FMEA（失效模式與影響分析）簡介
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FMEA(Failure Mode and Effect Analysis，失效模式和效果分析)是一種用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法。
具體來說，通過實行FMEA，可在產(chǎn)品設(shè)計或生產(chǎn)工藝真正實現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的弱點，可在原形樣機階段或在大批量生產(chǎn)之前確定產(chǎn)品缺陷。
FMEA最早是由美國國家宇航局(NASA)形成的一套分析模式，F(xiàn)MEA是一種實用的解決問題的方法，可適用于許多工程領(lǐng)域，目前世界許多汽車生產(chǎn)商和電子制造服務(wù)商(EMS)都已經(jīng)采用這種模式進行設(shè)計和生產(chǎn)過程的管理和監(jiān)控。
FMEA有三種類型，分別是系統(tǒng)FMEA、設(shè)計FMEA和工藝FMEA，本文中主要討論工藝FMEA。
1、確定產(chǎn)品需要涉及的技術(shù)、能夠出現(xiàn)的問題，包括下述各個方面：
² 需要設(shè)計的新系統(tǒng)、產(chǎn)品和工藝；
² 對現(xiàn)有設(shè)計和工藝的改進；
² 在新的應(yīng)用中或新的環(huán)境下，對以前的設(shè)計和工藝的保留使用；
² 形成FMEA團隊。
理想的FMEA團隊應(yīng)包括設(shè)計、生產(chǎn)、組裝、質(zhì)量控制、可靠性、服務(wù)、采購、測試以及供貨方等所有有關(guān)方面的代表。
2、記錄FMEA的序號、日期和更改內(nèi)容，保持FMEA始終是一個根據(jù)實際情況變化的實時現(xiàn)場記錄，需要強調(diào)的是，F(xiàn)MEA文件必須包括創(chuàng)建和更新的日期。
3、創(chuàng)建工藝流程圖。
工藝流程圖應(yīng)按照事件的順序和技術(shù)流程的要求而制定，實施FMEA需要工藝流程圖，一般情況下工藝流程圖不要輕易變動。
4、列出所有可能的失效模式、效果和原因、以及對于每一項操作的工藝控制手段：
4.1對于工藝流程中的每一項工藝，應(yīng)確定可能發(fā)生的失效模式.
如就表面貼裝工藝(SMT)而言，涉及的問題可能包括，基于工程經(jīng)驗的焊球控制、焊膏控制、使用的阻焊劑(soldermask)類型、元器件的焊盤圖形設(shè)計等。
4.2對于每一種失效模式，應(yīng)列出一種或多種可能的失效影響，
例如，焊球可能要影響到產(chǎn)品長期的可靠性，因此在可能的影響方面應(yīng)該注明。
4.3對于每一種失效模式，應(yīng)列出一種或多種可能的失效原因.
例如，影響焊球的可能因素包括焊盤圖形設(shè)計、焊膏濕度過大以及焊膏量控制等。
4.4現(xiàn)有的工藝控制手段是基于目前使用的檢測失效模式的方法，來避免一些根本的原因。
例如，現(xiàn)有的焊球工藝控制手段可能是自動光學檢測(AOI)，或者對焊膏記錄良好的控制過程。
5、對事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級進行排序：
5.1嚴重程度是評估可能的失效模式對于產(chǎn)品的影響，10為最嚴重，1為沒有影響；
事件發(fā)生的頻率要記錄特定的失效原因和機理多長時間發(fā)生一次以及發(fā)生的幾率。
如果為10，則表示幾乎肯定要發(fā)生，工藝能力為0.33或者ppm大于10000。
5.2檢測等級是評估所提出的工藝控制檢測失效模式的幾率，列為10表示不能檢測，1表示已經(jīng)通過目前工藝控制的缺陷檢測。
5.3計算風險優(yōu)先數(shù)RPN(riskprioritynumber)。
RPN是事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級三者乘積，用來衡量可能的工藝缺陷，以便采取可能的預(yù)防措施減少關(guān)鍵的工藝變化，使工藝更加可靠。對于工藝的矯正首先應(yīng)集中在那些最受關(guān)注和風險程度最高的環(huán)節(jié)。
RPN最壞的情況是1000，最好的情況是1，確定從何處著手的最好方式是利用RPN的pareto圖，篩選那些累積等級遠低于80%的項目。
推薦出負責的方案以及完成日期，這些推薦方案的最終目的是降低一個或多個等級。對一些嚴重問題要時常考慮拯救方案，如：
一個產(chǎn)品的失效模式影響具有風險等級9或10；
一個產(chǎn)品失效模式/原因事件發(fā)生以及嚴重程度很高；
一個產(chǎn)品具有很高的RPN值等等。
在所有的拯救措施確和實施后，允許有一個穩(wěn)定時期，然后還應(yīng)該對修訂的事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級進行重新考慮和排序。
