FMEA潛在失效模式及后果分析培訓(xùn)教材

1、FMEAFailure Mode and Effect Analysis潛在失效模式及后果分析什么是FMEA 在產(chǎn)品設(shè)計階段和過程設(shè)計階段，對構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對構(gòu)成過程的各個工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動FMEA的特點 失效還未發(fā)生，可能發(fā)生，但不一定發(fā)生 在設(shè)計或過程開發(fā)階段前開始 由各種有經(jīng)驗和專業(yè)知識的人構(gòu)成小組 是預(yù)防缺陷的有效工具 持續(xù)進(jìn)行的動態(tài)文件 是經(jīng)驗的寶庫 FMEA 的時間順序概念初始設(shè)計設(shè)計完成樣件制造設(shè)計/過程確認(rèn)生產(chǎn)開始DFMEAPFMEADFMEA 開始早于過程，

2、完成時間在早期的圖樣完成但任何工具的制造開始之前PFMEA 開始于基本的操作方法討論完成時，完成時間早于生產(chǎn)計劃制定和生產(chǎn)批準(zhǔn)之前腦力風(fēng)暴 Brainstorming 腦力風(fēng)暴是一種技法，可以激發(fā)小組成員產(chǎn)生大量的有創(chuàng)意的點子，。由紐約廣告代理的老板Alex F Osborn在1930年發(fā)明，其前提是在一般的討論中，人們害怕別人批評而約束自己，因此而不能產(chǎn)生有創(chuàng)意的點子。腦力風(fēng)暴包括創(chuàng)造一種氛圍，讓人們感到無拘無束，此時人們可能提出在平時認(rèn)為不太可能提出的解決方案，但往往收到意想不到的效果。腦力風(fēng)暴 Brainstorming選定進(jìn)行頭腦風(fēng)暴的小組成員。一次只能有一人發(fā)言。不要有任何人在會上起

3、主導(dǎo)作用（平等原則）。將會議中得到的所有IDEA都記錄下來。在頭腦風(fēng)暴過程中，不要對任何IDEA進(jìn)行評價。重要的是IDEA的數(shù)量，而不是質(zhì)量。將各種IDEA按失效模式和起因進(jìn)行分類。頭腦風(fēng)暴之后對失效模式進(jìn)行優(yōu)先排序。FMEA的順序過程功能要求潛在失效模式潛在失效的后果嚴(yán)重度數(shù)S級 別潛在失效的起因/機(jī)理頻 度 數(shù)現(xiàn)行設(shè)計控制不易探測度數(shù)D風(fēng)險順序數(shù)RPN建議措施責(zé)任和目標(biāo)完成日期措施結(jié)果預(yù)防探測采取的措施嚴(yán)重度數(shù)頻度數(shù)不易探測度數(shù)R.P.N功能、特征或要求會有什么問題無功能部分功能功能過強(qiáng)功能降級功能間歇非預(yù)期功能有多糟糕起因是什么后果是什么發(fā)生頻率如何怎樣預(yù)防和探測該方法在探測時有多好能做

4、些什么設(shè)計更改過程更改特殊控制采用新程序或指南的更改 跟蹤評審確認(rèn)控制計劃設(shè)計潛在的失效模式及后果分析Design Failure Mode and Effect AnalysisDFMEA范圍 新產(chǎn)品設(shè)計階段 設(shè)計更改階段DFMEA需準(zhǔn)備的資料 由QFD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； 類似產(chǎn)品的失效分析（FMA）；以往類似產(chǎn)品的DFMEA； 初始工程標(biāo)準(zhǔn)； 初始特殊特性明細(xì)表； 功能框圖。 DFMEA在體現(xiàn)設(shè)計意圖時，還應(yīng)保證制造和裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計意圖 例如： 必要的拔模（斜度） 要求的表面處理 裝配空間/工具可接近 要求的鋼材強(qiáng)度 過程能力/性能DFMEA的拓展

