失效模式與效應(yīng)分析(failure modes and effects analysis,FMEA)

1、X-失效模式與效應(yīng)分析(failure modes and effects analysis, FMEA)又名：潛在失效模式與效應(yīng)分析(potential failure modes and effects analysis),失效模 式、影響與危害性分析(failure modes, effects, and criticality analysis, FMECA) A概述失效模式與效應(yīng)分析(FMEA )是一步步地識(shí)別在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)或裝配過(guò)程以及最終產(chǎn)品和服務(wù) 中所有可能失效的一種方法?！笆Ｊ健币馑际强赡墚a(chǎn)生某些失效的方式或模式。失效是任何 的錯(cuò)誤或者缺陷，尤其是那些影響顧客的、潛在的或?qū)?/p>

2、際的?！靶?yīng)分析”指的是研究這些失效 的后果或效應(yīng)。這些失效按照他們結(jié)果的嚴(yán)重性、發(fā)生的頻率以及被檢測(cè)到的容易度優(yōu)先排序。FMEA的 目的是從有最高的、優(yōu)先級(jí)的開(kāi)始來(lái)采取行動(dòng)消除或者減少失效。FMEA通常把當(dāng)前有關(guān)失效 的知識(shí)以及所采取的行動(dòng)文檔化，用于持續(xù)的改進(jìn)。FMEA用于設(shè)計(jì)中預(yù)防失效的發(fā)生，之后又用于正在進(jìn)行的過(guò)程操作中的控制。理想地說(shuō)， FMFA開(kāi)始于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段，貫穿于產(chǎn)品或服務(wù)的整個(gè)生命期中。FMEA在19世紀(jì)40年代最早被應(yīng)用于美國(guó)的軍隊(duì)中，然后在航空和自動(dòng)化行業(yè)得到進(jìn)一 步的發(fā)展應(yīng)用。一些行業(yè)已經(jīng)把FMEA的標(biāo)準(zhǔn)正規(guī)化，下面是一個(gè)綜述。在采取FMEA過(guò)程之 前，需通過(guò)其

3、他的參考資料和培訓(xùn)，從而學(xué)習(xí)更多關(guān)于組織和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和具體的方法。A適用場(chǎng)合當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品或服務(wù)正在被設(shè)計(jì)或者重復(fù)設(shè)計(jì)時(shí)，在QFD之后或者在設(shè)計(jì)完成之后；當(dāng)以全新的方式應(yīng)用現(xiàn)有的過(guò)程、產(chǎn)品或服務(wù)時(shí)；在形成新的或改進(jìn)過(guò)程的控制方法以前；當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的過(guò)程、產(chǎn)品或服務(wù)計(jì)劃改進(jìn)的時(shí)候；當(dāng)分析現(xiàn)有的過(guò)程、產(chǎn)品或者服務(wù)失效原因時(shí)；貫穿于過(guò)程、產(chǎn)品或者服務(wù)的生命期中定期進(jìn)行檢查。A實(shí)施步驟這只是一個(gè)大概的過(guò)程，具體的細(xì)節(jié)則隨著組織或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)而有所變化。1組成一個(gè)對(duì)過(guò)程、產(chǎn)品或服務(wù)以及顧客需求有多樣性知識(shí)的跨職能團(tuán)隊(duì)。職能主要包括： 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量、檢驗(yàn)、可靠性、維修、購(gòu)買(mǎi)(供給)、銷(xiāo)售、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)(客戶(hù))、顧客

4、服務(wù)。2識(shí)別FMEA的范圍。它是一個(gè)觀點(diǎn)、系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、過(guò)程或服務(wù)？邊界是什么？應(yīng)該多詳 細(xì)？使用流程圖來(lái)明確范圍并且使每一個(gè)成員都能從細(xì)節(jié)上加以理解(從這里開(kāi)始，我們將使 用“范圍”作為FMEA所研究的主題、表示系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、過(guò)程或者服務(wù))。3把這些明確了的信息寫(xiě)在FMEA表格的頂部，圖表5.57是一個(gè)典型的格式，剩余步驟所 收集的信息將列于表格的列中。4明確“范圍”的功能。常提問(wèn)，如“這個(gè)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、過(guò)程或者服務(wù)的目的是什么？我們 的顧客期望是什么樣的？ ”用類(lèi)似英語(yǔ)中的動(dòng)名詞短語(yǔ)來(lái)命名它。通常需要把這些范圍分解成 獨(dú)立的亞系統(tǒng)、項(xiàng)目、部分、配件或過(guò)程步驟并且明確每個(gè)功能。5對(duì)每項(xiàng)功能而言，識(shí)

