引言:
字母组合FMEDA是一组英文字头的缩写，表示"失效模式影响和诊断分析"（Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis）。这个名字是由一位作者于1994年开始使用的，用来描述一种从1988年以来一直发展的系统分析技术， 这种技术可以获得子系统/产品等级的失效率、失效模式和诊断能力（图1）。
图1: FMEDA 输入和输出
FMEDA 技术考虑的是：
●一个设计产品的所有部件；
●每个部件的功能；
●每个部件的失效模式；
● 每个部件失效模式对产品功能的影响；
●自动诊断检测失效的能力；
●设计增强（降低失效，提高安全）和
● 运行规范（环境强调因数）。
如果每个部件的数据库都比较精确，那么就可以用这种方法得出产品等级的失效率和失效模式数据，这比用现场返回分析和典型现场失效分析的方法更加精确。
FMEDA 是获得良好验证的 FMEA（失效模式影响分析）技术的一种延伸，即可以用于电气产品，也可以用于机械产品。
FMEA/FMECA
失效模式和影响分析，FMEA，是对一个系统、子系统、过程、设计或者功能的一种结构化的定性分析，用于确定潜在的失效模式、它们产生的原因和它们对运行（系统）的影响。
建立 FMEA 的概念和实施 FMEA 的实践大约在上世纪的60年代。第一次正式的实施是在70年代，随着美国军用标准STD 1629/1629A的制定而实行。
在早期的实践中，FMEA 仅限于因失效而造成较大损失的应用和行业。主要的工作是对一个系统的安全质量进行评估，决定不能接受的失效模式，指出可以改进的设计，编制维护工作计划，并且帮助用户了解系统在可能失效时的运行情况。
失效模式、影响和危险程度分析，FMECA，是针对一个明确的 FMEA 结果以及加上危险程度度量，而引入对影响进行基本的隔离。这样就使分析的用户就结果而言，迅速聚焦于最严重的失效模式和影响，但这里并没有提出失效模式的可能性或者概率，而这正是非常重要的指标，因为基于花费和收益的比值才是驱动改进的最直接动力。
FMEDA的发展
失效模式、影响和诊断分析，FMEDA，在80年代后期得到了发展，这是基于在1984年召开的一次研讨会中的报告。FMEDA 在 FMEA 分析过程中加上了两部分信息。加入的第一个信息是：对所有要分析的部件给出定量的失效数据（失效率和失效模式分布）。加入的第二个信息是：系统或者子系统通过自动在线诊断发现内部失效的能力。为了达到和维持可靠性，这是决定性的指标，这使系统增加了复杂性，甚至在一般环境下不可能对所有功能进行测试，比如一种低要求运行模式的紧急刹车系统，ESD系统。
对自动诊断能力的测量要有一个清晰的要求，这在80年代后期达成了共识。当代 FMEDA 的基本原则和方法，是通过《评估控制系统的可靠性》这本书第一次介绍给公众。实际上，术语 FMEDA 在1994年才首次使用，方法也是在90年代后期做进一步地完善。FMEDA 技术再进一步的演化是在2000年初，在制定 IEC 61508 准备工作的时候。
主要改进的方面有：
1. IEC 61508 失效模式定义 - 新定义；
2. 功能失效模式；
3. 机械部件的使用。
有了这些改进，使得 FMEDA技术更加成熟，成为更完整和更有用的方法。
FMEDA - IEC 61508
IEC 61508 标准正式地认可 FMEDA 技术，大多数 IEC 61508 评估机构用FMEDA 结果去核实一个特定的应用是否达到了安全的要求。在功能安全领域，也通过使用 FMEDA 技术和对产生结果的解释，来帮助用户改进系统的安全失效模式。
