汽车行业质量管理核心工具——浅析FTA与FMEA

在汽车制造业，失效模式和影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA）作为汽车行业质量管理领域的核心质量工具，可以说应用非常广泛。

通过FMEA和FTA分析，可以帮助作业人员识别出影响产品质量和可靠性的各种潜在质量问题和失效模式及其原因（包括设计缺陷、工艺问题、环境因素、老化、磨损和加工误差等），从而完善产品设计和纠正工艺缺陷，进而提高产品的质量。

什么是FTA？

故障树分析（FTA-Fault Tree Analysis）是一种自上向下的演绎式的可靠性分析方法。它以一个不希望发生的产品故障事件或灾害性危险事件即顶事件作为分析的对象，从需要分析的事件（顶事件）开始，作为故障树的根，通过由上向下的严格按层次的故障因果逻辑分析逐步向下追查导致事件发生的原因，直到基本事件（底事件），画出故障树，最终找出导致顶事件发生的所有可能原因和原因组合。FTA分析其实是一种以特殊的倒立树状逻辑因果关系图分析系统中不希望出现的状态，在有基础数据时计算出顶事件发生的概率和底事件重要度。

故障树分析主要用在安全工程以及可靠度工程的领域。我们通常利用布尔逻辑组合低阶事件，用来了解系统失效的原因，并用事件符号，逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。通过这种途径找到最好的方式降低风险，或是确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。

故障树分析也用在航空航天、核动力、化工制程、制药、石化业及其他高风险产业，也会用在其他领域的风险识别，例如故障树分析也用在软件工程，在侦错时使用，和消除错误原因的技术很有关系。

什么是FMEA？

FMEA失效模式及效应分析（Failure Mode and Effect Analysis），是一种可靠性设计的重要方法。它是在产品设计阶段或过程设计阶段，通过对构成产品的各系统、零件或工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析造成的后果，从而预先采取必要的措施，以便在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平，从而提高产品的质量和可靠性的一种系统化活动。对各种可能的风险进行评价、分析，及时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个“事前的行为”，而不是“事后的行为”。

FMEA作为一组系列化的活动，其过程包括：找出产品/过程中潜在的故障模式；根据相应的评价体系对找出的潜在故障模式进行风险量化评估；列出故障起因/机理，寻找预防或改进措施。FMEA通常以归纳自下而上的方式执行，重点关注系统的各个部分、如何失效以及这些失效对系统的影响。其中设计DFMEA和过程PFMEA最为常用。

FTA和FMEA的区别

层次的分析方向的差异

FTA：源自结果，从不希望发生的顶事件（上级事件）向原因方面（下级事件）做树形图分解，自上而下。
FMEA：源自原因，从单一故障模式（错误模式）方面向结果，向上级系统的故障方面进行分析，自下而上。

分析的方法的差异

FTA：由顶事件经过中间事件至最下级的基本事件用逻辑符号联结，形成树形图，再计算不可靠度。
FMEA: 填写故障模式对装置、系统的影响，对故障模式的评价，改进措施，并将致命项目（模式）列表描述。

定性与定量分析的功能差异

FTA：将树形图简化，求最小割集并计算顶事件发生的概率。
FMEA：FMEA是定性的，归纳性的方法，不需要计算。

特点差异

FTA：以不希望发生的故障为顶事件。
优点：可以进行深入的分析。它不仅可以分析部件错误，软件错误，控制错误，环境应力等引起的故障，及进行多重故障分析，也可以从逻辑上明确故障的发生过程定量计算顶事件发生的概率。
缺点：其不利的一面是需要熟悉布尔代数和最小割集知识

FMEA:
优点：利用表格，简单列举系统构成零部件的所有故障模式，并假定其发生，可找出系统可能发生的故障。
缺点：只输入硬件的单一故障模式，因而是孤立的分析。对于含大量部件，具有多重功能的工作模式和维修措施的复杂系统，以及环境影响大的系统，在应用上有困难。