潛在的失效模式及后果分析(fmea)

1、潛在的失效模式及后果分析（FMEA ）第1章概論1.1 什么是 FMEA?潛在的失效模式及后果分析 （英文：Potential Failure Mode and Effects Analysis.簡稱 FMEA ）。是在產(chǎn)品過程服務(wù)等的策劃設(shè)計階段，對構(gòu)成產(chǎn)品的各子系統(tǒng)，零部件，對構(gòu)成過程，服務(wù)的各個程序逐一進行分析，找出潛在的失效模式，分析其可能的后果，評估其風(fēng)險， 從而預(yù)先采取措施， 減少失效模式的嚴(yán)重程度， 降低其可能發(fā)生的概率， 以有效地提高質(zhì)量與可靠性， 確保顧客滿意的系統(tǒng)化活動。FMEA 是一種系統(tǒng)化的工作技術(shù)和模式化的思考形式。 FMEA 就是及早地指出根據(jù)經(jīng)驗判斷出的弱點和可能

2、產(chǎn)生的缺陷，及其造成的后果和風(fēng)險， 并在決策過程中采取措施加以消除。FMEA 是一個使問題系統(tǒng)地得到合理化解決的工具，實際上也是目前全世界行之有效的預(yù)防手段，實施 FMEA 就是根據(jù)經(jīng)驗和抽象思維來確定缺陷， 在研究過程中系統(tǒng)地剔除這些缺陷的工作方法，它可劃分為三個方面：SFMEA 系統(tǒng) FMEADFMEA 設(shè)計 FMEAPFMEA 過程 FMEA1.2FMEA 的歷史世界上首次采用FMEA 這種概念與方法的是在20 世紀(jì)60 年代中期美國的航天工業(yè)。進入70 年代，美國的海軍和國防部相繼應(yīng)用推廣這項技術(shù)，并制訂了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。70 年代后期， FMEA 被美國汽車工業(yè)界所引用，作為設(shè)計評審的一

3、種工具。1993 年 2 月美國三大公司聯(lián)合編寫了FMEA 手冊，并正式出版作為QS9000 質(zhì)量體系要求文件的參考手冊之一，該手冊于1995 年 2 月出版了第2 版。 1994年，美國汽車工程師學(xué)會SAE 發(fā)布了 SAE J1739潛在失效模式及后果分析標(biāo)準(zhǔn)。FMEA 還被廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)，如糧食、衛(wèi)生、運輸、燃?xì)獾炔块T。1.3為什么要進行 FMEA?工程中大量的事實證明，由于策劃設(shè)計階段疏忽，分析不足，措施不夠，以至造成產(chǎn)品過程服務(wù)等投入運行時嚴(yán)重程度不同的失效，給顧客帶來損失，甚至產(chǎn)生諸如“挑戰(zhàn)者”號航天飛機爆炸的慘痛事故。因此，事先花必要的時間對產(chǎn)品過程進行充分的潛在失效模式與后果

4、分析，能夠大大減少事后產(chǎn)生失效而帶來的風(fēng)險與損失。FMEA 有助于對設(shè)計中問題的早期發(fā)現(xiàn)， 從而避免和減少晚期修改帶來的損失，使開發(fā)的成本下降。產(chǎn)品設(shè)計的FMEA 還有助于可制造性和裝配性的早期考慮，利于實施同步工程技術(shù)。FMEA 有助于采用更有利的設(shè)計控制方法，為制訂試驗計劃， 質(zhì)量控制計劃提供正確的、恰當(dāng)?shù)母鶕?jù)。由多方面人員組成的小組所進行的FMEA 能夠發(fā)揮集體的經(jīng)驗與智慧，使設(shè)計表現(xiàn)出組織的最佳水平， 提供了一個公開討論的機會。FMEA 是一個組織的經(jīng)驗積累， 為以后的設(shè)計開發(fā)項目提供了寶貴的參考。 FMEA 還是識別特殊特性的重要工具。FMEA 的結(jié)果也是用來制訂質(zhì)量控制計劃。FME

5、A 給出的失效模式的風(fēng)險評估順序， 提供改進設(shè)計的優(yōu)先控制系統(tǒng)，從而引導(dǎo)資源去解決需要優(yōu)先解決的問題。FMEA 的文件化，使它成為重要設(shè)計文件之一，并成為設(shè)計評審的重要內(nèi)容。因此， FMEA 已成為現(xiàn)代質(zhì)量策劃的重要工具，而被廣泛應(yīng)用。1.4由誰來做 FMEA?FMEA 既然是設(shè)計工作的一部分， 自然應(yīng)該由負(fù)責(zé)設(shè)計的工程師或工程師小組負(fù)責(zé)。但要完成好FMEA 工作，非常關(guān)鍵的是要發(fā)揮集體的智慧。因此， FMEA 的成功必須依靠小組的共同努力。必須組成一個包括設(shè)計、制造、裝配、售后服務(wù)、質(zhì)量及可靠性等方面的專家小組。與設(shè)計有關(guān)的上游 （如下一個相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計師）的部門也將被吸收參加小組的工作。1

