失效模式與影響分析FMEA

失效模式與影響分析（英文：Failure mode and effects analysis，F(xiàn)MEA），又稱為失效模式與后果分析、失效模式與效應(yīng)分析、故障模式與后果分析或故障模式與效應(yīng)分析等，是一種操作規(guī)程，旨在對系統(tǒng)范圍內(nèi)潛在的失效模式加以分析，以便按照嚴(yán)重程度加以分類，或者確定失效對于該系統(tǒng)的影響。FMEA廣泛應(yīng)用于制造業(yè)產(chǎn)品生命周期的各個階段；而且，F(xiàn)MEA在服務(wù)行業(yè)的應(yīng)用也在日益增多。失效原因是指加工處理、設(shè)計過程中或項目/物品（英文：item）本身存在的任何錯誤或缺陷，尤其是那些將會對消費者造成影響的錯誤或缺陷；失效原因可分為潛在的和實際的。影響分析指的是對于這些失效之處的調(diào)查研究。

基本術(shù)語

失效模式（又稱為故障模式）
觀察失效時所采取的方式；一般指的是失效的發(fā)生方式。
失效影響（又稱為失效后果、故障后果）
失效對于某物品/項目（英文：item）之操作、功能或功能性，或者狀態(tài)所造成的直接后果。
約定級別（又稱為約定級）
代表物品/項目復(fù)雜性的一種標(biāo)識符。復(fù)雜性隨級數(shù)接近于1而增加。
局部影響：僅僅累及所分析物品/項目的失效影響。
上階影響：累及上一約定級別的失效影響。
終末影響：累及最高約定級別或整個系統(tǒng)的失效影響。
失效原因（又稱為故障原因）
作為失效之根本原因的，或者啟動導(dǎo)致失效的某一過程的，設(shè)計、加工處理、質(zhì)量或零部件應(yīng)用方面所存在的缺陷
嚴(yán)重程度（又稱為嚴(yán)重度）
失效的后果。嚴(yán)重程度考慮的是最終可能出現(xiàn)的損傷程度、財產(chǎn)損失或系統(tǒng)損壞所決定的，失效最為糟糕的潛在后果。

歷史

從每次的失效/故障之中習(xí)得經(jīng)驗和教訓(xùn)，是一件代價高昂而又耗費時間的事情，而FMEA則是一種用來研究失效/故障的，更為系統(tǒng)的方法。同樣，最好首先進(jìn)行一些思維實驗。

二十世紀(jì)40年代后期，美國空軍正式采用了FMEA。后來，航天技術(shù)/火箭制造領(lǐng)域?qū)MEA用于在小樣本情況下避免代價高昂的火箭技術(shù)發(fā)生差錯。其中的一個例子就是阿波羅太空計劃。二十世紀(jì)60年代，在開發(fā)出將宇航員送上月球并安全返回地球的手段的同時，F(xiàn)MEA得到了初步的推動和發(fā)展。二十世紀(jì)70年代后期，福特汽車公司在平托事件之后，出于安全和法規(guī)方面的考慮，在汽車行業(yè)采用了FMEA。同時，他們還利用FMEA來改進(jìn)生產(chǎn)和設(shè)計工作。

盡管最初是由軍事領(lǐng)域所建立的方法，但FMEA方法學(xué)現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各種各樣的行業(yè)，包括半導(dǎo)體加工、飲食服務(wù)、塑料制造、軟件以及醫(yī)療保健行業(yè)。在設(shè)計和加工處理格式方面，F(xiàn)MEA已經(jīng)結(jié)合到了產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃（APQP），以便提供基本的風(fēng)險化減手段以及實現(xiàn)對于預(yù)防策略的時機選擇。汽車行業(yè)行動工作組（AIAG）要求在汽車的APQP過程中運用FMEA方法，并且還發(fā)布了詳細(xì)的一份關(guān)于如何應(yīng)用這一方法的手冊。對于每種潛在的原因，都必須針對其對于產(chǎn)品或加工處理過程的影響而加以考慮，并根據(jù)相應(yīng)的風(fēng)險，確定所要采取的行動措施，并在行動措施完成之后對風(fēng)險重新加以評估。Toyota已經(jīng)進(jìn)一步將這種方法與自己的基于失效模式的設(shè)計審核（DRBFM）方法結(jié)合在一起?，F(xiàn)在，這一方法還同時得到了美國質(zhì)量協(xié)會的支持。美國質(zhì)量協(xié)會針對應(yīng)用這種方法而提供有若干的詳細(xì)指南。

