故障模式及影響分析

1、故障模式及影響分析概要簡(jiǎn)耍介紹了 FMEA （故障模式及影響分析）的發(fā)展歷程、用途、適用場(chǎng)介，詳細(xì) 說(shuō)明了 C實(shí)施步步驟，給出了一個(gè)FMEA的實(shí)例。字?jǐn)?shù)5700o正文FMEA （故障模式及影響分析）是英文"Failuie Mode and Effects Analysis ”的縮 寫，也譯為失效模式與影響分析，是用J：分析半前產(chǎn)品設(shè)計(jì)/過(guò)程設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致的故障及后 果的一種技術(shù)方法，覽允分利用員匸的知識(shí)和創(chuàng)造能力，以規(guī)范化和文件化的FMEA分析 衣格來(lái)辨認(rèn)和評(píng)價(jià)町能發(fā)生的故障，并通過(guò)設(shè)計(jì)變更等措施防止這些故障的出現(xiàn)，或至少減 少故障的數(shù)量。20世紀(jì)50年代中期,美國(guó)Grumman公司在

2、生產(chǎn)一種新型飛機(jī)時(shí)，因?yàn)楣?程幣人，工程人員采用了一種故障分析的方法，來(lái)降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)性，這就是今天 FMEA的雅形。隨希FMEA在航宇航大業(yè)的成功運(yùn)用，其他行業(yè)紛紛效仿，將FMEA移 植到各口的領(lǐng)域屮,FMEA技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。70年代中期，美國(guó)發(fā)布了 FMEA 的軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1629o 80年代，美國(guó)汽車業(yè)的三人巨頭FORD、GM、CRYSLER將 FMEA納入QS-9000的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，并耍求梵供貨商將使用FMEA作為質(zhì)吊管理的一部分。 今大，F(xiàn)MEA已經(jīng)在全球得到了廣泛應(yīng)用。故障模式及影響分析1 FMEA簡(jiǎn)介FMEA （故障模式及影響分析）是英文“ Fai

3、luie Mode and Effects Analysis ”的縮寫，也 譯為失效模式與影響分析，是用丁分析、”1前產(chǎn)品設(shè)計(jì)/過(guò)程設(shè)計(jì)町能導(dǎo)致的故障及后果的 種技術(shù)方法，直充分利用員丁的知識(shí)和創(chuàng)造能力，以規(guī)范化和文件化的FMEA分析表格來(lái) 辨認(rèn)和評(píng)價(jià)可能發(fā)生的故障，并通過(guò)設(shè)計(jì)變更等措施階止這些故障的出現(xiàn)，或至少減少故障 的數(shù)氐20世紀(jì)50年代中期，美國(guó)Gnmiman公司在生產(chǎn) 種新型飛機(jī)時(shí)，因?yàn)楣こ涛兹耍?工程人員采用了一種故障分析的方法，來(lái)降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)性，這就是今犬FMEA的 雛形。隨著FMEA在航空航大工業(yè)的成功運(yùn)用，氏他行業(yè)紛紛效仿，將FMEA移植到并自 的領(lǐng)域屮，F(xiàn)MEA技術(shù)

4、得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。70年代中期，美國(guó)發(fā)布了 FMEA的軍 用標(biāo)準(zhǔn)NIIL-STD-1629o 80年代，美國(guó)汽車業(yè)的三人口頭FORD、GM、CRYSLER將FMEA 納入QS-9000的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屮，并耍求其供貨商將使用FMEA作為質(zhì)武管理的-部分。今天， FMEA已經(jīng)在全球得到了廣泛應(yīng)用。FMEA是一種系統(tǒng)的跨職能小組進(jìn)行的事先預(yù)防活動(dòng)，其卑本內(nèi)容他括：査明過(guò)用中可 能發(fā)生的各種潛在故障模式：評(píng)價(jià)每種故障模式可能產(chǎn)生的后果，以及其嚴(yán)巫程度：評(píng)價(jià)每 種故障模式的原因及梵發(fā)生可能性人?。捍_定每種故障模式的可控制程度（探測(cè)度）：建議 采取措施預(yù)防危害度最人的兒種故障模式的發(fā)生。成功地實(shí)施FM