6、.5什么時候做 FMEA?FMEA 旨在及早識別出潛在的失效，因此愈早開始愈好。一般來說，在一個設(shè)計概念形成，設(shè)計方案初步確定時應(yīng)該開始FMEA初稿的編制。隨著設(shè)計活動的展開，在設(shè)計的各個重要階段，對FMEA 的初稿進行評審，不斷進行修改。FMEA 作為設(shè)計活動的一部分， 應(yīng)該在設(shè)計任務(wù)完成 （如設(shè)計圖樣完成，過程設(shè)計文件完成）之時完成FMEA 工作。FMEA 是一個動態(tài)文件，在整個產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，根據(jù)反饋信息，在進行設(shè)計修改時對 FMEA 進行重新評審和修改。要注意，任何為改進系統(tǒng)某一問題而進行的設(shè)計修改活動， 都要謹(jǐn)慎地評審它對系統(tǒng)，對相關(guān)的部分的影響。 因此對相關(guān)的 FMEA（DFMEA

7、 ，PFMEA等）都要進行重新評審，并做必要的修改。1.6失效鏈一個潛在的失效事件的發(fā)生， 如果沒有采取或來不及采取或事實上不可能采取措施， 而使之引起下游系統(tǒng)或相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生鏈瑣失效事件，我們稱之為“失效鏈” 。不平道路引起的振動與車體扭轉(zhuǎn)環(huán)境條件產(chǎn)生異響伴生模式發(fā)動機氣缸損壞最終模式水箱支架斷裂水箱后傾水箱與風(fēng)扇碰撞水箱冷卻水管被風(fēng)扇括傷水箱中冷卻液泄漏冷卻系過熱汽車停駛根源模式中間模式最終模式可以看出： 水箱支架強度不足而造成的支架斷裂是這個失效鏈的根源。 道路不平引起的車體振動與扭轉(zhuǎn)是引起支架斷裂的環(huán)境條件，但不能視為失效的內(nèi)在原因。因為汽車在不平道路上行駛是正常的輸入條件。 失效鏈中，

8、上一個失效模式是下一個失效模式的起因，下一個失效模式是上一個失效模式的后果。在沒有任何措施情況下， 失效將發(fā)展到最終的模式。 最有效的措施是不讓支架斷裂這一根源模式發(fā)生。 在失效鏈中任何環(huán)節(jié)采取“切斷”措施，如在水箱與發(fā)動機（假設(shè)風(fēng)扇安裝在發(fā)動機上）之間增加撐桿， 保證風(fēng)扇不與水箱碰撞， 可以防止失效鏈的發(fā)展。但這種措施是否合理要認(rèn)真評審。失效鏈的發(fā)展常常會有分支， 有時分支的鏈也會產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果失效模式。以上這些概念對進行FMEA 活動時，將十分有幫助。1.7顧客的廣義概念在 FMEA 中，多處要涉及“顧客”的概念。廣義的“顧客” 。包括：最終顧客：產(chǎn)品服務(wù)的使用者。直接顧客：下一道工序

9、或用戶。中間顧客：下游工序或用戶。其他凡是產(chǎn)品服務(wù)受益或受損害者均在廣義顧客概念之中。1.8DFMEA 與 PFMEA 的聯(lián)系DFMEA 與 PFMEA 既有明確的分工，又有緊密的聯(lián)系，有以下幾點需要注意： 產(chǎn)品設(shè)計部門的下一道工序是過程設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)充分考慮可制造與可裝配性問題，由于產(chǎn)品設(shè)計中沒有適當(dāng)考慮制造中技術(shù)與操作者體力的限制，可能造成過程失效模式的發(fā)生。 產(chǎn)品設(shè)計 FMEA 不能依靠過程檢測作為控制措施。 PFMEA 應(yīng)將 DFMEA 作為重要的輸入。對 DFMEA 中標(biāo)明的特殊特性也必須在 PFMEA 中作為重點分析的內(nèi)容。第2章產(chǎn)品設(shè)計 FMEA （DFMEA ）2.1DFME

10、A 的準(zhǔn)備工作 建立小組。 必需的資料，例如：經(jīng)由質(zhì)量功能展開（ QFD）而得到的設(shè)計要求；產(chǎn)品可靠性和質(zhì)量目標(biāo)；產(chǎn)品的使用環(huán)境；以往類似產(chǎn)品的失效分析（FMA ）資料；以往類似產(chǎn)品的DFMEA 資料；初始工程標(biāo)準(zhǔn)；初始特殊特性明細(xì)表。燈泡總成D極板 E+開關(guān)開 關(guān)C23燈罩 A4145電池B5彈簧 F-零件連接方法A. 燈罩1.不連接 (滑動配合 )B.電池 (2 節(jié)電池 )2.鉚接C.開/關(guān)開關(guān)3.螺紋連接D.燈泡總成4.卡扣裝接E.電極5.壓緊裝接F.彈簧 所要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的邏輯框圖。 它標(biāo)明信息、能量、力、流體等的流程。 明確該系統(tǒng)的輸入、 過程及輸出。表示系統(tǒng)內(nèi)零部件的

