FMEA、DFMEA、PFMEA學習資料

1、FMEA管理模式(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式及效應分析)什么是FMEA?FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式和效果分析)是一種用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法。具體來說，通過實行FMEA，可在產品設計或生產工藝真正實現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)產品的弱點，可在原形樣機階段或在大批量生產之前確定產品缺陷。FMEA最早是由美國國家宇航局(NASA)形成的一套分析模式，F(xiàn)MEA是一種實用的解決問題的方法，可適用于許多工程領域，目前世界許多汽車生產商和電子制造服務商(EMS)都已經采用這種模式進行設計和生產過程的管理和

2、監(jiān)控。FMEA的具體內容FMEA有三種類型，分別是系統(tǒng)FMEA、設計FMEA和工藝FMEA，1)確定產品需要涉及的技術、能夠出現(xiàn)的問題，包括下述各個方面：需要設計的新系統(tǒng)、產品和工藝；對現(xiàn)有設計和工藝的改進；在新的應用中或新的環(huán)境下，對以前的設計和工藝的保留使用；形成FMEA團隊。理想的FMEA團隊應包括設計、生產、組裝、質量控制、可靠性、服務、采購、測試 以及供貨方等所有有關方面的代表。2)記錄FMEA的序號、日期和更改內容，保持FMEA始終是一個根據實際情況變化的實時現(xiàn)場記錄，需要強調的是，F(xiàn)MEA文件必須包括創(chuàng)建和更新的日期。3) 創(chuàng)建工藝流程圖。工藝流程圖應按照事件的順序和技

3、術流程的要求而制定，實施FMEA需要工藝流程圖，一般情況下工藝流程圖不要輕易變動。4)列出所有可能的失效模式、效果和原因、以及對于每一項操作的工藝控制手段：對于工藝流程中的每一項工藝，應確定可能發(fā)生的失效模式.如就表面貼裝工藝(SMT)而言，涉及的問題可能包括，基于工程經驗的焊球控制、焊膏控制、使用的阻焊劑 (soldermask)類型、元器件的焊盤圖形設計等。對于每一種失效模式，應列出一種或多種可能的失效影響，例如，焊球可能要影響到產品長期的可靠性，因此在可能的影響方面應該注明。對于每一種失效模式，應列出一種或多種可能的失效原因.例如，影響焊球的可能因素包括焊盤圖形設計、焊膏濕度過大以及焊膏

4、量控制等?，F(xiàn)有的工藝控制手段是基于目前使用的檢測失效模式的方法，來避免一些根本的原因。例如，現(xiàn)有的焊球工藝控制手段可能是自動光學檢測(AOI)，或者對焊膏記錄良好的控制過程。5)對事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級進行排序：嚴重程度是評估可能的失效模式對于產品的影響，10為最嚴重，1為沒有影響；事件發(fā)生的頻率要記錄特定的失效原因和機理多長時間發(fā)生一次以及發(fā)生的幾率。如果為10，則表示幾乎肯定要發(fā)生，工藝能力為0.33或者ppm大于10000。檢測等級是評估所提出的工藝控制檢測失效模式的幾率，列為10表示不能檢測，1表示已經通過目前工藝控制的缺陷檢測。計算風險優(yōu)先數(shù)RPN(riskpriorit

5、ynumber)。RPN是事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級三者乘積，用來衡量可能的工藝缺陷，以便采取可能的預防措施減少關鍵的工藝變化，使工藝更加可靠。對于工藝的矯正首先應集中在那些最受關注和風險程度最高的環(huán)節(jié)。RPN最壞的情況是1000，最好的情況是1，確定從何處著手的最好方式是利用RPN的pareto圖，篩選那些累積等級遠低于80%的項目。推薦出負責的方案以及完成日期，這些推薦方案的最終目的是降低一個或多個等級。對一些嚴重問題要時?？紤]拯救方案，如:l一個產品的失效模式影響具有風險等級9或10；l一個產品失效模式/原因事件發(fā)生以及嚴重程度很高；l一個產品具有很高的RPN值等等。l在所有的拯

6、救措施確和實施后，允許有一個穩(wěn)定時期，然后還應該對修訂的事件發(fā)生的頻率、嚴重程度和檢測等級進行重新考慮和排序。FMEA的應用FMEA實際上意味著是事件發(fā)生之前的行為，并非事后補救。因此要想取得最佳的效果，應該在工藝失效模式在產品中出現(xiàn)之前完成。產品開發(fā)的5個階段包括：計劃和界定、設計和開發(fā)、工藝設計、預生產、大批量生產。作為一家主要的EMS提供商，F(xiàn)lextronics International已經在生產工藝計劃和控制中使用了FMEA管理，在產品的早期引入FMEA管理對于生產高質量的產品，記錄并不斷改善工藝非常關鍵。對于該公司多數(shù)客戶，在完全確定設計和生產工藝后，產品即被轉移到生產中心，這其

7、中所使用的即是FMEA管理模式。手持產品FMEA分析案例在該新產品介紹(NPI)發(fā)布會舉行之后，即可成立一個FMEA團隊，包括生產總監(jiān)、工藝工程師、產品工程師、測試工程師、質量工程師、材料采購員以及項目經理，質量工程師領導該團隊。FMEA首次會議的目標是加強初始生產工藝MPI (Manufacturing Process Instruction)和測試工藝TPI(Test Process Instruction)中的質量控制點同時團隊也對產品有更深入的了解，一般首次會議期間和之后的主要任務包括：1工藝和生產工程師一步一步地介紹工藝流程圖，每一步的工藝功能和要求都需要界定。2團隊一起討論并列出所

