1、FMEA的由來(lái)和歷史
FMEA（Failure Modes and Effects Analysis）是一種系統(tǒng)性的方法，用于識(shí)別和評(píng)估系統(tǒng)、產(chǎn)品或流程中的潛在故障模式和它們的影響。FMEA的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)20年代，最早是在軍事和航空工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的，但它在不同行業(yè)中的使用逐漸擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。
50年代初，美國(guó)第一次將FMEA思想用于一種戰(zhàn)斗機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析；
60年代中期，F(xiàn)MEA技術(shù)正式用于航天工業(yè)（Apollo計(jì)劃）；
1976年，美國(guó)國(guó)防部頒布了FMEA的軍用標(biāo)準(zhǔn)，但僅限于設(shè)計(jì)方面?！ ?/span>
70年代末，F(xiàn)MEA技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入汽車工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備工業(yè)?！ ?/span>
80年代初，進(jìn)入微電子工業(yè)?！ ?/span>
80年代中期，汽車工業(yè)開(kāi)始應(yīng)用過(guò)程FMEA確認(rèn)其制造過(guò)程。
1988年，美國(guó)聯(lián)邦航空局發(fā)布咨詢通報(bào)要求所有航空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及分析都必須使用FMEA?！ ?/span>
1991年，ISO-9000推薦使用FMEA提高產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)?！ ?/span>
1994年，F(xiàn)MEA又成為QS-9000的認(rèn)證要求。
以下是FMEA的發(fā)展歷史的概要：
軍事應(yīng)用：FMEA最早是在美國(guó)軍事領(lǐng)域應(yīng)用的。它最初是在20世紀(jì)40年代末和50年代初，由美國(guó)軍方的可靠性工程師和分析師開(kāi)發(fā)和使用的。軍事行業(yè)需要高度可靠的裝備和系統(tǒng)，以確保戰(zhàn)場(chǎng)上的效能和士兵的安全，因此FMEA被用于幫助識(shí)別和減輕潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)。
航空航天應(yīng)用：FMEA的早期應(yīng)用也可以追溯到航空航天工業(yè)，特別是在美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的項(xiàng)目中。NASA使用FMEA來(lái)評(píng)估太空任務(wù)中的飛行器和系統(tǒng)的可靠性。
工業(yè)和汽車行業(yè)：FMEA的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到工業(yè)制造和汽車制造等領(lǐng)域。這些行業(yè)也面臨著高度競(jìng)爭(zhēng)和質(zhì)量要求，因此FMEA成為了一種有用的工具，用于提高產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量。
標(biāo)準(zhǔn)化和普及：FMEA方法逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，并在不同行業(yè)中廣泛傳播。不同行業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)組織制定了特定的FMEA標(biāo)準(zhǔn)和指南，以確保一致性和最佳實(shí)踐。
我們做FMEA的目的是：
能夠容易、低成本地對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程進(jìn)行修改，從而減輕事后危機(jī)的修改。
找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施；益處顯而易見(jiàn)：
指出設(shè)計(jì)上可靠性的弱點(diǎn)，提出對(duì)策
針對(duì)要求規(guī)格、環(huán)境條件等，利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或模擬分析，對(duì)不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)加以改善，節(jié)省無(wú)謂的損失
有效的實(shí)施FMEA，可縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間及開(kāi)發(fā)費(fèi)用
FMEA發(fā)展之初期，以設(shè)計(jì)技術(shù)為考慮，但后來(lái)的發(fā)展，除設(shè)計(jì)時(shí)間使用外，制造工程及檢查工程亦可適用
改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性與安全性
總的來(lái)說(shuō)，F(xiàn)MEA的發(fā)展是由于對(duì)產(chǎn)品和系統(tǒng)可靠性、安全性和質(zhì)量的不斷追求，以及對(duì)潛在故障和風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注。它的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展，成為許多領(lǐng)域中質(zhì)量管理和風(fēng)險(xiǎn)管理的重要工具。不同行業(yè)和組織根據(jù)其需求和要求繼續(xù)發(fā)展和改進(jìn)FMEA方法。