5、DFMEA的拓展 還要考慮產(chǎn)品維護(hù)（服務(wù)）及回收的技術(shù)/身體的限制 便利的維修工具 簡便的診斷方法 材料的分類符號（用于回收）DFMEA的第一步希望、不希望顧客的期望（QFD）車輛要求的文件產(chǎn)品的制造/裝配/服務(wù)/回收要求期望特性的定義越期望特性的定義越明確，就越容易識明確，就越容易識別潛在的失效模式別潛在的失效模式 DFMEA第二步 系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件框圖。燈罩A開/關(guān)C燈泡總成D極板E電池B彈簧F243155系統(tǒng)名稱：閃光燈系統(tǒng)名稱：閃光燈工作環(huán)境極限條件工作環(huán)境極限條件溫度：溫度：-20160F耐腐蝕性：規(guī)范耐腐蝕性：規(guī)范B沖擊：沖擊：6英尺下落英尺下落外部物質(zhì)：灰塵外部物質(zhì)：灰塵濕度

6、：濕度：0100RH可燃性：可燃性： 1.不連接（滑動）不連接（滑動）2.鉚接鉚接3.螺紋連接螺紋連接4.卡扣連接卡扣連接5.壓緊連接壓緊連接不屬于此FMEA項目/功能 簡要說明設(shè)計意圖要求的功能，包括環(huán)境信息。如果項目有多種功能，應(yīng)分別列出。 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)定的功能就稱失效。 功能：設(shè)計這個系統(tǒng)/子系統(tǒng)/零部件做什么？設(shè)計要求？設(shè)計意圖？ 一個零部件（或子系統(tǒng)/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。電池后蓋圓桶型管激光芯版外部圓形鏡片功能：1.密封2.安裝電池3.提供電源4.必須容易拆卸功能：1.

7、密封2.安裝電池3.提供電源4.激光芯安裝5.易于抓握的激光筆表面6.抓握的提示標(biāo)簽功能：1.提供電源2.激光聚焦3.提供當(dāng)前的電源路徑功能：1.密封激光2.輸出鏡頭3.遮蔽灰塵4.必需易于裝卸示例：激光筆功能框圖潛在失效模式 對每個項目和功能，列出每一個潛在的失效模式。 “潛在”是指可能發(fā)生也可能不發(fā)生；失效就是喪失功能。而失效模式就是失效的表現(xiàn)形式。 應(yīng)用規(guī)范化、專業(yè)化的術(shù)語來描述失效模式。避免使用地方性、行業(yè)性俚語。 常用的有兩大類失效：類失效、類失效。示例：失效模式的種類類失效，指的是不能完成規(guī)定的功能，如：類失效，指的是不能完成規(guī)定的功能，如： 突發(fā)型：斷裂、開裂、碎裂、彎曲、塑性變

8、形、失穩(wěn)、短路、 斷路、擊穿、泄露、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。類失效，指的是產(chǎn)生了有害的非期望功能，如：類失效，指的是產(chǎn)生了有害的非期望功能，如： 噪聲、振動、電磁干擾、有害排放等等。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，和不符合安全和政府法規(guī)。失效后果分析：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。站在顧客的角度發(fā)現(xiàn)或經(jīng)歷的情況來描述失效的后果（顧客可能是內(nèi)部的顧客，也可能是外部或最終顧客）。失效后果可以從以下幾方面考慮： 對完成規(guī)定功

9、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。示例：失效鏈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)扇刮傷水箱冷卻液泄露冷卻系統(tǒng)過熱發(fā)動機(jī)汽缸損壞汽車停駛1失效原因1失效模式2失效原因1失效后果2失效模式2失效后果3失效原因3失效模式3失效后果時間嚴(yán)重度v 為了對失效模式的后果之嚴(yán)重程度進(jìn)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)重度進(jìn)行打分的辦法。v 嚴(yán)重度是失效模式發(fā)生時對顧客影響后果的嚴(yán)重程度的評價指標(biāo)。v 要減少失效的嚴(yán)重度級別數(shù)值，只能通過修改設(shè)

