FMEA分析与应用研究文档格式.docx

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故障模式及影响分析（FailureMode&

EffectsAnalysis）简称为FMEA，是一种防患于未然的设计质量的控制方法，即在设计之初就对有可能出现或存在的故障模式，以及可能对顾客造成的潜在风险进行分析，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法，是一种定性分析方法.它使得开发者找出可能的潜在缺陷,并在设计中进行适当的预防和控制，使其质量问题在其源头——设计之初就得到有效地控制和处理，从根本上降低直至规避风险.

它采用的是“自下而上”的逻辑归纳法，从系统结构的最低级开始，根据对每个功能单元失效模式的了解跟踪到系统级，从而决定每个失效模式对系统功能的影响。

其目的就是通过分析,了解影响系统功能的关键性零部件的故障情况，以便采取措施改进设计.这种故障分析方法在产品设计阶段得到了广泛使用。

FMEA技术能够较为准确地描述系统与组成系统的各功能单元之间的逻辑关系，并判断功能单元的故障对系统产生的影响程度，使得这些在过去必须依靠人们的文化知识、经验、能力等才能完成的工作在一定程度上降低了对人为因素的依赖性，是一种非常有效的可靠性保障技术。

FMEA的起源及正式应用可以追溯到20世纪50年代初,美国格鲁曼公司第一次将FMEA构思应用于战斗机操作系统的设计分析，并取得良好的效果。

随后,汽车行业也认识到FMEA在安全性评估方面的应用价值，以福特公司为首的三大汽车制造商纷纷将其运用到质量工艺改善上来.美国航空及太空总署（NASA）实施阿波罗登月计划时，在合同中明确要求实施FMEA。

ISO9000标准以及美国军用标准MIL—STD—1543和MIL-STD—785A等标准中均将FMEA列为在产品开发、设计、制造等阶段应该加以运用的质量方法.我国也制订了《系统可靠性分析技术失效模式与影响（FMEA）程序》的国家标准.目前，该项技术发展十分迅速，已被广泛应用航空航天、核工业以及汽车、机械、电子、舰船等领域。

二、FMEA方法类别

在实际工程中,FMEA一般分为四类:

系统FMEA（SFMEA）、设计FMEA（DFMEA）、过程FMEA（PFMEA）、设备FMEA（EFMEA），分别应用于产品开发中的产品策划、产品设计、工艺设计、产品投入运行阶段.FMEA分析是一个循环持续改进的过程，因此不同阶段的FMEA并不是完全独立的。

系统FMEA将研究的系统结构化，并分成系统单元，说明各单元间的功能关系；

从己描述的功能中导出每一系统单元的可想象的失效功能（潜在缺陷）;

确定不同系统单元失效功能间的逻辑关系，以便能在系统FMEA中分析潜在的缺陷、缺陷后果和缺陷原因。

设计FMEA可以分为功能FMEA和硬件FMEA。

前者用于方案论证阶段，此时各部件设计未完成,目的是分析研究系统功能设计的缺陷与薄弱环节,为系统功能设计改进和方案权衡提供依据。

后者用于工程研制阶段,此时产品设计图纸及其它工程设计资料己确定，目的是分析研究系统硬件、软件设计的缺陷与薄弱环节，为系统硬件、软件设计的改进和方案的权衡提供依据。

过程FMEA是由负责制造、装配的工程师、小组主要采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在失效模式及其相关的起因、机理已得到充分的考虑和论述。