8、有可能的失效模式、所有可能的影響、所有可能的原因以及目前每一步的工藝控制，并對這些因素按RPN進行等級排序。例如，在屏幕印制(screen print)操作中對于錯過焊膏的所有可能失效模式，現(xiàn)有的工藝控制是模板設計SD (Stencil Design)、定期地清潔模板、視覺檢測VI(Visual Inspection)、設備預防性維護PM (Preventive Maintenance)和焊膏粘度檢查。工藝工程師將目前所有的控制點包括在初始的MPI中，如模板設計研究、確定模板清潔、視覺檢查的頻率以及焊膏控制等。3. FMEA團隊需要有針對性地按照MEA文件中的控制節(jié)點對現(xiàn)有的生產線進行審核，對

9、目前的生產線的設置和其它問題進行綜合考慮。如干燥盒的位置，審核小組建議該放在微間距布局設備(Fine-pitch Placementmachine)附近，以方便對濕度敏感的元器件進行處理。4. FMEA的后續(xù)活動在完成NPI的大致結構之后，可以進行FMEA的后續(xù)會議。會議的內容包括把現(xiàn)有的工藝控制和NPI大致結構的質量報告進行綜合考慮，F(xiàn)MEA團隊對RPN重新進行等級排序，每一個步驟首先考慮前三個主要缺陷，確定好推薦的方案、責任和目標完成日期。 對于表面貼裝工藝，首要的兩個缺陷是焊球缺陷和tombstone缺陷，可將下面的解決方案推薦給工藝工程師：對于焊球缺陷，檢查模板設計(stencilde

10、sign)，檢查回流輪廓(reflow profile)和回流預防性維護(PM)記錄；檢查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)機器的布局(placement)精度.對于墓石(tombstone)缺陷，檢查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)機器的布局(placement)精度；檢查回流方向；研究終端(termination)受污染的可能性。工藝工程師的研究報告表明，回流溫度的急速上升是焊球缺陷的主要原因，終端(termination)受污染是墓石(tombstone)缺陷的可能原因，因此為下一個設計有效性驗證測試結構建立了一個設計實驗(DOE)，設計

11、實驗表明一個供應商的元器件出現(xiàn)墓石(tombstone)缺陷的可能性較大，因此對供應商發(fā)出進一步調查的矯正要求。5. 對于產品的設計、應用、環(huán)境材料以及生產組裝工藝作出的任何更改，在相應的FMEA文件中都必須及時更新。FMEA更新會議在產品進行批量生產之前是一項日常的活動。批量生產階段的FMEA管理作為一個工藝改進的歷史性文件，F(xiàn)MEA被轉移到生產現(xiàn)場以準備產品的發(fā)布。FMEA在生產階段的主要作用是檢查FMEA文件，以在大規(guī)模生產之前對每一個控制節(jié)點進行掌握，同時審查生產線的有效性，所有在NPI FMEA階段未受質疑的項目都自然而然地保留到批量生產的現(xiàn)場。拾取和放置機器精度是工藝審核之后的一個

12、主要考慮因素，設備部門必須驗證布局機器的Cp/Cpk，同時進行培訓以處理錯誤印制的電路板。FMEA團隊需要密切監(jiān)視第一次試生產，生產線的質量驗證應該與此同時進行。在試生產之后，F(xiàn)MEA需要舉行一個會議核查現(xiàn)有的質量控制與試生產的質量報告，主要解決每一個環(huán)節(jié)的前面三個問題。FMEA管理記錄的是一個不斷努力的過程和連續(xù)性的工藝改進，F(xiàn)MEA文件應該總是反映設計的最新狀態(tài)，包括任何在生產過程開始后進行的更改。運用FMEA的意義使用FMEA管理模式在早期確定項目中的風險，可以幫助電子設備制造商提高生產能力和效率，縮短產品的面市時間。此外通過這種模式也可使各類專家對生產工藝從各個角度進行檢測，從而對生產

13、過程進行改進。所推薦的方案應該是正確的矯正，產生的效益相當可觀。為了避免缺陷的產生，需要對工藝和設計進行更改。使用統(tǒng)計學的方法對生產工藝進行研究，并不斷反饋給合適的人員，確保工藝的不斷改進并避免缺陷產生。DFMEA(Design Failure Mode and Effects Analysis,設計失效模式及后果分析)什么是DFMEADFMEA是指設計階段的潛在失效模式分析,是從設計階段把握產品質量預防的一種手段,是如何在設計研發(fā)階段保證產品在正式生產過程中交付客戶過程中如何滿足產品質量的一種控制工具。因為同類型產品的相似性的特點，所以的DFMEA階段經常后借鑒以前量產過或正在生產中的產品相