10、計來實現(xiàn)。v 嚴(yán)重度的評分采用1-10分。推薦的嚴(yán)重度評價準(zhǔn)則后果評定準(zhǔn)則：后果的嚴(yán)重度嚴(yán)重度無警告的嚴(yán)重危害這是一種非常嚴(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不符合政府的法規(guī)。10有警告的嚴(yán)重危害這是一種非常嚴(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，影響到行車安全和/或不符合政府的法規(guī)。9很高車輛/項目不能運行（喪失基本功能）8高車輛/項目可運行，但性能下降，顧客非常不滿意7中等車輛/項目可運行，但舒適性/方便性項目不能運行，顧客不滿意6低車輛/項目可運行，但舒適性/方便性項目的性能下降，顧客有些不滿意5很低配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。大多數(shù)顧客（7

11、5%以上）能感覺到有缺陷。4輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。50%的顧客能感覺到有缺陷。3很輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。有辨識能力的顧客（25%以下）能感覺到有缺陷。2無無可辨別的后果1重要程度分級 指出產(chǎn)品特性的重要性，如特殊、關(guān)鍵、主要、重要等。 凡是識別為特殊特性，需要特殊過程控制的應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆栐诖藱谀恐袠?biāo)注，使用顧客規(guī)定的符號。 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時，可確認(rèn)為重要特性（Significant Characteristic）。潛在失效的起因/機(jī)理 研究失效可能的原因與機(jī)理，是為了能夠正確采取控制措施，防止失效的發(fā)生或減少其發(fā)

12、生的可能性。 失效原因/機(jī)理：在DFMEA中是指引起失效模式的可能的設(shè)計薄弱點。 簡明扼要，但要盡可能全面地列出可能想到的失效原因和機(jī)理，以便于對癥下藥采取糾正措施。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，難以控制的。我們要分析的是，在外因作用下的內(nèi)因。示例：潛在失效的起因/機(jī)理起因機(jī)理規(guī)定材料不正確設(shè)計壽命設(shè)想不足應(yīng)力過大潤滑能力不足維護(hù)說明書不充分算法不正確表面精加工規(guī)范不當(dāng)形成規(guī)范不足規(guī)定的摩擦材料不當(dāng)過熱公差不當(dāng)屈服 化學(xué)氧化疲勞 電移材料不穩(wěn)定 蠕變磨損 腐蝕潛在失效的起因

13、/機(jī)理分類與制造裝配無關(guān)的原因與制造裝配無關(guān)的原因當(dāng)制造與裝配符合工程規(guī)范的情況下，發(fā)生了失效。與制造裝配有關(guān)的原因與制造裝配有關(guān)的原因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。也就是與產(chǎn)品設(shè)計中可制造性與裝配性有關(guān)的問題。純屬制造與裝配過程有關(guān)的問題，原則上由PFMEA來進(jìn)行分析。潛在失效的起因/機(jī)理的分析途徑 現(xiàn)有的類似產(chǎn)品的FMEA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”； 應(yīng)用因果圖，從人、機(jī)、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

14、失效樹分析（FTA）找出復(fù)雜系統(tǒng)的失效原因與機(jī)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(jìn)行歸納分析；示例：五個為什么失效模式：門鎖扣不上。為什么？因為：鎖舌與鎖座錯位。為什么？因為：車門下沉。為什么？因為：門鉸鏈變位。為什么？因為：固定門鉸鏈的框架變形。為什么？因為：框架剛度不足。頻度（O） 頻度是指某一失效起因或機(jī)理出現(xiàn)的可能性，失效模式出現(xiàn)可能性大小的評估； 通過設(shè)計更改來消除或控制失效起因或機(jī)理是降低頻度的唯一途徑； 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。 頻度失效發(fā)

15、生可能性可能的失效率頻度很高：持續(xù)性失效100個，每個1000輛車/項目1050個，每個1000輛車/項目9高：經(jīng)常性失效20個，每個1000輛車/項目810個，每個1000輛車/項目7中等：偶然性失效5個，每個1000輛車/項目62個，每個1000輛車/項目51個，每個1000輛車/項目4低：相對很少發(fā)生的失效0.5個，每個1000輛車/項目30.1個，每個1000輛車/項目2極低：失效不太可能發(fā)生0.010個，每個1000輛車/項目1現(xiàn)行的設(shè)計控制典型的設(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； 車隊試驗現(xiàn)行設(shè)計控