11、聯(lián)接和關(guān)系。附錄 1 是 QS9000 中推薦的 DFMEA 表格。本教材以該表格為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹DFMEA 的具體應(yīng)用。在進行 DFMEA 之前，填寫好該表格表頭的各項內(nèi)容，它們是：FMEA 編號系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號設(shè)計責(zé)任部門，包括供方名稱編制者（姓名、部門、電話等）年型車型（該系統(tǒng)零部件應(yīng)用的年型車型）關(guān)鍵日期（預(yù)定 FMEA 完成的日期， 不應(yīng)超過設(shè)計圖樣完成日期）FMEA 日期（初稿日期與最新修訂日期）小組成員（組長、成員的姓名、單位、電話等）2.2系統(tǒng)子系統(tǒng)零部件的功能傳統(tǒng)的產(chǎn)品可靠性的定義指出： 可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。不能完成規(guī)

12、定的功能就稱失效。因此FMEA ，必須從搞清功能開始。所謂功能，通俗地說，就是：設(shè)計這個系統(tǒng)子系統(tǒng)零部件做什么？也就是根據(jù)顧客需要， 經(jīng)過 QFD 明確的設(shè)計要求。或者說為滿足設(shè)計意圖，該“產(chǎn)品”的具體的要求是什么？一個零部件（或子系統(tǒng)，或系統(tǒng)）的功能往往是多項的。這種情況下，必須把所有的功能全部列出，不能遺漏。例如一個變速箱功能應(yīng)包括：汽車起步時輸出的扭矩，汽車行駛過程中，通過合理的速比滿足整個行駛速度范圍內(nèi)的扭矩輸出，倒車時，改變傳動方向，發(fā)動機制動狀態(tài)下，傳遞相反方向的扭矩，提供方便舒適的變速操作，空檔，卡車變速箱有的還要有功率輸出功能。給出完成這些功能的重要的環(huán)境條件， 如大氣溫度、濕

13、度、大氣壓、道路、灰塵和腐蝕介質(zhì)等。如變速箱的潤滑系統(tǒng)的正常工作與環(huán)境溫度有重要關(guān)系。給出設(shè)計要求的壽命。以上這些要求都應(yīng)盡可能給出可度量的 （即定量的） 的要求。如各檔速比，傳遞的扭矩、功率、工作溫度，等等。除滿足最終顧客的要求而確定的功能外，還要考慮滿足直接顧客和中間顧客的要求。其中可制造性和裝配性的要求尤為重要。一個產(chǎn)品在產(chǎn)生滿足顧客期望的功能的同時， 有時還會產(chǎn)生顧客非期望的功能。這些非期望功能常常與安全及政府法規(guī)的符合性相關(guān)。諸如噪聲、振動、電磁干擾、環(huán)境污染、能源消耗、材料回收再循環(huán)等。如變速箱的噪聲、潤滑油泄漏的要求也應(yīng)明確列入功能要求中。許多產(chǎn)品對維修性、服務(wù)和后勤保障性還有重

14、要的要求，也應(yīng)列入功能項目之中。2.3潛在失效模式所謂失效， 就是喪失功能。而失效模式，就是失效表現(xiàn)的形式。這里，我們說的是“潛在的” ，意思是，這些失效可能發(fā)生，但不一定發(fā)生。廣義的說，失效模式有兩大類型。 I 型失效模式，指的是不能完成規(guī)定的功能。這類失效的典型模式，可舉例如下：突發(fā)型：斷裂、開裂、碎裂、彎曲、塑性變型、失穩(wěn)、短路、斷路、擊穿、泄漏、松脫，等等。漸變型：磨損、腐蝕、龜裂、老化、變色、熱衰退、蠕變、低溫脆變、性能下降、滲漏、失去光澤、褪色，等等。 II 型失效模式，指的是產(chǎn)生了有害的非期望功能。典型的這類失效模式有： 噪聲、振動、電磁干擾、有害排放、等等。當(dāng)出現(xiàn)這類失效時，要

15、返回功能描述部分，看是否已有限制要求，如果沒有，是否應(yīng)加以補充。在描述失效模式時，要注意使用普遍使用的術(shù)語，避免使用地方性、行業(yè)性哩語。2.4潛在失效后果潛在的失效后果，是指失效模式可能帶來的對完成規(guī)定功能的影響，以致帶來顧客的不滿意，和不符安全和政府的法規(guī)。失效后果的分析，要運用失效鏈分析方法，搞清楚直接后果、中間后果和最終后果。失效后果可以從以下幾方面考慮： 對完成規(guī)定功能的影響； 對上一級系統(tǒng)完成功能的影響； 對系統(tǒng)內(nèi)其他零件的影響； 對顧客滿意的影響； 對安全和政府法規(guī)符合性的影響； 對整車系統(tǒng)的影響。舉例來說，發(fā)動機進氣閥閥座燒蝕這一失效模式，其直接后果是造成氣閥密封不嚴(yán)；其中間后果

16、是造成壓縮壓力下降，燃燒狀況惡化；最終后果是發(fā)動機功率下降，燃油消耗增加，排氣有害物增加，引起顧客不滿，甚至不符合政府法規(guī)。2.5后果嚴(yán)重性評估嚴(yán)重度（S）為了對失效模式的后果之嚴(yán)重程度進行評估，把對后果的定性描述作成某種數(shù)量化的評價，以便于工程中的交流， 從而產(chǎn)生了對嚴(yán)重程度進行打分的辦法。 習(xí)慣的打分辦法是， 分?jǐn)?shù)愈高，后果愈嚴(yán)重。曾經(jīng)采用過的有3 分制， 5 分制， 10 分制等。 QS9000 手冊采用的是10 分制。后果無警告的嚴(yán)重危害有警告的嚴(yán)重危害很高高中等低很低輕微很輕微無評定準(zhǔn)則：后果的嚴(yán)重度這是一種非常嚴(yán)重的失效形式， 它是在沒有任何失效預(yù)兆的情況下影響到行車安全或違反了政

