FMEA中的功能/要求和探测控制

FMEA中的功能/要求和探测控制

本篇文章适合于专业研究和应用FMEA的人员阅读和参考。

因为FMEA参考手册中的内容几乎都是基础内容，没有进行详细的说明，而且手册中的案例也只是参考作用，也不是很详细，所以在FMEA的实际应用中，如果不结合实际工作，仅仅是参考FMEA手册的内容，很多应用细节可能会被忽略，影响FMEA的应用效果，甚至分析不出风险。

FMEA中的一个重点内容，就是功能和要求，因为“功能/要求”是满足顾客和相关方“需求/要求”的基础，也是FMEA分析的重要前提条件。一般来说，功能是用来满足顾客需求，如手机的通讯功能，电脑的上 功能，汽车的行驶功能等。功能有时还可进一步分为必要的功能，基础的功能，附加功能，辅助的功能等。有的时候，功能不能笼统地说，而是要结合顾客的使用环境和条件，对功能做进一步的要求。为什么在不同的信 条件下，不同手机品牌的信 不一样，有的手机品牌信 微弱，甚至不能打电话，但是有的手机品牌不受明显的影响，至少还能打电话。因为这些手机的通信能力不同，也可以说功能和要求不同。因为，在设计时，就要考虑不同的信 条件，如何设计才能确保手机的通信功能不受影响？对通信功能有什么要求？

使用环境和条件不同，功能水平或功能要求也是不一样的。所以，在做产品设计时，以及FMEA分析时，要考虑使用环境/条件，功能和其具体的要求。如果仅仅是笼统地说一下产品的功能，是无法确定“设计特性”是否能满足功能或使用要求，也无法分析出风险。

关于功能和要求，先看看下面第四版FMEA参考手册的内容：

在第四版FMEA参考手册中，对“功能要求”的说明和解释中，包括各种“功能”和“要求”，产品的目的或设计意图，或者说顾客需求的功能要求，只是最基本的功能要求，除此之外，还可能包括法规、安全、外观、舒适度等功能要求。

备注：不同的版本，翻译有些不同。

下面图片是第五版FMEA参考手册的内容：

下面图片的内容是第四版FMEA参考手册中对项目、功能、要求的说明。

从上面这个图片的内容中可知，接口是需要特别注意的，不仅仅是分析产品或项目（的功能），还需要分析“接口”（的功能和要求）。手册中还说，项目/产品和功能可以在一列中，也可以在两列中分别描述。

从上面图片内容可知，如果项目、功能、要求分开描述，就成了a1、a2、a3三列。从实际应用角度来说，还是分开比较好，尤其是刚刚应用FMEA的公司和应用效果不好的公司。为什么呢？因为有的公司的FMEA，只有功能，没有要求。都是一些笼统的，没有量化的功能，根本没有要求，所以这些公司的FMEA，都是千篇一律，即便是不同产品的FMEA，也没有什么区别，更分析不出什么技术风险，没有什么实际效果。

再看看下面第五版FMEA手册中关于“功能要求”内容。

从上面这个图片的内容可知，功能和要求要考虑其运行的条件和环境，因为不同的环境和条件，对功能的要求也是不同的。

从上面这些第五版FMEA的内容来看，要求的范围很广泛，既包括“功能要求”，也包括“非功能性要求”。也可以说既包括顾客的需求和要求，也包括法规、内部和相关方的要求。比如非功能性要求是指功能要求以外的要求，可以限制设计，也属于设计输入，是设计的制约条件。

第五版和第四版对功能要求的表达虽然不同，但是其本质和目的是一样的。所以，设计输入（涵义更广泛），或者是功能要求分析，不仅仅是针对产品的功能，顾客所需的或顾客使用的功能，还需要考虑各种要求，比如政府的法律法规、环保、可服务性、外观、舒适性、重量、空间等，另外，还要考虑成本的限制，因为设计有时不能不计成本！

接下来再研究一下“探测控制”，因为第四版和第五版的关于探测控制的内容有了变化。

先看看第三版FMEA参考手册的内容：

下面是第四版FMEA参考手册的内容。

“预防控制”针对的是失效的起因，因为只有控制起因才能预防失效。“探测控制”既可以识别失效模式，也可以识别失效起因，只要能发现“问题”即可。

从上面的图片来看，评审和测试/试验都属于“探测”。注意，“设计评审”也属于“测”探。为什么设计评审属于探测啊？因为探测的本质是“发现问题”。设计评审是为了什么啊？不就是想通过评审发现问题吗，所以设计评审也属于探测。

从本质上来讲，第四版FMEA参考手册对探测的定义和示例，是很合适的。探测就是发现设计问题，或者是识别技术问题。只要是用来发现设计问题或技术问题的方法或活动，都是“探测”。