16、制的種類1. 防止起因或機(jī)理的發(fā)生或減少頻率2. 查出原因/機(jī)理，采取措施3. 查明失效模式優(yōu)先運用第一種方法，其次用第二種方法，最后用第三種方法。用于制造、裝配過程的檢驗和試驗不能視為設(shè)計控制。探測度探測度準(zhǔn)則：設(shè)計控制可能探測出來的可能性探測度定級絕對不肯定設(shè)計控制將不能和/或不可能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式，或根本沒有設(shè)計控制10很極少設(shè)計控制只有很極少的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式9極少設(shè)計控制只有極少的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式8很少設(shè)計控制有很少的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式7少設(shè)計控制有較少的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的

17、失效模式6中等設(shè)計控制有中等的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式5中上設(shè)計控制有中上多的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式4多設(shè)計控制有較多的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式3很多設(shè)計控制有很多的機(jī)會能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式2幾乎肯定設(shè)計控制幾乎肯定能找出潛在的起因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式1風(fēng)險順序數(shù)（RPN） RPNRisk Priority Number RPN=（S） （O） （D） 用它來表示設(shè)計風(fēng)險的度量， RPN的數(shù)值在11000之間； RPN值為解決問題的優(yōu)先順序提供參考； 當(dāng)RPN相近時，應(yīng)優(yōu)先注意S大的失效模式，以及S和O都教大的失效模式

18、； 如RPN值很高，設(shè)計人員必須采取糾正措施； 不管RPN多大，只要S高時，就要引起特別注意。建議的措施 修改設(shè)計幾何尺寸和/或公差 修改材料規(guī)范 試驗設(shè)計 修改試驗計劃案例+-+-+-通用案例+-+-+-過程潛在的失效模式及后果分析過程FMEA（PFMEA）PFMEA簡介由“制造/裝配工程師小組”采用的一種分析技術(shù)在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到并指明潛在失效模式及與其相關(guān)的后果起因機(jī)理以其最嚴(yán)密的形式總結(jié)了開發(fā)一個過程時，工程師小組的設(shè)計思想在任何制造策劃過程中正常經(jīng)歷的思維過程是一致的，并使之規(guī)范化。PFMEA顧客的定義 PFMEA“顧客”的定義，通常指“最終使用者”， 也可以是隨后或下游

19、制造、裝配工序，維修工序或政府法規(guī)。PFMEA集體的努力 在最初的PFMEA 中，希望負(fù)責(zé)的工程師能夠希望負(fù)責(zé)的工程師能夠直接地、主動地聯(lián)系所直接地、主動地聯(lián)系所有相關(guān)部門的代表有相關(guān)部門的代表。 FMEA應(yīng)成為促進(jìn)不同部門之間充份交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平。 一位有經(jīng)驗的FMEA推進(jìn)員非常關(guān)鍵 PFMEA假定所設(shè)計的產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計要求。 PFMEA不依靠改變設(shè)計來克服過程中的薄弱環(huán)節(jié)。PFMEA的前提PFMEA的第一步：創(chuàng)建過程流程圖1、識別過程和任務(wù) 你希望分析、定義重要的過程范圍以便從不適的管理中識別改進(jìn)的動力2、請教熟悉過程的人員幫助建立流程圖3、對過程流程的起始和

20、結(jié)束點形成一致流程圖示例工序號制造移動儲存檢測返工操作說明標(biāo)識關(guān)鍵產(chǎn)品特性/KCC標(biāo)識關(guān)鍵過程性能/KPC5鋼板材質(zhì)檢測儲存從庫房轉(zhuǎn)運至剪板機(jī)剪板尺寸檢查10152025過程FMEA示例潛在失效模式 列出所有失效，不一定肯定發(fā)生 利用經(jīng)驗和頭腦風(fēng)暴 過程/零件怎樣不滿足要求 無論工程規(guī)范如何，顧客認(rèn)為的拒收條件是什么考慮潛在失效模式的方法 在考慮過程潛在失效模式時，經(jīng)常使用“零件為什么會被拒收？”的思考方法。 例一：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 例二：一個箱體與箱蓋裝配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