14、關設計上的優(yōu)缺點評估后再針對新產品進行的改進與改善。DFMEA基本原則DFMEA是在最初生產階段之前,確定潛在的或已知的故障模式,并提供進一步糾正措施的一種規(guī)范化分析方法；通常是通過部件、子系統(tǒng)/部件、系統(tǒng)/組件等一系列步驟來完成的。最初生產階段是明確為用戶生產產品或提供服務的階段,該階段的定義非常重要,在該階段開始之前對設計的修改和更正都不會引起嚴重的后果,而之后對設計的任何變更都可能造成產品成本的大幅提高。 DFMEA應當由一個以設計責任工程師為組長的跨職能小組來進行,這個小組的成員不僅應當包括可能對設計產生影響的各個部門的代表,還要包括外部顧客或內部顧客在內。DFMEA的過程包括產品功能

15、及質量分析、分析故障模式、故障原因分析、確定改進項目、制定糾正措施以及持續(xù)改進等6個階段。DFMEA與PFMEA的關系DFMEA是指設計階段的潛在失效模式分析,是從設計階段把握產品質量預防的一種手段,是如何在設計研發(fā)階段保證產品在正式生產過程中交付客戶過程中如何滿足產品質量的一種控制工具。因為同類型產品的相似性的特點，所以DFMEA階段經常會借鑒以前量產過或正在生產中的產品相關設計上的優(yōu)缺點評估后再針對新產品進行的改進與改善。PFMEA如果在DFMEA階段做的比較好的話那么在PFMEA階段將不會出現(xiàn)影響較大的品質問題，但必竟是新產品往往都會出現(xiàn)自身特有的問題點，而這些問題也通常都是要經過長時間

16、的量產或者是交付給客戶后才發(fā)生或發(fā)現(xiàn)的品質問題，這就要通過PFMEA加以分析保證。兩者最終的目的都是一樣的都追求產品質量的穩(wěn)定及良品最大化，同時也為大量生產提供可行性的保證。形式和格式(Forms and Formats)l用戶可能有他們所要求的特定格式或形式。如果是這樣，你只有征得他們的書面同意，才能采用其種格式。l這是產品設計小組采用的一種分析方法，用于識別設計中固有的潛在失效模式，并確定所應采取的糾正措施。l正式程式l著眼于客戶l盡可能利用工程判斷和詳實的數(shù)據我們應在何時進行設計失效模式及后果分析？l當還有時間修改設計時！l事后補作設計失效模式及后果分析只能當作一個練習而已l設計失效模式

17、及后果分析是產品質量先期策劃和控制計劃(APQP)中“產品設計和開發(fā)”階段的產物l在分析了客戶要求和形成初始概念之后進行l(wèi)在過程失效模式及后果分析(PFMEA)之前，通常與可制造性設計(DFM)一道進行。l應成為概念開發(fā)的一個組成部分l是一個動態(tài)文件從一種戰(zhàn)略觀點出發(fā).在下列情形下，進行設計失效模式及后果分析DFMEA(或至少評審過去做過的DFMEA) ：l是一種新的設計l在原設計基礎上修改l應用條件或環(huán)境發(fā)生變化從一種戰(zhàn)略觀點出發(fā).l客戶的要求或期望改變l競爭環(huán)境、業(yè)務環(huán)境或法律環(huán)境發(fā)生變化l你公司負有設計責任，且PPAP(生產件批準程式) 的一些條件適用l實際發(fā)生失效由誰進行設計失效模式及

18、后果分析？l由對設計具有影響的各部門代表組成的跨部門小組進行，供應商也可以參加，切不要忘記客戶l小組組長應是負責設計的工程師跨職能部門小組l5-9人，來自：（1）系統(tǒng)工程（2）零部件設計工程（3）試驗室（4）材料工程（5）工藝過程工程（6）裝備設計（7）制造（8）質量管理（9）怎樣進行設計失效模式及后果分析？提要l組建跨職能部門設計失效模式及后果分析DFMEA小組l列出失效模式、后果和原因l評估（1）the severity of the effect (S) 影響的嚴重程度（2）the likelihood of the occurrence (O) 可能發(fā)生的機會and the abili

19、ty of design controls to detect failure modes and/or their causes (D) 探測出失效模式和/或其原因的設計控制能力怎樣進行設計失效模式及后果分析？提要lCalculate the risk priority number (RPN) to prioritize corrective actions 計算風險優(yōu)先指數(shù)(RPN)以確定應優(yōu)先采取的改進措施怎樣進行設計失效模式及后果分析？提要lPlan corrective actions 制訂糾正行動計劃lPerform corrective actions to improve t

20、he product 采取糾正行動，提高產品質量lRecalculate RPN 重新計算風險優(yōu)先指數(shù)(RPN)怎樣進行設計失效模式及后果分析？提要l先在草稿紙上進行分析；當小組達成一致意見后，再將有關信息填在設計失效模式及后果分析FMEA表上（1）use fishbone and tree diagrams liberally 充分利用魚骨圖和樹形圖（2）trying to use the FMEA form as a worksheet leads to confusion and messed-up FMEAs 若將FMEA表當做工作單使用，就會造成混亂，使FMEA一塌糊涂建議1. 組建

21、一個小組并制訂行動計劃l絕不能由個人單獨進行設計失效模式及后果分析，因為：（1）由個人進行會使結果出現(xiàn)偏差（2）進行任何活動，都需要得到其他部門的支持l應指定一個人(如組長)保管設計失效模式及后果分析FMEA表格（1）應將小組成員的姓名和部門填入設計失效模式及后果分析FMEA表格2. 繪制產品功能結構圖l一種圖示方法，其中包括：（1）用塊表示的各種組件(或特性)（2）用直線表示的各組件之間的相互關系（3）適當?shù)脑敿毘潭萳結構圖3. 列出每個組件的功能l功能系指該組件所起的作用l以下列形式說明功能：Verb + Object + Qualifier 動詞+賓語+修飾詞l例如：（1）insulat

