FMEA（failure modes and effects analysis，失效模式与影响分析）是一种自下而上的方法，系统地找出产品或过程可能以哪些方式失效，以及每种失效会带来什么后果。FTA（fault tree analysis，故障树分析）则反其道而行：把一个不希望发生的事件放在顶端，再通过逻辑门向下分解出可能导致它的原因。两种方法的国际依据来自国际电工委员会（IEC）的两项标准：FMEA对应IEC 60812，FTA对应IEC 61025。
据IEC介绍，现行的IEC 60812第三版于2018年8月10日发布，IEC 61025第二版于2006年12月13日发布。2018年版新增了风险优先数（RPN）的替代计算方法，以及基于危害性矩阵的方法。
要点：
- FMEA问的是"这个零件或工序会怎样失效，失效后会怎样？"；FTA问的是"这个不良事件会由哪些原因组合引起？"（NASA故障树手册）。
- FMEA依据严重度、发生度和探测度评分排定优先次序；汽车行业自2019年起以措施优先级（AP）取代RPN（VDA QMC）。
- 两种方法不能互相替代；FMEA可用来检查故障树是否完整。
什么是FMEA，有什么用？
根据IEC 60812的摘要，FMEA的目的是确定项目或过程可能如何失效。该方法识别失效模式及其对产品或过程的影响，并对失效模式进行排序，为处置决策提供依据。标准适用于硬件、软件、包含人员操作的过程以及它们之间的接口。摘要也明确了一个界限：IEC 60812是通用标准，不针对安全应用提供专门指导。
据美国质量协会（ASQ）介绍，FMEA由美国军方在20世纪40年代开发。在设计阶段开展的称为设计FMEA（DFMEA），用于制造和过程控制的称为过程FMEA（PFMEA）。ASQ强调，FMEA在开发早期、变更成本仍然较低时作用最大。
如果在此基础上增加至少考虑后果严重度的危害性排序，按IEC 60812，该分析称为FMECA（失效模式、影响及危害性分析）。
故障树分析（FTA）如何开展？
NASA 2002年版故障树手册将FTA描述为一种演绎方法：从一个不希望发生的事件（例如主发动机失效）出发，按系统化的逆向步骤推导其原因。IEC 61025同样涵盖确定适当的假设、事件和失效模式，并规定了标识规则和符号。实践中可按以下步骤进行：
- 定义顶事件： 清晰、可衡量地写出要分析的不良事件。定义模糊会导致故障树产生不必要的分支。
- 用逻辑门向下展开： 按手册的说法，"或门"表示只要有一个或多个输入事件发生，输出事件就会发生；"与门"表示只有全部输入事件发生时才会发生。
- 展开到基本事件： 不再继续分解的最底层事件（如元件失效、人为差错）即基本事件。
- 求最小割集： 割集是能够导致顶事件的基本事件组合，最小割集是其中最小的组合。只含一个元素的最小割集意味着存在单独即可导致顶事件的薄弱点。
- 必要时定量分析： 如果已知基本事件的概率，可利用故障树计算顶事件发生概率以及各原因的重要度。
什么是RPN，措施优先级（AP）改变了什么？
在传统FMEA中，每个失效模式都会得到严重度、发生度（可能性）和探测度三项评分。NASA戈达德太空飞行中心2016年发表的一篇论文将RPN定义为可能性、严重度和探测/预防评分的乘积。论文还指出一个实际陷阱：如果严重度刻度反向编号（最坏情况为1），RPN会得出错误结果，改进措施的先后顺序也会被颠倒。ASQ指出，严重度通常按1到10评分。
在汽车行业，美国AIAG与德国VDA联合编写的FMEA手册于2019年引入了新的结构。根据VDA QMC关于该手册的白皮书，方法被分为七个步骤：策划与准备、结构分析、功能分析、失效分析、风险分析、优化以及结果文件化。在风险分析步骤中，严重度、发生度和探测度评分表均经过修订，并由措施优先级（AP）取代RPN。其实际意义在于：乘积相同的不同评分组合不再被视为同等优先，决策依据查表得出的措施优先级。
采用哪种方法取决于客户和行业要求。航空航天与国防项目中更常见FMECA和危害性矩阵，汽车供应链中则以AIAG-VDA方法为主。
FMEA与FTA如何配合使用？
NASA手册对两者关系给出了明确警示：把若干份FMEA拼接成故障树是做不到的，也是不良做法。原因在于FMEA逐个处理原因，不显示原因之间的关系，而故障树把这些关系建模为必要且充分的条件。另一方面，FMEA可以用来检查故障树是否完整，并帮助判断是否需要建立故障树以及需要多详细。
实践中常见的分工如下：
- FMEA： 覆盖全部元件和工序，从广度上回答"我们遗漏了什么？"。
- FTA： 深入分析少数与安全密切相关的顶事件，揭示共因失效和冗余方面的薄弱环节。
- 共同输出： 两种分析得出的措施纳入同一清单，明确责任人和期限进行跟踪。
结论：何时选择哪种分析？
需要大范围筛查时以FMEA为先，需要深入理解某一关键事件的原因时以FTA为先。实用的起点是：书面约定团队采用的标准和评分表，明确严重度刻度的方向，并在设计早期就启动分析。只有把分析当作随设计和过程变化而更新的动态记录，而不是做完一次就归档的文件，它才能真正产生价值。
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