什么是故障模式及影响分析(FMEA)
几十年来,故障模式及影响分析(FMEA)方法一直被用于进行技术风险分析,识别和减少故障,提高产品和工艺的安全性。该技术在不同的行业、不同应用场景有所差异,但其目标均是防止对最终用户造成伤害,并遵守相应的安全法规。特别是近年来,国内众多企业开展了相应的故障模式及影响分析技术的引入、工具引入或者系统建设。
一、为什么要进行故障模式及影响分析(FMEA)?
团队使用FMEA技术来识别产品生命周期不同阶段的潜在故障,包括产品设计、制造或装配过程、应用、使用阶段的潜在故障等。它有助于评估与这些故障模式相关的风险,对问题进行排序和优先级排序。
FMEA允许团队采取行动来识别、确定优先级、消除或减少故障。故障的优先级根据以下排序:
● 其后果的严重性
● 发生的频率
● 检测难易程度
FMEA强调预防,可有助于降低对人和企业造成伤害的风险。FMEA的循序渐进、逐步实施(例如AIAG的七步法)的方法有利于在实施前确定问题,并评估拟采取的变更对现有过程/工艺的影响。
FMEA的实施可以始于概念设计阶段,并贯穿产品的整个生命周期。它有助于记录当前的知识和行动,以用于持续改进。
二、什么是故障模式及影响分析(FMEA)?
FMEA是一种系统工程方法,用于评估和识别产品或过程/工艺可能在哪里以及如何失效。这是一种主动的方法,用于评估潜在故障的影响,并确定流程中最需要更改的环节。
“故障模式”是指故障发生的方式。在GB/T 3187标准中,给出的定义是相对于给定的功能,故障产品的一种状态;在GJB451A标准中,给出的定义是故障的表现形式。如短路、开路、断裂、过度耗损等。
“影响”是指客户(内部和外部)所经历的不期望的影响。
三、有哪些不同类型的FMEA?
● 系统/硬件/功能FMEA——对整个系统的最高级别进行分析,检查其各个子系统的功能以及它们如何失效。
● 设计FMEA——-识别产品/服务的新设计或变更设计中可能影响用户体验的潜在风险。
● 过程/工艺FMEA——通过查看制造过程步骤、其过程功能、故障模式及其对过程和最终用户的影响来识别过程/工艺变化的风险。
● 服务FMEA——旨在识别和防止由于安装、维护、操作或维修不当而可能发生的服务相关产品故障。
● 软件FMEA——评估系统或软件设计及其执行能力,识别可能损害性能的潜在风险,并做出可预测的反应,以确保系统安全。
● 接口FMEA——当前的产品越来越复杂,产品往往由众多系统、子系统、设备组成,这些系统、设备之间存在多种功能、物理界面关联关系,也就是接口。比如电气接口、机械接口、软件接口、供给服务接口、环境接口、性能参数接口等等。接口FMEA是分析这些接口的故障对于产品的影响如何。
● 损坏模式FMEA——评估由于战斗损伤所造成损坏的表现形式以及损坏的情况、损坏影响。
● 机械FMEA-有助于分析制造过程中使用的机械的潜在故障。
四、如何进行FMEA?
要进行FMEA分析,可以按照如下步骤进行:
● 确定FMEA的范围,并使用产品设计原理图、工艺流程图、制造步骤等详细说明概念、系统、设计、工艺或服务。
● 组建一个跨职能团队,由对过程/工艺/流程、产品和客户需求具有不同知识的人员组成。
● 确定可能包括设计、质量、制造、测试、维护、采购(和供应商)、可靠性、销售、营销(和客户)和客户服务在内的功能。
● 确定目标并将范围划分为项目、零件、组件或工艺步骤。
● 识别每个步骤的功能,然后识别潜在故障模式下每个功能可能发生故障的所有方式。
● 识别每种故障模式对系统、过程、产品、服务、客户或法规的影响。
● 下一步是研究后果,并通过评级来确定故障的潜在影响及其严重程度。
● 使用分析工具确定根本原因,并在FMEA表格上列出每个故障模式的所有可能原因。
● 确定每个原因的发生率(O),并估计产品或工艺生命周期中发生故障的概率。在FMEA表中列出相同内容。
● 确定每个原因的当前过程控制,并对其进行监控,以防止原因发生,减少其发生,或在原因已经发生但客户受到影响之前检测故障。
● 确定每个控制措施/检测手段的检测等级(D)。这将有助于团队在事故发生后但在客户受到影响之前检测原因或故障模式。在FMEA表中列出相同内容。
● 试着找出故障模式是否与反映安全性或符合政府法规的关键特征相关,并需要进行特殊控制。
● 计算风险优先级数(AP),或RPN和关键重要度,以指导对潜在故障进行排序并对其进行优先级排序。
● 确定降低严重性或发生率的建议措施,可能是设计或工艺变更。一旦行动完成,将结果和日期记录在FMEA表格上。