AIAG VDA FMEA新版-失效模式識別
前兩期我們通過對手冊中案例深入分析，闡述了【如何利用失效樹FTA及5why的思維分析失效原因】以規避新版FMEA在失效原因分析存在的缺陷，總結起來只有兩句話：
1）失效原因應該是失效模式發生的根本原因
2）這個根本原因應該是設計特性值或要求的控制方法失效
只有這樣FMEA才能起到失效預防和技術經驗積累的作用，也只有這樣FMEA的控制方法才能發揮真正的作用
本期我們將講述失效模式的識別：【如何最大限度地識別出所有潛在失效模式】，這是FMEA核心之一，也是現有各種FMEA標準和培訓教案沒有說清或說透的地方。
首先我們來看一下上面這張圖示意表，回憶一下實際過程，失效模式從認知角度上可以分為兩大類：
一種是已知失效模式，也就是以往發生過的（可能是自己公司發生的，也有可能是別人家發生的）；
一種是未知失效模式，也就是以往未發生過的，或經驗和經歷以外的。
要很好的識別這兩種失效模式，就必須做兩件工作：
1）對已知失效模式進行分析整理，然後採取對應的控制措施，在得到有效性驗證後把這些技術措施標準化，結構化。不然再次發生是極有可能的，很多企業徘徊在失效重複發生階段；這裡值得提醒是很多企業對同一種失效模式的描述多樣化，必須要合併同類項並以技術角度規範失效模式描述，不然失效模式的發生概率可能被稀釋而不被重視。如密封變形被不同人描述成密封漏油，密封滲油，不密封，密封性差，密封性不好等等。
2）對未知失效模式的探索和研究，這裡分為兩種類型：一種是全新設計；一種是基於「現有的」變更設計，這種變更可能是產品設計變更，也有可能是過程設計變更，或是使用方法和使用環境變更，舉例說明：日本電氣用的是110v電壓，國內電氣用的是220v電壓，這種變更是不是要考慮？！當然產品和過程設計變更還可以細分，如為提高可靠性而變更設計，為提升可製造性而變更等。分類越詳細，失效模式識別就越容易。
在VDA FMEA手冊中及以VDA FMEA 方法為代表的軟體中失效的識別主要依賴於功能function的識別，故障malfunction被視作為失效faliure，並且把失效failure在分析不同層級中稱為失效模式（關注要素），失效原因（下一層級），失效影響（上一層級）,如下圖紅色虛線方框中所示，這點大家可以仔細閱讀VDA FMEA手冊中案例來了解真實的情況，這樣的做法就導致了很多人將失效等於失效模式來處理，而實際失效模式是功能/要求失效後的不同表現形式。了解福特FMEA的人，應該知道福特FMEA關於功能描述的格式：功能（動詞+名詞），何時when？多少how much？也就是新版本中functional requirement。
除此之外VDA FMEA方法並沒有給出其他功能失效分析的具體識別方法，如interface function，diagnostic function, serviceability function識別的具體方法。福特汽車在處理interface function時使用interface matrix：
新版FMEA在福特四個分類（PEIM）基礎上增加了人機交互和物理間隙，這在一定程度上豐富了interface的概念，也非常適應時代和技術的發展，但是很多企業在採用這個方法的時候並沒有做一個前期準備工作，也就是針對自己公司的產品/過程，對六種分類進行細分，識別其可能存在的形式，也就是子分類的識別沒有進行，正由於這些子分類沒有被識別，導致很多具有interface關係的功能沒有被識別出來，造成失效/失效模式無法識別了。
另外新版FMEA給出了另一種方法（function matrix）來識別功能之間interaction，這種方法來之通用汽車公司。如下圖（引用2017年9月AIAG 質量會議），這種方法不同於interface matrix，但是不知道為什麼很多FMEA培訓老師在解讀新版FMEA時，偏偏以interface matrix視角來解讀function matrix，而且還附帶了一些interface matrix案例來解釋說明。其實在草案版FMEA手冊中只是給出這個名詞，並沒有給出function matrix具體方法介紹，甚至對internal function和external function也沒有給出定義----這裡我們不做延伸，後期會單獨對FMEA輔助工具做一一介紹，感興趣的朋友可以直接聯繫編輯或通用汽車研發人員取得聯繫。
其次VDA FMEA方法還忽視了非功能性要求/non-functional requirements, 這點應該也和malfunction一詞有關，下面我們對failure和malfunction做一個了解，查有道詞典對malfunction解釋如下：
malfunction/m?l"f??k??n/
n.
a failure to function normally
v.
fail to function or function improperly
簡單說malfunction就是功能不能按照規定的要求執行。
接下來我們再看一下failure的英文釋義：
failure/"feilj?/
n.
