故障模式、影響及危害性分析（FMECA）是針對產(chǎn)品所有可能的故障，并根據(jù)對故障模式的分析，確定每種故障模式對產(chǎn)品工作的影響，找出單點(diǎn)故障，并按故障模式的嚴(yán)酷度及其發(fā)生概率確定其危害性。所謂單點(diǎn)故障指的是引起產(chǎn)品故障的，且沒有冗余或替代的工作程序作為補(bǔ)救的局部故障。FMECA包括故障模式及影響分析（FMEA）和危害性分析（CA）。

故障模式是指元器件或產(chǎn)品故障的一種表現(xiàn)形式。一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象。如材料的彎曲、斷裂、零件的變形、電器的接觸不良、短路、設(shè)備的安裝不當(dāng)、腐蝕等。

故障影響是指該故障模式會(huì)造成對安全性、產(chǎn)品功能的影響。故障影響一般可分為：對局部、高一層次及最終影響三個(gè)等級(jí)。如分析飛機(jī)液壓系統(tǒng)中的一個(gè)液壓泵，它發(fā)生了輕微漏油的故障模式，對局部即對泵本身的影響可能是降低效率，對高一層次即對液壓系統(tǒng)的影響可能是壓力有所降低，最終影響即對飛機(jī)可能沒有影響。

將故障模式出現(xiàn)的概率及影響的嚴(yán)酷度結(jié)合起來稱為危害性。

故障模式和影響分析（FMEA）是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，通過對產(chǎn)品各組成單元潛在的各種故障模式及其對產(chǎn)品功能的影響進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性的一種設(shè)計(jì)分析方法。它是一種預(yù)防性技術(shù)，是事先的行為，是紙上談兵的階段，現(xiàn)已從可靠性分析應(yīng)用推廣到產(chǎn)品性能分析應(yīng)用上。它的作用是檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，確定故障模式的原因，及對系統(tǒng)可靠性和安全性進(jìn)行評價(jià)等。

危害性分析（CA）是把FMEA中確定的每一種故障模式按其影響的嚴(yán)重程度類別及發(fā)生概率的綜合影響加以分析，以便全面地評價(jià)各種可能出現(xiàn)的故障模式的影響。CA是FMEA的繼續(xù)，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及可靠性數(shù)據(jù)的獲得情況，CA可以是定性分析也可以是定量分析。

FMECA方法最早在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)出現(xiàn)在航空器主操控系統(tǒng)之失效分析上；20世界60年代美國航天局（NASA）則成功地將FMEA應(yīng)用在航天計(jì)劃上；到上世紀(jì)70年代FMEA則廣為汽車產(chǎn)業(yè)中的零件設(shè)計(jì)所應(yīng)用。

FMEA在上世紀(jì)60年代已經(jīng)加上嚴(yán)重度分析（CA）而形成FMECA方法。20世紀(jì)70年代美國汽車工業(yè)受到日本強(qiáng)大的競爭壓力，不得不努力導(dǎo)入國防與航天領(lǐng)域應(yīng)用的可靠度工程技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠度，其中FMECA即為當(dāng)時(shí)所導(dǎo)入的系統(tǒng)分析方法之一。經(jīng)過一段時(shí)間的推廣，80年代許多汽車公司已逐漸認(rèn)同這項(xiàng)技術(shù)的成效，并開始發(fā)展、建立內(nèi)部適用的FMECA技術(shù)手冊，其后更將FMECA導(dǎo)入流程潛在失效模式之分析與改進(jìn)作業(yè)中。

簡言之，F(xiàn)MECA是藉由確定各項(xiàng)零件的名稱，以及形成失效效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)衡量因子（包括可能發(fā)生失效的型式、失效發(fā)生后的后果危害性、失效本身的嚴(yán)重性，以及失效發(fā)生的機(jī)率和頻率等項(xiàng)目），而判斷出零件的失效狀態(tài)和加以改善措施，來達(dá)到零件正常運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)。如果零件數(shù)很多時(shí)，必須將優(yōu)先處理順序排出來。