但是，第五版FMEA却引入另外的维度，即以设计要素是否确定这个“基线”来区分预防和探测，在设计过程中，设计未定型的时候，属于预防，而在“设计定型”（不是完全冻结或发布前的冻结）或设计要素确定后才属于探测。这个定义是有些狭隘的，难道在设计定型前就不能发现设计问题？设计定型前发现问题就不算探测？难道必须等到设计定型后才能探测？按照“一次就做好”的理念，设计问题发现得越早越好，发现得越早，对成本和效率越有利。

探测就是发现问题，难道设计定型前的问题就不是问题？设计定型前的问题识别就不是探测？

第四版参考手册错了吗？还错了这么多年？你大可放心，这不算错！这些变化，也是“妥协”的结果，如果不妥协，第五版FMEA不知又延后到什么时候。而且，这些参考手册都是基本的知识，只是入门级的普及版，实际应用还要靠更多的理论和实践结合。

第五版和第四版的某些差异，可能是文化和思想的差异。AIAG和VDA对FMEA的整合，看来是有点难度啊，也可能这些原因，所以第五版FMEA参考手册被发现了很多“问题”。

各个国家的各个公司，都有其特殊的内外部环境，有些工具方法或概念的学习和参考，都不能盲目照搬，都要结合自己公司的实际情况。如果你所在的公司，没有一定的整合能力，没有一定的理论和实践基础，这些外来的工具方法，可能发挥不出预期效果。

下面这个图片也是第四版FMEA参考手册的内容，也是一个典型的案例。在第四版FMEA参考手册的内容中，DOE试验设计是探测控制，这有问题吗？没问题！不管是仿真试验，还是实物试验，都是在识别和探测设计问题，所以DOE属于探测，没有问题！所以，标准不同，对错也不同；立场不同，判断和选择也不同。关键是，有自己的并且正确和合理的主见和标准，能达到目的即可，有效即可。

下面这些图片也是第四版FMEA的内容。

探测度，就是探测失效模式的能力。还要假定失效已经发生，看看探测方法能否识别出设计问题。虽然前文说，探测既可以识别失效起因，也可以识别失效模式，但是，主要还是探测失效模式。因为设计特性或失效起因是否正确，最终还是要看是否满足功能要求，还是要通过结果来判定设计的合理性，或者是通过结果来探测设计是否有问题。在PFMEA中，如果已经确定了正确的过程参数，对过程参数或过程失效起因进行探测，以防止不合格的流出，这是没问题的。但是在DFMEA中，是通过对功能要求的满足与否（或者是对失效模式的探测），来（探测和）识别设计问题。

通过上面这个图片中的内容可以知道，仿真（CAE，FEA）是属于“探测”。因为仿真就是为了发现设计问题，妥妥地属于“探测”。但是，在第五版FMEA中，仿真被当做了“预防”。所以，不同的立场，不同的标准，会有不同的结果。就像有的地区，是以地理划分，还是以风俗习惯划分。

有的公司，有的产品或零部件，因为仿真、模拟、理论计算等水平很高，甚至可以不用样件试验，能提前识别或探测问题，能预防设计问题发生，难道这些仿真、模拟等不是探测吗？其实，从本质上说，能发现问题的方法和活动都是探测，因为这些方法和活动的目的和作用，就是为了发现问题。当然，从设计定型角度，在一定程度的设计定型前，提前发现问题并进行更改，属于“预防”，也不能算错！站在一个基准或节点，在设计交付前，只要未流出，都属“预防”，但是，这样的立论的缺点是，仅仅是把事（设计定型）后的检验当作了检验。事前的检验就不算检验吗？！

CAE(ComputerAided Engineering)指工程设计中的计算机辅助工程，CAE软件的主体是有限元分析(FEA，FiniteElement Analysis）软件，Finite Element Analysis的简写，即有限元分析，广泛应用于工程分析计算。

仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大 会经济效益。50年代和60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。

当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。

FMEA第四版参考手册，也有流传的不同版本，在某些内容的翻译上，也有不同。Virtual Analysis 在下面这个版本中翻译为仿真试验。比如级别9的评价准则，应为：仿真分析的计算和实际操作条件之间是未经过修正的。

下面这些图片都是第五版FMEA手册的内容。

预防控制就是能防止设计问题发生，确保“设计特性”合理，确保设计能满足功能和要求。如何确保设计没问题？那就是设计能力和经验，设计能力和经验体现在哪里？一般会体现在设计标准，最佳实践，以及理论基础上。其他的还有防错，安全边界等也能防止设计问题，所以，也属于预防控制。

探测是如何识别设计问题的方法或活动，所以检查，测试，试验等都属于探测。在上面这个图片中，“实验设计”属于“探测”，和第四版是一致。