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

1、X-失效模式與效應分析(failure modes and effects analysis, FMEA)又名：潛在失效模式與效應分析(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分析(FMEA )是一步步地識別在設計、生產(chǎn)或裝配過程以及最終產(chǎn)品和服務 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 的錯誤或者缺陷，尤其是那些影響顧客的、潛在的或實

2、際的。“效應分析”指的是研究這些失效 的后果或效應。這些失效按照他們結果的嚴重性、發(fā)生的頻率以及被檢測到的容易度優(yōu)先排序。FMEA的 目的是從有最高的、優(yōu)先級的開始來采取行動消除或者減少失效。FMEA通常把當前有關失效 的知識以及所采取的行動文檔化，用于持續(xù)的改進。FMEA用于設計中預防失效的發(fā)生，之后又用于正在進行的過程操作中的控制。理想地說， FMFA開始于產(chǎn)品的概念設計階段，貫穿于產(chǎn)品或服務的整個生命期中。FMEA在19世紀40年代最早被應用于美國的軍隊中，然后在航空和自動化行業(yè)得到進一 步的發(fā)展應用。一些行業(yè)已經(jīng)把FMEA的標準正規(guī)化，下面是一個綜述。在采取FMEA過程之 前，需通過其

3、他的參考資料和培訓，從而學習更多關于組織和行業(yè)的標準和具體的方法。A適用場合當一個產(chǎn)品或服務正在被設計或者重復設計時，在QFD之后或者在設計完成之后；當以全新的方式應用現(xiàn)有的過程、產(chǎn)品或服務時；在形成新的或改進過程的控制方法以前；當對現(xiàn)有的過程、產(chǎn)品或服務計劃改進的時候；當分析現(xiàn)有的過程、產(chǎn)品或者服務失效原因時；貫穿于過程、產(chǎn)品或者服務的生命期中定期進行檢查。A實施步驟這只是一個大概的過程，具體的細節(jié)則隨著組織或行業(yè)的標準而有所變化。1組成一個對過程、產(chǎn)品或服務以及顧客需求有多樣性知識的跨職能團隊。職能主要包括： 設計、生產(chǎn)、質量、檢驗、可靠性、維修、購買(供給)、銷售、市場營銷(客戶)、顧客

4、服務。2識別FMEA的范圍。它是一個觀點、系統(tǒng)、設計、過程或服務？邊界是什么？應該多詳 細？使用流程圖來明確范圍并且使每一個成員都能從細節(jié)上加以理解(從這里開始，我們將使 用“范圍”作為FMEA所研究的主題、表示系統(tǒng)、設計、過程或者服務)。3把這些明確了的信息寫在FMEA表格的頂部，圖表5.57是一個典型的格式，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，如“這個系統(tǒng)、設計、過程或者服務的目的是什么？我們 的顧客期望是什么樣的？ ”用類似英語中的動名詞短語來命名它。通常需要把這些范圍分解成 獨立的亞系統(tǒng)、項目、部分、配件或過程步驟并且明確每個功能。5對每項功能而言，識

5、別出導致它不發(fā)生的所有因素，這就是潛在失效模型。若有必要的話， 重新用更多的細節(jié)來描述該功能，從而使失效模型能夠表明該功能的喪失。6對每個失效模型，識別出對相關的系統(tǒng)以及相關的過程、產(chǎn)品、服務、顧客或規(guī)章的影響 結果，這就是潛在失效模型的后果。常提問，如“由于失效，顧客經(jīng)歷了些什么？當這些失效 產(chǎn)生時，有什么發(fā)生了？”7確定每個效應的嚴重性，這就是嚴重度(S)。嚴重度常用110來表示，1代表不重要，10 代表災難性的。如果一個失效模型不止有一個后果，則把該失效模至最高的嚴重度寫在FMEA 表中。8對于每個失效的模型，決定所有潛在的根本原因，常采用本書中提到的原量分析工具，以 及充分利用團隊成員