5、EA可以達(dá)到以卜F的： 識(shí)別町能嚴(yán)重影響安全性的潛在故障模式并評(píng)價(jià)品果的嚴(yán)重度：在設(shè)計(jì)定型Z前，識(shí)別出潛 在的役計(jì)不足：在正式投產(chǎn)Z前，識(shí)別出潛在的過(guò)程不足：將識(shí)別出的設(shè)訃不足和過(guò)程不足 進(jìn)行排列，確定改進(jìn)順序：識(shí)別出關(guān)鍵特性和重要特性。成功實(shí)施FMEA計(jì)劃的一個(gè)關(guān)鍵因素是合適的實(shí)施時(shí)間。FNIEA是一種“爭(zhēng)前預(yù)防” 的行為，1血不是“事后糾正”的活動(dòng)。為發(fā)揮最人的功效，F(xiàn)N1EA必須在設(shè)計(jì)或過(guò)程故障模 式進(jìn)入產(chǎn)品前完成。當(dāng)產(chǎn)品/過(guò)程變更能夠較為容易和低成本實(shí)施Z前，留出充足的時(shí)間進(jìn) 行全而的FMEA分析，將緩解以后發(fā)生變化的危機(jī)。成功的FMEA可以減少或消除可能引 發(fā)申;人問(wèn)題的糾jE性變更

6、的發(fā)牛.。內(nèi)此，W盡早地、預(yù)防性地使用FMEA,但是，很多金業(yè) 都是泄了一段彎路才發(fā)現(xiàn)，曲開發(fā)設(shè)計(jì)階段疋捷徑，使得他們必須在生產(chǎn)階段補(bǔ)做FMEA。FMEA按實(shí)施階段的不同一般町細(xì)分為概念FMEA、設(shè)計(jì)FMEA和過(guò)程FMEA。概念 FN1EA在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)彳亍，用來(lái)分析產(chǎn)品系統(tǒng)和了系統(tǒng)的仃關(guān)概念問(wèn)題，關(guān)注與某 類概念提議的功能仃關(guān)的潛在故障模式。概念FMEA分析包括多巫系統(tǒng)的相互作用，以及 在產(chǎn)胡概念階段，一個(gè)系統(tǒng)中各要素間的相互作用。設(shè)計(jì)FMEA在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前進(jìn)行， 分析系統(tǒng)冬部件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，關(guān)注設(shè)計(jì)不足引起的潛在故障模式。過(guò)程FMEA用來(lái)分析制 造和安裝過(guò)程中的問(wèn)題，關(guān)注制造或安

7、裝過(guò)程的不足引起的潛在產(chǎn)品故障模式。2 FMEA的實(shí)施步驟FMEA技術(shù)的分析過(guò)程包括識(shí)別潛在的故障模式，以及從故障后果的嚴(yán)咆度（S）、故 障發(fā)生的頻度（P）和故障的不町探測(cè)度（D）等三個(gè)方面評(píng)估故障模式。根據(jù)這三個(gè)方面 的評(píng)價(jià)得分計(jì)舁故障的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（RPN）,風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)高的故障模式即為改進(jìn)的呃點(diǎn)環(huán)iJ, 需分析此發(fā)生的原因和機(jī)理，擬定改進(jìn)方案及實(shí)施計(jì)劃.實(shí)施改進(jìn)方案厲，應(yīng)對(duì)改進(jìn)效果進(jìn) 行驗(yàn)證，亜新進(jìn)行故障模式與影響分析。一般地，上述過(guò)程和結(jié)果可通過(guò)填寫FMEA分析 表進(jìn)行o FMEA分析表是進(jìn)行故障模式與影響分析的專用表格，是實(shí)施FMEA的魚耍部分， 它昭示了 FMEA分析的結(jié)論和相應(yīng)的措施

8、。表1給出-帳FMEA分析衣的樣例，以卜詳細(xì) 介紹FMEA分析和填寫FMEA衷格的具體步驟。表1 FMEA分析樣表項(xiàng) 0/ 功 能潛在故障模式潛 在 故 障 后 果嚴(yán)R度潛在故障原因頻度現(xiàn)行控制方法不可探測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)推薦措施詢?nèi)渭巴瓿煽谄诓扇〉拇胧﹪?yán)度頻 度不nI探測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（1）識(shí)別項(xiàng)H/過(guò)程的功能和耍求填入被分析項(xiàng)LI的名稱，川簡(jiǎn)明的文步說(shuō)明被分析項(xiàng)I應(yīng)JI備的功能。般來(lái)說(shuō)-張 FMEA衣格只負(fù)責(zé)被分析項(xiàng)目的一個(gè)功能。在六西格嗎管理中可根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)介加以變化, 如用項(xiàng)冃的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，此欄可填寫項(xiàng)目名稱以及對(duì)項(xiàng)冃的評(píng)價(jià)方面。用改進(jìn)方案的風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，此欄可填寫改進(jìn)方案的名稱以及改進(jìn)方案

