故障模式及影响分析

1故障模式及影响分析[概要]简要介绍了FMEA（故障模式及影响分析）的发展历程、用途、适用场合，详细说明了C实施步步骤，给出了一个FMEA的实例。[字数]5700。[正文]FMEA（故障模式及影响分析）是英文“FailureModeandEffectsAnalysis”的缩写，也译为失效模式与影响分析，是用于分析当前产品设计/过程设计可能导致的故障及后果的一种技术方法，其充分利用员工的知识和创造能力，以规范化和文件化的FMEA分析表格来辨认和评价可能发生的故障，并通过设计变更等措施防止这些故障的出现，或至少减少故障的数量。20世纪50年代中期，美国Grumman公司在生产一种新型飞机时，因为工程重大，工程人员采用了一种故障分析的方法，来降低设计、生产的风险性，这就是今天FMEA的雏形。随着FMEA在航空航天工业的成功运用，其他行业纷纷效仿，将FMEA移植到各自的领域中，FMEA技术得到了进一步的发展和完善。70年代中期，美国发布了FMEA的军用标准MIL-STD-1629。80年代，美国汽车业的三大巨头FORD、GM、CRYSLER将FMEA纳入QS-9000的行业标准中，并要求其供货商将使用FMEA作为质量管理的一部分。今天，FMEA已经在全球得到了广泛应用。……故障模式及影响分析1FMEA简介FMEA（故障模式及影响分析）是英文“FailureModeandEffectsAnalysis”的缩写，也译为失效模式与影响分析，是用于分析当前产品设计/过程设计可能导致的故障及后果的一种技术方法，其充分利用员工的知识和创造能力，以规范化和文件化的FMEA分析表格来辨认和评价可能发生的故障，并通过设计变更等措施防止这些故障的出现，或至少减少故障的数量。20世纪50年代中期，美国Grumman公司在生产一种新型飞机时，因为工程重大，工程人员采用了一种故障分析的方法，来降低设计、生产的风险性，这就是今天FMEA的雏形。随着FMEA在航空航天工业的成功运用，其他行业纷纷效仿，将FMEA移植到各自的领域中，FMEA技术得到了进一步的发展和完善。70年代中期，美国发布了FMEA的军用标准MIL-STD-1629。80年代，美国汽车业的三大巨头FORD、GM、CRYSLER将FMEA纳入QS-9000的行业标准中，并要求其供货商将使用FMEA作为质量管理的一部分。今天，FMEA已经在全球得到了广泛应用。FMEA是一种系统的跨职能小组进行的事先预防活动，其基本内容包括：查明过程中可能发生的各种潜在故障模式；评价每种故障模式可能产生的后果，以及其严重程度；评价每种故障模式的原因及其发生可能性大小；确定每种故障模式的可控制程度（探测度）；建议采取措施预防危害度最大的几种故障模式的发生。成功地实施FMEA可以达到以下目的：识别可能严重影响安全性的潜在故障模式并评价后果的严重度；在设计定型之前，识别出潜在的设计不足；在正式投产之前，识别出潜在的过程不足；将识别出的设计不足和过程不足进行排列，确定改进顺序；识别出关键特性和重要特性。成功实施FMEA计划的一个关键因素是合适的实施时间。FMEA是一种“事前预防”的行为，而不是“事后纠正”的活动。为发挥最大的功效，FMEA必须在设计或过程故障模式进入产品前完成。当产品/过程变更能够较为容易和低成本实施之前，留出充足的时间进行全面的FMEA分析，将缓解以后发生变化的危机。成功的FMEA可以减少或消除可能引发重大问题的纠正性变更的发生。因此，应尽早地、预防性地使用FMEA，但是，很多企业都是走了一段弯路才发现，由于开发设计阶段走捷径，使得他们必须在生产阶段补做FMEA。2FMEA按实施阶段的不同一般可细分为概念FMEA、设计FMEA和过程FMEA。概念FMEA在产品设计的早期阶段进行，用来分析产品系统和子系统的有关概念问题，关注与某类概念提议的功能有关的潜在故障模式。概念FMEA分析包括多重系统的相互作用，以及在产品概念阶段，一个系统中各要素间的相互作用。