FMEA培訓教材

1、潛在失效模式及后果分析POTENTIAL FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS潛在的失效模式及后果分析潛在的失效模式及后果分析（FMEA）溯源溯源1950年，美國GROMAN飛機制造公司提出，用在操作桿上；60年代初用于航天；70年代用于三大汽車公司。80年代被美國軍方確認為軍方規(guī)范(MIL-STD-1629A) 1、是一種識別產(chǎn)品或過程中的，以便在采取糾正措施的分析工具。 FMEA是一種正常設計思路的系統(tǒng)化、書面化的體現(xiàn)。 FMEA作用：（1）幫助對設計要求和設計選擇作客觀分析；（2）認可并評價產(chǎn)品/過程中的潛在失效以及該失效的后果：（3）確定能夠消除或減少潛在

2、失效發(fā)生機會的措施（4）為制訂徹底、有效的測試和開發(fā)過程計劃，提供額外的信息；（5）為將來分析質(zhì)量問題、評估設計變更和更先進的設計提供參考。2、FMEA應用情況及重點：（1）新設計，新技術(shù)或新過程 FMEA范圍是完整的設計，技術(shù)和過程；（2）設計/過程更改 著重變更本身、由變更可引起的相互作用；（3）在新的環(huán)境、場所、應用或使用形式下（含法規(guī)） 著重于新條件對現(xiàn)有設計和過程的影響注：FMEA都關(guān)注設計，無論是產(chǎn)品設計或者過程設計。FMEA1、及時性 是事前行為，而不是事后操作；為了實現(xiàn)最大價值，必須在實施存在潛在失效模式的產(chǎn)品和過程之前進行。 DFMEA：在設計的早期階段啟動，在概念確定時（完

3、成了功能定義和特性擴展） PFMEA：在完成過程流程圖和工裝設備策劃后；2、管理者支持 FMEA開發(fā)的關(guān)鍵是過程所有者以及高級管理者的承諾；3、多功能小組作用。 FMEA由多功能（跨職能）小組開發(fā)，成員要有相關(guān)的知識，足夠的時間4、動態(tài)性 隨時將所得到教訓和經(jīng)驗收集到FMEA中 注:FMEA是一種思維方式,其應用是一個不斷完善過程,FMEA指導手冊至今已出第四版,因此要起作用的關(guān)鍵在于真正實施而不是完成書面資料.如何使FMEA的起作用概念初始設計設計完成樣件制造設計/過程確認生產(chǎn)開始DFMEAPFMEADFMEA 開始早于過程，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

4、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)批準之前如何使FMEA的起作用如何使FMEA的起作用潛在失效模式潛在失效后果嚴重度S級別潛在失效起因/機理頻度O現(xiàn)行控制探測度DRPN建議措施責任及目標完成日期措施結(jié)果預防探測采取的措施SODRPN子系統(tǒng)功能要求功能、特性或要求是什么？會是什么問題？-無功能-部分功能/功能過強/功能降級-功能間歇-非預期功能后果是什么？有多糟糕？起因是什么？發(fā)生的頻率如何？怎樣能得到 預防和探測？ 該方法在探測時有多好？能做些什么？-設計更改-過程更改-特殊控制-標準、程序或指南的更改FMEA過程 FMEA沒有一個單一或特有的過程，通用要素1、建立小組2

5、、定義范圍建立FMEA分析的邊界，根據(jù)FMEA的類型（系統(tǒng)、子系統(tǒng) 或零部件）來界定，明確了應包括的和不應包括的內(nèi)容，分析之前必須清楚明白需要的評估的究竟是什么。工具： - 功能模式； -框圖 -參圖數(shù)圖 -接口圖 -過程流程圖； -關(guān)聯(lián)矩陣 -示意圖 -材料清單 系統(tǒng)FMEA：主要處理系統(tǒng)、子系統(tǒng)、環(huán)境與顧客之間的所有接口與相互作用； 子系統(tǒng)FMEA：主要處理子系統(tǒng)內(nèi)零部件之間的所有接口與相互作用，以及與其它子系統(tǒng)或系統(tǒng)的相互作用； 零部件FMEA：是子系統(tǒng)FMEA的子集。FMEA過程系統(tǒng)系統(tǒng)FMEAn為幫助示意系統(tǒng)、子系統(tǒng)和部件FMEA的含義，以下提供兩個示例，如圖F1（關(guān)于接口和交互作用