9、的功能。（2）分析潛在故障模式潛在故障模式是指系統(tǒng)/零部件/過(guò)程未達(dá)到設(shè)計(jì)/顧客耍求時(shí)所表現(xiàn)的故障模式，簡(jiǎn)而言 之就是產(chǎn)品功能故障的表現(xiàn)形式。填寫時(shí)應(yīng)注意:對(duì)于每一個(gè)項(xiàng)目或功能，應(yīng)列出所有的潛 在故障模式。町利用同類產(chǎn)品的故障報(bào)告、試驗(yàn)報(bào)告以及小組集思廣益的討論等作為分析的 參考。還應(yīng)考渥產(chǎn)品在特定的使用環(huán)境（如炎熱、寒冷、干燥、灰塵等）以及特定的使用條 件卜的潛在故障。應(yīng)使用規(guī)范、專業(yè)的諸言描述潛在的故障模式，如變形、泮tiS、短路、氧 化、短裂等等。特別需耍指出的是，這些故障/缺陷模式町能發(fā)牛，但不一定非得發(fā)牛。（3）分析潛在故障后杲，評(píng)價(jià)其嚴(yán)重等級(jí)潛在故障后果是指潛在故障模式對(duì)系統(tǒng)功能刈

10、咯的影響。耍根據(jù)顧客（這里所拆的顧 客，既包括產(chǎn)品的最終使用育，也包括卜級(jí)的設(shè)計(jì)、制造人員）可能發(fā)現(xiàn)或經(jīng)歷的情況來(lái) 描述故障后果。要淸處地說(shuō)明該故障是否會(huì)影響到產(chǎn)品的安全性或與政府、行業(yè)規(guī)定發(fā)生不 符。不僅要考遢故障后杲對(duì)本系統(tǒng)的彩響，也耍考虎對(duì)其他系統(tǒng)、顧客的影響。嚴(yán)重度是潛在故障模式發(fā)生后，對(duì)系統(tǒng)、零件或顧客影響后果的嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo), 它是衡磺潛在故障后杲的指標(biāo)。嚴(yán)巫度是針対潛在故障后來(lái)而言的，減少嚴(yán)重度級(jí)別數(shù)值, 唯一的方法是修改設(shè)計(jì)。如果嚴(yán)幣度的評(píng)價(jià)超出了小組的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)范的，應(yīng)與相關(guān)的工程 技術(shù)人員進(jìn)行協(xié)商。表2給出了一個(gè)供參考的嚴(yán)重度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。表2嚴(yán)重度（S）評(píng)分表后果危害程度

11、評(píng)定準(zhǔn)則嚴(yán)重度無(wú)警告的嚴(yán)豆危害突然發(fā)生危險(xiǎn)，影響了系統(tǒng)安全或違反了政府的 有關(guān)規(guī)定，發(fā)生時(shí)無(wú)預(yù)警10自警告的嚴(yán)垂危害影響了系統(tǒng)安全或違反了政府的有關(guān)規(guī)定，但發(fā) 生時(shí)有預(yù)警9很高系統(tǒng)不能運(yùn)行，喪失基本功能,顧客非常不滿意8高系統(tǒng)能運(yùn)行，但性能卜-降，顧客不滿意7中等系統(tǒng)能運(yùn)行，但舒適性或方便性部分失效，顧客 感覺(jué)不舒服6低系統(tǒng)能運(yùn)行，但舒適性或方便性卜降，顧客感覺(jué) 有些不舒服5很低裝配、外觀等有缺陷，顧客會(huì)有少杲不適4輕微裝配、外觀等有缺陷，顧會(huì)有輕微不適3很輕微裝配、外觀等仃缺陷，但垠少有顧客發(fā)現(xiàn)2無(wú)無(wú)影響1（4）分析潛在故障原因/機(jī)理及梵發(fā)生的頻度（0）潛在故障原I大I是指引起潛在故障模式的