设计FMEA在产品投入生产之前进行，分析系统零部件的设计问题，关注设计不足引起的潜在故障模式。过程FMEA用来分析制造和安装过程中的问题，关注制造或安装过程的不足引起的潜在产品故障模式。2FMEA的实施步骤FMEA技术的分析过程包括识别潜在的故障模式，以及从故障后果的严重度（S）、故障发生的频度（P）和故障的不可探测度（D）等三个方面评估故障模式。根据这三个方面的评价得分计算故障的风险顺序数（RPN），风险顺序数高的故障模式即为改进的重点环节，需分析其发生的原因和机理，拟定改进方案及实施计划。实施改进方案后，应对改进效果进行验证，重新进行故障模式与影响分析。一般地，上述过程和结果可通过填写FMEA分析表进行。FMEA分析表是进行故障模式与影响分析的专用表格，是实施FMEA的重要部分，它显示了FMEA分析的结论和相应的措施。表1给出一张FMEA分析表的样例，以下详细介绍FMEA分析和填写FMEA表格的具体步骤。表1FMEA分析样表FMEA分析表项目名称：责任部门：FMEA编号：产品类型/产品出厂日期：编制人：小组成员：项目/功能潜在故障模式潜在故障后果严重度潜在故障原因频度现行控制方法不可探测度风险顺序数推荐措施责任及完成日期措施评价采取的措施严重度频度不可探测度风险顺序数（1）识别项目/过程的功能和要求填入被分析项目的名称，用简明的文字说明被分析项目应具备的功能。一般来说一张FMEA表格只负责被分析项目的一个功能。在六西格玛管理中可根据应用的场合加以变化，如用于项目的风险评价时，此栏可填写项目名称以及对项目的评价方面。用于改进方案的风险评价时，此栏可填写改进方案的名称以及改进方案的功能。（2）分析潜在故障模式潜在故障模式是指系统/零部件/过程未达到设计/顾客要求时所表现的故障模式，简而言之就是产品功能故障的表现形式。填写时应注意：对于每一个项目或功能，应列出所有的潜在故障模式。可利用同类产品的故障报告、试验报告以及小组集思广益的讨论等作为分析的参考。还应考虑产品在特定的使用环境（如炎热、寒冷、干燥、灰尘等）以及特定的使用条件下的潜在故障。应使用规范、专业的语言描述潜在的故障模式，如变形、泄露、短路、氧化、短裂等等。特别需要指出的是，这些故障/缺陷模式可能发生，但不一定非得发生。3（3）分析潜在故障后果，评价其严重等级潜在故障后果是指潜在故障模式对系统功能/顾客的影响。要根据顾客（这里所指的顾客，既包括产品的最终使用者，也包括下一级的设计、制造人员）可能发现或经历的情况来描述故障后果。要清楚地说明该故障是否会影响到产品的安全性或与政府、行业规定发生不符。不仅要考虑故障后果对本系统的影响，也要考虑对其他系统、顾客的影响。严重度是潜在故障模式发生后，对系统、零件或顾客影响后果的严重程度的评价指标，它是衡量潜在故障后果的指标。严重度是针对潜在故障后果而言的，减少严重度级别数值，唯一的方法是修改设计。如果严重度的评价超出了小组的经验或知识范围，应与相关的工程技术人员进行协商。表2给出了一个供参考的严重度分级标准。表2严重度（S）评分表后果危害程度评定准则严重度无警告的严重危害突然发生危险，影响了系统安全或违反了政府的有关规定，发生时无预警10有警告的严重危害影响了系统安全或违反了政府的有关规定，但发生时有预警9很高系统不能运行，丧失基本功能，顾客非常不满意8高系统能运行，但性能下降，顾客不满意7中等系统能运行，但舒适性或方便性部分失效，顾客感觉不舒服6低系统能运行，但舒适性或方便性下降，顾客感觉有些不舒服5很低装配、外观等有缺陷，顾客会有少量不适4轻微装配、外观等有缺陷，顾客会有轻微不适3很轻微装配、外观等有缺陷，但很少有顾客发现2无无影响1（4）分析潜在故障原因/机理及其发生的频度（O）潜在故障原因是指引起潜在故障模式的设计构想中存在的潜在设计不足。我们常用因果图来确定潜在的故障原因，针对每一个故障模式，应尽可能地列出所想到的故障原因/故障机理，潜在故障原因/机理应尽可能地描述准确和完整，以便针对相关的原因采取有的放矢的补救措施。