故障模式及影响分析

1、故障模式及影响分析概要简耍介绍了 FMEA （故障模式及影响分析）的发展历程、用途、适用场介，详细 说明了 C实施步步骤，给出了一个FMEA的实例。字数5700o正文FMEA （故障模式及影响分析）是英文"Failuie Mode and Effects Analysis ”的缩 写，也译为失效模式与影响分析，是用J：分析半前产品设计/过程设计可能导致的故障及后 果的一种技术方法，览允分利用员匸的知识和创造能力，以规范化和文件化的FMEA分析 衣格來辨认和评价町能发生的故障，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

2、生产一种新型飞机时，因为工 程币人，工程人员采用了一种故障分析的方法，來降低设计、生产的风险性，这就是今天 FMEA的雅形。随希FMEA在航宇航大业的成功运用，其他行业纷纷效仿，将FMEA移 植到各口的领域屮,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-1629o 80年代，美国汽车业的三人巨头FORD、GM、CRYSLER将 FMEA纳入QS-9000的行业标准中，并耍求梵供货商将使用FMEA作为质吊管理的一部分。 今大，FMEA已经在全球得到了广泛应用。故障模式及影响分析1 FMEA简介FMEA （故障模式及影响分析）是英文“ Fai

3、luie Mode and Effects Analysis ”的缩写，也 译为失效模式与影响分析，是用丁分析、”1前产品设计/过程设计町能导致的故障及后果的 种技术方法，直充分利用员丁的知识和创造能力，以规范化和文件化的FMEA分析表格來 辨认和评价可能发生的故障，并通过设计变更等措施阶止这些故障的出现，或至少减少故障 的数氐20世纪50年代中期，美国Gnmiman公司在生产 种新型飞机时，因为工程巫人， 工程人员采用了一种故障分析的方法，來降低设计、生产的风险性，这就是今犬FMEA的 雏形。随着FMEA在航空航大工业的成功运用，氏他行业纷纷效仿，将FMEA移植到并自 的领域屮，FMEA技术

4、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NIIL-STD-1629o 80年代，美国汽车业的三人口头FORD、GM、CRYSLER将FMEA 纳入QS-9000的行业标准屮，并耍求其供货商将使用FMEA作为质武管理的-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，其卑本内容他括：査明过用中可 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，以及其严巫程度：评价每 种故障模式的原因及梵发生可能性人小：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人的儿种故障模式的发生。成功地实施FM

5、EA可以达到以卜F的： 识别町能严重影响安全性的潜在故障模式并评价品果的严重度：在设计定型Z前，识别出潜 在的役计不足：在正式投产Z前，识别出潜在的过程不足：将识别出的设讣不足和过程不足 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。FNIEA是一种“爭前预防” 的行为，1血不是“事后纠正”的活动。为发挥最人的功效，FN1EA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Z前，留出充足的时间进 行全而的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 发申;人问题的纠jE性变更

6、的发牛.。内此，W尽早地、预防性地使用FMEA,但是，很多金业 都是泄了一段弯路才发现，曲开发设计阶段疋捷径，使得他们必须在生产阶段补做FMEA。FMEA按实施阶段的不同一般町细分为概念FMEA、设计FMEA和过程FMEA。概念 FN1EA在产品设计的早期阶段进彳亍，用來分析产品系统和了系统的仃关概念问题，关注与某 类概念提议的功能仃关的潜在故障模式。概念FMEA分析包括多巫系统的相互作用，以及 在产胡概念阶段，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， 分析系统冬部件的设计问题，关注设计不足引起的潜在故障模式。过程FMEA用來分析制 造和安装过程中的问题，关注制造或安

7、装过程的不足引起的潜在产品故障模式。2 FMEA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咆度（S）、故 障发生的频度（P）和故障的不町探测度（D）等三个方面评估故障模式。根据这三个方面 的评价得分计舁故障的风险顺序数（RPN）,风险顺序数高的故障模式即为改进的呃点环iJ, 需分析此发生的原因和机理，拟定改进方案及实施计划.实施改进方案厉，应对改进效果进 行验证，亜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o 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的鱼耍部分， 它昭示了 FMEA分析的结论和相应的措施

8、。表1给出-帐FMEA分析衣的样例，以卜详细 介绍FMEA分析和填写FMEA衷格的具体步骤。表1 FMEA分析样表项 0/ 功 能潜在故障模式潜 在 故 障 后 果严R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询任及完成口期采取的措施严度频 度不nI探测度风险顺序数（1）识别项H/过程的功能和耍求填入被分析项LI的名称，川简明的文步说明被分析项I应JI备的功能。般來说-张 FMEA衣格只负责被分析项目的一个功能。在六西格吗管理中可根据应用的场介加以变化, 如用项冃的风险评价时，此栏可填写项目名称以及对项冃的评价方面。用改进方案的风 险评价时，此栏可填写改进方案的名称以及改进方案

9、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/顾客耍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。町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。还应考渥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 件卜的潜在故障。应使用规范、专业的诸言描述潜在的故障模式，如变形、泮tiS、短路、氧 化、短裂等等。特别需耍指出的是，这些故障/缺陷模式町能发牛，但不一定非得发牛。（3）分析潜在故障后杲，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刈

10、咯的影响。耍根据顾客（这里所拆的顾 客，既包括产品的最终使用育，也包括卜级的设计、制造人员）可能发现或经历的情况来 描述故障后果。要淸处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。不仅要考遢故障后杲对本系统的彩响，也耍考虎对其他系统、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, 它是衡磺潜在故障后杲的指标。严巫度是针対潜在故障后来而言的，减少严重度级别数值, 唯一的方法是修改设计。如果严币度的评价超出了小组的经验或知识范的，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