5、別出導(dǎo)致它不發(fā)生的所有因素，這就是潛在失效模型。若有必要的話， 重新用更多的細(xì)節(jié)來(lái)描述該功能，從而使失效模型能夠表明該功能的喪失。6對(duì)每個(gè)失效模型，識(shí)別出對(duì)相關(guān)的系統(tǒng)以及相關(guān)的過(guò)程、產(chǎn)品、服務(wù)、顧客或規(guī)章的影響 結(jié)果，這就是潛在失效模型的后果。常提問(wèn)，如“由于失效，顧客經(jīng)歷了些什么？當(dāng)這些失效 產(chǎn)生時(shí)，有什么發(fā)生了？”7確定每個(gè)效應(yīng)的嚴(yán)重性，這就是嚴(yán)重度(S)。嚴(yán)重度常用110來(lái)表示，1代表不重要，10 代表災(zāi)難性的。如果一個(gè)失效模型不止有一個(gè)后果，則把該失效模至最高的嚴(yán)重度寫(xiě)在FMEA 表中。8對(duì)于每個(gè)失效的模型，決定所有潛在的根本原因，常采用本書(shū)中提到的原量分析工具，以 及充分利用團(tuán)隊(duì)成員

6、的知識(shí)與經(jīng)歷。在FMEA表格中列出每個(gè)失效模式產(chǎn)生的可能原因。9對(duì)各個(gè)原因，列出其發(fā)生率(O)。這個(gè)比率估計(jì)了由于某個(gè)原因而導(dǎo)致失效產(chǎn)生的可能性， 發(fā)生率通常用110來(lái)分級(jí)，1代表必不可能發(fā)生而10則為不可避免地發(fā)生。在FMEA表中， 列出每個(gè)原因的發(fā)生率。10對(duì)于每個(gè)原因，識(shí)別出當(dāng)前過(guò)程控制。過(guò)程控制主要包括采用適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)、步驟或機(jī)器 設(shè)備，從而避免這些失效產(chǎn)品到達(dá)顧客的手中。這些控制能夠阻止原因發(fā)生，減少發(fā)生的可能 性，或者在缺陷已經(jīng)發(fā)生但尚未到達(dá)顧客手中之前發(fā)現(xiàn)。11對(duì)每個(gè)控制而言確定出檢測(cè)水平(D)。這個(gè)值估計(jì)出在控制中能檢測(cè)出原因或者是發(fā)現(xiàn) 那些已經(jīng)發(fā)生的、但是顧客尚未受到影響的失效

7、模式的程度。檢測(cè)水平用110的數(shù)字表示，1的意思是肯定能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，10則意味著肯定不能檢測(cè)出 問(wèn)題或控制不存在。在FMEA表中，列出每個(gè)原因的檢測(cè)水平。12 (對(duì)許多企業(yè)而言是可選項(xiàng))失效模型是與某些關(guān)鍵特征相關(guān)聯(lián)嗎？關(guān)鍵特征是反映安 全或與政府規(guī)章相一致的測(cè)量或指標(biāo)，且需要特殊控制。若這樣的話，標(biāo)有“級(jí)別”的一列用 Y或()表示需要特殊控制的地方。通常嚴(yán)重度為9或10并且發(fā)生和發(fā)現(xiàn)率在3以上的稱(chēng)為關(guān) 鍵特征。13計(jì)算危險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)(RPN)，RPN=SXOXD。計(jì)算危害性(CRIT)，是嚴(yán)重度與發(fā)生率相 乘，即CRIT=SXO。應(yīng)該按照解決問(wèn)題的次序?yàn)闈撛谑判?，這些數(shù)字則可為排序提供了指