6、的知識與經(jīng)歷。在FMEA表格中列出每個失效模式產(chǎn)生的可能原因。9對各個原因，列出其發(fā)生率(O)。這個比率估計了由于某個原因而導致失效產(chǎn)生的可能性， 發(fā)生率通常用110來分級，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， 列出每個原因的發(fā)生率。10對于每個原因，識別出當前過程控制。過程控制主要包括采用適當?shù)臋z驗、步驟或機器 設備，從而避免這些失效產(chǎn)品到達顧客的手中。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)生但尚未到達顧客手中之前發(fā)現(xiàn)。11對每個控制而言確定出檢測水平(D)。這個值估計出在控制中能檢測出原因或者是發(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。檢測水平用110的數(shù)字表示，1的意思是肯定能發(fā)現(xiàn)問題，10則意味著肯定不能檢測出 問題或控制不存在。在FMEA表中，列出每個原因的檢測水平。12 (對許多企業(yè)而言是可選項)失效模型是與某些關鍵特征相關聯(lián)嗎？關鍵特征是反映安 全或與政府規(guī)章相一致的測量或指標，且需要特殊控制。若這樣的話，標有“級別”的一列用 Y或()表示需要特殊控制的地方。通常嚴重度為9或10并且發(fā)生和發(fā)現(xiàn)率在3以上的稱為關 鍵特征。13計算危險優(yōu)先系數(shù)(RPN)，RPN=SXOXD。計算危害性(CRIT)，是嚴重度與發(fā)生率相 乘，即CRIT=SXO。應該按照解決問題的次序為潛在失效排序，這些數(shù)字則可為排序提供了指

8、導。14確定建議的行動。這些行動可能是設計或過程改變，從而降低嚴重性或發(fā)生率，也可能 是提高檢測的其他控制。注意誰為行動負責以及目標完成的日期。J5當行動完成時，在FMEA表格中注明結果、日期、新的S、O或D及RPN。示例某銀行對自動取款系統(tǒng)(ATM)采用了 FMEA過程。圖表5.57顯示了該系統(tǒng)的一部分“發(fā)出 錢”功能以及該功能的一些失效模式。沒有使用可選項中的“級別”一列，只是標題被放在最 右邊的列中。注意采用RPN和危害性對各原因的優(yōu)先排序是有差異的。對RPN而言“機器繁忙”與“繁 忙的計算機網(wǎng)絡”分別是第一與第二高的風險性。數(shù)值很高的嚴重度或者發(fā)生率與值為10的檢 測水平相乘得到一個高

9、的RPN。危害性不包括檢測水平，所以排在最高的原因應該是嚴重度與 發(fā)生率都很高的值：“錢用完了”。團隊應該根據(jù)他們的經(jīng)驗和判斷決定行動的優(yōu)先級。注意事項在進行下一步之前沒有必要完成該步的所有工作。從我們所擁有的信息開 始，收集可利用的信息。當我們的團隊發(fā)現(xiàn)更深層次或更多的可利用的信息時，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)應該編制相應的表格，把嚴重性、發(fā)生率和檢測水平的評分范圍以 及各分值的評分標準明確給出。例如表5.3就正是這樣的評分標準，當然有時使用的評分范圍是 15。無論采用什么樣的范圍和標準，都要把標準文檔化并和你的FMEA 一起歸檔。有兩個基本的FMEA類型：

10、設計和過程。設計FMFE( DFMF.A)主要關注部件、裝配、零 件以及產(chǎn)品設計的其他方面，目的是減少由于不好的設計而引起的失誤。有些參考書中描述的 系統(tǒng)FMEA，是從廣義上來表述該系統(tǒng)，從設計開始的觀念階段。過程FMEA(PFMEA)強調過 程的步驟，目的是減少由于過程而引起的失效，以及辨明那些需要控制的過程變量。有些參考 書中描述的服務FMEA，當過程是傳遞服務的時候也能被認為是過程FMEA。過程和服務的 FMEA 都要求研究魚骨圖分析的5M：機器(Machines)、人(Manpower)、材料(Materials) 方法 (Methods)以及測量(Measurement)。如果你正打

