摘要：故障模式影响及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis─FMECA）技术是从工程实践中总结出来的科学方法，将其应用于软件领域，有助于提高软件的可靠性、安全性、维修性、保障性水平。本文详细介绍了FMECA特征，作用、目的，适用范围、使用原则等原理。
关键词：FMECA 软件质量
引言
人们对软件产品质量的认识如同对其它客观事物一样，随着社会的发展和科学技术的进步而不断演变、进化。传统的质量观强调产品“符合规定的要求”，即“符合性”；产品只要符合生产图纸和工艺规定的要求，就是好的。当代的质量观既重视产品的符合性要求，更强调产品的“适用性”要求，也就是说，产品只要在适用时能成功地适合用户的需要才是高质量的。用户的需要是多方面的，因此产品质量是产品满足规定或潜在需要的特性的总和。这些性能包括性能、可靠性、安全性、维修性、保障性、经济性等等。一个好的产品不仅要具备所需要的性能（固有能力），而且要能长期保持这种性能，使用中无故障或少故障；发生故障时要好维修，使功能得到迅速恢复，还要使用安全、易于保障，整个寿命周期费用较低等。
随着科学技术的发展，软件结构日益复杂化，研制时间不断增长、寿命周期费用不断增加，如果在使用过程中发生故障，很可能会造成无法挽回的经济损失甚至人员伤亡,树立当代质量观，不断提高产品质量，已成为国民经济和国防科技发展中引人注目的关键问题。可靠性、维修性、安全性、保障性是产品质量的重要内涵，要提高产品质量，就要从这些方面入手，从而使其具有较高的效能及较低的寿命周期费用，以达到获取最佳效费比的目的。
FMECA的特征
故障模式影响及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis─FMECA）是一种可靠性、安全性、维修性、保障性分析与设计技术，用来分析、审查系统及其设备的潜在故障模式，确定其对系统和设备工作能力的影响，从而发现设计中潜在的薄弱环节，提出可能采取的预防改进措施，以消除或减少故障发生的可能性，提高系统和设备的可靠性、安全性、维修性、保障性水平。我们同样可以将其应用于软件质量管理领域。
FMECA本质上是一种定性的逻辑推理方法，通过它，可以识别故障的根本原因，确定可靠性、安全性、维修性关键部件，并提出预防改进措施，使工程设计人员对系统和设备进行优化设计，以提高系统和设备的可靠性、安全性、维修性水平，从而达到提高产品质量、减少系统生命周期费用的目的。
FMECA技术是从工程实践中总结出来的科学方法，它起源于美国。FMECA是一种有效、经济而且比较容易掌握的可靠性分析方法，所以深受广大工程设计人员的喜爱；但同时，FMECA又是一项烦琐、乏味而且非常耗时间、容易出错的工作。实际应用中，为了判别故障发生与否，需要故障判据；为了判别系统是否成功地实现其全部功能以及绘制可靠性框图，需要系统工作原理图和功能方块图；为了确定各种故障模式及原因，需要各种方案的比较及相应的工作限制；为了确定被分析系统的约定层次划分，需要从系统开始直至最低一级产品的结构、接口关系等描述。为了进行FMECA的定性和定量分析，需要有大量的可靠性信息，包括系统的可靠性分析资料、使用或实验数据；为了不断提高FMECA的分析水平，需要过去FMECA中积累的设计、工艺、生产和使用经验等等。基于这些数据，还要找出每一种潜在的故障模式以及潜在故障模式的机理，并进一步分析产品故障模式对每一约定层次上的项目功能、使用或状态所造成的故障影响；并对每一种故障模式按最坏的潜在后果确定其严酷度类别；分析或计算每一种故障模式的发生概率或危害度等等。最后，还需形成各种报表清单，包括FMEA和CA表格、各种框图、危害性矩阵等等。上述过程，其工作量和费用都是巨大的，手工作业不但因为过多的重复性劳动导致效率低下，而且也会由于标准的不同及人为的差错导致分析结果的差异，另外分析中获得的结果和数据还不能直接被引用等等。
FMECA是按规定的规则记录产品设计中所有可能的故障模式，分析每种故障模式对系统的工作及状态（包括整体完好、任务成功、维修保障、系统安全等）的影响并确定单点故障，将每种故障模式按其影响的严酷度及发生概率排序，从而发现设计中潜在的薄弱环节，提出可能采取的预防改进措施（包括设计、工艺或管理），以消除或减少故障发生的可能性，保证产品的可靠性。
FMECA由两部分工作构成，即故障模式影响分析（Failure Mode and Effects Analysis─FMEA）和危害性分析（Criticality Analysis—CA）。
FMECA通常又分析硬件法和功能法两种。目前，工程上运用最为广泛的是硬件法。
硬件法
这种分析方法根据产品的功能对每个故障模式进行评价，用表格列出各个产品，并对可能发生的故障模式极其影响进行分析。各产品的故障影响与分系统或系统的功能有关。当产品可按设计图纸及其它工程设计资料明确确定时，一般采用硬件法。这种分析方法适用于从零件级开始分析，再扩展到系统级即自下而上进行分析，然而也可以从任一层开始向任一方向进行分析。采用这种分析方法进行FMECA是较为严格的，应用也比较广泛。
功能法
这种分析方法认为每个产品可以完成若干功能，而功能可以按输出进行分类。使用这种分析方法时，将输出一一列出，并对它们的故障模式进行分析。当产品构成不能明确确定时（如产品研制初期，各部件设计未完成，无详细部件清单，无产品原理图及装配图），或当产品复杂程度要求从初始约定层次开始向下分析时，一般采用功能法。然而也可以从产品的任一层次开始向任一方向进行。这种分析方法比硬件法简单，所以可能忽略某些故障模式。
FMECA的作用及目的
实践表明，FMECA是目前最基本的、应用最广泛的、收效最大的分析设计方法。
FMECA的作用是：
(1)保证有组织地、系统地、全面地查明一切可能的故障模式及其影响，对它们应该或是已采取适当的补救措施，或是确认其风险已低于可以接受的水平。
(2)找出被分析对象的“单点故障”。所谓单点故障是指这种故障单独发生时，就会导致不可接受的或严重的影响后果。一般来说，如果单点故障出现概率不是极低的话，则应在设计、工艺、管理等方面采取切实有效的措施。产品发生单点故障的方式就是产品的单点故障模式。
(3)为制定关键项目清单或关键项目可靠性控制计划提供依据。
(4)为可靠性建模、设计、评定提供信息。
(5)揭示安全性薄弱环节，为安全性设计（例如载人飞船的应急系统、火箭地面爆炸等等）提供依据。
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