22、es core 使型芯絕緣（2）assures terminal position in connector 確保端子與接頭連接到位（3）protects tang from smashing, etc. 防止柄腳被壓碎，等lDon't forget auxiliary functions as well a primary functions 不要忘記基本功能和輔助功能lOften, components work together to perform a function 通常，多個組件一起行使某一功能lHint: Use the Block Diagram! 提示：利用結構圖！

23、4. 列出質量要求la customer want or desire 客戶的期望或要求lcould seriously affect customer perception 有可能嚴重影響客戶的看法lcould lead to a customer complaint 有可能導致客戶投訴lHint: Use QFD 提示：使用質量功能展開5. 列出潛在的失效模式la defect, flaw, or other unsatisfactory condition in the product that is caused by a design weakness 由設計缺陷

24、造成的產品缺陷、瑕疵或其它令人不滿意的情況l典型的失效模式- breaks- cracks破碎斷裂- corrodes- sticks腐蝕粘結- unseats- deforms/melts未到位變形/熔化提示l從前兩個步驟做起：功能質量要求lAIAG將失效模式定義為產品不能實現(xiàn)其設計意圖的一種方式。本教材所列第5個步驟中的提示通過列舉功能和質量要求，扼要闡述了設計意圖。注明“無功能”的中間步驟則是指設計意圖無法實現(xiàn)。l用你自己的話，對下列情況舉例說明：failure = no function 失效=無功能failure = not enough function失效=功能不強failure

25、 = too much function失效=功能過強l同樣：failure = no quality requirement, etc.失效=無質量要求，等l具體說明每種情況發(fā)生的方式:使用“技術”術語具體說明采用工程技術判斷和/或分析參考歷史資料，如顧客戶抱怨等“組件或特性，導致無功能”l例如：線束夾螺釘車身面板上的孔眼l功能=固定線束l無功能=夾子不能將線束固定在車身面板上，失效模式：夾子在彎頭處出現(xiàn)裂紋或斷裂夾子從固定孔眼中脫落l功能不足=夾子不能將線束夾緊，失效模式：夾子太大夾子未鎖定l功能過強=夾子將線束夾得過緊，失效模式：夾子的金屬邊夾破了電線夾子對不齊6. 推導各種失效模式的潛

26、在后果l失效的結果（衍生物）l有可能后果最終客戶或中間客戶政府法規(guī)，或系統(tǒng)層次中的某一部分l顧客的抱怨是有用的信息來源l其后果可能是：功能完全喪失，或性能或質量下降l許多失效模式有不止一種影響！l提示：從你在上面所提到的“無功能”情況出發(fā)l失效的后果通常表現(xiàn)為從直接后果到對客戶的最終后果等一系列連鎖反應l建議對每一種失效模式建立這種關系鏈，并記錄在失效模式及后果分析FMEA表上運用樹形圖（故障樹）6. 說明l無功能=夾具不能將電線固定住l失效模式：夾具彎曲處出現(xiàn)裂縫l后果：線束松脫可能纏住或絆住可能喪失電氣功能l功能不足=夾子不能將電線夾緊l失效模式：線束松動l后果：線束發(fā)出咔嗒聲客戶感覺到嗓

27、音l功能過強=夾子將線束夾的過緊l失效模式：夾具不對中l(wèi)后果：使線束變形有可能使接頭移位有可能使電氣系統(tǒng)喪失功能6. 失效的后果l如果影響了安全或對政府法規(guī)的符合性，就應如實講清。7. 評估每種后果的嚴重性lAIAG嚴重性評估標準是針對車輛發(fā)生的失效制訂的。它有助于將這個表格轉換成你的特定產品的術語。嚴重性打分：Severity Rating (S):9-10unsafe 不安全7-8loss of primary function 喪失基本功能5-6discomfort 不舒適、不方便2-4noticeable 具有明顯的影響1no effect 無影響 嚴重性列表 AIAG Severit

28、y Table影響的嚴重性 Severity of Effect (S):10unsafe or out of compliance, with no warning to the customer 不安全或不符合法規(guī)，未告誡客戶9unsafe or out of compliance, but a warning is given 不安全或不符合法規(guī)，但發(fā)出了警告8inoperable 不能操作7operable, but at reduced performance 可操作，但性能降低6comfort or convenience item is inoperable 舒適方便的項目不能操

29、作5comfort or convenience item is operable, but at reduced performance 舒適方便的項目能操作，但性能降低4noticeable by most customers 絕大多數(shù)客戶感覺明顯3noticeable by average customer 一般客戶感覺明顯2noticeable by discriminating customer 辨別能力強的客戶感覺明顯1no effect 無影響0THERE IS NO SCORE OF ZERO. 無零分7a. Classify special product character