6、）和圖F2（關(guān)于項目、功能和失效模式）。n例1：接口和交互作用系統(tǒng)環(huán)境子系統(tǒng)D子系統(tǒng)B子系統(tǒng)C子系統(tǒng)A圖F1 接口和交互作用FMEA小組負責確定相關(guān)FMEA的范圍。圖F1的示例表明小組已確定了在進行系統(tǒng)FMEA時必須考慮的子系統(tǒng)A、B、C和D，以及在完成系統(tǒng)FMEA必須考慮構(gòu)成該系統(tǒng)一部分的外圍環(huán)境。FMEA過程3、定義顧客 最終用戶、OEM組裝和制造廠、供應鏈制造、政府（法規(guī)）4、識別功能、要求和規(guī)范 目的在于闡述項目設計目的和過程目的，可以針對功能的每個屬性和方面確定潛在失效模式5、識別潛在失效模式產(chǎn)品和過程未滿足設計目的或過程要求的方式或狀態(tài)；應當用專業(yè)的技術(shù)術(shù)語來描述，不要描述成顧客可

7、感知到現(xiàn)象（否則可能導致識別不全）6、識別潛在影響；顧客可感知到的影響，顧客可能的覺察或感受，包括后果和嚴重度分析7、識別潛在原因； 失效是如何發(fā)生的，應當描述為可以糾正、控制的事情（根本原因）。8、識別控制；預防或探測失效原因或失效的活動，適用于產(chǎn)品設計或制造過程（而不是產(chǎn)品本身）9、評估與評估風險；10、建議措施與結(jié)果 FMEA過程DFMEAn設計FMEA為設計過程提供支持，它以如下的方式降低失效（包括產(chǎn)生不期望的結(jié)果）的風險：n為客觀地評價設計，包括功能要求及設計方案，提供幫助；n評價為生產(chǎn)、裝配、服務和回收要求所做的初步設計；n 提高潛在失效模式及其對系統(tǒng)和車輛運行影響已在設計和開發(fā)過

8、程中得到考慮的可能性；n為完整和有效的設計、開發(fā)和確認項目的策劃提供更多的信息；n根據(jù)潛在失效模式后果對“顧客”的影響，開發(fā)潛在失效模式的排序清單，從而為設計改進、開發(fā)和確認試驗/分析建立一套優(yōu)先控制系統(tǒng)；n為推薦和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形式；n為將來分析研究現(xiàn)場情況，評價設計的更改及開發(fā)更先進的設計提供參考（如獲得的教訓）。DFMEA的作用生產(chǎn)品設計開發(fā)初期, 分析產(chǎn)品潛在失效模式與相關(guān)產(chǎn)生原因提出未來分析階段注意事項, 建立有效的質(zhì)量控制計劃。 DFMEA的目的更高一層系統(tǒng) 汽車制造商最終使用者都是DFMEA所要考慮的對象，但最主要的是針對最終使用者。 本設計可能產(chǎn)生的失效模

9、式的影響 DFMEA考慮的重點 n除非負責的工程師有FMEA和團隊工作推進經(jīng)驗，否則，由一位有經(jīng)驗的FMEA推進員來協(xié)助小組的工作是非常有益的。n設計FMEA是一份動態(tài)的文件，應： 在一個設計概念最終形成之時或之前開始； 在產(chǎn)品開始的各個階段，發(fā)生更改或獲得更多的信息 時，持續(xù)予以更新； 在產(chǎn)品加工圖樣完工之前全部完成。n考慮到制造/裝配需求已經(jīng)包容在內(nèi)，設計FMEA針對設計意圖并且假定該設計將按此意圖進行生產(chǎn)/裝配。制造或裝配過程中可能發(fā)生的潛在失效模式和/或其原因/機理不需、但也可能包括在設計FMEA當中。當這些未包含在設計FMEA當中時，它們的識別、后果及控制應包括在過程FMEA當中。D

