模式对产品产生危害的严酷程度。

（11）确定各种故障模式的发生概率等级。

故障模式发生的概率等级一般可分为如下五种：

A级（经常发生），产品在工作期间发生的概率是很高的，即一种故障模式发生的概率大于总故障概率的0.2.

B级（很可能发生），产品在工作期间发生故障是概率为中等，即一种故障模式发生的概率为总故障概率的0.1～0.2。

C级（偶然发生），产品在工作期间发生故障的偶然的，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.01～0.1。

D级（很少发生），产品在工作期间发生故障的概率是很小的，即一种故障模式发生的概率为总故障概率的0.001～0.01。

E级（极不可能发生），产品在工作期间发生故障的概率接近于零，即一种故障模式发生的概率小于总故障概率的0.001。

（12）填写FMEA表，并绘制危害性矩阵，若需要进行FMECA，则需要填写CA表。如果仅进行FMEA，则第（11）步骤和绘制危害性矩阵不必进行。

以上所述概括了进行FMECA所需要的基本输入信息，在此基础上进一步参照相关标准来完成分析工作，可参照的标准有国家标准GB7826-87《系统可靠性分析技术失效模式和效应分析（FMEA）程序》，国际电工委员会标准IEC60812 Ed.2（2003）56/797及国家军用标准GJB1391《故障模式、影响及危害性分析程序》，在这些标准中都提供了相应的表格供分析者使用。

（二）故障（失效）树分析（FTA）

与FMECA类似，故障树分析（FTA）是分析产品故障原因和结果之间关系的另一个重要的可靠性分析工具、故障树分析于1961年首次用于分析“民兵”导弹发射控制系统，后来推广应用到核能、航空、航天工业等许多领域。在执行涉及健康及安全标准时，对重大事故（例如火灾等）也应用FTA分析。

故障树表示产品的那些组成部分的故障模式或外界事件或它们的组合导致产品的一种给定故障模式的逻辑图。它用一系列事件符号、逻辑符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。

故障树分析的一般要求如下。

（1）故障树分析的准备工作。分析者必须熟悉设计说明书、设计图、运行规程、维修规程和其他有关资料。掌握系统的设计意图、结构、功能和环境情况。根据系统复杂程度和要求，必要时应进行系统的FMEA或FMECA以帮助确定顶事件及各级故障事件，根据系统的任务要求和对系统的了解确定分析目的，根据系统任务功能确定系统故障判据。

（2）故障树的建造。完成（1）中的准备工作后，即可从确定的顶事件出发，遵循建造故障树的基本规则和方法建造出所需要的故障树。

（3）故障树的定性分析。故障树的定性分析主要包括以下内容：故障树的规范化；故障树的简化及模块分解；计算故障树的最小割集。

（4）故障树的定量分析。根据故障树中各底事件的发生概率，计算出顶事件发生概率。

（5）编写故障树分析报告。由于故障树分析已成为系统可靠性分析的重要工具，并被工程技术人员广泛使用，国内外也发布了相应的标准，这些标准有：国家标准GB/7829-1987《故障树分析程序》，国家军用标准GJB768《故障树分析》，国际电工委员会标准IEC61025 Ed.1-1990-10《故障树分析》。