1、失效模式与效应分析(failure modes and effects analysis, FMEA)又名：潜在失效模式与效应分析(potential failure modes and effects analysis)，失效模式、影响与危害性分析(failure modes，effects ，and criticality analysis，FMECA) 概述失效模式与效应分析( FMEA)是一步步地识别在设计、生产或装配过程以及最终产品和服务中所有可能失效的一种方法。 “失效模式”意思是可能产生某些失效的方式或模式。失效是任何的错误或者缺陷，尤其是那些影响顾客的、潜在的或实际的。 “效应
2、分析”指的是研究这些失效的后果或效应。这些失效按照他们结果的严重性、发生的频率以及被检测到的容易度优先排序。FMEA 的目的是从有最高的、优先级的开始来采取行动消除或者减少失效。FMEA 通常把当前有关失效的知识以及所采取的行动文档化，用于持续的改进。FMEA 用于设计中预防失效的发生，之后又用于正在进行的过程操作中的控制。理想地说，FMFA 开始于产品的概念设计阶段，贯穿于产品或服务的整个生命期中。FMEA 在 19 世纪 40 年代最早被应用于美国的军队中，然后在航空和自动化行业得到进一步的发展应用。一些行业已经把 FMEA 的标准正规化，下面是一个综述。在采取 FMEA 过程之前，需通过
3、其他的参考资料和培训，从而学习更多关于组织和行业的标准和具体的方法。 适用场合当一个产品或服务正在被设计或者重复设计时，在 QFD 之后或者在设计完成之后；当以全新的方式应用现有的过程、产品或服务时；在形成新的或改进过程的控制方法以前；当对现有的过程、产品或服务计划改进的时候；当分析现有的过程、产品或者服务失效原因时；贯穿于过程、产品或者服务的生命期中定期进行检查。 实施步骤这只是一个大概的过程，具体的细节则随着组织或行业的标准而有所变化。1 组成一个对过程、产品或服务以及顾客需求有多样性知识的跨职能团队。职能主要包括：设计、生产、质量、检验、可靠性、维修、购买（供给） 、销售、市场营销（客户
4、） 、顾客服务。2 识别 FMEA 的范围。它是一个观点、系统、设计、过程或服务？边界是什么？应该多详细？使用流程图来明确范围并且使每一个成员都能从细节上加以理解（从这里开始，我们将使用“范围”作为 FMEA 所研究的主题、表示系统、设计、过程或者服务） 。3 把这些明确了的信息写在 FMEA 表格的顶部，图表 5.57 是一个典型的格式，剩余步骤所收集的信息将列于表格的列中。4 明确“范围”的功能。常提问，如“这个系统、设计、过程或者服务的目的是什么？我们的顾客期望是什么样的？”用类似英语中的动名词短语来命名它。通常需要把这些范围分解成独立的亚系统、项目、部分、配件或过程步骤并且明确每个功能
5、。5 对每项功能而言，识别出导致它不发生的所有因素，这就是潜在失效模型。若有必要的话，重新用更多的细节来描述该功能，从而使失效模型能够表明该功能的丧失。6 对每个失效模型，识别出对相关的系统以及相关的过程、产品、服务、顾客或规章的影响结果，这就是潜在失效模型的后果。常提问，如“由于失效，顾客经历了些什么？当这些失效产生时，有什么发生了？”7 确定每个效应的严重性，这就是严重度(S)。严重度常用 110 来表示，1 代表不重要，10 代表灾难性的。如果一个失效模型不止有一个后果，则把该失效模至最高的严重度写在FMEA 表中。8 对于每个失效的模型，决定所有潜在的根本原因，常采用本书中提到的原量分
6、析工具，以及充分利用团队成员的知识与经历。在 FMEA 表格中列出每个失效模式产生的可能原因。9 对各个原因，列出其发生率(O)。这个比率估计了由于某个原因而导致失效产生的可能性，发生率通常用 110 来分级，1 代表必不可能发生而 10 则为不可避免地发生。在 FMEA 表中，列出每个原因的发生率。10 对于每个原因，识别出当前过程控制。过程控制主要包括采用适当的检验、步骤或机器设备，从而避免这些失效产品到达顾客的手中。这些控制能够阻止原因发生，减少发生的可能性，或者在缺陷已经发生但尚未到达顾客手中之前发现。11 对每个控制而言确定出检测水平( D)。这个值估计出在控制中能检测出原因或者是发
7、现那些已经发生的、但是顾客尚未受到影响的失效模式的程度。检测水平用 110 的数字表示，1 的意思是肯定能发现问题，10 则意味着肯定不能检测出问题或控制不存在。在 FMEA 表中，列出每个原因的检测水平。12（对许多企业而言是可选项）失效模型是与某些关键特征相关联吗？关键特征是反映安全或与政府规章相一致的测量或指标，且需要特殊控制。若这样的话，标有“级别”的一列用Y 或( )表示需要特殊控制的地方。通常严重度为 9 或 10 并且发生和发现率在 3 以上的称为关键特征。13 计算危险优先系数( RPN)，RPNSOD。计算危害性(CRIT)，是严重度与发生率相乘，即 CRIT=SO。应该按照