在設(shè)計和制造產(chǎn)品時，通常有三道控制缺陷的防線：避免或消除故障起因、預(yù)先確定或檢測故障、減少故障的影響和后果。FMEA正是幫助我們從第一道防線就將缺陷消滅在搖籃之中的有效工具。
FMEA是一種可靠性設(shè)計的重要方法。它實際上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影響分析）的組合。它對各種可能的風險進行評價、分析，以便在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上消除這些風險或?qū)⑦@些風險減小到可接受的水平。及時性是成功實施FMEA的最重要因素之一，它是一個“事前的行為”，而不是“事后的行為”。為達到最佳效益，F(xiàn)MEA必須在故障模式被納入產(chǎn)品之前進行。
FMEA實際是一組系列化的活動，其過程包括：找出產(chǎn)品/過程中潛在的故障模式；根據(jù)相應(yīng)的評價體系對找出的潛在故障模式進行風險量化評估；列出故障起因/機理，尋找預(yù)防或改進措施。
由于產(chǎn)品故障可能與設(shè)計、制造過程、使用、承包商/供應(yīng)商以及服務(wù)有關(guān)，因此FMEA又細分為設(shè)計FMEA、過程FMEA、使用FMEA和服務(wù)FMEA四類。其中設(shè)計FMEA和過程FMEA最為常用。
設(shè)計FMEA（也記為d-FMEA）應(yīng)在一個設(shè)計概念形成之時或之前開始，并且在產(chǎn)品開發(fā)各階段中，當設(shè)計有變化或得到其他信息時及時不斷地修改，并在圖樣加工完成之前結(jié)束。其評價與分析的對象是最終的產(chǎn)品以及每個與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。需要注意的是，d-FMEA在體現(xiàn)設(shè)計意圖的同時還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計意圖。因此，雖然d-FMEA不是靠過程控制來克服設(shè)計中的缺陷，但其可以考慮制造/裝配過程中技術(shù)的/客觀的限制，從而為過程控制提供了良好的基礎(chǔ)。進行d-FMEA有助于：
• 設(shè)計要求與設(shè)計方案的相互權(quán)衡；
• 制造與裝配要求的最初設(shè)計；
• 提高在設(shè)計/開發(fā)過程中考慮潛在故障模式及其對系統(tǒng)和產(chǎn)品影響的可能性；
• 為制定全面、有效的設(shè)計試驗計劃和開發(fā)項目提供更多的信息；
建立一套改進設(shè)計和開發(fā)試驗的優(yōu)先控制系統(tǒng)；
• 為將來分析研究現(xiàn)場情況、評價設(shè)計的更改以及開發(fā)更先進的設(shè)計提供參考。
過程FMEA（也記為p-FMEA）應(yīng)在生產(chǎn)工裝準備之前、在過程可行性分析階段或之前開始，而且要考慮從單個零件到總成的所有制造過程。其評價與分析的對象是所有新的部件/過程、更改過的部件/過程及應(yīng)用或環(huán)境有變化的原有部件/過程。需要注意的是，雖然p-FMEA不是靠改變產(chǎn)品設(shè)計來克服過程缺陷，但它要考慮與計劃的裝配過程有關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計特性參數(shù)，以便最大限度地保證產(chǎn)品滿足用戶的要求和期望。 p-FMEA一般包括下述內(nèi)容：
• 確定與產(chǎn)品相關(guān)的過程潛在故障模式；
• 評價故障對用戶的潛在影響；
• 確定潛在制造或裝配過程的故障起因，確定減少故障發(fā)生或找出故障條件的過程控制變量；
• 編制潛在故障模式分級表，建立糾正措施的優(yōu)選體系；
• 將制造或裝配過程文件化。
FMEA技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展十分迅速。50年代初，美國第一次將FMEA思想用于一種戰(zhàn)斗機操作系統(tǒng)的設(shè)計分析，到了60年代中期，F(xiàn)MEA技術(shù)正式用于航天工業(yè)（Apollo計劃）。1976年，美國國防部頒布了FMEA的軍用標準，但僅限于設(shè)計方面。70年代末，F(xiàn)MEA技術(shù)開始進入汽車工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備工業(yè)。80年代初，進入微電子工業(yè)。80年代中期，汽車工業(yè)開始應(yīng)用過程FMEA確認其制造過程。到了1988年，美國聯(lián)邦航空局發(fā)布咨詢通報要求所有航空系統(tǒng)的設(shè)計及分析都必須使用FMEA。1991年，ISO-9000推薦使用FMEA提高產(chǎn)品和過程的設(shè)計。1994年，F(xiàn)MEA又成為QS-9000的認證要求。目前，F(xiàn)MEA已在工程實踐中形成了一套科學而完整的分析方法。