21、驗過程兩種可能的失效模式： 接受不合格的零件 拒收合格的零件典型的失效模式彎曲彎曲 毛刺毛刺 孔錯位孔錯位斷裂斷裂 轉(zhuǎn)運損壞轉(zhuǎn)運損壞 漏開孔漏開孔臟污臟污 變形變形 表面太光滑表面太光滑短路短路 開路開路表面粗糙表面粗糙 開孔太深開孔太深 失效模式應(yīng)以規(guī)范化技術(shù)術(shù)語描述，不同于顧客察覺的現(xiàn)象潛在失效的后果噪音 粗糙 費力工作不正常 異味滲漏 不能工作報廢 外觀不良 無法緊固 不能配合不能連接 無法安裝損壞設(shè)備 危害操作者工裝過度磨損對最終使用者對下道工序嚴(yán)重度后果評定準(zhǔn)則：后果的嚴(yán)重度當(dāng)潛在失效模式導(dǎo)致最終顧客和/或一個制造/裝配廠產(chǎn)生缺陷時便得出相應(yīng)的定級結(jié)果。最終顧客永遠(yuǎn)是要首先考慮的。如

22、果兩種可能都存在的，采用兩個嚴(yán)重度值中的較高者。（顧客的后果）評定準(zhǔn)則：后果的嚴(yán)重度當(dāng)潛在失效模式導(dǎo)致最終顧客和/或一個制造/裝配廠產(chǎn)生缺陷時便得出相應(yīng)的定級結(jié)果。最終顧客永遠(yuǎn)是要首先考慮的。如果兩種可能都存在的，采用兩個嚴(yán)重值中的較高者。（制造/裝配后果）嚴(yán)重度級別無警告的危害當(dāng)潛在的失效模式在無警告的情況下影響車輛安全運行和/或涉及不符合政府法規(guī)的情形時，嚴(yán)重度定級非常高。或可能在無警告的情況下對（機(jī)器或總成）操作者造成危害10有警告的危害當(dāng)潛在的失效模式在有警告的情況下影響車輛安全運行和/或涉及不符合政府法規(guī)的情形時，嚴(yán)重度定級非常高?；蚩赡茉谟芯娴那闆r下對（機(jī)器或總成）操作者造成危害

23、9很高車輛/項目不能工作（喪失基本功能）或100%的產(chǎn)品可能需要報廢，或者車輛/項目需在返修部門返修1個小時以上。8高車輛/項目可運行但性能水平下降。顧客非常不滿意?；虍a(chǎn)品需進(jìn)行分檢、一部分（小于100%）需報廢，或車輛項目在返修部門進(jìn)行返修的時間在0.5-1小時之間。7嚴(yán)重度中等車輛/項目可運行，但舒適性/便利性項目不能運行。顧客不滿意。或一部分（小于100%）產(chǎn)品可能需要報廢，不需分檢或者車輛/項目需在返修部門返修少于0.5小時。6低車輛/項目可運行，但舒適性/便利性項目性能水平有所下降?；?00%的產(chǎn)品可能需要返工或者車輛/項目在線下返修，不需送往返修部門處理。5很低配合和外觀/尖響和卡嗒響項目不舒服。多數(shù)（75%以上）顧客能發(fā)覺缺陷。或產(chǎn)品可能需要分檢，無需報廢，但部分產(chǎn)品（小于100%）需返工。4輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響項目不舒服。50%的顧客能發(fā)覺缺陷。或部分（小于100%）的產(chǎn)品可能需要返工，無需報廢，在生產(chǎn)線上其它工位返工。3很輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響項目不舒服。有辨識力顧客（25%以下）能發(fā)覺缺陷?；虿糠之a(chǎn)品（小于100%）可能需要返工，無報廢，在生產(chǎn)線上原工位返工。2無無可