失效模式效應佮關鍵性分析法

失誤模式效應佮關鍵性分析法（failure mode , effects and criticality analysis ; FMECA）做風險管理的先驅，嘛叫故障模式、影響佮嚴重性分析，是失誤模式佮影響分析（FMEA）的延伸。失效模式佮影響分析是一个由下往上的歸納法分析方式，會當分析機能抑是零組件。FMECA 是佇咧 FMEA 以外增加關鍵性的分析，將各失效模式的機率對應無仝嚴重性的後果來列表，所以會雄雄失效率較懸而且有後果較嚴重的失效模式，因此予失效模式的補救行動會當有上大的效果。

該分析模式創造佇一九五空年代美國空軍。該模式本底試驗戰鬥機駕駛員彈射裝置失效的機率佮其主要原因，經過以負面風險思維反船測試了後，相當有效的提高美國空軍戰機的性能。

一九六一年，美國貝爾實驗室沃森（Watson）等人，佇民兵導彈發射控制系統這馬管理概念應用佇硬體設施。除此，這个分析法較略仔成做美國國家航空航天局（NASA）執行阿波羅計畫的時陣，會當靠度佮安全管理契約內底的重要條款。自此，佇媠對武器系統可靠性佮安全性的重視佮要求之下，風險概念抑是風險管理進入新境地。佇咧太空和北約的軍事計劃當中已經開始用 FMECA 取代 FMEA，毋過其他工業領域猶是使用 FMEA 或者是講變體。

歷史

FMECA 上早佇一九四空年代由美軍發展，佇一九四九年提出 MIL–P–千六百二九。佇一九九空年代早期，美國國家航空佮太空總署的承包商開始使用 FMECA 的變體，嘛真濟無仝款的名稱。一九六六年 NASA 發行其實 FMECA 程序，用佇阿波羅計劃頂懸。了後 FMECA 嘛用佇咧其他的 NASA 計畫內底，包括海賊號、航海家計畫、麥哲倫號金星探測器佮伽利略號探測器等等。可能是因為 MIL–P–一千六百二十九佇一九七四年被 MIL–STD–千六百二九（SHIPS）取代，所以真濟人叫是講 FMECA 是由 NASA 所發展的。佇咧太空計畫發展的同時，FMEA 佮 FMECA 的應用嘛擴展到民航業。一九六七年國際汽車工程師協發行第一份有關 FMECA 的民用規範。民航業這陣傾向使用 FMEA 佮故障樹分析的技術閣配合 SAE ARP 四千七百六十一，較少使用 FMECA，猶毋過有一寡直昇機製造商將 FMECA 用佇民用的旋翼機頂懸。

福特公司佇其平托汽車系列的問題了後，佇一九七空年代開始使用 FMEA，一九八空年代的時陣愈來愈濟汽車廠開始使用 FMEA。歐洲的國際電工委員會佇一九八五年發佈了 IEC 八百十二（這馬的 IEC 六桱空八百十二），講著 FMEA 佮 FMECA 佇各領域的應用。英國標準協會佇一九九一年為著類似的目的發行矣 BS 五千七仔六十–五。

一九八Ｏ年的時陣，MIL–STD–千六百二九 A 取代矣 MIL–STD–一千六百二十九佮一九七七年的航空 FMECA 標準 MIL–STD–二千空七十。MIL–STD–千六百二九 A 佇一九九八年取消，無其他替代的標準。毋過佇軍事佮太空領域猶是真闊為使用。

方法論

無仝的 FMECA，其方法論會有細細的無仝款。根據 RAC CRTA–FMECA，FMECA 一般會包括以下的步數：

系統定義。
定義基本原則佮假使條件，通好進行設計。
建構系統方塊圖
識別失效模式（元件級抑是機能級）
分析失誤影響 / 原因
將結果囥入設計的程序當中
依失效影響的嚴重度分類
進行關鍵性的計算
依失效模式的關鍵性排序
確認關係項目
將結果囥入設計的程序當中
揣出失效偵測、隔離佮補救措施
進行會當維護性分析
共分析做文件，記錄無法度修正的設計區域，揣出為著欲減少失效風險需要做的特別控制方式
提出建議方案
針對糾正的措施敢是實施以及其有效性閣再進行追蹤