12、設(shè)計(jì)構(gòu)想中存在的潛在設(shè)計(jì)不足。我們常用因果 圖來(lái)確迄潛在的故障廩閔.針對(duì)每一個(gè)故障模心 應(yīng)盡町能地列出所想到的故障原快1/故障 機(jī)別，潛在故障原因/機(jī)理應(yīng)盡可能地描述準(zhǔn)確和完格，以便針対相關(guān)的原因采取仃的放欠 的補(bǔ)救措施。一般來(lái)說(shuō)，確定潛在故障原因W首先從貝冇最高嚴(yán)匝度的故障入手。頻度（O） 是指在產(chǎn)品設(shè)想的使用壽命內(nèi)，潛在故障原因/機(jī)理出現(xiàn)的町能性。一般從以往類似產(chǎn)品的 資料，如測(cè)試報(bào)告，顧客滿意度報(bào)告，顧客退貨報(bào)告，維修資料等來(lái)確泄故障發(fā)生的頻度。 表3提供了一個(gè)頻度分級(jí)的參考標(biāo)準(zhǔn)。表3頻度（O）評(píng)價(jià)等級(jí)表失效發(fā)生可能性可能失效的概率頻度數(shù)很高失效幾乎不可能避免$1/2101/39高反復(fù)發(fā)

13、生的失效1/881/207中等 偶爾發(fā)生的火效1/8061/4005低和對(duì)很少發(fā)生的失效1/2 00041/15 0003極低不太可能發(fā)生的失效1/150 0002W1/1 500 0001（5）識(shí)別當(dāng)前的控制方法并評(píng)估不可探測(cè)度（D）現(xiàn)行控制方法是拆川來(lái)防止或探測(cè)可能發(fā)主的故障模式或故障原因的預(yù)防措施和控制 方法，通常來(lái)自已經(jīng)用或正在用J湘同或類似產(chǎn)品屮預(yù)防或控制缺陷的方法。一般包括計(jì) 算機(jī)模擬分析、可靠性實(shí)驗(yàn)、樣機(jī)測(cè)試、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、評(píng)審或其他設(shè)計(jì)確認(rèn)方法，也包括防錯(cuò) 裝宣、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、過(guò)程評(píng)價(jià)等過(guò)程控制方法。從效果來(lái)看，控制方法可分為以卜四類：能阻上故障起因或故障模式的發(fā)生，或減少 其發(fā)牛

14、的概率?，F(xiàn)行控制方法應(yīng)盡杲選擇這一類。雖不能阻止故障模式的發(fā)牛，但在故障 發(fā)生時(shí)，能有效地減輕故障后果的嚴(yán)巫度。如汽車釆用安全帯和安全氣藝就屬此類。雖 不能阻止故障模式發(fā)生，但能感知故障的征兆，即時(shí)預(yù)報(bào)，以便采収其他預(yù)防措施。只能 査明故障模式。不可探測(cè)度數(shù)（D）是使用現(xiàn)行控制方法探測(cè)出潛在故障原因/模式的可能性 的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分為10級(jí),有效程度越高,等級(jí)越低。如果針對(duì)每一個(gè)故障原因/模式,有多 種現(xiàn)行控制方法,選擇其中最小的不可探測(cè)度（即最有效的現(xiàn)行控制方法）。如果不能確定 現(xiàn)行的控制方法，或FMEA小組不能就不可探測(cè)度達(dá)成共識(shí)，將該潛在故障原因的不可探 測(cè)度定為10。表4提供了不可探測(cè)度的

15、參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。表-4不可探測(cè)度（D）評(píng)價(jià)等級(jí)表探測(cè)性評(píng)定準(zhǔn)則不可探測(cè)度幾乎不可能現(xiàn)行控制方法無(wú)法找出潛在原因，或根本沒(méi)仃現(xiàn)行的控 制方法10很微小現(xiàn)行控制方法只有極低的概率可以探測(cè)出潛在原因9微小現(xiàn)行控制方法只有非常小的概率可以探測(cè)出潛在原因8很小現(xiàn)彳j控制方法只仃很少的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因7小現(xiàn)行控制方法只仃較少的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因6中等現(xiàn)行控制方法有屮等的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因5中上現(xiàn)行控制方法何屮等偏上的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因4高現(xiàn)行控制方法有較多的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因3很高現(xiàn)彳:控制方法何很高的機(jī)會(huì)可以探測(cè)出潛在原因2幾乎療定現(xiàn)行控制方法兒乎療定可以探測(cè)出潛在原因1(6)計(jì)算風(fēng)