10、FMEA的注意事項n設計FMEA不依靠過程控制來克服潛在的設計缺陷，但是它的確需要考慮制造/裝配過程的技術(shù)/身體的限制，例如： 必要的拔模（斜度）； 表面處理的限制； 裝配空間/工具的可接近性； 鋼材淬硬性的限制； 公差/過程能力/性能。n設計FMEA還應考慮產(chǎn)品維護（服務）及回收的技術(shù)/身體的限制，例如： 工具的可接近性； 診斷能力； 材料分類符號（用于回收）。DFMEA的注意事項典型的設計考慮設計目的顧客要求顧客期望產(chǎn)品要求制造/裝配要求什么是設計期望什么是設計不期望- 能夠被指定或測量- 某些不能解釋質(zhì)量功能展開與顧客接觸競爭對手分析知名產(chǎn)品質(zhì)量可靠性要求制造要求DFMEA的前提希望、不

11、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/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的前提n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：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FM

12、EADFMEA的前提 我們公司的我們公司的DFMEA主要特點主要特點:1、事后行為：正因為將其僅僅作為一項任務來事后完成，、事后行為：正因為將其僅僅作為一項任務來事后完成，無法體現(xiàn)因直正價值。無法體現(xiàn)因直正價值。2、內(nèi)容較少：首要原因在于對所分析對象的界定不清，對、內(nèi)容較少：首要原因在于對所分析對象的界定不清，對其功能不全有效識別全面或太模糊。其功能不全有效識別全面或太模糊。3、對實際指導意義不大：動態(tài)性不能體現(xiàn)，各項要求未能、對實際指導意義不大：動態(tài)性不能體現(xiàn)，各項要求未能標準化。標準化。 FMEA提前準備提前準備1、產(chǎn)品草圖；、產(chǎn)品草圖；2、客戶要求；、客戶要求；3、功能框圖；、功能框圖；

13、4、功能清單；、功能清單；5 、類似產(chǎn)品使用經(jīng)歷及主故障、類似產(chǎn)品使用經(jīng)歷及主故障注：集中力量，對主要部件注：集中力量，對主要部件/系統(tǒng)作出完整初稿，及時維護系統(tǒng)作出完整初稿，及時維護DFMEA的實施1)FMEA編號編號 2)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號3)設計責任設計責任4)編制者編制者5)車型年車型年/項目項目6)關(guān)鍵日期關(guān)鍵日期7)FMEA日期日期8)核心小組核心小組填入初次填入初次FMEA應完成的時間應完成的時間, 該日期不應超過計該日期不應超過計劃的生產(chǎn)設計發(fā)布日期劃的生產(chǎn)設計發(fā)布日期。填入編制填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。原始稿的

14、日期及最新修訂的日期。列出有權(quán)確定和列出有權(quán)確定和 / 或執(zhí)行任務的責任部門的名稱或執(zhí)行任務的責任部門的名稱和個人的姓名。和個人的姓名。DFMEA的實施9)項目項目/功能功能 /要求要求 -項目：輸入已識別的項目、接口或零部件-功能：被分析的項目或接口的功能，必須達到顧客要求或小組討論的設計意圖； 注：盡可能簡明的文字來說明被分析項目滿 足設計意圖的功能，包括該系統(tǒng)運行環(huán)境（規(guī)定溫度、壓力、濕度范圍、設計壽命）相關(guān)的信息（度量/測量變量）。 如果該項目有多種功能，且有不同的失效模式，應把所有的功能單獨列出。 -要求：輸入每項功能的要求注：（1）盡可能詳細、明確 （2）建議與圖紙/標準相對應 （