在正式通过的 IEC 61508部分2－2000年版的文本中，给出了功能安全领域里对 FMEDA 的期望是什么，以及怎样使用相关数据。这导致了在相关的工业企业中，增加了对FMEDA的使用，加快了方法和工具的更新，以及对部件水平的失效率和失效模式数据的需求。
在 IEC 61508中，使用 FMEDA 要完成两个安全完整性等级的测量；即：危险非检出型失效率和众所周知的安全失效分数，即SFF。SFF代表不危险和能检出的失效百分比。然而，这个对于系统级模型非常重要的定量型数据，也可以从同一个 FMEDA 容易地导出，这比 IEC61508最初的方法更有效，FMEDA 驱使流程的进一步进化，并且提高了其结果的价值。IEC 61508标准的未来草稿更新工作正在进行，会做进一步的改进。
IEC 61508 失效模式定义
IEC61508 部分（1998年）定义一个危险失效是一种失效，"有可能把安全相关系统推向危险或者不能工作的状态"。这个标准还定义一个安全失效也是一种失效，"无可能把安全相关系统推向危险或者不能工作的状态" 。IEC61508 部分2 进一步解释了"安全"失效是一种失效，引起一次安全的停车或者对电气/电子/可编程电子安全相关系统的安全完整性没有影响。
如果遵循这个看似简单而模棱两可的安全失效定义，理论上导致了不需要提供与应用非常相关数据，并且导致了多种对标准不可预期的解释。一些解释可能导致无意识的环套，结果使产品增加了非相关功能，提高了 SFF 指标，而没有提高任何安全完整性。
新失效模式的定义
在工业领域的重要厂商，包括罗克韦尔自动化，致力于功能安全产品的不断改进，忠实于 IEC61508 的原内容，对失效模式定义提出了很多改良，并开始使用2003年的新定义用于 FMEDA 分析。更详细的失效模式定义会在后续的IEC 61508 版本中体现出来。为了理解所需的变化，必须首先要明白当前官方定义"安全失效"的模棱两可。
因为现在定义的安全失效包括所有失效而没有考虑危险。这包括"失效会导致一次安全刹车或者对电气/电子/可编程电子安全相关系统的安全完整性没有影响"。一种失效对安全完整性功能没有影响，非常像对使用产品的用户甚至没有一点提示，这种失效可以纳入到两种通用类型当中。
无影响 - 类型 1, 不受影响
大多数部件有多种失效模式，这些失效模式或重要或不重要，重要性取决于在特定的设计中怎样地使用它们。比如一个电阻在开路和短路失效时，失效模式包括了它的值从原始量的一半到两倍的变化。如果这个电阻用于一个模拟电路的一部分，监视一个特定电压或者电流的等级，这个漂移的失效模式会直接导致测量的明显错误，并且看上去是非常的危险。
如果同样的电阻串联到一个晶体管的基极，最后驱动一个继电器的线圈。即使电阻值漂移超过这个相对宽的范围，产品也能连续工作，并且产生输出状态。在这个应用中，电阻值的漂移没有影响产品的功能。因此，这种失效模式被称为"无影响"模式，因为，虽然部件是所需功能的一部分，这种特定失效模式没有影响到所需的功能。如果这个电阻失效开路，就会影响到产品的功能。所以，部件的所有失效模式都不能被忽略。
无影响 - 类型 2, 不是一部分
有些部件的目的是用于人机界面的显示和辅助功能，它们不是产品中功能电路的一部分，而是在应用中需要的。比如一个电阻可以用于设置一个电流水平，当进行通信时，使一个显示LED灯点亮，因此在通信处于激活状态时，我们就能够看到灯亮。如果这个电阻失效，那么在通信进行时，这个LED灯就不会亮起，但它不会影响这个产品的正常工作。事实上，这个电阻的任何失效模式看起来都不会影响这个产品的功能和性能。这类部件被称为"不是一部分" ，因为它们不执行所需功能的一部分。
"安全"失效的新定义
