精益制造之家專欄內(nèi)容： 精益話題第十五期（No.15）

專欄內(nèi)容：FMEA的含義，作用及實(shí)施方法

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上文我們說到防錯(cuò)法是如何利用科學(xué)的手段來防止失誤的發(fā)生。那中間很重要的一環(huán)就如何通過一些方法來識別過程中容易出現(xiàn)問題的步驟。這里介紹一種方法，稱為FMEA(失效模式與影響分析)。它是全世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一種可靠性解析手法。

FMEA 的含義

FMEA是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和過程設(shè)計(jì)階段，對構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對構(gòu)成過程的各個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動。

FMEA發(fā)展之初期，以設(shè)計(jì)技術(shù)為考慮，但后來的發(fā)展，除設(shè)計(jì)時(shí)使用外，制造工程及檢查工程亦可適用。在ISO 9000系列的標(biāo)準(zhǔn)中，也清楚地記載了FMEA手法在質(zhì)量領(lǐng)域中的應(yīng)用。

FMEA 的實(shí)施效果

FMEA 可以在企業(yè)的開發(fā)階段、設(shè)計(jì)階段、制造階段和使用階段等產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中實(shí)施。這是一套方法，不是一堆制式表格，是基于事實(shí)/經(jīng)驗(yàn)而不是假設(shè)的。FMEA 過程是動態(tài)的，是持續(xù)不斷的，是企業(yè)知識庫不斷完善的過程。

根據(jù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的不同，主要分為設(shè)計(jì)FMEA 和過程FMEA。

FMEA的分類

所以FMEA 可以支持可靠性解析和設(shè)計(jì)審查，可視為品質(zhì)保證和可靠性，維護(hù)性極好的一部分。具體的效果如下：

1， 指出重要的故障模式，指出潛在故障或退化故障燈

2， 評估設(shè)計(jì)或重新檢討設(shè)計(jì)，支持設(shè)計(jì)審查

3， 指出品質(zhì)管理上的問題點(diǎn)

4， 指出維護(hù)性設(shè)計(jì)上的問題點(diǎn)

5， 產(chǎn)品安全方面的應(yīng)用

FMEA 表單

FMEA表單（例）

FMEA具體解析步驟

FMEA的解析流程

步驟1：理解對象

實(shí)施可靠性分析的最重要的是先充分理解解析對象的系統(tǒng)（針對設(shè)備可靠性是整體設(shè)備系統(tǒng)，針對品質(zhì)可靠性的是加工過程，針對安全可靠性的是操作過程）。以品質(zhì)可靠性的控制為例，首先應(yīng)盡量熟悉產(chǎn)品加工的過程，最好是以最嚴(yán)苛的條件來調(diào)查。盡量避免在沒有看過產(chǎn)品或沒有到過現(xiàn)場的情形下進(jìn)行。

為了理解解析對象，應(yīng)該先看看類似的系統(tǒng)或試做的產(chǎn)品的運(yùn)轉(zhuǎn)過程等。若是在開發(fā)階段這種根本看不到對象系統(tǒng)的情況下，應(yīng)借助經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，從使用設(shè)備、環(huán)境條件、法規(guī)要求、工藝流程、常見質(zhì)量問題清單（QA 矩陣）等進(jìn)行檢查。

步驟2：制作流程圖

制作工藝流程圖，并熟悉工藝過程的關(guān)鍵控制點(diǎn)（CCP），針對設(shè)備可以由主機(jī)能向各個(gè)子系統(tǒng)及組件進(jìn)行研究。

工藝流程圖及設(shè)備（例）

步驟3：列舉失效模式

首先集合各相關(guān)崗位的經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，采用頭腦風(fēng)暴的方法，根據(jù)此工藝流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)會出現(xiàn)的偏差可以通過人、機(jī)、料、法等方面進(jìn)行考慮并列舉。

*頭腦風(fēng)暴法（Brain storming），是指由美國BBDO廣告公司的奧斯本首創(chuàng)，該方法主要由價(jià)值工程工作小組人員在正常融洽和不受任何限制的氣氛中以會議形式進(jìn)行討論、座談，打破常規(guī)，積極思考，暢所欲言，充分發(fā)表看法。

對于設(shè)備機(jī)能的失效模式主要有以下：

-機(jī)能類的故障模式： 不動作，不停止、動作延遲、提早動作、無法停止在規(guī)定位置，無法達(dá)到規(guī)定參數(shù)等。

-機(jī)械類故障模式：磨損、腐蝕、變形、龜裂、破損、脫落、震動、松動、彎曲、泄露、過熱等

-電氣類故障模式：短路、接觸不良、燒損、接觸不良、過熱、異常音、絕緣性降低等

-化學(xué)類故障模式：退化、剝落、腐蝕、變色、固化、污染、化學(xué)性過熱、沸騰等。

步驟4：影響度解析

從設(shè)備的角度說，影響解析是指上面列舉出的失效模式對于對各子系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)，甚至安全性造成的影響。