15、3） 建立本公司每種產(chǎn)品內(nèi)部功能清單，持續(xù)完善DFMEA的實施10)潛在失效模式潛在失效模式-所謂潛在失效模式是指對對象可能會未達到或不能實現(xiàn)項目/功能欄中所描述的預期功能的狀態(tài)（如預期功能失效）。這種潛在的失效模式可能會是更高一級的子系統(tǒng)或系統(tǒng)的潛在失效模式的起因或者是更低一級的部件的潛在失效模式的影響后果。-對于特定的項目及其功能，列出每一個潛在的失效模式。前提是這種失效可能發(fā)生，但不一定發(fā)生。-只可能出現(xiàn)在特定的運行條件下（如熱、冷、干燥、粉塵等）和特定的使用條件下（如超過平均里程、不平的路面、僅在城市內(nèi)行駛等）的潛在失效模式應予以考慮。-推薦將對以往TGW（運行出錯）研究、疑慮、報告和

16、小組頭腦風暴結(jié)果的回顧作為起點DFMEA的實施10)潛在失效模式潛在失效模式 -失效狀態(tài)與要考慮的設計功能的產(chǎn)品特性相聯(lián)系，以產(chǎn)品特性為單元，一一審查；-方式： -零件是作什么用的？ -不需要作什么？ -滿足目標的測量方法是什么？ -設計如何會失敗？ -不考慮規(guī)范/圖紙的要求，還會有什么會引起不滿？ -在制造場所使用會發(fā)生什么？注：應逐步建立本公司公司自身的失效模式標準清單DFMEA的實施10)潛在失效模式潛在失效模式與功能有關(guān)失效模式：-過早工作；-在預定時間內(nèi)不能工作或不能停止工作；-間歇性工作；-減弱工作；與硬件相關(guān)失效模式 -裂紋 -變形 - 松動 - 泄漏 -粘結(jié) - 氧化 - 斷裂

17、 注：潛在失效模式應以規(guī)范化或技術(shù)術(shù)語來描述，不必與顧客察覺的現(xiàn)象相同。DFMEA的實施11、失效影響-潛在失效后果是指失效模式對功能的影響，就如顧客感受的一樣。-根據(jù)顧客可能察覺和經(jīng)歷到的現(xiàn)象來描述失效影響，含所有顧客。-注意影響在零部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)等級上的層級關(guān)系，需要根據(jù)專業(yè)小組的知識程度，來盡可能的預測潛在失效影響（否則會直接引起嚴重度誤判）注：1、查閱歷史和類似地FMEA報告、保修資料、抱怨報告、使用情況報告、市場收回及其它文件，確定歷史上失效模式的影響。DFMEA的實施11、失效影響-FMEA的不同層級是通過原因失效模式失效影響的順序來聯(lián)系的；-從低級到高級：已知等級的失效影響是

18、下一個高層級的失效模式；-從高級到低級：高級到低級的聯(lián)系是和失效的物理聯(lián)系，而不是原因和影響之間的聯(lián)系，在DMFEA中任何等級內(nèi)識別的原因都是關(guān)于設計過程的，只是間接的和失效機制有關(guān)注1：分析高級時不能將原因歸結(jié)到低級，否則就會導致層級不清，如DAB展開不良不能說蓋子的原因，此點與PFMEA不考慮零部件不合格的原理類似注2：DMFEA是針對設計者的設計過程（選擇、確定特性）而不是具體產(chǎn)品特性。DFMEA的實施嚴重度嚴重度-S（12）-嚴重度是潛在失效模式對顧客嚴重度是潛在失效模式對顧客 影響的嚴重程度評價等級。影響的嚴重程度評價等級。-要減少失效嚴重度級別，只能通過設計變更來實現(xiàn)。要減少失效嚴