注意所谓"不影响"是相对于一个部件的特定失效模式，也就是用于所需的功能（或者那部分的其他失效模式将导致功能的丢失）；"不是一部分"是相对于一个整体部件是不必要的，或者是用于执行应用的其他功能，但两者在当今的IEC61508 定义中都被认为是"安全"的。
在一个安全系统的环境中，一个非常有用和不模糊的安全失效定义会导致一个故障动作（在没有容错结构的情况下），这个动作明显和危险失效动作是相反的（失效执行安全功能或者在需要时出现动作失能）。这种 "安全" 的定义也增加了一个对安全产品评估故障动作率的数据，这对产品的潜在用户也是非常重要的参数，因为它会导致生产率降低，并且可能引发另一个危险事件产生。
安全失效分数计算
剩下的问题是在计算SFF中怎样使用"无影响"和"不是一部分"失效率（或者不使用）。最保守的方法是在计算时排除这两者，给产品提供一个最低的SFF估计。这种方法仅考虑安全和危险失效对需要安全功能的直接影响。保守的供应商使用这种策略，使用的时间周期大概在2000年到2002年之间。
非常清楚，不好的策略来计算"不是一部分"失效是"安全"的。这是因为一个产品设计者用一种近似特定的SFF门槛来设计，可能加入额外部件达到了那个门槛，但这些部件没有使安全功能得到提高。
大约在2003年左右，这个领域里的重要工业专家们一致同意，决定把初始的"安全失效"加入"无影响"，但排除"不是一部分"做为安全失效的新定义。最后的结果是：在新定义的安全失效中，"无影响"失效用在计算SFF的安全失效部分，"不是一部分"失效率不包括在相关的安全计算中。FMEDA 结果报告开始大量出版，用于附加失效率的类型。
这个变化的结果是FMEDA报告总体失效率，代表了所有部件的总的失效率，甚至有些失效率不会导致在产品级可以观察得到的失效。在产品级可看到的失效率是可预计的，用整体失效率减去无影响失效率，因为无影响失效在多数情况下，在独立部件的完整参数测试时就能找到。
功能失效模式分析
也在2000年早期，功能失效模式分析加入到FMEDA过程。在早期的FMEDA工作中，部件失效模式依照IEC 61508应直接映射到"安全"或者"危险"类型。这相对来说比较容易，因为每件事情不是"危险"就是"安全"。现在则有多种失效模式类型，直接指派到某种类型已经比较困难。另外，如果产品用于不同的应用，那么指派的类型也有所变化。在执行FMEDA过程中，具有直接失效模式类型的指派，对于每个新的应用或者每种使用变化，都需要一个新的FMEDA。
在功能失效模式方法中，产品的实际功能失效模式是可识别的。在执行详细的FMEDA时，每个部件失效模式可以映射到一种功能失效模式。功能失效模式然后按照产品失效模式在特定应用中进行分类。这就不需要在进行一个新应用时再做分析工作。
机械 FMEDA 技术
在2000年早期就已经清楚，很多用于安全关键性应用的产品有机械部件。执行一个FMEDA 过程，而不考虑这些机械部件，就是不完整的，并且存在误导。使用FMEDA技术分析机械部件的基本问题是缺少一个机械部件的数据库，它包括部件失效率和失效模式分布。
利用一系列已经出版了的参考资料，有些供应商在2003年开始，建立机械部件的数据库。随着而后几年的调查和改进，数据库已经出版。这使得FMEDA可以用于具有电气和机械结合的部件，也可用于纯机械的部件。
将来发展
本文介绍了自从第一次努力定义的过程后，FMEDA 技术在过去的几十年里是怎样进化的。产生的结果之一是老的 FMEDA 报告（2002年以前）已经不再使用，并且不再和新工作进行比较。
非常清楚，部件数据库需要进一步改进，在不同应用操作规程中需要进行选择性的校准。另外，在现场失效研究与FMEDA结果的比较，已经显示出人的因素，特别在维护过程，已经影响了产品的失效率和失效模式。随着可用的数据不断增加，这些因素可能也要加到 FMEDA 的分析中。