實施

在FMEA之中，失效之優(yōu)先級別的確定依據(jù)的是它們的后果到底有多么嚴(yán)重，它們究竟出現(xiàn)得有多么頻繁以及可被發(fā)現(xiàn)究竟有多么容易。FMEA同時還記載當(dāng)前對于失效風(fēng)險的了解和行動措施，以便用于持續(xù)改進(jìn)。在設(shè)計階段，F(xiàn)MEA的應(yīng)用旨在避免將來發(fā)生失效。之后，在制程控制當(dāng)中以及在相應(yīng)過程的不斷運行之前和過程當(dāng)中，都會用到FMEA。在理想情況下，在最早的概念設(shè)計階段就開始使用FMEA，并且繼續(xù)加以使用，直至貫穿產(chǎn)品或服務(wù)的整個生命周期。

FMEA的目的在于從優(yōu)先級別最高的失效著手，采取行動措施，從而消除或減少失效。FMEA還可以用于評價風(fēng)險管理優(yōu)先級別，以便緩和已知形成威脅的薄弱部位。FMEA有助于選擇補救措施，從而減少因為系統(tǒng)失效（故障）所造成的若干生命周期后果（風(fēng)險）的累積效應(yīng)。

目前，許多正規(guī)的質(zhì)量體系也在采用FMEA，比如QS-9000或ISO/TS 16949。

FMEA在設(shè)計工作中的應(yīng)用
在處理失效模式及與其相關(guān)的原因的時候，F(xiàn)MEA可以為我們提供一種分析手段。在考慮設(shè)計之中可能存在的失效之時，比如安全、成本、性能、質(zhì)量和可靠性，為了避免這些失效的發(fā)生，工程師可以利用FMEA，獲得大量關(guān)于如何變更開發(fā)/制造過程的信息。FMEA為我們提供的是一種簡便易用的，用來確定究竟哪種風(fēng)險最令人擔(dān)心的工具，從而需要我們在問題真正發(fā)生之前，采取相應(yīng)的行動措施，避免它的發(fā)生。這些規(guī)格說明的編制，將會保證相應(yīng)的產(chǎn)品能夠滿足預(yù)定的需求。

準(zhǔn)備工作

FMEA的過程簡單明了。FMEA分為三個主要階段。在這些階段之中，需要確定合適的行動措施。但是，在FMEA開始之前，重要的一點就是，要完成一些前期準(zhǔn)備工作，以便確認(rèn)此次分析具有穩(wěn)健性，且其中包括了既往的歷史。

穩(wěn)健性分析可以利用接口矩陣（Interface Matrix）、邊界圖（Boundary Diagram）以及參數(shù)圖來完成。許多失效問題往往是由于噪聲因素以及與其他零部件和/或系統(tǒng)之間共享的接口所造成的，因為工程師傾向于集中關(guān)注他們所直接控制的東西。

首先，有必要對當(dāng)前系統(tǒng)及其功能加以描述。透徹的理解將會簡化進(jìn)一步的分析工作。這樣，工程師就能夠明白，到底系統(tǒng)的哪些用法是人們所需要的，而哪些并非如此。重要的是要同時考慮到預(yù)期和意外用法。意外用法屬于是不利環(huán)境的一種形式。

接下來，需要為系統(tǒng)創(chuàng)建一幅框圖。該圖用于概括描述主要組件或過程步驟以及它們之間是如何彼此關(guān)聯(lián)起來的。這些就是所謂的邏輯關(guān)系，而FMEA正是圍繞這些關(guān)系而進(jìn)行下去的。建立一個編碼系統(tǒng)將有助于標(biāo)識不同的系統(tǒng)要素。FMEA之中應(yīng)當(dāng)始終包括有上述框圖。

在開始進(jìn)行實際的FMEA之前，還需要創(chuàng)建一份工作表，其中包含的是有關(guān)當(dāng)前系統(tǒng)的重要信息，如修訂日期或組件名稱。在這張工作表中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)上述框圖，按合乎邏輯的方式，列出分析對象的所有項目或功能。