FMEA是“Failure Modes and Effects Analysis”的縮寫(xiě)，意為故障模式和影響分析。它是一種系統(tǒng)性的方法，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，包括工程、制造業(yè)、醫(yī)療保健等，用于識(shí)別和優(yōu)先考慮系統(tǒng)、流程或產(chǎn)品中潛在的故障模式。FMEA的主要目的是積極評(píng)估和減輕風(fēng)險(xiǎn)，以提高產(chǎn)品或流程的可靠性和安全性。
2、FMEA的流程
定義范圍：確定要分析的系統(tǒng)、流程或產(chǎn)品，并為FMEA研究設(shè)定邊界。
組建跨職能團(tuán)隊(duì)：組建一個(gè)成員來(lái)自不同領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的團(tuán)隊(duì)，以確保進(jìn)行全面的分析。
識(shí)別組件和功能：列出正在分析的系統(tǒng)或流程的所有組件或功能。
識(shí)別故障模式：對(duì)于每個(gè)組件或功能，識(shí)別所有可能的故障模式。故障模式是組件或功能可能發(fā)生故障的方式。
確定影響：對(duì)于每個(gè)故障模式，評(píng)估對(duì)系統(tǒng)、流程或產(chǎn)品的潛在影響?？紤]每個(gè)故障的直接后果和下游后果。
分配嚴(yán)重性評(píng)分：為每個(gè)故障模式的影響分配嚴(yán)重性評(píng)分。通常采用一個(gè)評(píng)分標(biāo)尺（例如，1到10），較高的數(shù)字表示影響更嚴(yán)重。
識(shí)別原因：確定導(dǎo)致每個(gè)故障模式的根本原因或機(jī)制。了解原因有助于制定有效的預(yù)防措施。
分配發(fā)生率評(píng)分：估計(jì)每個(gè)故障模式發(fā)生的可能性。再次使用評(píng)分標(biāo)尺（例如，1到10），較高的數(shù)字表示發(fā)生可能性更高。
分配檢測(cè)率評(píng)分：評(píng)估在故障模式達(dá)到客戶或產(chǎn)生重大影響之前能夠檢測(cè)到的可能性。使用評(píng)分標(biāo)尺（例如，1到10），較高的數(shù)字表示檢測(cè)能力較低。
計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPNs）：為每個(gè)故障模式的嚴(yán)重性、發(fā)生率和檢測(cè)率評(píng)分相乘（RPN = 嚴(yán)重性 x 發(fā)生率 x 檢測(cè)率）。這有助于確定哪些故障模式需要立即關(guān)注。較高的RPN表示更高的優(yōu)先級(jí)。
優(yōu)先考慮行動(dòng)：集中關(guān)注RPN最高的故障模式。制定和優(yōu)先考慮減輕這些風(fēng)險(xiǎn)的行動(dòng)計(jì)劃，考慮成本效益、可行性和資源等因素。
實(shí)施改進(jìn)：將建議的行動(dòng)付諸實(shí)踐，以降低故障模式的風(fēng)險(xiǎn)。
審查和監(jiān)控：持續(xù)審查和監(jiān)控FMEA結(jié)果以及已實(shí)施行動(dòng)的有效性。根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
FMEA是風(fēng)險(xiǎn)管理和質(zhì)量改進(jìn)的有價(jià)值工具。它幫助組織在設(shè)計(jì)或流程規(guī)劃階段及早識(shí)別和解決潛在問(wèn)題，最終提高產(chǎn)品的可靠性和安全性。
3、對(duì)電路做FMEA為什么覺(jué)得低效且效果不好
對(duì)電路進(jìn)行FMEA（故障模式和影響分析）可能出現(xiàn)效率低和效果不佳的情況，這可能是由于以下一些原因造成的：
復(fù)雜性和規(guī)模：電路通常非常復(fù)雜，包含許多元件和互相關(guān)聯(lián)的部分。在大規(guī)模電路中，識(shí)別潛在的故障模式和評(píng)估它們的影響可能非常耗時(shí)，并且難以捕捉所有可能的情況。
缺乏歷史數(shù)據(jù)：在某些情況下，可能缺乏足夠的歷史數(shù)據(jù)來(lái)支持準(zhǔn)確的FMEA分析。這可能導(dǎo)致基于猜測(cè)或假設(shè)進(jìn)行評(píng)估，從而影響了分析的質(zhì)量。
難以預(yù)測(cè)性能：電路的性能受到許多因素的影響，包括環(huán)境條件、電源變化等。這些因素可能在FMEA分析中難以準(zhǔn)確地建模和預(yù)測(cè)。
復(fù)雜的故障模式：電路中的故障模式可以非常復(fù)雜，有時(shí)很難確定哪些故障可能會(huì)發(fā)生，以及它們的影響如何傳播。這增加了FMEA的挑戰(zhàn)性。
缺乏標(biāo)準(zhǔn)化：與其他行業(yè)相比，電路領(lǐng)域可能缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的FMEA方法和工具。這可能導(dǎo)致不一致性和不適應(yīng)的分析方法。
專業(yè)知識(shí)不足：有效的FMEA需要具備相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。如果團(tuán)隊(duì)成員缺乏必要的背景知識(shí)，分析的質(zhì)量可能會(huì)受到影響。
過(guò)度謹(jǐn)慎：有時(shí)，在電路FMEA中可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)度謹(jǐn)慎的情況，即過(guò)多關(guān)注較小的潛在故障，這可能導(dǎo)致資源浪費(fèi)和不必要的成本。
