Failure Mode and Effects Analysis
FMEA的主要目标是改进设计。
对于系统FMEA,目标是改进系统的设计。
对于设计FMEA,目标是改进子系统或组件的设计。
对于过程FMEA,目标是改进制造过程的设计。
本文总结并列出FMEA的类型,系统FMEA、设计FMEA、过程FMEA、概念FMEA、以可靠性为中心的维护RCM、软件FMEA、Hazard Analysis 危害分析、FMEDA故障模式影响和诊断分析(FMEDA)、FMECA故障模式影响及危害性分析、FMMEA失效模式,机制和影响分析、Human Factors FMEA 人为因素FMEA、设备FMEA、维修FMEA、业务流程FMEA等
整个系统最高级别分析,由各种子系统组成。
重点分析系统相关的缺陷,包括 系统安全,系统集成,子系统之间或与其他系统之间的接口或交互,与周围环境的交互,人机交互,维修以及可能导致整个系统不能按预期工作。在系统FMEA中,重点是系统整体独有的功能和关系(即不存在于较低层)。除了考虑单点故障(单个部件故障可能导致整个系统完全失效)之外,系统级FMEA还包括与接口和交互相关的故障模式。有些公司把人机接口及维修分离到各自的FMEA中。
以自行车为例,自行车系统FMEA的范围是整个自行车作为一个系统,包括各个自行车子系统之间的接口和系统级功能的集成。在这个例子中,目的是确保自行车将以安全可靠的方式完成其预期的功能,并确保自行车系统的整体风险较低。根据需要,单独的FMEA覆盖自行车子系统和组件。
侧重于产品设计,通常在子系统或组件级别。
重点分析设计有关的缺陷,重点在于改进设计并确保产品在设备使用寿命期间的安全可靠运行。设计FMEA的范围包括子系统或组件本身,以及相邻组件之间的接口。设计FMEA通常假定产品将根据规格制造
以自行车手刹为例,子系统级别的设计FMEA的一个例子是自行车的手刹系统。手刹设计FMEA的范围是整个手刹子系统的设计,包括手刹子系统各部件的接口。其目标是确保手刹子系统安全可靠地完成其预期功能,并且子系统设计造成的风险较低。在部件级别设计FMEA的一个例子是自行车刹车片,其范围是刹车片本身的设计。
侧重于制造或装配过程,强调如何改进制造过程,以确保产品能够以安全的方式设计要求,并且停工时间短,废品和返工少。过程FMEA的范围可以包括制造和组装操作,运输,取件,材料运输,存储,包装,运输和标签。过程FMEA通常假定设计是合理的
以自行车制造和组装为例, 自行车过程FMEA的范围是自行车的整套制造和组装操作。目标是确保组装操作按照预期以安全可靠的方式完成,并确保制造和组装的风险较低。
这是FMEA的简短版本,有助于选择最佳的概念选择或者确定系统设计规范的变化。在进行实际设计之前,将考虑每个提出的概念的所有潜在故障模式和影响。
例如,一家自行车公司可能会考虑三种设计方案。一种可能是使用新材料技术的轻量化设计,另一种可能是具有更耐用组件的坚固设计,另一种可能是两者的混合。分析几种自行车概念替代方案中潜在故障的风险,支持确定最优化和可靠的概念以实现项目目标。
这是“用于确定预防性维护(PM)要求的分析过程,并确定需要采取其他必要措施以确保系统的安全和成本有效的运行。”
RCM项目的核心是针对特定制造或运营设备的FMEA,并采取额外的特殊措施确保设备在使用中安全可靠。例如机器人涂料应用系统,以开发预防性维护计划。
适用于软件控制硬件的软件系统。重点在于识别系统弱点,评估软件架构的有效性,验证软件安全要求,确保软件规范可以全面而明确。
目标是
(1)确定软件是否具有硬件故障的容错能力,
(2)确定系统规范中是否缺失要求。
例如汽车防抱死刹车子系统(ABS)上的软件FMEA,重点关注软件如何工作以及如何控制ABS
该方法旨在整个生命周期中检查系统安全相关风险的过程。
系统危害分析(System Hazard Analysis)侧重于识别与使用产品相关的潜在危害,评估和评估风险,控制风险并监控控制的有效性。SHA是美国和国际监管机构对医疗产品的要求。举例:使用国际标准化组织(ISO)14971:2007中概述的风险评估方法对新的体外医疗诊断设备进行的危害分析。危害分析也被许多其他行业使用。
系统关键项目可能发生的潜在故障及影响分析,从产品设计(功能设计、硬件设计、软件设计),生产(生产可行性分析、工艺设计、生产设备设计使用)角度分析以发现影响产品可靠性缺陷和薄弱环节,为指定关键项目和单点故障等清单或可靠性控制计划提供定性依据。
一种系统的方法,用于确定潜在的失效机制和所有潜在失效模式的模型,并确定失效机制的优先顺序。FMMEA通过确定高优先级的失效机制来增强FMEA和FMECA方法的价值,以便制定行动计划以减轻其影响。高优先级的故障机制决定了操作压力以及需要控制的环境和操作参数。失效机制的模型有助于产品的设计和开发。“
系统FMEA,其重点在于分析用户(人类)和设备之间的交互。
有时这种类型的FMEA与系统FMEA集成在一起,其中系统FMEA的范围包括人机交互。
例如新型导弹制导系统的人机界面,其目标是降低人与控制器之间相互作用的风险。
设备FMEA 是一种系统化的方法,帮助团队确定设备的潜在失效模式、潜在失效影响和潜在失效后果,并提出纠正措施以消除或降低潜在失效模式的影响。通常,递交MFMEA 是供应商的责任,供应商制定系统级和分系统级的MFMEA
MFMEA实际上是DFMEA的变体。
MFMEA 与 DFMEA 不同的是:虽然仍是由供应商负责,但不包括组件级设备。具有代表性的 MFMEA 是一个分等级的结构,可以将它分为子系统、组件和最底层的可更换单元
系统FMEA,其重点在于操作过程中设备的安装或维修。
有时这种类型的FMEA与系统FMEA集成在一起,其中系统FMEA的范围包括设备安装和服务。例如:现场维修空调系统,其目的是确保安装或维修的空调系统在维修程序后可靠和安全地运行
着重于业务流程的步骤,以及如何通过改进工作流程,组织管理和决策来最大限度地降低效率。它遵循与过程FMEA类似的格式,除了业务流程的步骤取代制造或装配流程的操作。例如:电子化归档系统潜在的故障的详细分析,以精简和改进系统为目标
FMEA方法可以应用于不同领域,系统FMEA、DFMEA和PFMEA是三种基础FMEA类型,其他FMEA方法大多基于上述几种方法展开分析