故障模式与影响分析（FMEA） 故障模式及影响分析（ FMEA）是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，提出可以采取的预防改进措施，以提高产品的可靠性的一种设计分析方法。通过故障模式及影响分析，可以迅速揭示比较明显的故障模式并确定单点故障，其中有些故障可以用少量的设计更改予以消除。FMEA 能够帮助研究人员准确地分析产品故障对系统工作所产生的后果，并按照严酷度指标对每一潜在故障模式进行归类，从而获得制定设计、工艺改进和使用补偿措施的依据，提出改进对策。一. FMEA 的作用 1. 为确定可靠性关键件和重要件提供依据，这些产品是进行设计、工艺改进，进而提高其可靠性的主要目标，亦是详细分析、可靠性增长试验、鉴定试验、应力分析和保证安全性的主要对象； 2. 有助于设计人员考虑在薄弱环节上是否采用冗余设计、元器件优选、工艺改进、降额设计和热设计等可靠性技术措施； 3. 为改善既定的制造、装配、交付或服务过程提高依据； 4. 为确定可靠性试验和检验的程序和方法提供重要的信息； 5. 为质量检验或控制点的设置提供有益的信息； 6. 为其他相关活动提供信息。 二. FMEA 的分类 FMEA 可以分为设计 FMEA（DFMEA） 、生产工艺 FMEA（PFMEA） 、使用 FMEA（UFMEA）等。特别地，把 FMEA 的每一故障模式的严酷度与故障模式的出现概率结合起来分析，称为危害分析（CA） ，FMEA 和危害性分析（CA）一起称为故障模式影响与危害分析（FMECA） 。三. FMEA 的程序和内容 故障模式及影响分析通常分为两部分，即“系统（或过程）定义”和“填写故障模式及影响分析（FMEA）表格” 。前者属于 FMEA 的准备工作，后者是 FMEA 的具体内容。 1.系统（或过程）定义 完整的系统（或过程）定义是针对系统的每一项任务、每一任务阶段、各种工作方式及其功能描述，并针对每一任务阶段和工作方式、预期的任务持续时间和设备使用情况、每一产品的功能和输出，以及构成系统和部件故障条件等内容对系统和部件加以说明。完整的系统定义包括四个方面的内容： 系统的任务功能及工作方式、系统的剖面、系统的任务时间以及系统的功能方框图或可靠性方框图等。 2.故障模式与影响分析（FMEA）表格实施故障模式与影响分析的第二步是填写 FMEA 表格（表 1） 。由于系统及其功能的差异，项目小组在设计或选用故障模式与影响分析表格时可以有所增减。 填写 FMEA 表格时，应根据分析的需要，按系统相对复杂程度或功能关系划分出不同的层次。层次的划分通常是从比较复杂的（系统）到比较简单的（零件）逐步进行的。 表 1 故障模式与影响分析表 四. 故障模式与影响分析的要点1. 故障模式（第 4 栏）一般情况下，研究人员可以借助于统计试验、预测或专家系统得到被分析系统或产品各种可能的故障模式。 （1）在进行故障模式分析时应注意以下三点： a. 确定和说明产品在所有任务阶段和所有工作模式下的全部故障模式； b. 重视备份单元的切换、故障检测和隔离环节的故障模式分析，确保备份单元的作用不被上述转换和接口单元的故障所抵消； c. 重视分系统间和设备间各种接口（机、电、液、热等）的故障模式的确定与分析。（2）下列方法常常被用于故障模式的鉴别： a. 对新的零部件可选用与其具有类似功能的产品作为依据，分析出可能的故障模式； b. 对已知或常用的零部件，可采取实际统计结果作为依据； c. 对复杂的零部件或由多个零件组成的产品，可将其作为系统来处理； d. 对于某些潜在的故障模式，可借助于对产品某些物理参数的测试进行推断。 2. 故障原因（第 5 栏）为确定并说明与预想故障模式有关的各种原因，研究人员可以从以下几个方面着手考虑：（1）那些直接导致故障的物理或化学过程、设计或工艺缺陷、零件使用不当或其他过程； （2）因引起品质降低而进一步发展为故障的那些物理或化学过程、设计或工艺缺陷、零件使用不当或其他过程； （3）由于下一约定层次故障模式往往是上一约定层次的故障原因，因此要考虑相连约定层次之间的因果联系； （4）当一个故障模式存在两个以上故障原因时，应确认和填写每一个独立的故障原因。 3. 故障影响（第 79 栏）分析人员应将每一故障模式对局部、高一层次和最终层次的不同影响情况分别填入第 7至 9 栏（通常用不同等级的“严酷度”来度量某一故障模式对最终层次的影响） 。有关三种不同级别的故障影响的内容、特点（或用途）和常见处理办法如表 2 所示。 表 2 三种故障影响的内容、特点及常见处理办法 4. 故障检测方法（第 10 栏） 故障检测方法是关系到发现故障模式、找出故障原因、提出补偿措施的重要步骤。该栏目记录操作人员用以检测故障模式发生的方法和手段，例如目视检查、机内测试设备、音响报警装置、自动传感装置等等。若没有故障检测手段，则在该栏目中填写“无” 。没有故障检测手段通常隐含着某些故障现象不能被及早发现的风险，因而应该引起系统或产品设计人员的足够重视。一般情况下，应能做到每一种故障模式都是可以检测的。 5. 补偿措施（第 11 栏）分析人员应指出并评价那些能够用来消除或减轻故障影响的补偿措施，包括设计上的补偿措施和系统操作或维护人员的应急补偿措施。 （1）设计上的补偿措施可以从如下四个方面着手考虑： a.产品发生故障时，确保继续安全工作的冗余设备； b.安全或保险装置，如监控或报警装置； c.可替换的工作方式，如备用或辅助设备； d.可以消除或减轻故障影响的设计或过程改进，如优选元器件、进行降额设计、实施环境应力筛选、改善产品制造过程，等等。 （2）系统操作或维护人员的应急补偿措施可以从如下两个方面着手考虑： a.进行接口设备分析，确保在产品发生故障时，系统操作或维护人员能够采取最恰当的应急措施； b.进行操作或维护人员因系统异常指示而采取不正确动作所造成的后果分析，并研究其影响。 6. 严酷度类别（第 12 栏） 根据每个故障模式对系统造成的最坏的潜在影响（或后果）确定其严酷度类别。在实际应用中，严酷度类别按每个故障模式对“初始约定层次”产生的最终影响程度来划分。在填写 FMEA 表格时，分析人员应按照事先划分好的严酷度类别，评定每个故障模式的严酷度（如级、级、级、级分别对应灾难性故障、致命性故障、严重故障和轻度故障） ，并将其“类别符号”填入本栏目。 7.备注（第 13 栏）本栏目主要记录对其它栏目的注释和说明，如对改进的建议、异常状态的说明、冗余设备的故障影响、单点故障模式，等等。