17、府的有關(guān)法規(guī)。這是一種非常嚴(yán)重的失效形式， 是在具有失效預(yù)兆的前提下所發(fā)生的， 并影響到行車安全或違反了政府的有關(guān)法規(guī)。車輛（或系統(tǒng)）不能運行，喪失基本功能。車輛（或系統(tǒng)）能運行， 但性能下降，顧客不滿意。車輛（或系統(tǒng)） 能運行， 但舒適性或方便性項目性能下降，顧客感覺有些不舒服。車輛（或系統(tǒng)） 能運行， 但舒適性或方便性部件不能工作，顧客感覺不舒服。配合、外觀或尖響、 卡嗒響等項目不符合要求，大多數(shù)顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。配合、外觀或尖響、 卡嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。配合、外觀或尖響、 卡嗒響等項目不符合要求，但很少有顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。無影響。嚴(yán)重度109875533212.6失效

18、模式重要程度等在 QS9000 中，突出了對產(chǎn)品過程特殊特性的注意。所謂特殊特性是指：顯著影響安全和政府法規(guī)符合性的特性； 顯著影響顧客滿意的特性。在 FMEA 中，要突出對特殊特性的關(guān)注。因此，專門設(shè)置一個欄目，用以標(biāo)記所分析的失效模式是否屬于特殊特性， 并且使用顧客規(guī)定的符號進行標(biāo)注。如：安全和或政府法規(guī)定符合性特性克萊斯勒公司Safety Item符號（ S）與盾形福特公司Critical Characteristic符號（）通用公司Safety/Compliance Key Product Characteristic 符號（ SC）或重要性能、配合或外觀特性克萊斯勒公司Critica

19、lCharacteristic符號（）或（D）Critical Verification符號（）或（ P）福特公司Significant Characteristic通用 Fit/Function Key Product Characteristic 符號（）或（F F）特殊特性一般由特殊特性初始明細(xì)表給出。同時，F(xiàn)MEA 也是發(fā)現(xiàn)潛在特殊特性的工具之一。當(dāng)嚴(yán)重度 8 時，應(yīng)確認(rèn)為特殊特性，當(dāng)嚴(yán)重度為58，而頻度 3（頻度的含義下面將敘述）時，可確認(rèn)為重要特性。2.7潛在的失效起因機理研究失效可能的原因與機理，是為了能夠正確采取控制措施，防止失效的發(fā)生或減少基發(fā)生的可能性。在 DFMEA 中，

20、我們所要研究的失效原因與機理， 是指引起失效模式的可能的設(shè)計薄弱點。注意，不要把產(chǎn)品的工作環(huán)境（如道路產(chǎn)生的振動、沖擊、氣溫的變化、濕度、粉塵、電磁干擾等）作為我們的分析目標(biāo)。工作環(huán)境是造成失效的重要外因， 但它是客觀存在的，難以控制的。我們要分析的是，在外因作用下的內(nèi)因。造成一種失效模式的潛在的原因或機理有時是多種的。這時，我們要把它們一一分別列出。原因機理的評估可以包括以下兩個方面： 與制造、裝配無關(guān)的原因，亦即，當(dāng)制造與裝配符合技術(shù)規(guī)范的情況下，發(fā)生了失效。分析潛在失效原因機理可以采用以下途徑：現(xiàn)有的類似產(chǎn)品的 FMA 資料，應(yīng)用失效鏈，找出直接原因，中間原因和最終原因，應(yīng)用“五個為什么

21、？”根據(jù)經(jīng)驗連問“五個為什么？” ，一般都有可能找到根源原因。例如：門鎖扣不上，為什么？鎖舌與鎖座錯位。為什么？車門下沉。為什么？門鉸鏈變位。為什么？固定門鉸鏈的框架變形。為什么？框架剛度不足。應(yīng)用因果圖，從人、機、料、法、環(huán)等方面分析，應(yīng)用排列圖，相關(guān)分析，試驗設(shè)計等方法，從可能的多因素原因中找出主要原因，應(yīng)用失效樹分析（ FTA）找出復(fù)雜系統(tǒng)的失效原因與機理。充分發(fā)揮小組的經(jīng)驗， 采用頭腦風(fēng)暴法， 對可能的原因進行歸納分析。與制造裝配有關(guān)的原因。這里主要是指由于所擬定采用的制造裝配設(shè)計在技術(shù)上或操作者體力上的限制與難度，以及容易產(chǎn)生誤操作而引起的潛在失效。也就是說是與產(chǎn)品設(shè)計中可制造性與裝

