精益制造之家专栏内容： 精益话题第十五期（No.15）
专栏内容：FMEA的含义，作用及实施方法
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上文我们说到防错法是如何利用科学的手段来防止失误的发生。那中间很重要的一环就如何通过一些方法来识别过程中容易出现问题的步骤。这里介绍一种方法，称为FMEA(失效模式与影响分析)。它是全世界范围内应用最为广泛的一种可靠性解析手法。
FMEA 的含义
FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段，对构成产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。
FMEA发展之初期，以设计技术为考虑，但后来的发展，除设计时使用外，制造工程及检查工程亦可适用。在ISO 9000系列的标准中，也清楚地记载了FMEA手法在质量领域中的应用。
FMEA 的实施效果
FMEA 可以在企业的开发阶段、设计阶段、制造阶段和使用阶段等产品的整个生命周期中实施。这是一套方法，不是一堆制式表格，是基于事实/经验而不是假设的。FMEA 过程是动态的，是持续不断的，是企业知识库不断完善的过程。
根据应用环节的不同，主要分为设计FMEA 和过程FMEA。
FMEA的分类
所以FMEA 可以支持可靠性解析和设计审查，可视为品质保证和可靠性，维护性极好的一部分。具体的效果如下：
1， 指出重要的故障模式，指出潜在故障或退化故障灯
2， 评估设计或重新检讨设计，支持设计审查
3， 指出品质管理上的问题点
4， 指出维护性设计上的问题点
5， 产品安全方面的应用
FMEA 表单
FMEA表单（例）
FMEA具体解析步骤
FMEA的解析流程
步骤1：理解对象
实施可靠性分析的最重要的是先充分理解解析对象的系统（针对设备可靠性是整体设备系统，针对品质可靠性的是加工过程，针对安全可靠性的是操作过程）。以品质可靠性的控制为例，首先应尽量熟悉产品加工的过程，最好是以最严苛的条件来调查。尽量避免在没有看过产品或没有到过现场的情形下进行。
为了理解解析对象，应该先看看类似的系统或试做的产品的运转过程等。若是在开发阶段这种根本看不到对象系统的情况下，应借助经验丰富的人员，从使用设备、环境条件、法规要求、工艺流程、常见质量问题清单（QA 矩阵）等进行检查。
步骤2：制作流程图
制作工艺流程图，并熟悉工艺过程的关键控制点（CCP），针对设备可以由主机能向各个子系统及组件进行研究。
工艺流程图及设备（例）
步骤3：列举失效模式
首先集合各相关岗位的经验丰富的人员，采用头脑风暴的方法，根据此工艺流程中的各个环节会出现的偏差可以通过人、机、料、法等方面进行考虑并列举。
*头脑风暴法（Brain storming），是指由美国BBDO广告公司的奥斯本首创，该方法主要由价值工程工作小组人员在正常融洽和不受任何限制的气氛中以会议形式进行讨论、座谈，打破常规，积极思考，畅所欲言，充分发表看法。
对于设备机能的失效模式主要有以下：
-机能类的故障模式： 不动作，不停止、动作延迟、提早动作、无法停止在规定位置，无法达到规定参数等。
-机械类故障模式：磨损、腐蚀、变形、龟裂、破损、脱落、震动、松动、弯曲、泄露、过热等
-电气类故障模式：短路、接触不良、烧损、接触不良、过热、异常音、绝缘性降低等
-化学类故障模式：退化、剥落、腐蚀、变色、固化、污染、化学性过热、沸腾等。
步骤4：影响度解析
从设备的角度说，影响解析是指上面列举出的失效模式对于对各子系统，整个系统，甚至安全性造成的影响。
从品质控制的角度说，更多的是产生了更多的风险来源，并导致现场实际上已经识别出并真正出现的质量缺陷（一般公司对于某个工艺流程都有定义好的质量缺陷列表）。
所以FMEA中的Effects就是要检讨除了自身的系统失效以外，对于其他受影响的项目，全部都要进行解析。所以要在安全，质量，环境，经济性等各个方面进行解析。
步骤5：风险程度评估
这里有个很重要的概念必须了解，那就是RPN(风险系数)。
RPN (risk priority number) 是事件发生的频率、严重程度和检测等级三者乘积，被称为风险系数或风险顺序数。其数值愈大潜在问题愈严重，用来衡量可能的工艺缺陷，以便采取可能的预防措施减少关键的工艺变化，使工艺更加可靠。
公式如下：
RPN = 失效的严重度（1-10）x 发生频度（1-10） x 检测等级 （1-10）
RPN值范围从1（绝对最好）到1000（绝对最差），针对具体的分值和对应的标准，一般没有确定的标准，根据FMEA应用场景的不同，有所区分。确定从何处着手的最好方式是利用二八法则，筛选出那些首先应集中关注和风险程度最高的环节。
风险顺序数（SOD）
– 严重度(severity)：又称为影响度，主要是指失效模式对于系统，安全性以及经济性等方面的影响。
严重度的评级（例）
– 发生频度（Occurrence）：主要是指失效模式的发生频度，一般以高、中、低加以量化。
发生频度的评级（例）
– 探测度（detection）：按探测度评价准则，根据检查类别可以分为 (根据防错原理，尽量使用预防的方法为上) ：A= 防错措施 ； B= 检具检查 ； C= 人工检查
探测度的评级（6-10）
探测度评级（1-5）
步骤6：原因分析及对策
这一步骤，主要用结构化问题解决（Structured problem solving）的思路，通过各种分析工具（包括4M分析，why-why分析等），找出问题发生的根源，并采取行动。
当遇到问题的原因无法被完全消除时，可以围绕着RPN的三个方面（SOD）通过降低影响，减少发生的频率，或增加探测度，来改善现状。
步骤7：回顾对策完成后的评估
完成对策后，需要对RPN进行回顾，如果结果还未到达可接收的范围，还需要持续改善。
各流程结束后的FMEA（例）
其他解析手法：
故障树分析（FTA）是由上往下的演绎式失效分析法，利用布林逻辑组合低阶事件，分析系统中不希望出现的状态。故障树分析主要用在安全工程以及可靠度工程的领域，用来了解系统失效的原因，并且找到最好的方式降低风险，或是确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。
故障树分析是演绎推理，是从上到下的方式，分析复杂系统初始失效及事件的影响。故障树分析恰好和失效模式与影响分析（FMEA）相反，FMEA是归纳推理，是从下到上的方式，分析设备或是子系统的单一元件失效或是机能失效的影响。故障树分析用来分析系统如何避免单一般（或是多重）初始故障发生，是很好的工具，但无法用故障树分析找到所有可能的初始故障。FMEA可以用穷举的方式列出所有的初始故障，并识别其局部的影响，不适合用来检验多重失效，或是他们对系统层级的影响。故障树分析会考虑外部事件，而FMEA不会。
最后分享一个生活中的FMEA，博君一笑。
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