30、istics 特殊產品特性分類如果影響到安全或違反法規(guī)(嚴重性為9或10分)而且發(fā)生率或探測性（occurrence or detection）評分也很高(如3分以上).這些產品特性須特別加以控制。lControl Plan 控制計劃8. 確定每種失效模式的潛在原因l形成失效模式的設計缺陷是造成失效的原因是產品設計后所固有的與產品的使用有關l許多失效模式是多種原因造成的！l將導致失效的條件文件化例如：應力超過強度l考慮“可預見的對產品的錯誤使用”如用一根20A保險絲代替10A保險絲l此外，還應考慮產品的使用壽命l失效通常是由一系列的事件造成的，從直接原因到最終原因等l建議為每一種失效

31、模式建立這種鏈并記錄到失效模式及后果分析表可利用故障樹或魚刺圖加以闡述l因果圖l例如：線束夾子l失效模式：夾具彎曲處斷裂l原因：彎曲半徑太小，無法承受較大的應力<< 設計標準不明確振動<< 安裝方向不對<< 受到空間限制l設計失效模式及后果側重于設計缺陷。然而有時在失效的“設計”原因與“過程”原因之間并無明顯區(qū)別。示例：即使所有加工尺寸都符合規(guī)格，但累積公差仍有可能造成一小部分零部件失效。這實際上屬于設計缺陷。l如果確信某項設計特別易受過程變差的影響，就應將此也視為一種設計缺陷，并應列入設計失效模式及后果分析中。9. 評估每種失效原因出現(xiàn)的可能性如果依據現(xiàn)有

32、設計進行生產的話利用歷史資料l注重改進l考慮產品使用壽命l利用可靠性模型，與類似的產品進行比較。Occurrence Rating (O):發(fā)生率評分(0)：9-10failure is almost inevitable 失效幾乎是不可避免的7-8repeated failures likely 有可能重復失效4-6occasional failures likely 有可能偶爾失效2-3relatively few failures 很少失效1failure is unlikely 不可能失效Occurrence Rating (O):發(fā)生率評分(0)AIAG Occurrence Tab

33、le 發(fā)生率表10> 1 in 22項發(fā)生1次failure is almost inevitable 失效幾乎是不可避免的91 in 33項發(fā)生1次-81 in 88項發(fā)生1次repeated failures likely 有可能重復失效71 in 2020項發(fā)生1次-61 in 8080項發(fā)生1次occasional failures likely 有可能偶爾失效51 in 400400項發(fā)生1次-41 in 20002000項發(fā)生1次-31 in 15,00015,000項發(fā)生1次relatively few failures 很少失效21 in 150,000150,000項發(fā)

34、生1次-1< 1 in 1,500,0001,500,000項發(fā)生1次failure is unlikely 不可能失效lBe conservative in assigning numbers. 在評分時應持保守態(tài)度lNo clue? Assume a score of 10 to "flag" the RPN. 沒有線索怎么辦？可評10分“標明”風險順序數(shù) RPN。10. 編制現(xiàn)有設計控制清單l設計控制：能夠保證合理設計的任何技術（1）可制造性分析DFM Analysis（2）Sneak Circuit Analysis (System FMEA)潛行回

35、路分析(系統(tǒng)FMEA)（3）耐久性/驗證試驗（4）有限元分析Finite Element Analysis（5）模擬方法Simulation（6）其它設計失效模式及后果分析的目的：l核實失效模式及其原因產品確實能夠以這種方式失效嗎？產品還會以其它方式失效？是否已識別失效的真正原因？l.或者防止發(fā)生失效l失效模式如同疾病，設計控制則像醫(yī)生采取的診斷方法no false negatives 無虛假否定no false positives 無虛假肯定(doctor prefers prevention) (醫(yī)生喜歡采取預防方法)提示lTo continue the analogy, the FMEA

36、 is like a list of suspicions that a doctor has based on the symptoms he sees. The design controls are the tests that the doctor proposes to either confirm or throw out those suspicions. 繼續(xù)進行類比。FMEA恰似一名醫(yī)生根據他所看到的病癥作出的一系列診斷。設計控制就是醫(yī)生用于證實或排除這些診斷的試驗。l設計控制有三種類型：(1) 防止失效產生的原因；(2) 查明失效的原因；(3) 檢測失效模式l在FMEA表上

37、指定用于相同或類似設計的設計控制手段l設計控制對應于控制失效模式或原因可以采取任何類型：1，2 或3，或其中的任意組合。如果沒有，可寫“無”。11.探測失效l探測評分-衡量第2或第3種設計控制能力，告訴我們潛在的失效模式是否是真正的失效模式，或潛在的原因是否是真實的原因還可以對第1種“預防性”控制的有效性進行評分Detection Rating (D):探測評分(D)9-10remote chance of detecting failure 查明失效的可能性極小7-8very low chance 可能性很小5-6low to moderate chance 可能性不大2-4good cha

38、nce 可能性較大1 will almost certainly detect failure (if it passes this, it wont fail) 幾乎肯定能探測到失效(如能通過這項探測，就不會失效)注意：l這是一種數(shù)值判斷l(xiāng)其目的是評估現(xiàn)有設計控制能力lControls designed to force failure may mask real failure modes! 用于強行防止失效的設計控制手段有可能掩蓋真正的失效模式！(應小心謹慎，并自己作出判斷)12.估算風險優(yōu)先數(shù)(RPN)lRPN= S x O x DRPN =Severity of Effect x O