從品質(zhì)控制的角度說，更多的是產(chǎn)生了更多的風(fēng)險(xiǎn)來源，并導(dǎo)致現(xiàn)場實(shí)際上已經(jīng)識別出并真正出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷（一般公司對于某個(gè)工藝流程都有定義好的質(zhì)量缺陷列表）。

所以FMEA中的Effects就是要檢討除了自身的系統(tǒng)失效以外，對于其他受影響的項(xiàng)目，全部都要進(jìn)行解析。所以要在安全，質(zhì)量，環(huán)境，經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面進(jìn)行解析。

步驟5：風(fēng)險(xiǎn)程度評估

這里有個(gè)很重要的概念必須了解，那就是RPN(風(fēng)險(xiǎn)系數(shù))。

RPN (risk priority number) 是事件發(fā)生的頻率、嚴(yán)重程度和檢測等級三者乘積，被稱為風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)。其數(shù)值愈大潛在問題愈嚴(yán)重，用來衡量可能的工藝缺陷，以便采取可能的預(yù)防措施減少關(guān)鍵的工藝變化，使工藝更加可靠。

公式如下：

RPN = 失效的嚴(yán)重度（1-10）x 發(fā)生頻度（1-10） x 檢測等級 （1-10）

RPN值范圍從1（絕對最好）到1000（絕對最差），針對具體的分值和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，一般沒有確定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)FMEA應(yīng)用場景的不同，有所區(qū)分。確定從何處著手的最好方式是利用二八法則，篩選出那些首先應(yīng)集中關(guān)注和風(fēng)險(xiǎn)程度最高的環(huán)節(jié)。

風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（SOD）

– 嚴(yán)重度(severity)：又稱為影響度，主要是指失效模式對于系統(tǒng)，安全性以及經(jīng)濟(jì)性等方面的影響。

嚴(yán)重度的評級（例）

– 發(fā)生頻度（Occurrence）：主要是指失效模式的發(fā)生頻度，一般以高、中、低加以量化。

發(fā)生頻度的評級（例）

– 探測度（detection）：按探測度評價(jià)準(zhǔn)則，根據(jù)檢查類別可以分為 (根據(jù)防錯(cuò)原理，盡量使用預(yù)防的方法為上) ：A= 防錯(cuò)措施 ； B= 檢具檢查 ； C= 人工檢查

探測度的評級（6-10）

探測度評級（1-5）

步驟6：原因分析及對策

這一步驟，主要用結(jié)構(gòu)化問題解決（Structured problem solving）的思路，通過各種分析工具（包括4M分析，why-why分析等），找出問題發(fā)生的根源，并采取行動。

當(dāng)遇到問題的原因無法被完全消除時(shí)，可以圍繞著RPN的三個(gè)方面（SOD）通過降低影響，減少發(fā)生的頻率，或增加探測度，來改善現(xiàn)狀。

步驟7：回顧對策完成后的評估

完成對策后，需要對RPN進(jìn)行回顧，如果結(jié)果還未到達(dá)可接收的范圍，還需要持續(xù)改善。

各流程結(jié)束后的FMEA（例）

其他解析手法：

故障樹分析（FTA）是由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)。故障樹分析主要用在安全工程以及可靠度工程的領(lǐng)域，用來了解系統(tǒng)失效的原因，并且找到最好的方式降低風(fēng)險(xiǎn)，或是確認(rèn)某一安全事故或是特定系統(tǒng)失效的發(fā)生率。

故障樹分析是演繹推理，是從上到下的方式，分析復(fù)雜系統(tǒng)初始失效及事件的影響。故障樹分析恰好和失效模式與影響分析（FMEA）相反，F(xiàn)MEA是歸納推理，是從下到上的方式，分析設(shè)備或是子系統(tǒng)的單一元件失效或是機(jī)能失效的影響。故障樹分析用來分析系統(tǒng)如何避免單一般（或是多重）初始故障發(fā)生，是很好的工具，但無法用故障樹分析找到所有可能的初始故障。FMEA可以用窮舉的方式列出所有的初始故障，并識別其局部的影響，不適合用來檢驗(yàn)多重失效，或是他們對系統(tǒng)層級的影響。故障樹分析會考慮外部事件，而FMEA不會。

最后分享一個(gè)生活中的FMEA，博君一笑。

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