SPC、MSA、FMEA、QFD是啥意思

Posted 2023-05-16

参考技术A SPC 就是利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控，发现过程异常，及时告警，从而达
到保证产品质量的目的。这里的统计技术泛指任何可以应用的数理统计方法，而以控制图理
不能进行诊断，而在现场迫切需要解决诊断问题，否则即使要想纠正异常，也无从下手。
MSA：Measurement System Analysis 的简称。 msa 测量系统分析，它使用数理统计和图
表的方法对测量系统的误差进行分析，以评估测量系统对于被测量的参数来说是否合适，并
确定测量系统误差的主要成份。
FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式和效果分析)是一种用来确定潜在失效模
式及其原因的分析方法。
具体来说，通过实行FMEA，可在产品设计或生产工艺真正实现之前发现产品的弱点，可在
原形样机阶段或在大批量生产之前确定产品缺陷。
质量功能展开 QFD(Quality Function Deployment)是把顾客或市场的要求转化
为设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的多层次演绎分析方法，它体现
了以市场为导向，以顾客要求为产品开发唯一依据的指导思想。在健壮设计的方
法体系中，质量功能展开技术占有举足轻重的地位，它是开展健壮设计的先导步
骤，可以确定产品研制的关键环节、关键的零部件和关键工艺，从而为稳定性优
化设计的具体实施指出了方向，确定了对象。它使产品的全部研制活动与满足顾
客的要求紧密联系，从而增强了产品的市场竞争能力，保证产品开发一次成功。本回答被提问者采纳

潜在失效模式和后果分析 FMEA 10分钟教程

FMEA 是英文 Failure Mode and Effect Analysis的首字母缩写， 中文一般叫“潜在失效模式和后果分析”。从名字就能看出，FMEA重点关注失效模式。后果是由本层失效导致的上层的失效模式，所以后果也算是失效模式。

失效模式

“效”的意思是“功用”，“失效”字面含义可以理解为“失去功用”。

每个产品都有功能。你可以把产品的功能简单理解为帮助用户做事。比如：

• 笔能写字
• 风扇能产生风
• 汽车能运送人、货物

在实际工程开发过程中，功能会被定义得更准确、全面。为了表述简单清晰，本文中的功能、失效、措施只是简单概述。

FMEA中的失效模式指产品功能部分或全部丧失、不期望的产品功能。下面是失效的例子：

• 笔产生的墨迹断断续续是功能部分丧失。
• 笔不能产生墨迹是功能全部丧失。
• 风扇产生噪音是不期望的功能。

为什么做FMEA？

FMEA的目的是预防失效模式的发生。对于商品，失效发生就等于赔钱！比如三星Galaxy Note7自燃。

FMEA是如何预防失效模式发生的呢？

1. 在项目早期就开始使用FMEA。如果在项目快结束的时候才开始做FMEA，该踩的坑已经踩过了，FMEA的预防作用几乎没有了。
2. 通过FMEA找到高风险的失效，并制定预防措施和检测措施降低风险。

对于第二点，已经有成熟的FMEA五步法。

FMEA五步法

FMEA的重点是失效模式，那我们如何找全一个产品的失效模式呢？

有个方法是拿一张白纸，把自己能想到的失效模式写下来。

这个方法很“直接”但不可行，因为肯定会有失效模式被遗漏。如果重要的失效模式被遗漏，很可能导致设计失败，或者后期花费很大代价修复。

一种可行的、经过实践检验的方法是FMEA VDA标准定义的FMEA五步法，其中的步骤1至步骤3可以帮助我们找全一个产品的失效模式。下面是FMEA五步法：

1. 建立结构
2. 从结构导出功能
3. 从功能导出失效
4. 风险分析
5. 优化

FMEA五步法中的步骤4是识别风险项，步骤5是优化风险项，降低其风险。

下面我就用用一支中性笔为例，简单介绍FMEA五步法。

步骤1：建立结构

相比于抽象的功能、失效，一个产品的结构是比较实在的。不遗漏、不重复地列出结构是比较容易的。

比如一只中性笔，有三个子部件，笔帽、笔杆、笔芯。每个子部件根据分析的深度可以继续向下分解，比如笔帽还可以分解为笔帽筒、笔帽夹等等。在本里中假设笔芯是向某个供应商直接购买的，所以没有继续向下分析。