39、ccurrence Rating x Detection RatingRPN =后果的嚴重性x失效發(fā)生概率評分x探測評分l重點放在較高的RPN上措施l從最大的RPN項目開始不要憑直覺隨意確定優(yōu)先“減小”數(shù)值13. 糾正措施l應采取哪些改進措施來降低：嚴重性、發(fā)生率或探測評分l減輕嚴重程度-更改設計，以控制其后果l降低發(fā)生率-更改設計，以控制其產生原因l改進探測-改進試驗或模擬方法l如果嚴重性的評分為9或10分時，應予以特別注意l你不建議采取糾正措施嗎來降低風險優(yōu)先數(shù)RPN？不要在表上留下空格不填。應填寫“無”l某些項目可能需要與PFMEA小組討論。將這一點記在表上。14. 職責和預定日期lFM

40、EA以采取行動為主l必須確定職責并記錄履行日期l指定最適合履行職責的個人或小組l被指定的個人或小組應該是FMEA小組成員。15. 采取的糾正措施l記入表內，以便追蹤進展情況將“充分的關注”文件化（理智的、知識豐富的、負責任的人員應確保產品的設計、制造和交付符合適用的政府標準和法規(guī)。為實現(xiàn)充分的關注并符合顧客的其它要求，在執(zhí)行關鍵特性標識系統(tǒng)是，應將標準關注、附加關注和特殊關注設計到質量體系中。）l完成日期和簡要說明16. 重新計算風險優(yōu)先數(shù)RPNl評價建議采取的糾正行動l然后重新評估嚴重程度severity,發(fā)生率，和/或occurrence, and/or探測能力detection.重新計算

41、風險優(yōu)先數(shù)RPN利用支持數(shù)據確認改進措施l結果：有可能對失效重新排序有可能導致進一步糾正措施DFMEA的案例分析案例一：DFMEA的案例分析1DFMEA是一種以預防為主的可靠性設計分析技術,該技術的應用有助于企業(yè)提高產品質量,降低成本,縮短研發(fā)周期。目前,DFMEA已在航空航天以及國外的汽車行業(yè)得到了較為廣泛的應用,并顯示出了巨大的威力;但在國內汽車行業(yè)并沒有系統(tǒng)地展開,也沒有發(fā)揮其應有的作用。以DFMEA在國產汽油機節(jié)流閥體的改進設計中的實施為例,對改進后的DFMEA的實施方法和流程進行闡述。一、實施DFMEA存在的困難發(fā)動機為完成其相應的功能,組成結構復雜,零部件的數(shù)量也很龐大,如不加選擇

42、地對所有的零部件和子系統(tǒng)都實施DFMEA,將會耗費大量人力、物力和時間,對于初次實施DFMEA的企業(yè)幾乎是不可能完成的工作。為此,需要開發(fā)一種方法,能夠從發(fā)動機的子系統(tǒng)/零部件中選擇出優(yōu)先需要進行分析的對象。發(fā)動機由曲柄連桿機構、配氣機構、燃油供給系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)等組成,各機構和系統(tǒng)完成相應的功能。子系統(tǒng)的下級部件或組件通常需要配合完成相應的功能,在描述這些部件或組件的功能時,不僅應該描述其獨立完成的功能,還應描述與其他部件配合完成的功能。組成發(fā)動機的零部件種類很多,不僅包括機械零部件還有電子元件,電子部件的故障模式已經較為規(guī)范和完整,但機械系統(tǒng)及其零部件的故障模式相當復雜,

43、不僅沒有完整且規(guī)范的描述,二者之間還有一定的重復,為DFMEA工作的開展帶來了困難,故需要為機械系統(tǒng)及其零部件建立相應的故障模式庫。二、實施DFMEA的準備工作由于在發(fā)動機設計中實施DFMEA要遇到較多困難,故作者建議,在具體實施DFMEA之前,需要做好建立較為完善的故障模式庫并確定DFMEA的詳細分析對象等準備工作。1.建立故障模式庫的方法發(fā)動機的組成零部件多、結構復雜,大多數(shù)零部件在運行時還會有相互作用,導致零部件、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的故障模式不僅復雜,各層次的故障模式還會相互重復,需要為發(fā)動機建立一個故障模式庫;該模式庫不僅應該包含發(fā)動機中所有子系統(tǒng)和零部件的故障模式,還能夠反映出該故障模式究

44、竟屬于哪一個零部件或系統(tǒng),其建模流程如下圖所示。（1）建立系統(tǒng)結構樹為建立故障模式庫,首先要建立系統(tǒng)的結構樹,它并不依賴于某一特定的產品,而是依據同一類產品建立。如建立一個汽油機的結構樹時,應考慮該廠所有的汽油機,分析出其共同特點后建立結構樹;對于組成結構有重大改變的產品,可以考慮為其改變的部分建立一個分支,掛接在系統(tǒng)結構樹的相應節(jié)點上。以汽油機的節(jié)流閥體為例,該閥體大致都由閥體、怠速控制閥、節(jié)氣門位置感測器等組成,細節(jié)部分會有所不同,節(jié)流閥體的系統(tǒng)結構樹如下圖所示。（2）確定故障數(shù)據源為確定故障模式,先要找到相應的數(shù)據源;建議選擇同類產品的試驗數(shù)據或三包數(shù)據,因為這兩種數(shù)據中較為詳細地記錄了

