潜在失效模式及其后果分析 (FMECA)

潜在失效模式与效果分析潜在失效模式与效果分析（Failure Modes and Effects Analysis，简称FMEA）是一种系统的、有序的、定量的方法，用于识别和评估产品或过程中的潜在失效模式以及这些失效模式可能导致的效果。

FMEA是一种常用的风险管理工具，广泛应用于制造业、医疗保健、航空航天、汽车工业等领域。

在本文中，我们将详细介绍FMEA的基本概念、步骤和应用，并阐述其在产品设计和过程改进中的重要性。

一、潜在失效模式与效果分析的基本概念潜在失效模式与效果分析是一种早期风险评估工具，其目的是通过系统地识别和评估潜在失效模式，以便预测和减少失效造成的负面影响。

具体来说，FMEA通过对潜在失效模式（Failure Modes）、失效原因（Causes）和失效后果（Effects）进行定量评估，可以帮助组织找出潜在问题并采取相应的措施来防止或减轻失效所带来的影响。

二、潜在失效模式与效果分析的步骤1.确定分析的范围和目标：在进行FMEA之前，需要明确分析的范围和目标，确定要分析的产品、过程或系统以及评估的关键项。

2.组建团队和制定计划：选择一个跨学科的团队，包括设计工程师、质量工程师、操作人员等，制定一个详细的计划来指导整个FMEA的过程。

3.识别失效模式：对于要分析的产品或过程，团队成员应该结合自己的专业知识和经验，识别可能的失效模式。

4.评估失效后果：对于每个失效模式，团队需要评估其可能的后果，包括对用户、环境、生产过程和设备的影响。

5.确定失效原因：对于每个失效模式，团队需要分析可能的失效原因，包括设计、材料、人员和设备等方面的问题。

6.评估失效的概率和严重程度：对于每个失效模式，团队需要评估其发生的概率和严重程度，以确定失效的风险级别。

7.制定纠正措施：根据对失效模式的分析和评估结果，团队制定相应的纠正措施，包括设计改进、工艺改进和人员培训等。

8.实施纠正措施和跟踪效果：团队需要实施纠正措施，并跟踪其效果，确保问题得到解决并进行效果验证。

FMECA定义故障模式、影响和危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，简称FMECA) 是在工程实践中总结出来的，以故障模式为基础，以故障影响或后果为目标的分析技术。

它通过逐一分析各组成部分的不同故障对系统工作的影响，全面识别设计中的薄弱环节和关键项目，并为评价和改进系统设计的可靠性提供基本信息。

FMECA是针对产品所有可能的故障，并根据对故障模式的分析，确定每种故障模式对产品工作的影响，找出单点故障，并按故障模式的严重度及其发生概率确定其危害性。

所谓单点故障指的是引起产品故障的，且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。

FMECA包括故障模式及影响分析（FMEA）和危害性分析（CA）。

FMECA表格示例实施FMECA应注意的问题1.明确分析对象找出零部件所发生的故障与系统整体故障之间的因果关系是FMECA的工作思路，所以明确FMECA的分析对象，并针对其应有的功能，找出各部件可能存在的所有故障模式，是提高FMECA可靠性和有效性的前提条件。

2.时间性FMEA、FMECA应与设计工作结合进行，在可靠性工程师的协助下，由产品的设计人员来完成，贯彻“谁设计、谁分析”的原则，并且分析人员必须有公正客观的态度，包括客观评价与自己有关的缺陷，理性分析缺陷的原因。