為了提高電路FMEA的效率和效果，可以考慮以下方法：
集成自動(dòng)化工具：使用計(jì)算機(jī)輔助工具來(lái)加速故障識(shí)別和影響分析，以處理大規(guī)模電路。
使用歷史數(shù)據(jù)：如果可用，利用過(guò)去的故障數(shù)據(jù)和性能信息來(lái)支持分析。
增強(qiáng)專業(yè)知識(shí)：確保FMEA團(tuán)隊(duì)具備足夠的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
簡(jiǎn)化和優(yōu)化過(guò)程：聚焦關(guān)鍵組件和最有可能發(fā)生嚴(yán)重故障的部分，以提高分析的實(shí)際價(jià)值。
與其他方法結(jié)合：考慮將FMEA與其他可靠性工程技術(shù)和質(zhì)量管理方法結(jié)合使用，以獲取更全面的信息。
最重要的是，F(xiàn)MEA應(yīng)該被視為一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，而不僅僅是一次性的任務(wù)。不斷審查和更新FMEA分析以反映新的信息和經(jīng)驗(yàn)可以幫助改進(jìn)電路的可靠性和性能。
4、關(guān)于FIT故障注入測(cè)試
FIT故障注入測(cè)試通常被用作檢驗(yàn)和驗(yàn)證FMEA（Failure Modes and Effects Analysis）的測(cè)試方法。FIT測(cè)試的主要目的是確保FMEA分析的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的可靠性。
具體來(lái)說(shuō)，F(xiàn)IT測(cè)試涉及故意向系統(tǒng)或組件注入故障、錯(cuò)誤或異常，以驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠正確識(shí)別、處理和應(yīng)對(duì)這些故障情況。這些故障注入可以是軟件錯(cuò)誤、硬件故障、通信問(wèn)題等。通過(guò)這種方式，F(xiàn)IT測(cè)試可以用來(lái)驗(yàn)證FMEA中識(shí)別的潛在故障模式和其影響，以及系統(tǒng)是否按照預(yù)期處理這些故障。
FIT測(cè)試的結(jié)果可以用來(lái)確認(rèn)FMEA分析中的假設(shè)和估算是否準(zhǔn)確，并驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足可靠性和安全性要求。因此，F(xiàn)IT測(cè)試是FMEA的一種補(bǔ)充，用于確保FMEA分析的可信度，并確保系統(tǒng)在面對(duì)實(shí)際故障情況時(shí)的性能符合預(yù)期。
總之，F(xiàn)IT故障注入測(cè)試是一種有助于驗(yàn)證FMEA分析的有用方法，幫助企業(yè)確保其產(chǎn)品或系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和安全性。
通過(guò)FMEA的設(shè)計(jì)過(guò)程中，仔細(xì)思考FIT測(cè)試的方法作為驗(yàn)收手段，是FMEA有效落地的重要手段。
5、FMEA如何執(zhí)行
FMEA（Failure Modes and Effects Analysis）的基本思想包括"遍歷性"和"系統(tǒng)性"：
遍歷性（Exhaustiveness）：
遍歷性是指FMEA的分析過(guò)程應(yīng)該盡可能詳盡地考慮所有可能的故障模式和其潛在影響。這包括對(duì)系統(tǒng)、產(chǎn)品或流程中的各個(gè)組件和功能進(jìn)行全面的審查，以確保沒(méi)有潛在問(wèn)題被忽略。
系統(tǒng)性（Systematic）：
系統(tǒng)性是指FMEA應(yīng)該是一個(gè)有條不紊、有組織的方法，采用系統(tǒng)性的步驟來(lái)執(zhí)行。這包括明確定義范圍、組建跨職能團(tuán)隊(duì)、識(shí)別故障模式、評(píng)估影響、分配嚴(yán)重性、原因分析、發(fā)生率評(píng)估、檢測(cè)率評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算等一系列有序的步驟。
通過(guò)遍歷性和系統(tǒng)性，F(xiàn)MEA的目標(biāo)是確保所有可能的故障模式都得到考慮，并且它們的風(fēng)險(xiǎn)和影響得到準(zhǔn)確評(píng)估。這有助于組織識(shí)別和解決潛在的問(wèn)題，降低故障風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或流程的可靠性和安全性。
總之，F(xiàn)MEA的基本思想是通過(guò)全面地、系統(tǒng)性地審查和評(píng)估潛在故障模式來(lái)預(yù)防和減輕潛在問(wèn)題。這使得FMEA成為了質(zhì)量管理和風(fēng)險(xiǎn)管理中的強(qiáng)大工具。
那么這兩點(diǎn)在硬件設(shè)計(jì)的過(guò)程中是如何體現(xiàn)的呢？
FMEA的分析方法：
硬件法，從硬件的角度，對(duì)每個(gè)器件管腳輸出分別去考慮故障模式、故障影響、檢測(cè)補(bǔ)償措施。（因?yàn)槲覀儽闅v了每一個(gè)器件、每一個(gè)器件的每一個(gè)管腳，所以這里體現(xiàn)了遍歷性）
功能法，每個(gè)產(chǎn)品可以完成若干功能，而功能可以按輸出分類。這種方法將輸出一一列出，并對(duì)它們的故障模式進(jìn)行分析。對(duì)應(yīng)系統(tǒng)級(jí)、單板級(jí)分析。（此處按照功能和場(chǎng)景，對(duì)故障模式分別進(jìn)行遍歷和分析）。
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