16、險(xiǎn)順序數(shù) RPN ( RiskPnority Number)風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN是嚴(yán)車度（S）、頻度（P）和不可探測(cè)度（D）數(shù)值的乘積。風(fēng)險(xiǎn)順序 數(shù)是對(duì)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)性的度駅。風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)越人，農(nóng)明該故障模式對(duì)公司的影響越人，必須 采取糾正措施或預(yù)防措施，以努力減小RPN的值。團(tuán)隊(duì)成員對(duì)齊種故障模式的嚴(yán)幣:度（S）、頻度（O）和不可探測(cè)度（D）的評(píng)定應(yīng)一致。 意見(jiàn)不一致時(shí)，應(yīng)通過(guò)討論、調(diào)査、再研究，以獲得一致。即使是對(duì)個(gè)別的S、O、D進(jìn)行 修改也應(yīng)収紂基本一致息見(jiàn)。上述仃關(guān)嚴(yán)重度（S）、頻度（O）和不可探測(cè)度（D）的等級(jí) 劃分并沒(méi)仃唯-的標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)企業(yè)門少的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品的特點(diǎn)而定，但在同一企業(yè)內(nèi)相類

17、 似的產(chǎn)品之間，應(yīng)采取統(tǒng)一的尺度，以保證相互間的町比性。并fl還應(yīng)考慮在顧客及供應(yīng)商 Z間保持一致性。任何評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的變更必須得到質(zhì)最部門或有關(guān)部門的同意方可進(jìn)行。（7）將高風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)作為分析和改進(jìn)的重點(diǎn)當(dāng)故障原因按風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)排出高低順序后，應(yīng)対數(shù)值較高和關(guān)健的項(xiàng)冃采取糾正或預(yù)防 措施。任何推薦措施的忖的都是為了減少嚴(yán)朿度數(shù)、頻度數(shù)和不易探測(cè)度數(shù)三者中的任何一 個(gè)或所有的數(shù)值。減少嚴(yán)重度數(shù)只仃通過(guò)修改設(shè)計(jì)方聚來(lái)實(shí)規(guī)；減少頻度數(shù)町通過(guò)修改設(shè)計(jì) 來(lái)消除或控制個(gè)或多個(gè)故障模式的原因/機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)：減少不可探測(cè)度數(shù)可通過(guò)設(shè)計(jì)確認(rèn) 和設(shè)計(jì)驗(yàn)證或過(guò)程控制工作來(lái)進(jìn)行。對(duì)于糾正措施和預(yù)防措施的進(jìn)展情況要及時(shí)跟蹤并驗(yàn)

18、證 其仃效性。需要注意的是不論RPN值仃多人，當(dāng)嚴(yán)垂度數(shù)較高時(shí)，首先應(yīng)更改設(shè)計(jì)方案， 降低嚴(yán)重度后，再繼續(xù)FMEA分析。（8）制定推薦的改進(jìn)措施并確定責(zé)任人和實(shí)施時(shí)間將FMEA小組得出的推薦措施其體化，考慮其町行性，并形成止式的文件，落實(shí)負(fù)貴 實(shí)施措施的組織或個(gè)人，并確定預(yù)計(jì)的完成口期。（9）驗(yàn)證措施的有效性并計(jì)算糾正后的RPN驗(yàn)證的過(guò)程就是新一輪的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，即幣:新評(píng)定失效模式的嚴(yán)幣:度（S）、頻度（O）和 不可探測(cè)度（D）,并璽新計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPNo糾正措施和預(yù)防措施往往不可能一次成功, 需要不斷改進(jìn)、不斷驗(yàn)證，只仃當(dāng)嚴(yán)重度（S）和風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN均人幅卜降，達(dá)到滿意程 度時(shí)，F(xiàn)MEA活

19、動(dòng)才宣告結(jié)束。3 FMEA應(yīng)用實(shí)例某公司某型電路板產(chǎn)品的報(bào)廢率較高，達(dá)到900ppm,於塑通過(guò)開展六西格瑪活動(dòng)，將 報(bào)廢率降低到500ppm,并得到冇效的控制。在分析階段，小組對(duì)電路板的主要加丁過(guò)程進(jìn) 行了 FMEA分析，以尋找可能造成電路板報(bào)廢的關(guān)鍵原因。（1）絲網(wǎng)印刷過(guò)程失效模式與影響分析表5絲網(wǎng)印刷過(guò)程FMEA分析表過(guò)程 功能可能的失效 模式失效可能的結(jié) 果S可能原因/失 效機(jī)制O當(dāng)前的過(guò)程控制DRPN絲網(wǎng) 印刷1沒(méi)冇對(duì)準(zhǔn)焊接點(diǎn)可靠度3設(shè)備的精確與誤差3印刷工人“檢3272焊接用度 超標(biāo)不足或過(guò)多的 焊接3鋼印燒損3計(jì)算機(jī)1*1檢（5 焊點(diǎn)/毎小時(shí)兩 次218設(shè)務(wù)問(wèn)題3操作者白檢2183站污功能失效8操作問(wèn)題