同时FMEA必须与设计工作保持同步，尤其应在设计的早期阶段就开始进行FMECA，这将有助于及时发现设计中的薄弱环节并为安排改进措施的先后顺序提供依据。

如果在产品已经设计完成并且已经投产以后再进行FMEA，其实对设计的指导意义不大。

一旦分析出原因，就要迅速果断地采取措施，使FMEA分析的成果落到实处，而不是流于形式。

3.层次性进行FMECA时，合理的分析层次确定，特别是初始约定层次和最低约定层次能够为分析提供明确的分析范围和目标或程度。

此外，初始约定层次的划分直接影响到分析结果严酷度类别的确定。

潜在失效模式及后果分析FMEA一基本概念1. 可靠性工程学中应用最多的方法潜在失效模式及后果分析FMEA威布尔概率纸故障树分析法FTA失 效Failure —— 一个产品/过程/系统不能正常工作需要修理或调换也称故障失效模式Failure Mode —— 失效的表现形式失效后果Failure Effect —— 失效给顾客带来的影响失效强调的是产品本身的功能状态事故强调的是造成损害的后果失效并不都引起事故顾客Customer —— 不仅仅是“最终使用者”还可以是后续或下一工序的使用者2. 术语二为什么要FMEA?1预测可以预先发现或评估产品/过程中潜在的失效及影响2持续改进不但改进并积累经验并将其文件化程序化3防错避免同类错误的发生4客户要求部分客户要求供应商有FMEA并不断更新5审核要求为通过QS9000,VDA 6.1等标准必须有FMEA •首先集中有限的资源于高风险项降低开发成本•提高产品功能保证和可靠性•缩短开发周期•改善内部信息交流•将责任和风险管理联系起来三定义FMEA —— Potential Failure Mode and Effects Analysis潜在失效模式及后果分析是一种系统化的可靠性定性分析方法通过对系统各组成部分进行事前分析发现评价产品/过程中潜在的失效模式查明其对系统的影响程度以便采取措施进行预防的分析方法后经发展对可能造成特别严重后果的失效模式进行单独分析称危害度分析CA:Criticality Analysis合称FMECA目前被普遍简称为FMEA常被读作[feime]或各字母单独发音为F,M,E,A50年代初期美国Grumman 公司第一次把FMEA 思想用于一种战斗机的操纵系统的设计分析取得较好效果以后逐渐推广 60年代中期用于美国航天工业阿波罗 1974年用于美国海军1629号军标1985年IEC 公布了FMEA 标准: IEC812这个标准被我国等同采用为GB 7826-87系统可靠性分析技术,失效模式和效应分析(FMEA)程序四 FMEA应用与发展运用FMEA有助于企业提高产品功能保证和可靠性降低担保费用与折扣费用缩短开发周期减少批量投产时发生的问题提高准时供货信誉降低开发成本改进服务改善内部信息交流五 FMEA的类型SFMEA —— 对产品开发过程策划综合评估通过系统子系统分系统不同层次展开自上而下逐级分析更注重整体性逻辑性DFMEA —— 对设计输出评估识别和消除产品及每一零部件的设计缺陷PFMEA —— 对工艺流程的评估识别和消除制造/服务过程中每一环节的潜在隐患六何时需要做FMEA1. 关注焦点新 / 更改环境新 / 更改使用条件 —— SFMEA新 / 更改过程 —— PFMEA新 / 更改设计新 / 更改技术 —— DFMEA2. 事前行为及时性是成功实施FMEA的最重要因之一在产品正式定型之前和过程正式实施之前 FMEA作为设计与工艺评审的有效工具有助于预防缺陷减少损失3. 在产品形成的全过程中 DFMEA PFMEASFMEA策 划产品设计开发过程设计开发生 产七实施FMEA的准备1.