8、解决问题的次序为潜在失效排序，这些数字则可为排序提供了指导。14 确定建议的行动。这些行动可能是设计或过程改变，从而降低严重性或发生率，也可能是提高检测的其他控制。注意谁为行动负责以及目标完成的日期。15 当行动完成时，在 FMEA 表格中注明结果、日期、新的 S、O 或 D 及 RPN。 示例某银行对自动取款系统( ATM)采用了 FMEA 过程。图表 5.57 显示了该系统的一部分“发出钱”功能以及该功能的一些失效模式。没有使用可选项中的“级别”一列，只是标题被放在最右边的列中。注意采用 RPN 和危害性对各原因的优先排序是有差异的。对 RPN 而言“机器繁忙”与“繁忙的计算机网络”分别是
9、第一与第二高的风险性。数值很高的严重度或者发生率与值为 10的检测水平相乘得到一个高的 RPN。危害性不包括检测水平，所以排在最高的原因应该是严重度与发生率都很高的值：“钱用完了” 。团队应该根据他们的经验和判断决定行动的优先级。 注意事项在进行下一步之前没有必要完成该步的所有工作。从我们所拥有的信息开始，收集可利用的信息。当我们的团队发现更深层次或更多的可利用的信息时，循环利用从而使我们的 FMEA 趋向于完善。你所在的组织或企业应该编制相应的表格，把严重性、发生率和检测水平的评分范围以及各分值的评分标准明确给出。例如表 5.3 就正是这样的评分标准，当然有时使用的评分范围是 15。无论采用
10、什么样的范围和标准，都要把标准文档化并和你的 FMEA 一起归档。有两个基本的 FMEA 类型：设计和过程。设计 FMFE( DFMF.A)主要关注部件、装配、零件以及产品设计的其他方面，目的是减少由于不好的设计而引起的失误。有些参考书中描述的系统 FMEA，是从广义上来表述该系统，从设计开始的观念阶段。过程 FMEA(PFMEA)强调过程的步骤，目的是减少由于过程而引起的失效，以及辨明那些需要控制的过程变量。有些参考书中描述的服务 FMEA，当过程是传递服务的时候也能被认为是过程 FMEA。过程和服务的 FMEA 都要求研究鱼骨图分析的 5M：机器(Machines)、人(Manpower)
11、、材料(Materials) 、方法(Methods)以及测量 (Measurement)。如果你正打算设计一个 FMEA，功能常从顾客期望、安全要求、政府规章以及组织要求中识别出来。QFD 经常先于 FMEA，是很好的功能来源。如果你正在做过程或者服务 FMEA，功能常常就是过程的步骤。使用方框图、过程流程图、任务分析来帮助定义它们。功能即行动。这个是做什么的？如果我们没有使用一个动词来描述功能，那么它就不是行动。通常的行动有开放、选择、控制、保密、移动。注意事项：如果你能够在词的前面加上“不将” “不能” ，那么它就是一个动词。例如：不开放、不能移动。为开阔思维想到所有的失效模式，考虑功能
12、失效的检查单。并不是检查单上的所有条目都适用于每种情况，但是通过检查单可以避免丢掉失效的模型，例如：一个火炉正加热材料，其功能为“加热” 。步骤 5 中：“如果必要的话，重新用更多的细节来描述该功能，从而使得失效模型能够表示出该功能的丧失” ，该步骤的意思是什么？从火炉加热村料的例子来看，功能的表述必须暗示本来需要花费的时间来达到温度。否则的话“花费 5 分钟的时间来加热”可能是也可能不是失效。同样地，材料在每次加热中期望达到的温度也应该具体化从而使“加热过度”成为失效。如果我们采用头脑风暴法来讨论潜在的效应，一些极少出现但是灾难性的影响也需要列出来。例如，对失效模型“电灯泡烧毁” ，其中一个
13、效应可能使一个人绊倒、跌落或者受到严重的损伤如果电灯泡夜里在楼梯里烧毁。一种处理这些极少情况的方法是把这些效应都分组在独立的失效模型下电灯泡在危险状况下烧毁并且指定模式的严重度、发生率和监测水平。这叫做潜在结果程序( Procedure for Potential Consequences).由于原因的分析常常是困难的和耗时的，我们常从高风险的失效开始分析。RPN 和危害性都不是决定高风险和行动优先级的简单的方法。严重度、发生率和检测水平权重不一样；他们的比率也不是线性的；并且数学通常隐藏着一些惊奇。例如，三个比率都采用 l10 的值，所以 RPN 的范围为 11000 然而仅仅有 120 个
14、可能的 RPN 值。可采用RPN 和危害性作为指导，但也要根据我们自己的判断。有很高的严重度和任何的发生率的效应都应该强调。采取一些行动使 FMEA 从纸面上转变成有价值的工具。通过采取些行动（尤其是那些能够降低严重度和发生率的行动） ，可以防止问题的产生。降低设计、发展、启动时间和成本；提高顾客满意度；并且获得竞争优势。FMEA 过程也依靠其他工具来收集信息或观点。FMEA 常用的工具有：表格、矩阵、检查单；头脑风暴法、亲和图和其他观点创造工具；流程图和其他过程分析工具；所有的原因分析工具，尤其是故障树分析、帕累托围、是非矩阵以及原因原因图；控制图、试验设计、图形方法、直方图、散布图、统计分析及其他数据收集和分析工具。常用于生成 FMEA 表的软件。这些软件使得对 FMEA 的修改和更新更容易进行。多种行业（例如自动化和机电） ，都形成了关于 FMEA 的详细标准，可以从行业协会或者美国质量协会( ASQ)得到所需行业的指导。END