FMECA分析中常用的風(fēng)險(xiǎn)衡量因子為風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)(Risk Priority Number:RPN)。RPN由三項(xiàng)指標(biāo)相乘構(gòu)成，分別是發(fā)生度、嚴(yán)重度以及偵測度，即風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）＝發(fā)生度評分×嚴(yán)重度評分×偵測度評分。發(fā)生度是指某項(xiàng)失效原因發(fā)生之機(jī)率，其評分范圍是在1-10分之間。嚴(yán)重度是指當(dāng)失效發(fā)生時(shí)，對整個(gè)系統(tǒng)或是使用者影響的嚴(yán)重程度，其評分范圍是在1-10分之間。偵測度指的是當(dāng)一項(xiàng)零件或組件已經(jīng)完成，在離開制造場所或裝配場所之前，能否檢測出有可能會(huì)發(fā)生失效模式的能力，評分范圍在1-10分之間。

FMECA的實(shí)施步驟通常為：

（1）掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的有關(guān)資料。

（2）掌握產(chǎn)品啟動(dòng)、運(yùn)行、操作、維修資料。

（3）掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料。

這些資料在設(shè)計(jì)的初始階段，往往不能同時(shí)都掌握。開始時(shí)，只能作某些假設(shè)，用來確定一些很明顯的故障模式。即使是初步FMECA，也能指出許多單點(diǎn)失效部位，且其中有些可通過結(jié)構(gòu)的重新安排而消除。隨著設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展，可利用的信息不斷增多，F(xiàn)MECA工作應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，根據(jù)需要和可能應(yīng)把分析擴(kuò)展到更為具體的層次。

（4）定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求。一個(gè)系統(tǒng)的完整定義包括它的主要和次要功能、用途、預(yù)期的性能、環(huán)境要求、系統(tǒng)約束條件和構(gòu)成故障的條件等。由于任何給定的產(chǎn)品都有一個(gè)或多個(gè)工作模式，并且可能處于不同的工作階段，因此，系統(tǒng)的定義還包括產(chǎn)品工作的每個(gè)模式及其持續(xù)工作期內(nèi)的功能說明。每個(gè)產(chǎn)品均應(yīng)有它的功能方框圖，表示產(chǎn)品工作及產(chǎn)品各功能單元之間的相互關(guān)系。

（5）按照產(chǎn)品功能方框圖畫出其可靠性方框圖。

（6）根據(jù)所需要的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有資料的多少來確定分析級(jí)別，即規(guī)定分析到的層次。

（7）找出故障模式，分析其原因及影響。

（8）找出故障的檢測方法。

（9）找出設(shè)計(jì)時(shí)可能的預(yù)防措施，以防止特別不希望發(fā)生的事件。

（10）確定各種故障模式對產(chǎn)品產(chǎn)生危害的嚴(yán)酷程度。

（11）確定各種故障模式的發(fā)生概率等級(jí)。

• 故障模式發(fā)生的概率等級(jí)一般可分為：
  • A級(jí)（經(jīng)常發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生的概率是很高的，即一種故障模式發(fā)生的概率大于總故障概率的0.2.
  • B級(jí)（很可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率為中等，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.1—0.2.
  • C級(jí)（偶然發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障是偶然的，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.01—0.1.
  • D級(jí)（很少發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率是很小的，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.001—0.01.
  • E級(jí)（極不可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率接近于零，即一種故障模式發(fā)生的概率小于總故障概率的0.001.