团队FMEA 是系统化的专业活动多功能小组会议是FMEA 的主要活动形式多功能小组通常有相关专业人员组成有时包括相关 的工人代表甚至可包括客户或供应商设计工艺制造生产服务质量试验可靠性熟悉产品了解过程富有经验掌握信息和资料多方合作集体智慧专业人员2.相关信息顾客要求法律法规相关标准设计意图同类产品的经验/教训供应商提供的资料……八FMEA的步骤失效模式及影响分析日期PS O D R RE C E P P P P P 零件/过程失效模式失效影响V原因C控制T N措施S O D N1.描述过程2.确定潜在的失效模式3.描述失效的影响4.评估严重度(SEV)5.确定原因6.评估频度(OCC)7.描述目前的控制方法8.评估探测度(DET)9.计算RPN值10.建议及采取措施11.评定措施被采取后的结果开始确定对象风险评估结束失效模式后果原因现行控制/预防措施失效后果严重度 S 失效发生的频度 O 探测度 D 风险度RPN=S*O*DNo 纠正 /预防 措 施高风险Yes失效分析第1步描述过程缺陷数据, PMAP, 过程专家以及客户输入提供了FMEA 的起点针对过程问题与组员达成共识第2步确定潜在的失效模式列出过程当中每一步骤里潜在的可能出现错误的事项第3步描述失效的后果列出每个失效模式产生的影响,每个失效模式可能会有多个失效的后果第4步评估严重度(SEV)确定失效对客户影响有多严重严重度的直接功能是评定每个失效后果严重性的等级第5步确定原因识别出什么会引起失效模式的产生第6步评估频度(OCC)确定对客户影响有多严重频度的直接功能是评定原因和对结果产生影响的概率等级第7步描述控制确定探测或预防失效模式产生的现行控制手段第8步评估探测度(DET)探测度的直接功能是评定现有的控制对预防失效后果影响客户的程度第9步计算风险度风险度RPN) = 严重度X频度X不易探测度RPN 帮助理解哪是首先重点要去付出努力做的第10步建议及采取措施RPN值计算出来后纠正措施要首先在RPN最高的过程进行纠正措施的目的是要减少任何一个或所有严重度频度或不易探测度的数值等级第11步评估行动措施确定探测或预防失效模式产生的现行控制手段第12步接下去干什么严重度等级表等级描述12改进的机会已经明确但是没有改进措施失效的影响可以忽略3失效的影响是轻微的客户大概不会觉察到这种缺陷4失效的影响是中等的一些客户可能会觉察到并拒绝接受这种服务/产品567产品过程或服务被严重降级客户会觉察到并且就问题或许会做一些工作或者干脆拒绝接受9810失效的影响是严重的产品/服务将不能达到客户的运行和使用的要求或者会引起安全问题九评估标准频度评价准则表等级描述12在没有到达客户之前能够觉察到最高的缺陷概率有几乎完全预防原因发生的控制方法3在没有到达客户之前能够觉察到很高的缺陷机会4有典型的预防缺陷发生的控制方法在没有到达客户之前能够觉察到中等的缺陷机会56缺陷发生后有探测原因的控制7在没有到达客户之前能够觉察到低等的缺陷机会9在没有到达客户之前能够觉察到最低的缺陷概率客户可能会对产品/服务进行抱怨或干脆拒绝接受很少或没有控制来预防缺陷产生的原因810没有一致性的控制手段来预防缺陷或探测原因不易探测度等级表评估标准是完全固定的吗z有关风险程度的等级划分没有唯一的标准z可以根据企业自身的经验和产品的特点而z定但在同一企业内相类似的产品之间z应采用统一的尺度以保证相互间具有z可比性并且还应考虑在顾客及供应商之z间保持一致性汽车电机电器等民用工业在自身质量保证体系中, 规定在产品/工艺设计确认之前进行FMEA,以确保无缺陷/无隐患并且将其发展为对供应商的要求如QS 9000 质量体系要求——美国汽车工业行动集团AIAG VDA6.1质量体系审核——德国汽车汽车工业联合会VDAFMEA 的应用与发展FMEA ——系统化规范化的方法设计更改工艺更改流程更改控制计划设计意图顾客要求法律法规相关标准同类产品的经验和教训… …确定对象失效模式及后果估计风险评估纠正/预防 措施。