22、配性有關(guān)的問題。純屬制造與裝配過程有關(guān)的問題，原則上可由 PFMEA 來進行。下面是一些典型的例子：零件正反面均可裝入， 左右相近的零件無明顯標(biāo)志引起誤裝配而造成失效，缺乏適宜的對中設(shè)計，使對中困難，容易對中錯誤，技術(shù)規(guī)范要求與現(xiàn)有的過程能力不協(xié)調(diào)，材料熱處理規(guī)范使零件表面過硬，致機械加工困難，用手舉起裝配的零件過重， 使操作者易疲勞， 或難以正確安裝，設(shè)計的加工裝配、空間過小，使工具無法操作，接近性差，拆裝，維修困難。加注液體的口， 經(jīng)常需要檢查、 調(diào)整、保養(yǎng)的部分難以接近，可視性差。產(chǎn)品設(shè)計對制造裝配的變差過于敏感。綜上所述，在產(chǎn)品設(shè)計的 FMEA 中對制造裝配問題的考慮，可以歸納為： a

23、.誤操作， b.技術(shù)與體力的限制， c.對變差的敏感性。一個好的產(chǎn)品（或系統(tǒng)）設(shè)計，應(yīng)考慮對制造中各種因素（或構(gòu)成系統(tǒng)、總成的零件、元件）的變差的容忍必性，不敏感性，也就是提高產(chǎn)品設(shè)計的健壯性。2.8失效模式出現(xiàn)可能性大小的評估頻度（O）某種失效模式可能產(chǎn)生，也可能不產(chǎn)生，究竟產(chǎn)生的可能性有多大？對出現(xiàn)可能性大的，當(dāng)然要格外引起重視，說明其風(fēng)險大。在 QS9000 的 DFMEA 手冊中，引入了從 110 的所謂的頻度（ O），英文 Occurrence。表中的頻度估計是跟隨著原因機理， 相對于一個原因機理，有一個頻度。注意的是，這里講的頻度是指由于該原因機理而產(chǎn)生的失效模式出現(xiàn)的可能性。下表

24、是手冊中推薦的頻度數(shù)估計參考表失效發(fā)生可能性可能的失效頻度數(shù)率1/210很高：失效幾乎是不可避免的1/39高：反復(fù)發(fā)生的失效1/881/2071/806中等：偶爾發(fā)生的失效1/40051/20004低：相對很少發(fā)生的失效1/1500031/1500002極低：失效不太可能發(fā)生1/15000001頻度的估計可以參考以下資料：類似零件或子系統(tǒng)的維修資料；設(shè)計的零件與過去零件的差別；使用條件有否變化；有關(guān)新設(shè)計或修改設(shè)計的工程分析資料。2.9現(xiàn)行的設(shè)計控制對潛在的失效模式及其起因，重要的是采取預(yù)防措施。以防止這些失效模式成為事實。 為此，我們要首先對目前已經(jīng)用于相同或相似設(shè)計中的控制方法進行分析，

25、評估這些方法的有效性及其風(fēng)險。我們也可以把設(shè)計控制比喻成預(yù)防潛在失效變成現(xiàn)實或減少其出現(xiàn)可能性的防線。典型的設(shè)計控制有：工程計算、材料試驗、設(shè)計評審、臺架試驗、可行性評審、各種設(shè)計驗證方法，樣件制造與試驗、道路試驗、車隊試驗，等等。我們可以把設(shè)計控制按優(yōu)先采用的順序，分成三種，或者形象地比喻為三道防線。優(yōu)先采用的第一種方法， 即第一道防線是： 防止失效模式的原因機理發(fā)生， 或減少它出現(xiàn)的可能性。 例如，通過工程分析，使零件具備充分的合理的強度、剛度、壽命等；通過材料試驗與分析，使材料具有良好的耐腐蝕性；通過實體仿真，模擬制造和裝配過程，觀察分析是否存在可能的失效，等等。第二種方法，即第二道防線

26、是：在只知失效模式，而對造成該失效模式的原因機理不清的情況下， 找出造成該失效模式的潛在原因機理。 例如，通過臺架試驗找出造成齒輪表面損壞的原因，找出發(fā)動機早期磨損的原因，等等；通過試驗設(shè)計等方法找出各種因素變差對系統(tǒng)變差的影響，從而找出防止失效的優(yōu)化方案等。第三種設(shè)計控制，即第三道防線是：在不清潛在的失效模式情況下，找出可能的失效模式。 最典型的這類方法是汽車的整車道路試驗。道路試驗對于產(chǎn)品設(shè)計的最后驗證是十分重要的，但由于其粗糙性與綜合性，依靠它進行設(shè)計控制的風(fēng)險是很大的。綜上所述，應(yīng)優(yōu)先采用第一種方法，其次是第二種方法，第三種方法只能做為最后一道防線。當(dāng)然，沒有任何設(shè)計控制，設(shè)計將具有很

27、大盲目性，風(fēng)險極大。從時間角度考慮，設(shè)計控制采取的越早越好。這將有利于失效的早期識別和預(yù)防，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，降低風(fēng)險。需要加以強調(diào)的是，用于制造、裝配過程的檢驗和試驗不能視為設(shè)計控制。2.10設(shè)計控制方法有效性的評估探測度（D）所謂探測度是指所采用的第2 種設(shè)計控制方法能探測出潛在失效模式的原因機理， 或且，采用第 3 種設(shè)計控制方法探測出潛在的失效模式的有效性。D 是英文 Detection字首。探測度也是用 110 分來評估。下表列出QS9000FMEA 手冊中推薦的探測度打分表。探測性評價準(zhǔn)則：由設(shè)計控制可探測的可能性探測度絕對不肯定設(shè)計控制將不能和或不可能找出潛在10的原因