1.an act that fails
his failure to pass the test
2.an event that does not accomplish its intended purpose
the surprise party was a complete failure
3.lack of success
he felt that his entire life had been a failure
that year there was a crop failure
4.a person with a record of failing; someone who loses consistently
近義詞：losernonstarterunsuccessful person
5.an unexpected omission
he resented my failure to return his call
the mechanic"s failure to check the brakes
6.inability to discharge all your debts as they come due
fraudulent loans led to the failure of many banks
近義詞：bankruptcy
7.loss of ability to function normally
kidney failure
從failure的英英解釋，可以很明顯地看出failure範疇遠遠大於malfunction，舉例說明：如果功能function用動詞加名詞來表達，如傳輸電流（動詞+名詞），那麼malfunction表達描述方式可以是不能（正常）傳輸電流，失效模式可能是電流間斷性輸出或沒有電流輸出等表達方法，大家可以對標VDA FMEA手冊中案例。
為了了解這種表達方式或思想的不足，我們不妨再進一步深入剖析，對於一個系統/子系統和組件來說，設計工程師將賦予他們不同的，可測量的功能，如手機電池系統，設計工程師們系統希望該系統能提供2天的待機時間/可看視屏8小時......為了實現這個功能目標值，設計工程師們需要考慮電池的容量，電池供電軟體系統的相關功能，以及和APP交互的功能，甚至還要考慮網路的狀態，而對於一個系統最基本的要素應該是零部件part, 它的設計要求應該包括但不局限於以下幾種：材質，尺寸，表面處理要求等等，如電池外殼厚度，它只是一個要求，滿足電池容量的同時滿足手機超薄設計的要求，它並沒有提供任何功能，我們稱這樣的要求為non-functional requirement，這樣要求不滿足，我們同樣需要做失效分析，又如某產品設計有輕量化要求，由原來的鐵件變成現在鋁件降低25%重量，我們能說這個的重量是一種功能嗎？顯然不符合大家的認知，這就是一個要求。所以FMEA在做失效分析的之前，首先要弄清楚一個產品的要求，這個要求包含功能性要求functional requirement 和非功能性要求non-fucntional requirement, 功能性要求是產品功能可測量的特性，非功能性要求多是設計限制，也是設計師們需要選擇和解決的技術課題。這些要求的不滿足狀態稱為失效，失效模式則是不滿足狀態的表現形式。而VDA FMEA方法分析的失效實際是基於功能的要求，也就是functional reuqirement不符合。大家可以在草案版FMEA引用的案例發現這個問題（博世BOSCH玻璃升降器案例)，手冊中在做windows lifter要求描述時僅僅要求升降器能以規定的速度上升和下降車窗(functional requirement)，那麼在上升和下降過程中產生的噪音要不要提出要求(non-functional requirement)？上升過程中如何防止夾傷人要不要提出要求(functional reuqirement)？
所以FMEA失效分析研究範圍和對象就不僅僅是functional requirement的失效，還應該包括non-functional requirement失效，只有當這些要求被全面的識別後，才能更有效的，全面的識別出潛在的失效模式。那麼課題來了，functional requirement 和 non-fucntional requirement 都包括那些分類呢？據個人經驗所知至少包括200項以上的子分類，這些子分類將指引設計工程師進行設計分析和評審。
備註：雖然草案版本FMEA已提出了non-functional requirement的概念，但在實際分析案例（如上圖）並沒有就此展開分析。
小結: FMEA失效分析的前提是對功能性要求functional requirement 和非功能性要求non-functional requirement的梳理，失效是這些要求不滿足的狀態，失效模式則是這些要求失效不滿足狀態的不同表現形式。
那麼到底如何儘可能地識別潛在的失效模式呢？通過多年實踐經驗的積累，我們總結了以下幾點：
1）根據內外部要求及法律法規要求儘可能識別出所有的功能性要求functional requirement 和非功能性要求non-functional requirement，並將這些要求在系統不同層級不斷分解傳遞下去，QFD是一個已知的，值得推薦的工具（下圖一），但今天我們將為大家提供一種新的工具SM或SAM（下圖二），推薦的目的旨在給設計工程師們以一種更加直觀的方式及整體設計思想來考慮產品設計和過程設計。因為我們在實踐中經常遇到產品設計師對產品可製造性或製造過程中失效欠缺考慮。
2）儘可能識別出所有的interface & interaction 識別出來，block diagram, interface matrix 和 function matrix 都是值得推薦工具，由於一個複雜的系統block diagram並不容易繪製清楚，所以今天我們將為大家提供一種基於SM或SAM分析基礎上的新的應用工具【全矩陣檢漏法】，她將幫助設計人員和FMEA實施人員更加輕鬆地，有效地，全面地識別潛在的interface和interaction，並且可以評價其影響度，只要你要求識別的齊全，她就不會遺漏任何的可能。
3）儘可能識別所有的干擾要素和控制要素，不管是全新設計還是變更設計，干擾要素和控制要素必須要被考慮，因為這些要素會影響到失效的表現形式（失效模式），對於變更設計來說，這些要素就變成了變更點&變化點，設計師們應該建立起這些要素或變更點和變化點和功能之間的關係，p-diagram 是一個值得推薦的工具，下圖是本人基於自己實踐經驗對新版手冊p-diagram做了一些結構調整，並增加了檢查表（引用Nissan），僅是案例一部分，不是完整版本。
4）為了能夠更全面識別潛在失效模式，設計師在設計階段除了要深入了解過往失效歷史，還要學會通過計算機輔助手段進行模擬，然後同負責DV和PV的工程師保持密切的溝通，及時對DV和PV過程發現的失效展開分析和對策
5）在量產初期和量產階段，設計師們需要對內部和外部實際情況開展逆向分析確認是否失效模式被遺漏，Reverse-FMEA是個值得推薦的方法，這個方法不用做太多介紹，具體方法參考SGM QSB+ Risk Reduction
基於以上的方法介紹，從事FMEA分析的你基本可以從一個技術專家的角度是識別潛在的失效模式，由於篇幅限制，以上只介紹了本方法部分內容，詳細內容後期再續或私下交流
接下來的兩個月我們將繼續實戰的視角繼續分享FMEA其他內容：
- 範圍定義和項目計劃
- SOD及AP
- 轉版前的準備
最後想和大家說的是，新版FMEA目前只是草案版本，不是最終版本，最終版本會基於收到的comments 基礎上做大幅改寫，最快也要到6月才能定稿，最終發布需要得到VDA和AIAG兩大組織的共同批准後才可生效。所以發布時間肯定會延遲到6月份之後，具體發布時間現在兩大組織暫時也無法給出，另外新版FMEA正式版本在供應鏈正式實施估計要到2019年初才能啟動。
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