一般来说，确定潜在故障原因应首先从具有最高严重度的故障入手。频度（O）是指在产品设想的使用寿命内，潜在故障原因/机理出现的可能性。一般从以往类似产品的资料，如测试报告，顾客满意度报告，顾客退货报告，维修资料等来确定故障发生的频度。表3提供了一个频度分级的参考标准。表3频度（O）评价等级表失效发生可能性可能失效的概率频度数很高失效几乎不可能避免≥1/2101/39高反复发生的失效1/881/207中等偶尔发生的失效1/8061/4005低相对很少发生的失效1/200041/1500034极低不太可能发生的失效1/1500002≤1/15000001（5）识别当前的控制方法并评估不可探测度（D）现行控制方法是指用来防止或探测可能发生的故障模式或故障原因的预防措施和控制方法，通常来自已经用于或正在用于相同或类似产品中预防或控制缺陷的方法。一般包括计算机模拟分析、可靠性实验、样机测试、设计验证、评审或其他设计确认方法，也包括防错装置、统计过程控制、过程评价等过程控制方法。从效果来看，控制方法可分为以下四类：①能阻止故障起因或故障模式的发生，或减少其发生的概率。现行控制方法应尽量选择这一类。②虽不能阻止故障模式的发生，但在故障发生时，能有效地减轻故障后果的严重度。如汽车采用安全带和安全气囊就属于此类。③虽不能阻止故障模式发生，但能感知故障的征兆，即时预报，以便采取其他预防措施。④只能查明故障模式。不可探测度数（D）是使用现行控制方法探测出潜在故障原因/模式的可能性的评价指标，分为10级，有效程度越高，等级越低。如果针对每一个故障原因/模式，有多种现行控制方法，选择其中最小的不可探测度（即最有效的现行控制方法）。如果不能确定现行的控制方法，或FMEA小组不能就不可探测度达成共识，将该潜在故障原因的不可探测度定为10。表4提供了不可探测度的参考评价标准。表-4不可探测度（D）评价等级表探测性评定准则不可探测度几乎不可能现行控制方法无法找出潜在原因，或根本没有现行的控制方法10很微小现行控制方法只有极低的概率可以探测出潜在原因9微小现行控制方法只有非常小的概率可以探测出潜在原因8很小现行控制方法只有很少的机会可以探测出潜在原因7小现行控制方法只有较少的机会可以探测出潜在原因6中等现行控制方法有中等的机会可以探测出潜在原因5中上现行控制方法有中等偏上的机会可以探测出潜在原因4高现行控制方法有较多的机会可以探测出潜在原因3很高现行控制方法有很高的机会可以探测出潜在原因2几乎肯定现行控制方法几乎肯定可以探测出潜在原因1（6）计算风险顺序数RPN（RiskPriorityNumber）风险顺序数RPN是严重度（S）、频度（P）和不可探测度（D）数值的乘积。风险顺序数是对潜在故障风险性的度量。风险顺序数越大，表明该故障模式对公司的影响越大，必须采取纠正措施或预防措施，以努力减小RPN的值。团队成员对各种故障模式的严重度（S）、频度（O）和不可探测度（D）的评定应一致。意见不一致时，应通过讨论、调查、再研究，以获得一致。即使是对个别的S、O、D进行修改也应取得基本一致意见。上述有关严重度（S）、频度（O）和不可探测度（D）的等级划分并没有唯一的标准，可以根据企业自身的经验和产品的特点而定，但在同一企业内相类似的产品之间，应采取统一的尺度，以保证相互间的可比性。并且还应考虑在顾客及供应商之间保持一致性。任何评价标准的变更必须得到质量部门或有关部门的同意方可进行。（7）将高风险的项作为分析和改进的重点当故障原因按风险顺序数排出高低顺序后，应对数值较高和关键的项目采取纠正或预防措施。任何推荐措施的目的都是为了减少严重度数、频度数和不易探测度数三者中的任何一个或所有的数值。减少严重度数只有通过修改设计方案来实现；减少频度数可通过修改设计来消除或控制一个或多个故障模式的原因/机理来实现；减少不可探测度数可通过设计确认5和设计验证或过程控制工作来进行。对于纠正措施和预