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在产品设计领域，通常使用一种称为失效模式和影响分析(FMEA)的工具来改进设计或过程。

根据它们的应用，fmea通常分为两种不同的类别:

设计FMEA (D-FMEA)用于产品设计，以识别可能的设计弱点和失效模式。过程FMEA (P-FMEA)是用来识别过程中可能的故障，项目必须通过完成，如机加工操作，或运输从一个操作到下一个。

在我的经验中，我已经使用了一个单独的FMEA模板为每个各自的类别。本文将以D-FMEA为例，说明如何在产品开发周期中使用这种类型的分析。请注意，与公司中常见的模板相比，此模板是一个简化版本，是您进行构建的一个很好的起点。

下载我们的失败模式和影响分析模板

我们FMEA的细节

正如我前面提到的，FMEA是一种工具，目的是在弱点和问题发生之前识别它们。FMEA是通过分解一个组件来实现的，通常是在组件级，并识别出所有我们能想到的可能的故障模式。下图显示了我们的轻量级D-FMEA的样子。

设计失效模式和影响分析

D-FMEA各部件定义如下:

  • 项目-我们将开始识别故障模式的部件或项目。它可以是子装配层，离散组件，或两者兼有。
  • 故障模式-故障发生的具体方式或模式。
  • 失败效果-失败发生的后果或结果。
  • 严重程度——将一个严重程度值分配给失败效果，以量化失败模式发生时将产生多少负面影响。
  • 潜在的原因——潜在的原因不言自明。该区域标识了可能导致故障发生的潜在原因。
  • 发生—发生值定义原因发生的概率。有时在header中它被命名为probability，而不是occurrence。
  • 当前控制-当前监测，测试或预防方案，以防止故障模式的发生。
  • 可检测性-可检测性量化了我们在故障发生前捕获故障模式的能力，基于当前的控制。
  • 风险优先级号(RPN)——RPN是三种评级类别的产物，可以帮助将风险从低到高进行排序。

在我们的FMEA中，我们省略了一些你将在更详细的FMEA中看到的类别。如果用户觉得有必要，他们可以添加这些排除;例如，如果需要在FMEA中跟踪行动以减少RPN，如果更大的团队正在使用该工具，或者如果需要客户报告需求以及故障模式和行动项之间的可追溯性。可能还有许多其他原因需要对这里没有提到的轻量级FMEA进行扩展。

如何建立FMEA

建立一个FMEA并不困难，但是在我们开始分析失效模式设计之前需要一些思考。我们需要做的第一件事是定义每个类别的评级。这将包括严重性、发生和可检测性级别的定义。在本文的示例中，我们将这些类别评级定义如下:

FMEA分析的严重程度、发生情况和可检测性类别评级

评级标准可能会因每个项目而改变，而且不同公司的评级标准很少相同。无论您使用何种描述，重要的是所有参与者和涉众都理解并同意评级标准。

如何完成D-FMEA

现在我们已经设置了D-FMEA，我们准备开始完成文件。在本节中，我们将通过一个使用棘轮驱动的例子。下图是一个普通棘轮的专利艺术品，它有棘爪(7)、棘轮(8)、止动器(62、63和64)和棘轮主体(6)的项目标注。

专利艺术品的一个普通棘轮与项目标注

这些是我们将在FMEA的“项目”列下定义的项目，如下所示(通常情况下，我们将一次列出一个，因为这可以防止我们移动太多的单元格):

FMEA:棘轮的例子

制动器可以分解成更多的组件，但是对于这个例子来说，这样做没有什么价值。下一步是开始识别我们认为可能发生的失效模式。

我的偏好是对每个项目从左到右完成FMEA，然后向下移动到下一个项目，重复。这意味着我们将完成棘轮首先，如下所示。

示例FMEA，从左到右完成，棘轮先完成

我们可以看到，在某些情况下，每种模式都可能有多种效果，比如棘轮和棘爪。我们还看到，这些影响的严重性与原因密切相关。例如，由于牙齿剪切而突然失去传递扭矩的能力，比牙齿从一开始就不能很好地配合来传递扭矩的情况要糟糕得多。

同样重要的是要注意，这两个原因会有不同的发生，因为更有可能的是一个零件将生产超出公差，而不是不符合要求的材料(这可以交换，基于您的制造商的历史)。

最后，我们已经确定了适当的控制措施，旨在从一开始就防止病因发生。对于齿剪，我们可以看到，材料检查和结构分析是目前的控制，防止不良材料的使用，以及结构分析，以确保有足够的设计余量。

在这种情况下，我们现在说的是，我们相信我们更有可能检测到维度问题，而不是物质问题。这是因为功能量规和尺寸检测非常有效，而材料和工艺变化可能未被检测到，并传递不正确的材料数据。

我们可以看到RPN值只是评级的乘积(5*1*2)，我们更关心的是牙齿的剪切，而不是它们直接滑走。这显然是因为可能存在的安全问题，而且肯定需要加以解决。组织通常会说，任何RPN高于某个值，或严重性大于或等于5，都必须处理和减少。

在下图中，我们可以看到完整的FMEA，并且我们开始了解我们首先需要瞄准哪些项目。

完成了FMEA

我们该如何处理这些数据?

现在我们有了FMEA，下一步是什么?我们应该关注最重要的项目，或者在特定的RPN之上，并努力解决这些问题。这可能是通过重新设计，更多的测试，额外的检查标准，或其他有助于解决问题的东西。

在一个完整的FMEA中，这些操作将被记录在实际的FMEA表中。这一点将在下一节详细说明。

进一步的阅读

轻量级FMEA是一个很好的开始，但是在一些组织中还需要填写一些额外的细节。这些细节说明了要采取的操作及其对故障模式的影响。具体来说，新列如下:

  • 建议的操作-这些是为了减少RPN而要采取的操作。通常，RPN高于某个阈值时，总是需要采取行动来降低这三个类别中的一个或多个评级。
  • 所有者和目标日期——每个操作都有一个所有者和指定的目标日期。
  • 已完成的行动——这是记录为降低评级而完成的具体行动的地方。
  • 更新的SEV, OCC, DET -根据已完成的行动的结果，对严重性，发生和可检测性进行另一轮评级。这些行动的目标是至少减少这些类别中的一种，使其在可接受的范围内。
  • 新的RPN -与之前的RPN类似，这是更新的SEV、OCC和DET评级的乘积。这应该总是低于最初的RPN，或者所采取的操作提供的价值很少或没有价值。

主要收获

希望这篇文章能够让您认识到为新的设计或过程完成FMEA的价值。如果您想要减少记录您的发现的文书工作或工作量，轻量级方法是一个很好的方法。如果您需要将FMEA的范围扩大到行动和结果跟踪，那么进一步的阅读部分应该会让您走上正轨。开始,在这里下载免费的联邦应急管理局模板．