19、重度級別，只能通過設計變更來實現(xiàn)。-嚴重度建立了失效模式與風險等級之間的聯(lián)系。嚴重度建立了失效模式與風險等級之間的聯(lián)系。-嚴重度是相對級別；注：可以建立自己的標準評級系統(tǒng)級別級別（1313）n用于區(qū)分產(chǎn)品特性的重要程度，與嚴重度打分相關(guān)。（例用于區(qū)分產(chǎn)品特性的重要程度，與嚴重度打分相關(guān)。（例如：安全性如：安全性/關(guān)鍵、重要）關(guān)鍵、重要）注：特殊特性的來源注：特殊特性的來源DFMEA的實施DFMEA的實施潛在失效起因潛在失效起因/機理機理（1414） 1、失效機制-指導致失效模式的物理、化學、電、熱或其它過程-不要與失效模式、失效模式的連鎖事件相混注： （1）FMEA第四版特別強調(diào)失效機制； （

20、2）失效機制是失效原因產(chǎn)生失效模式的作用過程； （3）通過失效機制調(diào)查，有助于理解失效是如何發(fā)生的，對準確定位失效原因有幫助 ，也有利于頻度的確定； （4）是5WHY的體現(xiàn)2、原因是指導致或激活失效機制的環(huán)境。-應當描述成可以糾正和控制的問題。失效原因可能是設計和過程設計不足的一種顯示；-進行原因調(diào)查時，應關(guān)注失效式而不是影響；DFMEA的實施典型的失效原因典型的失效原因規(guī)定的材料不正確規(guī)定的材料不正確設計壽命估計不足設計壽命估計不足壓力過大壓力過大潤滑能力不足潤滑能力不足維修保養(yǎng)維修保養(yǎng)說明不適當不適當/錯錯誤誤演算法不適當演算法不適當軟件規(guī)范錯誤軟件規(guī)范錯誤表面加工規(guī)范錯誤表面加工規(guī)范錯誤

21、流程規(guī)范錯誤流程規(guī)范錯誤規(guī)定的摩擦材料不當規(guī)定的摩擦材料不當過熱過熱規(guī)定的公差不當規(guī)定的公差不當n屈服屈服n疲勞疲勞n材料不穩(wěn)定材料不穩(wěn)定n蠕變?nèi)渥僴磨損磨損n腐蝕腐蝕n化學性氧化化學性氧化n電位移電位移典型的失效機理典型的失效機理DFMEA的實施 頻度（頻度（1515）DFMEA的實施現(xiàn)行設計控制（現(xiàn)行設計控制（16） -是已經(jīng)實施（過去設計已使用）或承諾（準備要使用）的活動，確保設計充分考慮功能性和可靠性的要求-要兩種類型的設計控制：n預防：防止失效的起因/機理或失效模式出現(xiàn)，或者降低其出現(xiàn)的幾率。n 探測：在項目投產(chǎn)之前，通過分析方法或物理方法，探測出失效的起因/機理或者失效模式。n如果

22、可能，最好的途徑先采用預防控制。假如預防性控制被融入設計意圖并成為其一部分，它可能性會影響最初的頻度定級。注：1、探測度的最初定級將以探測失效起因/機理或探測失效模式的設計控制為基礎(chǔ)。 2、 建立公司每個產(chǎn)品的現(xiàn)行設計控制的標準清單DFMEA的實施n現(xiàn)行設計控制（現(xiàn)行設計控制（16）n預防控制的方法：預防控制的方法：n標桿分析（標桿分析（benchmark）；）；n失效安全設計失效安全設計n設計和材料標準（內(nèi)部和外部）設計和材料標準（內(nèi)部和外部）n從相似的設計中學到的最佳實踐和經(jīng)驗教訓，如設計規(guī)從相似的設計中學到的最佳實踐和經(jīng)驗教訓，如設計規(guī)范等；范等；n防錯防錯n相關(guān)標準規(guī)范等相關(guān)標準規(guī)范等

23、n探測控制的方法：探測控制的方法：nRP件制作及評審件制作及評審n樣件評審樣件評審n設計評審設計評審n樣件試驗樣件試驗n仿真分析、模流分析仿真分析、模流分析n相似件裝配相似件裝配DFMEA的實施探測度（探測度（17） -所列出的最佳的探測控制的相關(guān)等級（針對失效模式）-只考慮那些在工程規(guī)范發(fā)放前已經(jīng)采用的控制技術(shù)。-假定失效已經(jīng)發(fā)生同，評估現(xiàn)有設計控制探測此失效模式的能力；-評分等級1專用作已證實的設計方案的失效預防DFMEA的實施DFMEA的實施風險順序數(shù)風險順序數(shù)-RPN（18） RPNRPN的計算方法是：的計算方法是： RPN=SRPN=S O O D DRPNRPN用于對失效模式排序。