28、機理及后續(xù)的失效模式，或根本沒有設(shè)計控制很極少設(shè)計控制只有很極少的機會能找出潛在9原因機理及后續(xù)的失效模式極少設(shè)計控制只有極少的機會能找出潛在原8因機理及后續(xù)的失效模式很少設(shè)計控制有很少的機會能找出潛在原因7機理及后續(xù)的失效模式少設(shè)計控制有較少的機會能找出潛在原因6機理及后續(xù)的失效模式中等設(shè)計控制有中等機會能找出潛在原因5機理及后續(xù)的失效模式中上設(shè)計控制有中上多的機會能找出潛在原4因機理及后續(xù)的失效模式多設(shè)計控制有較多的機會能找出潛在原因3機理及后續(xù)的失效模式很多設(shè)計控制有很多機會能夠找出潛在原因2機理及后續(xù)的失效模式幾乎肯定設(shè)計控制幾乎肯定能夠找出潛在原因1機理及后續(xù)的失效模式評估探測度時，

29、首先確定現(xiàn)有的設(shè)計控制是否能用來檢出失效模式的原因機理。如果可以，它將可能減少失效模式出現(xiàn)的可能性，亦即將降低頻度。如果現(xiàn)有的設(shè)計控制不能用來檢出失效模式的原因， 則應(yīng)評價其檢出失效模式的有效性，或且，根本沒有設(shè)計控制。試驗條件的正確選擇， 增加試驗樣品的數(shù)量， 能提高設(shè)計控制方法的有效性。以下我們舉兩個例子。例一， 擬采用試驗臺試驗來找出失效模式的原因， 試驗條件與現(xiàn)有零件的試驗條件相似， 該試驗對現(xiàn)有零件是有效的。 而該零件與現(xiàn)有零件只有小修改。試驗樣品的數(shù)量為40。經(jīng)小組分析，探測度為3。例二， 某一零件的設(shè)計有明顯的改變。采用的設(shè)計控制方法是：4 輛汽車各裝 1 個樣件進行道路耐久性試

30、驗。 經(jīng)小組評估，探測度為 6。2.11潛在失效的風(fēng)險評估風(fēng)險順序數(shù)失效模式的潛在后果嚴(yán)重度S，失效模式的可能頻度O，設(shè)計控制方法對檢出失效模式及其原因的探測度D,聯(lián)合構(gòu)成潛在失效模式對產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的風(fēng)險。聯(lián)合上述三個評估分?jǐn)?shù)的常用方法是，將它們連乘，得到所謂的風(fēng)險順序數(shù)。當(dāng)S10，O10，D10 時，PRN1000；當(dāng) S1，O1，D1 時，RPN1。顯然，RPN 越大，意味著設(shè)計的風(fēng)險越大，越需要采取措施。究竟 RPN 降到多少，該失效模式的風(fēng)險是可以接受的？這要根據(jù)企業(yè)的經(jīng)驗來確定。例如，據(jù)資料介紹，有的企業(yè)將RPN 劃成三個線：紅線 RPN 為 125（相當(dāng)于 555），風(fēng)險嚴(yán)重； 黃

31、線RPN 為 64（相當(dāng)于 444），風(fēng)險較大；綠線 RPN 為 27（相當(dāng)于 333），風(fēng)險較小?？晒﹨⒖?。RPN 值的大小， 也為我們確定了解決問題的優(yōu)先順序提供參考。當(dāng) RPN 相近的情況下，應(yīng)優(yōu)先注意 S 大的失效模式，以及 S 和 O 都較大的失效模式。 S 大的失效模式， 哪怕出現(xiàn)的概率很小， 一旦發(fā)生，后果就很嚴(yán)重，因此，始終要引起重視。2.12建議措施根據(jù)對失效模式風(fēng)險評估結(jié)果， 經(jīng)過小組討論， 決定是否要采取措施，采取哪些措施。我們所指的措施是針對產(chǎn)品設(shè)計的措施。產(chǎn)品設(shè)計的 FMEA 中的措施不應(yīng)包括在制造、 裝配過程的措施， 更不能依賴過程檢驗的強化措施。采取措施的目標(biāo)是降

32、低潛在失效風(fēng)險， 即降低失效模式的嚴(yán)重度（S）、頻度（ O）和探測度（ D）。降低嚴(yán)重度 S，只有通過修改設(shè)計，使失效模式改變或不出現(xiàn)。例如：改變水箱支架結(jié)構(gòu)的聯(lián)接方式，大大降低支架的應(yīng)力，使之?dāng)嗔咽Р粫a(chǎn)生。降低頻度 O，也只有通過修改設(shè)計消除失效原因或減少其原因發(fā)生。如改進材料的規(guī)范，通過有限元分析改進結(jié)構(gòu)，改進表面處理提高耐腐蝕性，等。要降低探測度 D，應(yīng)采取更有效的設(shè)計控制方法， 由第三種控制方法改變?yōu)榈诙N控制方法， 由第二、三種方法改變?yōu)榈谝环N控制方法。如除道路試驗外，增加臺架試驗，增加材料試驗，采取試驗設(shè)計方法找出各設(shè)計因素變差的影響與優(yōu)化方案， 增加試驗的樣本數(shù)和試驗周期等等