45、產品在試驗和使用過程中出現(xiàn)的故障。由于發(fā)動機可靠性試驗的成本很高,一般企業(yè)中都不會有充分的試驗數(shù)據;盡管三包數(shù)據記錄的不是十分規(guī)范,但通過歸納和整理,仍然可以從中抽象出故障模式。所以,在試驗數(shù)據不充足的情況下,一般推薦采用三包數(shù)據。（3）篩選所分析子系統(tǒng)的故障數(shù)據一般來講,故障數(shù)據來自于系統(tǒng),需要將故障數(shù)據逐層篩選,才能最終得到系統(tǒng)、每一級子系統(tǒng)以及零部件的故障數(shù)據,為確定其故障模式作準備。（4）確定關鍵字三包數(shù)據來自于不同的維修點,并非由專業(yè)的試驗人員收集,難免存在不規(guī)范的現(xiàn)象,比如對于“密封不嚴”這一故障現(xiàn)象,故障數(shù)據中就會有“密封不嚴、不密封、密封性差、密封性不好”等多種描述。針對這種現(xiàn)

46、象,建議數(shù)據歸納人員先要了解各種故障現(xiàn)象的描述,在此基礎上確定關鍵字,對所選子系統(tǒng)的故障數(shù)據進行歸類。關鍵字確定的原則是,能篩選到95%以上的同種故障現(xiàn)象,盡量做到不遺漏;不同故障現(xiàn)象間盡量做到不重復。因此,篩選同一種故障現(xiàn)象很可能需要確定幾個關鍵字。（5）對系統(tǒng)的故障數(shù)據進行分類依據確定的關鍵字對系統(tǒng)的故障數(shù)據進行分類,分類后的故障數(shù)據就可以用來抽象出故障模式。（6）故障模式的抽象根據分類后的故障數(shù)據,可以抽象出相應的故障模式。故障模式要求用術語表示,汽車產品可以參照標準QC900;標準中沒有的故障模式,需由工程師商量之后統(tǒng)一確定。（7）故障模式掛接在系統(tǒng)結構樹的節(jié)點上系統(tǒng)、子系統(tǒng)及零部件等

47、不同層次都會有相應的故障模式,需要將其掛接在相應的節(jié)點上,至此故障模式庫就搭建完成。隨著分析工作的深入和故障數(shù)據的持續(xù)歸納,故障模式庫會越來越完整。對節(jié)流閥體的故障數(shù)據進行以上的處理之后,得到了各級組件及零部件的故障模式,建立了節(jié)流閥體的故障模式庫,下圖示出故障模式庫的一部分。需要指出,實施DFMEA時分析對象的故障模式不僅來源于故障模式庫,還來自于工作小組的分析。2.確定DFMEA的詳細分析對象根據實施DFMEA需要耗費大量時間的具體情況,本研究的參考文獻2提出了一種新方法來確定需要詳細實施DFMEA的對象;思路是對系統(tǒng)進行逐級分析,根據一定的標準確定需要詳細分析的分支(以下稱為重要分支),

48、對重要分支一直細化到最底層,不可再分的重要分支即為需要詳細分析的對象。方法分為3步,即建立系統(tǒng)的組成結構樹、確定閾值、選擇所需分析的對象。（1）建立系統(tǒng)的組成結構樹此處系統(tǒng)的組成結構樹與上述中的系統(tǒng)結構樹類似,但本質上不同。這里的系統(tǒng)組成結構樹是與系統(tǒng)的組成完全相同,依照系統(tǒng)的結構和功能逐級向下建立,直到系統(tǒng)的零部件為止(稱為組成結構樹的葉結點),組成結構樹的示意圖見下圖。圖中的系統(tǒng)由子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2組成,兩個子系統(tǒng)分別完成相應的功能。子系統(tǒng)1由子總成1和2組成,子總成1又可以向下劃分為零部件;子系統(tǒng)2由兩個零部件組成。其中S12,S21,S22,S111和S112都是該組成結構樹的葉結點。

49、（2）確定閾值閾值是確定重要分支所依據的條件。根據DFMEA的原理,推薦確定重要度(S)和風險順序數(shù)(RPN)兩個參數(shù)的閾值,只要某分支的S和RPN兩參數(shù)中的任意一個等于或超過閾值,該分支就被確定為重要分支。除S和RPN以外,DFMEA中還有發(fā)生度(O)和探測度(D)兩個參數(shù),S用來描述故障后果,O表明故障原因的發(fā)生概率,D是對探測措施有效程度的度量,RPN是S,O,D3者的乘積。O和D的閾值根據類似產品的故障數(shù)據確定,原則是要比DFMEA中的閾值低。（3）選擇所需分析的對象對產品的組成結構樹逐級向下分析,首先確定第一級分支的所有的S,O,D值,并計算得到RPN值;然后根據閾值來確定哪一個分支

50、為重要分支,被確定為重要分支的仍然重復以上過程直到組成結構樹的葉結點,非重要分支則不再繼續(xù)分析。以下圖所示的系統(tǒng)組成結構樹為例,選擇需要分析的對象。假設S和RPN的閾值分別為6和70,組成結構樹中分支的各參數(shù)情況如圖5所示,有“3”的部分為重要分支。由圖可見,子系統(tǒng)S1的S和RPN都達到閾值,被確定為重要分支;子系統(tǒng)S2的RPN雖未達到閾值,但S已經超過閾值,也被確定為重要分支;S12,S22和S111被確定為分析對象,需要對其進行詳細的DFMEA。分析節(jié)流閥體的故障數(shù)據,確定S和RPN的閾值分別為5和30,分析結果見下圖。由分析結果可知,需要對節(jié)氣門位置感測器、怠速控制閥、閥片、閥體本體進行