（12）填寫FMEA表，并繪制危害性矩陣，如果需要進(jìn)行定量FMECA，則需填寫CA表。如果僅進(jìn)行FMEA，則第（11）步驟和繪制危害性矩陣不必進(jìn)行。

FMECA（potential failure mode and effect criticality analysis）分析方法可用于整個(gè)系統(tǒng)到零部件任何一級(jí)，

I類(災(zāi)難性故障)，它是一種會(huì)造成人員死亡或系統(tǒng)(如飛機(jī))毀壞的故障。

Ⅱ類(致命性故障)，這是一種導(dǎo)致人員嚴(yán)重受傷，器材或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，從而使任務(wù)失敗的故障。

Ⅲ類(嚴(yán)重故障),這類故障將使人員輕度受傷、器材及系統(tǒng)輕度損壞，從而導(dǎo)致任務(wù)推遲執(zhí)行、或任務(wù)降級(jí)、或系統(tǒng)不能起作用(如飛機(jī)誤飛)。

Ⅳ(輕度故障)，這類故障的嚴(yán)重程度不足以造成人員受傷，器材或系統(tǒng)損壞，但需要非計(jì)劃維修或修理。

1.明確分析對象

找出零部件所發(fā)生的故障與系統(tǒng)整體故障之間的因果關(guān)系是FMECA的工作思路，所以明確FMECA的分析對象，并針對其應(yīng)有的功能，找出各部件可能存在的所有故障模式，是提高FMECA可靠性和有效性的前提條件。

2.時(shí)間性

FMEA、FMECA應(yīng)與設(shè)計(jì)工作結(jié)合進(jìn)行，在可靠性工程師的協(xié)助下，由產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員來完成，貫徹“誰設(shè)計(jì)、誰分析”的原則，并且分析人員必須有公正客觀的態(tài)度，包括客觀評價(jià)與自己有關(guān)的缺陷，理性分析缺陷的原因。同時(shí)FMEA必須與設(shè)計(jì)工作保持同步，尤其應(yīng)在設(shè)計(jì)的早期階段就開始進(jìn)行FMECA，這將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)并為安排改進(jìn)措施的先后順序提供依據(jù)。如果在產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計(jì)完成并且已經(jīng)投產(chǎn)以后再進(jìn)行FMEA，其實(shí)對設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義不大。一旦分析出原因，就要迅速果斷地采取措施，使FMEA分析的成果落到實(shí)處，而不是流于形式。

3.層次性

進(jìn)行FMECA時(shí)，合理的分析層次確定，特別是初始約定層次和最低約定層次能夠?yàn)榉治鎏峁┟鞔_的分析范圍和目標(biāo)或程度。此外，初始約定層次的劃分直接影響到分析結(jié)果嚴(yán)酷度類別的確定。一般情況下，應(yīng)按以下原則規(guī)定最低約定層次：。

(1)所有可獲得分析數(shù)據(jù)的產(chǎn)品中最低的產(chǎn)品層次；

(2)能導(dǎo)致災(zāi)難的(I類)或致命的(II類)故障的產(chǎn)品所在的產(chǎn)品層次；

(3)定或預(yù)期需要維修的最低產(chǎn)品層次，這些產(chǎn)品可能導(dǎo)致臨界的(III類)或輕度的(IV類)故障。

4.FMECA團(tuán)隊(duì)協(xié)作和經(jīng)驗(yàn)積累

往往FMECA都采用個(gè)人形式進(jìn)行分析的，但是單獨(dú)工作無法克服個(gè)人知識(shí)、思維缺陷或者缺乏客觀性。從相關(guān)領(lǐng)域選出具有代表性的個(gè)人，共同組成FMECA團(tuán)隊(duì)。通過集體的智慧，達(dá)到相互啟發(fā)和信息共享，就能夠較完整和全面地進(jìn)行FMECA分析，大大工作效率。

FMECA特別強(qiáng)調(diào)程序化、文件化，并應(yīng)對FMECA的結(jié)果進(jìn)行跟蹤與分析，以驗(yàn)證其正確性和改進(jìn)措施的有效性，將好的經(jīng)驗(yàn)寫進(jìn)企業(yè)的FMECA經(jīng)驗(yàn)反饋里，積少成多，形成一套完整的FMECA資料，使一次次FMECA改進(jìn)的量變匯集成企業(yè)整體設(shè)計(jì)制造水平的質(zhì)變，最終形成獨(dú)特的企業(yè)技術(shù)特色。