FMECA 會當機能抑是零件來做，照機能的 FMECA 考慮著每一个機能方角（比如講電源抑是放大器）失效時的影響，啊若以零件的 FMECA 考慮逐个零件（譬如講電阻、電晶器、微電路抑是活門）失效時的影響。照零件的 FMECA 所需要的人力較濟，但是比較會當知影失效出現的機率。相對來講，照機能的 FMECA 較會去進行，會當對完整的風險有幫贊，較會當看出其他減緩風險的可能性，若是會當配合定量危害分析方法內底的失誤樹仔 FTA 分析法，兩个人有相輔伴的效果。

關鍵性的分析會當是定量的，嘛會當是定性的，依照會當取得的金件失效資料。

系統定義

佇這个步驟，需定義愛分析的主要系統，並且共分解做像系統、子系統抑是設備、單元抑是子組件佮零件等層級。對系統佮其他的系統作機能會當描述，包括所有的工作模式佮任務階段。

定義基本原則佮假使

佇咧開始細部份析進前，需定義基本原則佮假使。可能包括以下的項目：

標準化的任務簡介，配合特定的固定期間任務階段。
失效率和失效模式資料的來源
計畫來進行的系統燒機測試，可能有的故障偵測崁率
分析欲以機能的抑是以零件的
考慮的準則（任務中止、安全性、會當維護性等等）
無重複標示零件抑是機能的系統
嚴重性分類的定義

方塊圖

紲落來伊，系統佮子系統攏會用方塊圖來表示。會靠度方塊圖抑是故障樹仔大約嘛是此一階段的建立。遮的圖是用來追蹤資訊佇無仝的系統階層中是按怎流動、捌別關鍵路徑佮界面，揣出較低階失效會對系統較高階部份的影響。

失效模式識別

針對分析中的每一个零件抑是每一个機能，攏有完整的失效模式列表。對機能型的 FMECA，捷看的失效有：

袂赴時運作
當需要運作的時陣失效
無輸出
間斷性的輸出
錯誤輸出（假定目前條件下）
無效輸出（任意條件）

針對零件型的 FMECA，失效的模式會當參考像 RAC FMD–九十一抑是 RAC FMD–九十七類的資料庫。遮的資料庫毋但會當提供失效模式，嘛會當提供各失效的模式的機率，譬如講每一个機能抑是零件會列佇一个大矩陣，伊每一个失效的模式是一欄。因為乎 FMECA 會包括足濟的資料，所以需要針對每一个零件抑是的機能有一个唯一的代號，嘛需要針對每一个失效的模式有唯一的番號。

失效影響分析

佇咧 FMECA 矩陣內底每一个失效攏需配合基本原則所訂起的準則，加誠確認其實的影響，閣坉去到矩陣內底。影響會分做對你本身的、嘿頂一層的，猶閣對整個系統的。系統級的影響可能包括：

系統失效
運作降額
系統狀態上的失效
無隨影響無仝層級中使用的失效影響分類會當配合工程的判斷方式，由分析者是針對系統規劃。

嚴重性分類

需要針對每一个失效的模式，以系統級的影響指定對應嚴重性分類，閣坉落去 FMECA 矩陣內底。一般可以比較少量的分類，大半會分做三个至十个嚴重性分類。如果用 MIL–STD–千六百二九 A 進行 FMECA，一般會按照 MIL–STD–八百八十二進失效嚴重性的分類。

目前美國聯邦航空管理局（FAA）、 NASA 佮歐洲的太空總署 FMECA 嚴重分類攏是以 MIL–STD–八百八十二為其基礎。

失效檢測方式

針對每一个元件佮每一个失效的模式，需要分析系統偵測佮回報這項失效的能力。需要針對逐个失效的模式佇咧 FMECA 矩陣內底添入以下三項內底的其中一項：

正常（normal）：系統會當正確的彼號告知工作人員有安全上的狀況。
異常（abnormal）：系統會當正確的告知工作人員有機能各樣的情形，需要工作人員介入才會當恢復正常。
無正確（incorrect）：系統會佇機能異常的回報無正確的安全狀況，抑是佇咧系統正常發出警告（假警告）。

關鍵性排序

失效模式的關鍵性評估會當是定性的，嘛會當是定量的。若是定性的評估，會針對失效模式評估其錯誤可能性的代碼或者是編號。根據 MIL–STD–八百八十二定義五个可能性的坎：