24、用于對失效模式排序。-小組應當關(guān)注高小組應當關(guān)注高S S值的失效模式，當達到值的失效模式，當達到9 9、1010時，時，小組必須確保該風險已經(jīng)通過現(xiàn)有設計控制或推薦小組必須確保該風險已經(jīng)通過現(xiàn)有設計控制或推薦措施得到記錄（相當于手冊強制要求）；措施得到記錄（相當于手冊強制要求）；-第四版不推薦使用第四版不推薦使用RPNRPN閥值來決定是否需要采取閥值來決定是否需要采取措施（措施（RPNRPN不能真正起到衡量相對風險，而且會引導不能真正起到衡量相對風險，而且會引導小組單純?nèi)藶橛幸庾R去降低小組單純?nèi)藶橛幸庾R去降低閥值為目標閥值為目標）；）；-在特定項目里程碑，應在對在特定項目里程碑，應在對S S、

25、O O、D D的分析上，的分析上，而不是而不是RPN閥值來閥值來確定確定“可接受可接受”風險。風險。DFMEA的實施建議措施（建議措施（19）對對RPN和和S高分值的，應考慮采取措施；高分值的，應考慮采取措施； 通過改進設計，改善嚴重度。通過改進設計，改善嚴重度。 建議措施的目的在于降低頻度、嚴重度或探測度。建議措施的目的在于降低頻度、嚴重度或探測度。 降低可考慮的措施可達到的目的嚴重度只有改變設計根除或降低失效模式的嚴重度頻度改變設計或改進工程規(guī)范去除或控制機制/原因探測度增加或改進設計評估技術(shù)改進發(fā)現(xiàn)原因或失效模式的能力O：防錯設計，消除失效模式、修訂幾何公差、修訂設計來降低壓力、增加冗余

26、度、修訂材料規(guī)格DFMEA的實施 措施的確定措施的確定一般說來，一個建議措施應當針對一個失效原因。一般說來，一個建議措施應當針對一個失效原因。在措施不確定時，應當通過試驗設計對小組人員提在措施不確定時，應當通過試驗設計對小組人員提出的各種措施作系統(tǒng)性試驗。出的各種措施作系統(tǒng)性試驗。應對每個失效模式作研究，并針對原因提出建議性應對每個失效模式作研究，并針對原因提出建議性措施，以降低措施，以降低RPN數(shù)。數(shù)。提出建議措施是一個創(chuàng)造性過程。小組人員應當不提出建議措施是一個創(chuàng)造性過程。小組人員應當不加約束地考慮各種建設性措施。加約束地考慮各種建設性措施。任何措施都應當驗證，以確定正確性和有效性任何措施

27、都應當驗證，以確定正確性和有效性。DFMEA的實施n責任和完成日期（責任和完成日期（22） 確定責任部門和個人，確定完成日期n采取的措施（采取的措施（23） 簡述措施和生效日期n糾正后的糾正后的RPN（24-27） 重新計算糾正措施執(zhí)行后的風險順序數(shù)，并進行評估。 （如：嚴重度、頻度和探測度嚴重度、頻度和探測度）。DFMEA的實施項目功能要求失效模式影響盤車剎車系統(tǒng)按要求停止汽車在規(guī)定距離和重力下,行駛在干燥瀝青路上的汽車停止汽車不會停止汽車控制受損;不符合法規(guī)在超過規(guī)定距離的情況下停車汽車控制受損;不符合法規(guī)在重力超過XX的情況下停車不符合法規(guī)在沒有系統(tǒng)要求的情況下,允許汽車暢通行駛在沒有收到指令的情況下自動啟動;汽車行駛部分