33、。2.13對被采用的措施的評價當(dāng)建議措施被實施并驗證后,小組將最終確定采取的設(shè)計措施(設(shè)計改進和新的控制措施)。然后對之進行新的風(fēng)險評估，即估計采取新措施后的 S、O 和 D，并計算 RPN。如果風(fēng)險評估結(jié)果仍末達到預(yù)期效果，小組將進入新的一輪建議措施的研究驗證評估，一直到可接受為止。2.14跟蹤建議措施的落實是十分重要的， 任何建議措施都應(yīng)有具體的負(fù)責(zé)人和規(guī)定的完成日期，小組和主管設(shè)計的人員要對此負(fù)責(zé)到底。DFMEA 還應(yīng)該是一種動態(tài)文件，它應(yīng)體現(xiàn)最新的設(shè)計思想，包括投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)問題而采取的設(shè)計修改而進行新的FMEA 。第3章 制造與裝配過程的潛在FMEA （PFMEA ）3.1PFMEA 的

34、準(zhǔn)備工作PFMEA 原則上是在設(shè)計能夠滿足顧客需要的前提下，對過程中的潛在失效模式進行分析。也就是說，DFMEA的工作不包含在PFMEA 中。但是，由于設(shè)計中可制造性和裝配性設(shè)計的缺陷可能造成過程潛大失效模式的發(fā)生。因此， PFMEA 有可能成為設(shè)計 FMEA 中對可制造性和裝配性問題的補充，應(yīng)該反饋到 DFMEA 中去。PFMEA 的準(zhǔn)備工作可以包括： 建立小組 必要的資料，如：過程流程圖，過程特性矩陣表，現(xiàn)有的類似的過程FMEA 資料，現(xiàn)有的類似的過程FMA 資料，特殊過程特性明細(xì)表，工程規(guī)范。 PFMEA 表格PFMEA 采用的表格同DFMEA 表格。表格表頭各項內(nèi)容的含義也與 DFME

35、A 大體相同。需要說明的是，所謂關(guān)鍵日期是指初次完成 PFME 日期，該日期的限期是正式生產(chǎn)之前。以下對表格中各欄目的含義、考慮方法及填寫內(nèi)容作介紹。3.2過程的功能與要求所謂過程的功能，是指該過程或工序的目的是什么？例如車削軸的外徑，將 A 零件焊接到 B 零件上，裝配某總成，淬火處理，等等。如果過程涉及到數(shù)個操作（如總成裝配） ，應(yīng)分別把這些工序作為獨立的過程列出。 如中間軸裝入變速箱箱體， 把變速箱蓋裝上變速箱箱體，等。3.3潛在的失效模式所謂的潛在的過程失效模式是指， 過程不能達到過程功能要求或過程設(shè)計意圖的問題的表現(xiàn)形式。 一般情況下，它是指按規(guī)定的操作規(guī)范進行操作時的潛在失效問題，

36、 但由于過程設(shè)計中對技術(shù)與體力的能力考慮不足而造成的失效， 或容易產(chǎn)生誤操作的問題也是潛在失效模式考慮的范圍。失效模式有兩種類型：I 型：不能完成規(guī)定的功能，如零件超差，錯裝。II 型：產(chǎn)生了非期望功能，如加工過程使操作者或機器受到傷害、損壞，產(chǎn)生有害氣體、過大的噪聲、振動，過高的溫度、粉塵、刺限的光線，等等。對有非期望功能發(fā)生的情況下， 應(yīng)檢查在功能欄中是否對非期望功能的限值已列出。在考慮過程潛在失效模式時，我們常常使用 “零件為什么會被拒收？”的思考方法。例如焊接過程零件被拒收可能因為“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件變形” ，等等，那么，這些就是潛在的失效模式。又例如，一個箱體與箱蓋裝配

37、后被拒收的潛在原因是： “不密封”、“漏裝零件”、“未注潤滑劑”等。對于試驗、檢驗過程可能的失效模式有兩種： 接受不合格的零件和拒收合格的零件。零件被拒收， 既要考慮最終顧客不接受， 也要考慮下一道工序及下游工序不接受的問題。 如鑄件的偏差使機械加工產(chǎn)生不合格， 使動平衡量過大等。這里，我們同樣可以運用如下的原理：上游工序的失效模式可能是下游工序的失效原因， 下游工序的失效模式可能是上游工序失效模式的后果。在產(chǎn)品設(shè)計 FMEA 中已經(jīng)分析的失效模式原則上不需在 PFMEA 中重復(fù)。但由于產(chǎn)品設(shè)計中對制造性與裝配性考慮的不夠充分， 對制造裝配過程容易產(chǎn)生誤操作的防錯措施考慮的不夠充分， 而可能造