11、算設計一個FMEA，功能常從顧客期望、安全要求、政府規(guī)章以及組織要求 中識別出來。QFD經(jīng)常先于FMEA，是很好的功能來源。如果你正在做過程或者服務FMEA，功能常常就是過程的步驟。使用方框圖、過程流程 圖、任務分析來幫助定義它們。C職責行動結果功能潛在失效 模型潛在夫效 后果S失教潛在 原因()當前過程 控制D擴RNR1T建議行動與目標賓成H期采取 行動S0DRPC R IT顧客 委求的 取錢量-不能 眼出錢顧客很 不滿意 不正制的進 人存款系統(tǒng) 收支不平衡8現(xiàn)金用盡機器阻塞交易失敗532內(nèi)部陸現(xiàn)金警罟內(nèi)部阻塞 警告 無S101020024016(452416取出過多的錢銀行損失 現(xiàn)金收支不

12、平衡6現(xiàn)金粘在一起放錯面值23裝入程序兩個人觀察 核實74847212詢花賀太長 時間顧客-定程 度上生氣3繁忙的計算機網(wǎng)絡 文易時電源 中斷72無無101021060216圖表5. 57 FMEA舉例表反3 確定嚴重度、發(fā)生率、檢測水平的準則水平準 則嚴重度發(fā)生率檢測水平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?shù)牡胤經(jīng)]有控制功能即行動。這個是做什么的？如果我們沒有使用一個動詞來描述功能，那么它就不是 行動。通常的行動有開放、選擇、控制、保密、移動。注意事項：如果你能夠在詞的前面加上 “不將”“不能”，那么它就是一個動詞。例如：不開放、不能移動。為開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，但是通過檢查單可以避免丟掉失效的模型，例如：一個火爐正加熱材料， 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間功能發(fā)揮提前或延緩功能逐漸損失功能發(fā)揮過度伴隨著功能的發(fā)揮發(fā)生一些不期望發(fā)生的不能變熱外面環(huán)不能變熱有時加熱有時不加熱花費5分鐘來加熱不能保溫 變得特別熱產(chǎn)生煙步驟5中：“如果必要的話，重新用更多的細節(jié)來描述該功能，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看，功能的表述必須暗示 本來需要花費的時間來達到溫度。否則的話“花費5分鐘的時間來加熱”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到的溫度也應該具體化從而使“加熱過度”成為失效。如果我們采用頭腦風暴法來討論潛在的效應，一些極少出現(xiàn)但是災難性的影響也需要列 出來。例如，對失效模型“電燈泡燒毀”，其中一個效應可能使一個人絆倒、跌落或者受到嚴重 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都分組 在獨立的失效模型下一一電燈泡在危險狀況下燒毀一一并且指定模式的嚴重度、發(fā)生率和監(jiān)測 水平。這叫做潛在結果程序(Procedure for Potential Consequences).由于原因的分析常常是困難的和耗時的，我們常從高風險的失效開始分析。RPN和危害性都不是決定高風險和行動優(yōu)先級的簡單的方法。嚴重度、發(fā)生率和檢測水 平權重不一樣；他們的比率也不是線性的；并且數(shù)學通常隱藏著一些驚奇。例如，三個比率都 采用l10的值，所以RPN的范圍為11000然而僅僅有120個可能的RPN值?？刹捎?RPN和危害性作為指導，但也要根據(jù)我們自己的判斷。有很高的嚴重度和任何的發(fā)生率的效應 都應該強調。采取一些行動使FMEA從紙面上轉變成有價值的工具。通過采取些行動(尤其是那些能 夠降低嚴重度和發(fā)生率的行動)，可以防止問題的產(chǎn)生。降低設計、發(fā)展、啟動時間和成本；提 高顧客滿意度；并且獲得競爭優(yōu)勢。 FMEA過程也依靠其他工具來收集信息或