8、導(dǎo)。14確定建議的行動(dòng)。這些行動(dòng)可能是設(shè)計(jì)或過(guò)程改變，從而降低嚴(yán)重性或發(fā)生率，也可能 是提高檢測(cè)的其他控制。注意誰(shuí)為行動(dòng)負(fù)責(zé)以及目標(biāo)完成的日期。J5當(dāng)行動(dòng)完成時(shí)，在FMEA表格中注明結(jié)果、日期、新的S、O或D及RPN。示例某銀行對(duì)自動(dòng)取款系統(tǒng)(ATM)采用了 FMEA過(guò)程。圖表5.57顯示了該系統(tǒng)的一部分“發(fā)出 錢(qián)”功能以及該功能的一些失效模式。沒(méi)有使用可選項(xiàng)中的“級(jí)別”一列，只是標(biāo)題被放在最 右邊的列中。注意采用RPN和危害性對(duì)各原因的優(yōu)先排序是有差異的。對(duì)RPN而言“機(jī)器繁忙”與“繁 忙的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”分別是第一與第二高的風(fēng)險(xiǎn)性。數(shù)值很高的嚴(yán)重度或者發(fā)生率與值為10的檢 測(cè)水平相乘得到一個(gè)高

9、的RPN。危害性不包括檢測(cè)水平，所以排在最高的原因應(yīng)該是嚴(yán)重度與 發(fā)生率都很高的值：“錢(qián)用完了”。團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)和判斷決定行動(dòng)的優(yōu)先級(jí)。注意事項(xiàng)在進(jìn)行下一步之前沒(méi)有必要完成該步的所有工作。從我們所擁有的信息開(kāi) 始，收集可利用的信息。當(dāng)我們的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)更深層次或更多的可利用的信息時(shí)，循環(huán) 利用從而使我們的FMEA趨向于完善。你所在的組織或企業(yè)應(yīng)該編制相應(yīng)的表格，把嚴(yán)重性、發(fā)生率和檢測(cè)水平的評(píng)分范圍以 及各分值的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)明確給出。例如表5.3就正是這樣的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然有時(shí)使用的評(píng)分范圍是 15。無(wú)論采用什么樣的范圍和標(biāo)準(zhǔn)，都要把標(biāo)準(zhǔn)文檔化并和你的FMEA 一起歸檔。有兩個(gè)基本的FMEA類(lèi)型：

10、設(shè)計(jì)和過(guò)程。設(shè)計(jì)FMFE( DFMF.A)主要關(guān)注部件、裝配、零 件以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的其他方面，目的是減少由于不好的設(shè)計(jì)而引起的失誤。有些參考書(shū)中描述的 系統(tǒng)FMEA，是從廣義上來(lái)表述該系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)開(kāi)始的觀念階段。過(guò)程FMEA(PFMEA)強(qiáng)調(diào)過(guò) 程的步驟，目的是減少由于過(guò)程而引起的失效，以及辨明那些需要控制的過(guò)程變量。有些參考 書(shū)中描述的服務(wù)FMEA，當(dāng)過(guò)程是傳遞服務(wù)的時(shí)候也能被認(rèn)為是過(guò)程FMEA。過(guò)程和服務(wù)的 FMEA 都要求研究魚(yú)骨圖分析的5M：機(jī)器(Machines)、人(Manpower)、材料(Materials) 方法 (Methods)以及測(cè)量(Measurement)。如果你正打

11、算設(shè)計(jì)一個(gè)FMEA，功能常從顧客期望、安全要求、政府規(guī)章以及組織要求 中識(shí)別出來(lái)。QFD經(jīng)常先于FMEA，是很好的功能來(lái)源。如果你正在做過(guò)程或者服務(wù)FMEA，功能常常就是過(guò)程的步驟。使用方框圖、過(guò)程流程 圖、任務(wù)分析來(lái)幫助定義它們。C職責(zé)行動(dòng)結(jié)果功能潛在失效 模型潛在夫效 后果S失教潛在 原因()當(dāng)前過(guò)程 控制D擴(kuò)RNR1T建議行動(dòng)與目標(biāo)賓成H期采取 行動(dòng)S0DRPC R IT顧客 委求的 取錢(qián)量-不能 眼出錢(qián)顧客很 不滿意 不正制的進(jìn) 人存款系統(tǒng) 收支不平衡8現(xiàn)金用盡機(jī)器阻塞交易失敗532內(nèi)部陸現(xiàn)金警罟內(nèi)部阻塞 警告 無(wú)S101020024016(452416取出過(guò)多的錢(qián)銀行損失 現(xiàn)金收支不