设备FMEA是在新设备的投入运行时,进行预先EFMEA，主要是分析、考虑由于设备可能造成的产品品质问题及可靠度问题等原因，预防采取措施消除不良因素；

现有设备、特定的一种设备在运行中出现的设备故障等均可采用FMEA进行改善，以确保设备的正常运转。

三、FMEA使用的几个重要参数

严重度（S）、发生率（O）、难检度（D）和风险顺序数（RPN）是应用FMEA技术时所使用的几个最为重要的参数，下面分别予以介绍：

1、严重度（Severity，记为S）

严重度是指某种潜在的失效模式发生时对产品质量及顾客产生影响的严重程度的评价指标，取值范围在1—10之间。

2、发生率（Occurrence，记为O）

发生率是指某项潜在失效模式发生的可能性，发生的概率越高,其发生率越大，发生率的取值范围在1-10之间。

3、难检度（Detection，记为D）

难检度（D）是指当某项潜在失效发生时，根据现有的控制手段及检测方法，能将其准确检出的概率的评价指标,取值范围在1-10之间。

4、风险顺序系数（RiskPriorityNumber，记为RPN）

风险顺序系数（RPN）是严重度（S）、发生率（O）和难检度（D）的乘积，即RPN=S*O＊D，取值在1—1000之间。

风险顺序系数是某项潜在失效模式发生的风险性及其危害的综合性评价指标，RPN值高的项目应作为预防控制的重点。

四、FMEA的分析步骤

4.1、FMEA的流程（左图）

4.2、FMEA具体步骤

第一步：

FMEA开始策划阶段

根据产品和优化设计项目的要求，确定FMEA的范围，包括时间进度及要求，即对项目进行策划。

第二步：

FMEA进入实施阶段

（1）首先建立FMEA团队，保证FMEA开发过程中所涉及的各方面人员全部包括在内，并制定相应的FMEA开展工作的制度，如开会制度$讨论原则等；

其次根据FMEA的范围，开展对以往故障模式的调查工作,形成记录。

（2）根据项目的系统或零件框图，或者零件的简图或草图，理清要分析部件的内部界面和外部界面之间的连接关系，如直接连接界面、媒介连接界面、间接连接界面，目的是清晰的说明零部件之间的物理关系,便于后续对功能的分析。

（3）根据顾客要求和产品本身的要求，对系统或零部件的功能进行分析,保证识别出的功能能够满足要求,功能展开可以从功能分析中的十二个方面（安全要求、法规要求、设计功能需求、功能耐久需求、制造工艺要求、整车装配要求、外观要求、人机工程要求、重量要求、物流包装要求、售后服务要求、来自其它系统的零件）入手,对需要完成的FMEA进行逐项分析，保证分析完整无漏项。

（4）建立功能与界面之间的关系矩阵。

将分析出来的功能与界面进行关联，通过功能来寻找实现的界面，通过界面分析可以实现的功能，便于项目团队在明确了应分析的部件和相互接口，正确识别相互之间的关系，便于后续FMEA分析环节中能够更加深入的展开。

（5）将功能与界面关系矩阵中的相关联的内容,直接导入到FMEA分析表的项目功能栏中，直接体现功能与零部件的对应关系，初步形成FMEA开始分析的依据，这样能够保证在分析中不会出现功能分析不到的现象。

（6）接下来对各种功能可能存在的潜在失效模式进行逐个分析，包括失效后果、失效原因、机理、现行设计控制进行分析，根据失效出现的严重度、频度以及失效的探测度,对项目的风险顺序值进行排计算。