失效模式會當畫佇關鍵性矩陣內底，一軸是嚴重性的等級，另外一陣可能性的等級。

若是定量的評估，會當針對每一个項目的每一个失效模式計算模式關鍵性係數 $ C _ { m } $ 佮項目關鍵性係數 $ C _ { r } $。關鍵性係數會當用以下的數值來計算：

基本失效率 $ \ lambda _ { p } $
失效模式比率 $ \ alpha $
條件的機率 $ \ beta $
任務繼續時間 $ t $

模式的關鍵性係數為 $ C _ { m }=\ lambda _ { p } \ alpha \ beta t $，項目關鍵性係數為 $ C _ { r }=\ sum _ { n=一 } ^ { N } ( C _ { m } ) _ { n } $。

基本失效率 $ \ lambda _ { p } $ 一般是 MIL–HDBK–兩百十七喔 , PRISM , RIAC 兩百十七喔 Plus 抑是類似模型所得的失效機率預測值。
失效模式的比率是對 RAC FMD–九十七之類的資料庫來取得，抑是有機能層面的 FMECA，需要用工程師決定失效模式比率。
條件的機率 $ \ beta $ 表示假設已經出現此失效的模式，佇已經識別的嚴重分類當中，出現對應失效影響的機率，這嘛表示分析者判斷損失出現的可能性。

若是繪圖式的分析方式，這个關鍵性矩陣會當用 $ C _ { m } $ 抑是 $ C _ { r } $ 為其中一个軸，嚴重性代碼做另外一軸。

關鍵項目 / 失效的模式列表

若是針對每一个失效的模式評估其實關鍵性，就會當依嚴重性佮關鍵性係數來將 FMECA 矩陣內底的項目進行排序，會當揣出關鍵的項目以及關鍵的失效模式，希望會當進一步會當針對失效模式設計補救行動。

建議喔

佇完成 FMECA 後，需要針對設計提出會當減少關鍵失效影響的建議，可能包括使用可靠度閣較懸的材料、減少關鍵零件運作時的應力程度，抑是增加系統趁抑是監控的機制。

會當維護性分析

FMECA 產出的資料一般會做為著會當維護性分析佮物流支援分析的基礎。

FMECA 報告

FMECA 報告包括系統描述、基本原則佮假使講、結論佮建議、需要追蹤的糾正措施，閣有對應的 FMECA 矩陣。

風險優先級數計算

RAC CRTA–FMECA 佮 MIL–HDBK–三百三十八攏定義矣風險優先級數（RPN）的計算，做代替關鍵性分析的一種方式。風險優先級數由發現指數（D）、嚴重程度（S）佮出現頻率（O）相乘，伊每一个的計分是對一至十分，上懸的風險優先級數為十 x 十 x 十=一千，表示這失效無法度由檢測來發現，非常的嚴重，而且差不多攏會出現乎。若發生的機率非常低，會當將 O 改做一，風險優先的級數就降做一百，這會當幫助佇針對風險上懸的失效的問題先進行改善。

優點佮缺點

FMECA 的優點包括會當全面性、有系統的建立失效的原因佮其影響之間的關係，而且會當點出一个別的失效模式，以便佇設計當中規劃糾正措施。其欠點包括食錢佮需考慮真濟工夫碎的情形，猶閣有無法度考慮一寡無考慮著的跨系統效應就偌重故障（比如講藏行電路，也就是系統內底有一寡無希望出現的路草抑是邏輯，佇咧特定情形下會發袂出現的機能，抑是使應正常動作的機能失效），抑是幾若个失效同時出現的情形。

根據 FAA 針對商業太空運輸的研究報告

失效模式效應佮關鍵性分析法是傑出的危害分析佮風險風險評估工具，毋過猶是有限制。此方法考慮複合失效，也無考慮定定看著的包括軟體佮人機互動造成的問題。佇預估會當靠度的時陣預估的結果走去嘛傷過樂觀，咧進行可靠度估計的時陣，除了 FMECA 外，嘛應該愛配合其他的分析工具做伙進行。

參考資料

延伸閱讀

" FMEA and FMECA Examples "
" FMEA and FMECA : An Overview of Basic Concepts "
" FMEA Info Centre "
" FMEA and FMECA / RCM : Integration to SAP EAM "

歷史

方法論