【图1】 结构

步骤2：从结构导出功能

结构中的每一个元素都有功能，比如笔帽就算一个结构元素。没有功能的元素，用户不期望有，而且会增加笔的成本，降低笔的利润，没有人愿意在产品里面留一个无用的结构元素。

功能肯定是依赖结构实现的，没有凭空产生的功能，比如产生墨迹这个功能是由笔芯实现的。

所以，我们可以从产品的结构导出产品的全部功能。

下图中蓝色字体为从结构导出的功能。

【图2】 功能网

步骤3：从功能导出失效

失效可以很容易地用功能来定义。
失效指：

1. 功能部分失效
2. 功能全部失效
3. 产生了不期望的功能

下图中的红色字体为失效。（因为对笔的功能理解不深刻，所以失效定义得比较简单，请读者不要深究）。

【图3】 失效网

步骤4： 风险分析

通过步骤3，我们已经找到所有的潜在失效。下一步的目标是找到高风险、需要重点关注的潜在失效。

为了找到高风险项目，首先我们需要给每个潜在失效的风险打分。FMEA用严重度（Severity）、发生度（Occurrence）和探测度（Detection）三个指标来评估风险。这三个指标的分值都是1分到10分，分值越大，风险越高。在评估风险时，我们需要给每个失效模式确定严重度、发生度和探测度的分值。

失效模式的严重度表示失效模式导致的后果有多么严重。分值越大，后果越严重。失效模式的严重度是从其后果继承来的。比如图3中失效BMT1.1的后果是B1.1。如果失效B1.1的严重度是8，那么失效BMT1.1会从B1.1继承严重度8，BMT1.1的严重度至少是8。

失效模式的发生度表示失效模式发生的概率。分值越大，发生概率越大。预防措施是降低失效模式发生概率的措施。

失效模式的探测度表示失效模式发生后可以被探测到的概率。分值越大，失效不被探测到的概率越大。检测措施是检测到失效发生的措施，提高失效模式被检测到的概率。

基于这三个指标有很多评估风险的方法。

方法1： 把严重度（S），发生度（O）和探测度（D）相乘，得到一个数，叫RPN（Risk Priority Number）。

最开始大家认为RPN值越大的失效模式风险就越大，但实际情况并非如此。比如表1中的例子，手机自燃的严重度比序号2高很多，而且发生度也比较高，它的风险应该比电池不耐用大很多，但手机自燃的RPN却比电池不耐用低，所以RPN和风险会不匹配。

在最新的FMEA VDA标准，已经不推荐用RPN来评估风险了。

【表1】 RPN缺点举例

序号	失效	S	O	D	RPN
1	手机自燃	10	3	1	30
2	电池不耐用	4	8	2	64

方法2： 严重度和发生度组成的风险矩阵。

风险（risk）可以用事件的后果的严重度（severity）和事件本身发生的概率（probability）来评估。严重度越大，概率越高的失效，风险就越大。图4是根据S和O制定的风险矩阵，将S和O值的100中组合分为3类，高风险（红色）、中风险（黄色）、低风险（绿色）。

风险矩阵式比较好的评估失效模式风险方法。

【图4】 SO风险矩阵

方法3： 严重度和检测度组成的风险矩阵。此方法和方法2类似，就不再详细介绍了。

图5确定了失效BMT1.1的S、O、D值，S=8，O=4，D=2。根据图4中的SO风险矩阵，当前为高风险的失效。

【图5】 确定S、O、D值

步骤5： 优化

步骤4找到高风险、需要重点关注的潜在失效，步骤就是想办法降低风险。这里就不再详述了。

一般失效的严重度是由上层失效模式继承得到，不能被降低，能够被降低的是发生度和检测度。

FMEA工具

如果你想用一个工具提高做FMEA的效率，推荐APIS FMEA。

如何安装试用版APIS FMEA，可以参见博文： APIS IQ FMEA 试用版安装包和“破解”（去除60天使用限制）

FAQ

FMEA能分析任何失效吗？

FMEA适合分析单点失效，不适合分析多点失效。

单点失效和多点失效定义可以参见功能安全（ISO26262）。一般用FTA（故障树分析）分析多点失效。

参考

[1] FMEA VDA 标准

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