51、詳細的DFMEA。三、實施DFMEA的流程為增加DFMEA的可用度,使初次進行DFMEA的工作人員也能順利地實施DFMEA,針對發(fā)動機設計的特點,對DFMEA的流程進行了進一步的歸納和改進(見下圖)。為加深對實施階段的理解,提高分析效率,將實施階段分成確定基礎項、確定衍生項及生成DFMEA報告等3步。實施階段中,功能、潛在故障模式、潛在故障影響、故障原因和現(xiàn)有控制措施等5個加“3”的為基礎項,它們的分析是決定DFMEA實施成功與否的關鍵;S,O,D,RPN和建議的糾正措施為衍生項;基礎項確定之后,衍生項可以隨之確定。1.分析基礎項（1）功能分析項目的功能,用盡可能簡明的文字來說明被分析項目滿足

52、設計意圖的功能;閥體的功能是與閥片配合保證最小流量;與怠速控制閥配合保證怠速流量;與節(jié)氣門位置感測器配合保證主進氣量。（2）潛在故障模式每項功能會對應一種或一種以上的故障模式,填寫故障模式要遵循"破壞功能"的原則,即盡量列出破壞該功能的所有可能的模式;故障模式大部分來源于故障模式庫,還有一部分是新出現(xiàn)的故障模式以及小組分析的結果,閥體的潛在故障模式為磨損、裂紋、斷裂以及積碳等。（3）潛在故障后果每種故障模式都會有相應的故障后果;分析故障后果時,應盡可能分析出故障的最終影響,即最嚴重的影響;閥體的潛在故障后果為發(fā)動機無力、燃油消耗率高、怠速高。（4）潛在故障起因所謂故障的潛在

53、起因是指設計薄弱部分的跡象,其結果就是故障模式;根據閥體結構和對其進行的功能分析,可以知道閥體磨損的潛在故障原因為,閥體喉口與閥片直徑不匹配;閥桿與閥片螺釘孔的位置不匹配;怠速控制閥與怠速通道的孔徑不匹配;怠速通道的孔系不同軸。（5）現(xiàn)有控制措施根據故障的潛在起因可確定預防與探測的措施,這些都是已有的或將要有的措施。閥體的現(xiàn)有控制措施為配合設計閥體喉口和閥片直徑,保證其配合間隙;配合設計閥桿和閥片螺釘孔位置,保證其同心度;配合設計怠速控制閥和怠速通道的孔徑,保證其配合間隙。2.分析衍生項根據潛在故障后果確定S,根據潛在故障原因以及同型產品的三包數(shù)據確定O,根據探測措施確定D;根據確定的S,O,

54、D計算得到RPN值。如果需要修正,可以提出適當?shù)慕ㄗh措施,作為改進的依據,最后生成統(tǒng)一的DFMEA報告。美國汽車工業(yè)行動集團(AIAG)頒布的FMEA標準中,提供了嚴重度、O和D的評定準則3,其中,O準則非常直觀,根據計算得到的頻率即可得。D和嚴重度判定準則的操作性較差,作者推薦企業(yè)根據AIAG的D準則,結合企業(yè)現(xiàn)有的控制措施制定適用于企業(yè)自身的D判定準則。至于嚴重度的判定,提倡仍沿用AIAG的準則,但為了增強其可操作性,作者對其進行了進一步的歸納總結,生成如下圖所示的流程;根據該流程即可很容易地判定每種故障的嚴重度。l閥體磨損的嚴重度影響了發(fā)動機的基本功能,但未完全喪失,所以嚴重度為7;l閥

55、體磨損的O根據故障數(shù)據的統(tǒng)計結果,結合專家組的分析,確定O為3;l閥體磨損的檢測度現(xiàn)有的控制措施除硬度檢測外,均為對兩零部件的配合檢測,有較多的機會能找出潛在的起因,檢測度為4。專家組確定S和RPN的閾值為7和80,當S超過7(含7),RPN超過80(含80)時,必須對其進行改進。因此,提出了以下建議措施:a)閥體喉口和閥片直徑、閥片和閥桿影響全閉泄漏量,除保證其配合間隙外,還應通過設計保證裝配后閥體喉口和閥片的同軸度,并進行全閉泄漏量檢測;b)怠速控制閥和怠速通道影響怠速流量,先需要通過設計保證怠速通道孔系的同軸度,然后保證怠速控制閥和怠速通道的同軸度和間隙。完成以上分析后,要根據建議措施對設計進行修正(實際采取的措施可能與建議措施不同),修正后再重復以上步驟,直至S和RPN低于確定的DFMEA的S和RPN閾值。3.生成DFMEA報告完成每輪DFMEA之后,要及時生成DFMEA報告,包括需改進的零部件、建議措施和改進措施等。案例二：DFMEA在通訊產品設計中的應用2一、DFMEA簡介1.DFMEA簡介FMEA 是potential Failure Modeand Effects Analysis的縮寫，意指失效模式和后果分析。它是一種識別設計風險，降低風險的分析方法。該