根据风险顺序数值以及严重度的综合考虑，对潜在失效模式采取一定的建议措施，指定责任人并规定措施完成的目标日期，到此FMEA实施阶段结束，初始FMEA可以存档。

关键内容如下：

a：

故障模式分析：

故障时产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态（对某些产品如电子元件、弹药等称为失效）。

而故障模式是故障的表现形式,如短路、开路、断裂、过度损耗等。

一般研究产品的故障时是通过故障模式找出故障原因.故障模式是FMEA分析的基础，同时也是进行其他故障分析（如故障树分析、事件树分析）的基础之一。

在对具体的系统进行故障分析时，必须首先明确系统故障判据，并注意区分功能故障和潜在故障。

在进行故障模式分析时还应注意,应确定和描述产品在每一种功能下可能的故障模式。

一个产品可能具有多种功能，而每一种功能又可能具有多种故障模式，分析人员的任务就是找出产品的每一种功能的全部可能的故障模式.此外,复杂系统一般具有多种任务功能。

在武器装备的研制中常用任务剖面描述不同的任务功能，而每个任务剖面又由多个任务阶段组成,产品在每一个任务阶段中又具有不同的工作模式.因此，在进行故障模式分析时,还要说明产品的故障模式是在哪一个任务剖面的哪一个任务阶段的哪种工作模式下发生的.在系统的寿命周期内,分析人员通过统计、试验或分析预测，即可经过各种目的的FMEA掌握系统的全部故障模式。

b:

故障原因分析:

故障模式分析只说明了产品将以什么模式发生故障，并未说明产品为何发生故障的问题.因此，为了提高产品的可靠性，还必须分析产生每一故障模式的所有可能原因。

分析故障原因一般从两个方面着手，一方面是导致产品功能故障或潜在故障的产品自身的那些物理、化学或生物变化过程等直接原因；

另一方面是由于其他产品的故障、环境因素和人为因素等引起的间接故障原因。

直接故障原因又称为故障机理。

正确区分故障模式与故障原因是非常重要的.故障模式是可观察到的故障表现形式，而直接故障原因描述的是由于设计缺陷、质量缺陷、元部件误用和其他故障过程而导致故障的机理。

例如，在晶体管内基片上有一个裂缝，可以导致集电极到发射极开路,在这里“集电极到发射极开路”是故障模式,而“晶体管内基片上有裂缝”是故障原因（机理）。

c:

故障影响分析：

故障影响系指产品的每一个故障模式对产品自身或其他产品的使用、功能和状态的影响。

当分析系统中某产品的故障模式对其他产品的故障影响时通常按预定义的约定层次结构进行，即不仅要分析该故障模式对该产品所在相同层次的其他产品造成的影响，还要分析该故障模式对该产品所在层次的更高层次产品的影响.通常将这些按约定层次划分的故障影响分别称为局部影响、高（上）一层次影响和最终影响.使用严重度参数（上文）。

d：

风险分析：

风险分析的目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响，它是一种相对定量的分析方法，通常借助图形工具（如矩阵图）来辅助分析.风险分析常用的方法有两种,即风险优先数（RiskPriorityNumber，RPN）法和危害性分析（CriticalityAnalysis）法，前者主要用于汽车等民用工业领域,后者主要用于航空、航天等军用领域。

风险优先数法对故障模式发生的频度、故障影响的严重程度及故障可检出的难度按经验分级打分，然后由故障模式的发生度、严重度和探测度的乘积计算出RPN（上文介绍）。

故障检测方法分析：

针对分析找出的每一个故障模式，分析其故障检测方法，以便为系统的维修性、测试性设计以及系统的维修工作提供依据.故障检测方法一般包括目视检查、离机检测、原位测试等手段，如BIT（机内测试）、自动传感装置、传感仪器、音响报警装置、显示报警装置等。

e:

补偿措施分析:

补偿措施分析是针对每个故障模式的原因、影响、提出可能的补偿措施,这是关系到能否有效地提高产品可靠性的重要环节.分析人员应提出并评价那些能够用来消除或减轻故障影响的补偿措施。

第三步：

FMEA进行更新阶段

通过RPN可对各故障模式进行相对的危害性进行评定。

针对RPN较高的故障模式提出改进措施，根据FMEA建议措施在后续设计和更改过程中的落实情况,及相应措施进行跟踪的结果，对相应的严重度、频度及探测度的数值进行修改，并对RPN进行再次评估,满足项目结果的要求。

完成后对项目FMEA最终进行归档，一个FMEA到此完成。

第四步：

控制阶段

该阶段是FMEA结果的实际运用,就是使改进后的过程程序化并通过有效的监测方法保持改进的成果。

该阶段主要是通过对纠正措施的落实来保证改进后的措施标准化，保证改进工作的结果得以延续，同时改变员工相应