潜在的失效模式及后果分析概述：潜在的失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）是一种系统性的方法，用于识别并评估设计中可能出现的潜在失效模式及其可能的后果。

通过FMEA，可以帮助设计团队和制造商在早期阶段识别和解决设计中的潜在问题，提高产品的可靠性和性能。

1.确定失效模式在进行FMEA之前，首先要识别可能的失效模式。

失效模式是指在实际使用或操作过程中可能发生的特定故障，可能导致系统或组件功能中断或性能丧失。

设计团队应根据产品的特殊要求和预期使用环境，列举潜在的失效模式。

2.评估失效后果对于每个失效模式，设计团队应评估其可能的后果，包括安全、可靠性、功能性和性能方面的潜在影响。

后果评估可以基于已知的工程知识、历史数据、类似产品的分析以及符合相关规范和标准的要求。

3.确定失效的严重程度在评估失效后果后，可以为每个失效模式分配一个严重程度等级。

严重程度等级可以根据对产品和用户的潜在影响进行定义，通常使用数字或字母等级表示。

等级越高，表示失效对产品和用户的影响越严重。

4.分析失效的原因在确定了可能的失效模式和其严重程度后，设计团队应分析失效的原因和潜在根本原因。

通过这一步骤，可以识别导致失效模式的设计、制造或其他因素，并采取相应的措施来预防失效的发生。

5.确定控制措施对于确定的失效模式和其原因，设计团队应确定适用的控制措施，以减少或消除失效的可能性。

控制措施可以包括设计变更、工艺改进、材料选择、测试和验证等。

6.重新评估风险在采取控制措施后，设计团队应重新评估失效模式的严重程度和发生概率。

这可以帮助团队确认控制措施的有效性，并通过进一步的优化来减少潜在的风险。

通过以上步骤，设计团队可以系统地识别并评估设计中的潜在失效模式及其可能的后果。

这种方法有助于提早发现和解决设计问题，减少不必要的成本和时间浪费，改善产品的质量和性能。

FMEA是一个灵活的工具，可以根据不同的应用领域和需求进行定制和适应。

机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用摘要：针对目前国内机床行业的现状，对机床在加工过程中存在的问题进行了分析。

利用潜在失效模式及后果分析（FMECA）技术，结合质量管理工具 PDCA方法，对机床的加工过程进行了改进。

本文在论述机床加工过程中存在问题的基础上，重点介绍了FMECA技术在机床加工过程中的应用。

关键词：机床；失效模式；后果分析引言：通过潜在失效模式技术对设备进行改进，能有效提高设备的加工精度、加工效率、产品质量，提高企业的经济效益。

PDCA产品在生产过程中的失效是一种普遍现象。

机械产品的质量与它所使用的加工设备密切相关。

机械设备失效包括物理、化学、机械等各种形式，其失效后果与其加工对象有着密切联系。

1.机床加工过程中存在的问题由于国内机床行业的起步较晚，自主研发能力较差，因此在机床的制造过程中存在一些问题，具体表现在：（1）设计不合理。

数控机床的设计与制造必须根据数控系统提供的控制指令、输入的信息进行，而这些控制指令和输入信息在加工过程中又是不确定的，从而导致加工精度低、加工效率低、生产成本高。

（2）装备质量低。

国内机床行业经过多年发展，在制造精度方面有了一定提高，但与国外先进水平相比还有一定差距。

主要体现在机床零部件的加工精度、装配精度和整机的刚性等方面。

（3）可靠性较低。

与国外先进水平相比，国内机床行业在可靠性方面还存在一定差距。

主要体现在机床的平均故障间隔时间（MTBF）较短，平均故障修复时间（MTTR）较长。

（4）生产成本高。

由于机床生产和维修工艺不成熟、技术水平落后等原因，国内机床行业在制造过程中普遍存在着“高成本、低产出”的现象，由此造成了企业生产成本居高不下的局面。

（5）行业壁垒低。

虽然我国机床行业起步晚，但由于国家对机床行业采取了优惠政策，近年来发展迅速，目前国内的机床行业已初具规模，一些大型机床企业已进入世界领先行列。

但由于这些企业都是在国外市场发展起来的，因此国内大多数企业缺乏自主知识产权和核心技术。

潜在的失效模式及后果分析〔FMEA〕第1章概论1.1什么是FMEA?潜在的失效模式及后果分析〔英文：PotentialFailureModeandEffectsAnalysis.简称FMEA〕。