11、评定准则严重度无警告的严豆危害突然发生危险，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自警告的严垂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，但性能卜-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，但舒适性或方便性卜降，顾客感觉 有些不舒服5很低装配、外观等有缺陷，顾客会有少杲不适4轻微装配、外观等有缺陷，顾会有轻微不适3很轻微装配、外观等仃缺陷，但垠少有顾客发现2无无影响1（4）分析潜在故障原因/机理及梵发生的频度（0）潜在故障原I大I是指引起潜在故障模式的

12、设计构想中存在的潜在设计不足。我们常用因果 图來确迄潜在的故障廩闵.针对每一个故障模心 应尽町能地列出所想到的故障原快1/故障 机別，潜在故障原因/机理应尽可能地描述准确和完格，以便针対相关的原因采取仃的放欠 的补救措施。一般來说，确定潜在故障原因W首先从貝冇最高严匝度的故障入手。频度（O） 是指在产品设想的使用寿命内，潜在故障原因/机理出现的町能性。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，维修资料等來确泄故障发生的频度。 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

13、生的失效1/881/207中等 偶尔发生的火效1/8061/4005低和对很少发生的失效1/2 00041/15 0003极低不太可能发生的失效1/150 0002W1/1 500 0001（5）识别当前的控制方法并评估不可探测度（D）现行控制方法是拆川來防止或探测可能发主的故障模式或故障原因的预防措施和控制 方法，通常来自已经用或正在用J湘同或类似产品屮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 装宣、统计过程控制、过程评价等过程控制方法。从效果來看，控制方法可分为以卜四类：能阻上故障起因或故障模式的发生，或减少 其发牛

14、的概率。现行控制方法应尽杲选择这一类。虽不能阻止故障模式的发牛，但在故障 发生时，能有效地减轻故障后果的严巫度。如汽车釆用安全帯和安全气藝就属此类。虽 不能阻止故障模式发生，但能感知故障的征兆，即时预报，以便采収其他预防措施。只能 査明故障模式。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

15、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，或根本没仃现行的控 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很小现彳j控制方法只仃很少的机会可以探测出潜在原因7小现行控制方法只仃较少的机会可以探测出潜在原因6中等现行控制方法有屮等的机会可以探测出潜在原因5中上现行控制方法何屮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很高现彳:控制方法何很高的机会可以探测出潜在原因2几乎疗定现行控制方法儿乎疗定可以探测出潜在原因1(6)计算风

16、险顺序数 RPN ( RiskPnority Number)风险顺序数RPN是严車度（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駅。风险顺序数越人，农明该故障模式对公司的影响越人，必须 采取纠正措施或预防措施，以努力减小RPN的值。团队成员对齐种故障模式的严币: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、调査、再研究，以获得一致。即使是对个别的S、O、D进行 修改也应収紂基本一致息见。上述仃关严重度（S）、频度（O）和不可探测度（D）的等级 划分并没仃唯-的标准，可以根据企业门少的经验和产品的特点而定，但在同一企业内相类

17、 似的产品之间，应采取统一的尺度，以保证相互间的町比性。并fl还应考虑在顾客及供应商 Z间保持一致性。任何评价标准的变更必须得到质最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，应対数值较高和关健的项冃采取纠正或预防 措施。任何推荐措施的忖的都是为了减少严朿度数、频度数和不易探测度数三者中的任何一 个或所有的数值。减少严重度数只仃通过修改设计方聚來实规；减少频度数町通过修改设计 來消除或控制个或多个故障模式的原因/机理來实现：减少不可探测度数可通过设计确认 和设计验证或过程控制工作来进行。对于纠正措施和预防措施的进展情况要及时跟踪并验

18、证 其仃效性。需要注意的是不论RPN值仃多人，当严垂度数较高时，首先应更改设计方案， 降低严重度后，再继续FMEA分析。（8）制定推荐的改进措施并确定责任人和实施时间将FMEA小组得出的推荐措施其体化，考虑其町行性，并形成止式的文件，落实负贵 实施措施的组织或个人，并确定预计的完成口期。（9）验证措施的有效性并计算纠正后的RPN验证的过程就是新一轮的风险评估，即币:新评定失效模式的严币:度（S）、频度（O）和 不可探测度（D）,并璽新计算风险顺序数RPNo纠正措施和预防措施往往不可能一次成功, 需要不断改进、不断验证，只仃当严重度（S）和风险顺序数RPN均人幅卜降，达到满意程 度时，FMEA活

19、动才宣告结束。3 FMEA应用实例某公司某型电路板产品的报废率较高，达到900ppm,於塑通过开展六西格玛活动，将 报废率降低到500ppm,并得到冇效的控制。在分析阶段，小组对电路板的主要加丁过程进 行了 FMEA分析，以寻找可能造成电路板报废的关键原因。（1）丝网印刷过程失效模式与影响分析表5丝网印刷过程FMEA分析表过程 功能可能的失效 模式失效可能的结 果S可能原因/失 效机制O当前的过程控制DRPN丝网 印刷1没冇对准焊接点可靠度3设备的精确与误差3印刷工人“检3272焊接用度 超标不足或过多的 焊接3钢印烧损3计算机1*1检（5 焊点/毎小时两 次218设务问题3操作者白检2183站污功能失效8操作问題