12、平衡6現(xiàn)金粘在一起放錯(cuò)面值23裝入程序兩個(gè)人觀察 核實(shí)74847212詢(xún)花賀太長(zhǎng) 時(shí)間顧客-定程 度上生氣3繁忙的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 文易時(shí)電源 中斷72無(wú)無(wú)101021060216圖表5. 57 FMEA舉例表反3 確定嚴(yán)重度、發(fā)生率、檢測(cè)水平的準(zhǔn)則水平準(zhǔn) 則嚴(yán)重度發(fā)生率檢測(cè)水平1不引起顧客注意很高的不可能性1度幾乎確定不能發(fā)現(xiàn)失致或 在適當(dāng)?shù)牡胤經(jīng)]有控制功能即行動(dòng)。這個(gè)是做什么的？如果我們沒(méi)有使用一個(gè)動(dòng)詞來(lái)描述功能，那么它就不是 行動(dòng)。通常的行動(dòng)有開(kāi)放、選擇、控制、保密、移動(dòng)。注意事項(xiàng)：如果你能夠在詞的前面加上 “不將”“不能”，那么它就是一個(gè)動(dòng)詞。例如：不開(kāi)放、不能移動(dòng)。為開(kāi)闊思維想到所有的失效

13、模式，考慮功能失效的檢查單。并不是檢查單上的所有條目 都適用于每種情況，但是通過(guò)檢查單可以避免丟掉失效的模型，例如：一個(gè)火爐正加熱材料， 其功能為“加熱”。功能喪失功能部分喪失能夠完成其功能但需要一些時(shí)間功能發(fā)揮提前或延緩功能逐漸損失功能發(fā)揮過(guò)度伴隨著功能的發(fā)揮發(fā)生一些不期望發(fā)生的不能變熱外面環(huán)不能變熱有時(shí)加熱有時(shí)不加熱花費(fèi)5分鐘來(lái)加熱不能保溫 變得特別熱產(chǎn)生煙步驟5中：“如果必要的話，重新用更多的細(xì)節(jié)來(lái)描述該功能，從而使得失效模型能夠表 示出該功能的喪失”，該步驟的意思是什么？從火爐加熱村料的例子來(lái)看，功能的表述必須暗示 本來(lái)需要花費(fèi)的時(shí)間來(lái)達(dá)到溫度。否則的話“花費(fèi)5分鐘的時(shí)間來(lái)加熱”可能是

14、也可能不是失 效。同樣地，材料在每次加熱中期望達(dá)到的溫度也應(yīng)該具體化從而使“加熱過(guò)度”成為失效。如果我們采用頭腦風(fēng)暴法來(lái)討論潛在的效應(yīng)，一些極少出現(xiàn)但是災(zāi)難性的影響也需要列 出來(lái)。例如，對(duì)失效模型“電燈泡燒毀”，其中一個(gè)效應(yīng)可能使一個(gè)人絆倒、跌落或者受到嚴(yán)重 的損傷一一如果電燈泡夜里在樓梯里燒毀。一種處理這些極少情況的方法是把這些效應(yīng)都分組 在獨(dú)立的失效模型下一一電燈泡在危險(xiǎn)狀況下燒毀一一并且指定模式的嚴(yán)重度、發(fā)生率和監(jiān)測(cè) 水平。這叫做潛在結(jié)果程序(Procedure for Potential Consequences).由于原因的分析常常是困難的和耗時(shí)的，我們常從高風(fēng)險(xiǎn)的失效開(kāi)始分析。RPN和危害性都不是決定高風(fēng)險(xiǎn)和行動(dòng)優(yōu)先級(jí)的簡(jiǎn)單的方法。嚴(yán)重度、發(fā)生率和檢測(cè)水 平權(quán)重不一樣；他們的比率也不是線性的；并且數(shù)學(xué)通常隱藏著一些驚奇。例如，三個(gè)比率都 采用l10的值，所以RPN的范圍為11000然而僅僅有120個(gè)可能的RPN值。可采用 RPN和危害性作為指導(dǎo)，但也要根據(jù)我們自己的判斷。有很高的嚴(yán)重度和任何的發(fā)生率的效應(yīng) 都應(yīng)該強(qiáng)調(diào)。采取一些行動(dòng)使FMEA從紙面上轉(zhuǎn)變成有價(jià)值的工具。通過(guò)采取些行動(dòng)(尤其是那些能 夠降低嚴(yán)重度和發(fā)生率的行動(dòng))，可以防止問(wèn)題的產(chǎn)生。降低設(shè)計(jì)、發(fā)展、啟動(dòng)時(shí)間和成本；提 高顧客滿意度；并且獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 FMEA過(guò)程也依靠其他工具來(lái)收集信息或