是在产品／过程／效劳等的筹划设计时期，对构成产品的各子系统，零部件，对构成过程，效劳的各个程序逐一进行分析，寻出潜在的失效模式，分析其可能的后果，评估其风险，从而预先采取措施，减少失效模式的严重程度，落低其可能发生的概率，以有效地提高质量与可靠性，确保顾客满足的系统化活动。

FMEA是一种系统化的工作技术和模式化的考虑形式。

FMEA确实是根基及早地指出依据经验判定出的弱点和可能产生的缺陷，及其造成的后果和风险，并在决策过程中采取措施加以消除。

FMEA是一个使咨询题系统地得到合理化解决的工具，实际上也是目前全世界行之有效的预防手段，实施FMEA确实是根基依据经验和抽象思维来确定缺陷，在研究过程中系统地剔除这些缺陷的工作方法，它可划分为三个方面：SFMEA－系统FMEADFMEA－设计FMEAPFMEA－过程FMEA1.2FMEA的历史世界上首次采纳FMEA这种概念与方法的是在20世纪60年代中期美国的航天工业。

进进70年代，美国的海军和国防部相继应用推广这项技术，并制订了有关的标准。

70年代后期，FMEA被美国汽车工业界所引用，作为设计评审的一种工具。

1993年2月美国三大公司联合编写了FMEA手册，并正式出版作为QS9000质量体系要求文件的参考手册之一，该手册于1995年2月出版了第2版。

1994年，美国汽车工程师学会SAE公布了SAEJ1739－潜在失效模式及后果分析标准。

FMEA还被广泛应用于其他行业，如粮食、卫生、运输、燃气等部门。

1.3什么缘故要进行FMEA?工程中大量的事实证实，由于筹划设计时期疏忽，分析缺乏，措施不够，以至造成产品／过程／效劳等投进运行时严重程度不同的失效，给顾客带来损失，甚至产生诸如“挑战者〞号航天飞机爆炸的惨痛事故。

潜在的失效模式及后果分析FMEA潜在失效模式及后果分析（FMEA）是一种系统性的方法，用于识别并评估产品或服务的潜在失效模式及其可能的后果。

通过FMEA，可以预测潜在的问题，并采取措施来降低风险和提高产品质量和可靠性。

下面将详细介绍FMEA的步骤、应用场景以及其优点和局限性。

FMEA的步骤通常包括：1.选择问题：确定需要进行FMEA分析的产品、过程或服务。

可以根据关键性、历史数据、风险和可行性等因素进行选择。

2.建立团队：组建一个跨职能的团队，包括设计、制造、质量和客户服务等相关部门的代表。

3.制定过程流程：明确产品或服务的整体流程和关键控制点，以便更好地理解和评估风险和潜在失效模式。

4.识别潜在失效模式：团队决定产品或服务的各个环节可能发生的失效模式，并对其进行详细描述。

5.评估潜在后果：根据失效模式，评估其对产品或服务的可能后果，包括对客户的影响、质量、安全和法规等因素。

6.评估潜在失效的发生可能性：通过搜集历史数据、专家知识和经验，评估各个失效模式的发生概率。

7.评估潜在失效的发现度：评估现有的探测方法和控制措施对潜在失效的发现度。

8.计算风险优先级数值（RPN）：通过将失效后果、潜在发生可能性和发现度综合考虑，计算各个失效模式的风险优先级数值。

9.制定改进计划：根据RPN的大小和重要性，制定措施降低风险，可能包括改进设计、提高制造或服务流程、增加探测方法等。

10.跟踪改进计划的实施：监控措施的实施情况，评估其效果和有效性，并做相应的调整。

FMEA可应用于各个行业和领域，例如汽车制造、医疗器械、航空航天、电子和电气设备等。

它可以帮助企业在产品或服务的设计和制造过程中，识别潜在风险和问题，并采取措施来降低风险，提高质量和可靠性。

通过提前识别潜在问题，FMEA可以帮助企业节省时间、成本和资源，避免质量问题和客户投诉。

FMEA的优点包括：1.提前识别潜在问题：通过FMEA，企业可以在产品或服务投放市场之前就能够预测可能的问题，并采取措施来解决或降低风险。