38、成過程失效模式可以列出。下面舉出一些過程失效模式的例子，供參考：零件變形， 鉆孔偏心，鑄件氣孔，鑄件壁厚不均，鑄件金屬不足，鑄件組織疏松，鍛件裂紋，淬透層厚度不足，零件表面硬度不適宜（過硬或過軟），零件表面光潔度低，外觀粗糙，零件玷污，零件丟失，零件表面碰傷，零件落地，零件腐蝕，總成泄漏，零件有毛刺，定位錯誤，少裝零件，緊固不足，調(diào)整不正確，工具在零件表面留下刻痕，涂漆表面淚點，涂漆表面不清潔，未焊透，焊穿，焊接后變形，焊縫外觀差，注塑不充足，注塑件外觀差，注塑件尺寸偏差，電路斷路，短路。由于設(shè)備、工裝設(shè)計中的問題而引起制造、 裝配過程的失效原則上也應(yīng)包括在 PFMEA 中。也可以由設(shè)備、 工

39、裝的 FMEA 來實施。在 QS9000 的工具與裝備補充手冊中規(guī)定了有關(guān)的要求。3.4潛在的失效后果潛在的失效后果是指該失效模式可能帶來的對顧客的影響。顧客的影響。顧客是廣義的，包括最終顧客、直接顧客（下一道工序） ，中間顧客（下游工序）。失效模式的后果還包括對過程本身有關(guān)組成的影響（如對操作者與設(shè)備，對環(huán)境的影響） 。描述失效的后果，盡可能采用表達顧客關(guān)注和感受的詞匯。如：操作者眼睛受傷害，零件破損將機器損壞，外觀不良，無法裝配，等等。對最終顧客的影響應(yīng)使用與產(chǎn)品的性能有關(guān)的術(shù)語來描述，如噪聲、振動、工作不正常、停止工作、工作不穩(wěn)定、 操作力過大、 異味、性能衰退、外觀不良、褪色，等等。對

40、下一道工序或下游工序的后果應(yīng)使用過程、 工序的性能術(shù)語來描述，如無法緊固，無法加工，無法裝配，無法對中，無法焊接，無法平衡，危害操作人，損壞設(shè)備等等。3.5嚴(yán)重度 (S)后果嚴(yán)重性的評估嚴(yán)重度是指失效后果的嚴(yán)重程度。嚴(yán)重度采用10 分制進行打分。下表為 QS9000 推薦的打分表。當(dāng)一個失效模式有若干可能的后果，嚴(yán)重度將列出危害程度最大的那個后果的嚴(yán)重度分?jǐn)?shù)。后果判定準(zhǔn)則：后果的嚴(yán)重度無警告的可能危害機器或裝配操作者。潛在失效模式嚴(yán)重危害嚴(yán)重影響車輛安全運行和或包含不符合政府法規(guī)項， 嚴(yán)重程度很高。 失效發(fā)生時無警告。有警告的可能危害機器或裝配操作者。潛在失效模式嚴(yán)重危害嚴(yán)重影響車輛安全運行和

41、或包含不符合政府法規(guī)項， 嚴(yán)重程度很高。 失效發(fā)生時有警告。很高生產(chǎn)線嚴(yán)重破壞， 可能 100的產(chǎn)品得報廢，車輛系統(tǒng)無法運行，喪失基本功能， 顧客非常不滿。高生產(chǎn)線破壞不嚴(yán)重，產(chǎn)品需篩選部分 （低于100）報廢，車輛能運行，但性能下降，顧客不滿意中等生產(chǎn)線破壞不嚴(yán)重，部分（低于100）產(chǎn)品報廢（不篩選） ，車輛系統(tǒng)能運行，但舒適性或方便性項目失效，顧客感覺不舒適。低生產(chǎn)線破壞不嚴(yán)重，產(chǎn)品需要100返工，車輛或系統(tǒng)能運行， 但有些舒適性或方便性項目性能下降，顧客有些不滿意很低生產(chǎn)線破壞不嚴(yán)重，產(chǎn)品經(jīng)篩選，部分（少于 100）需要返工，裝配和涂裝或尖響和卡嗒響等項目不符合要求， 多數(shù)顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷

42、嚴(yán)重度數(shù)10987654輕微生產(chǎn)線破壞較輕，部分（少于100）需要3在生產(chǎn)線上其它工位返工。裝配和涂裝或尖響和卡嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。很輕微生產(chǎn)線破壞輕微，部分（少于 100）產(chǎn)品需要在生產(chǎn)線上原工位返工， 裝配和涂裝或尖響和卡嗒響等項目不符合要求， 很少顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。無沒有影響213.6失效模式重要性等級這里指的是被顧客 (如三大汽車公司 )定義的特殊特性。如果該失效模式所涉及的過程特性屬于特殊特性（如關(guān)鍵特性、主要特性、重要特性等），要用相應(yīng)規(guī)定的符號在欄目中標(biāo)出。詳見DFMEA 相關(guān)內(nèi)容中的說明。同樣， PFMEA 也是識別與確定特殊特性的重要工具。3.7潛在的失效原因機理所謂的失效原因機理是指使失效模式發(fā)生的原因， 這些原因的消除，可以使失效模式得到糾正或控制。一個失效模式可能只有一個可能的原因， 也能有若干個可能的原因，都應(yīng)該考慮到。在考慮失效原因時， 首先考慮的是輸入本過程的零件材料是正確的情況下可能的原因是什么？然后， 再考