FMEA培训资料潜在失效模式及后果分析

1、潜在失效模式及后果分析 目录1、概念导入；2、设计fmea；3、过程fmea。我们无时不在运用fmeanfmea：n潜在失效模式及其后果分析；n对可能发生的缺陷或问题及其不良影响进行事前分析，并试图找到防止缺陷和问题发生的措施，用此措施来指导和控制我们达到目标！这种系统化的方法体现了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程，并使之规范化，文件化。多算胜，少算不胜，而况于无算乎？” 孙子兵法 始计篇2008年7月第四版 尺寸温度、压力、模具零件框图实例：为了确定dfmea的范围，在应用到部件、子系统或系统dfmeas中时，小组应考虑以下方面：a、产品界面有什么过程，匹配部件或系统？b。产品的

2、功能和特性会影响其它部件或系统吗？c、有需要执行产品预期功能的其他部件或系统提供的输入吗？d、在连接的部件或系统中产品功能包含失效模式的预防和探测吗？n新增参数（p)图帮组开发dfmeanp图的解释：n参数图是帮助小组理解有关设计功能的物理特性的结构工具。小组在分析设计的预期输入（信号)和输出（响应和功能）的同时，也分析那些会影响性能的受控和不受控因素。n产品的输入和输出，即产品预期或非预期功能，对于识别错误情况、噪音因素和控制因素是十分有用的。p图实例：dfmea的准备n设计意图：产品期望做什么和期望不发 生什么的一个清单。应考虑 产品的应用环境和法规要求n框图：说明系统间/子系统间/零件间

3、的逻 辑关系：连接、能量/信息等n历史信息：类似产品的dfmea fmea日期 核心小组系统 fmea-接口和交互作用环境子系统d子系统a子系统b子系统c接口与交互作用n上图中，任何接口系统间都可能发生交互作用。如：子系统a加热，会导致d、e通过各自的接口也获得热量，而且a还向环境释放热量。n交互作用还可能通过环境的传递发生在“非接触”的子系统之间。如：如果环境湿度很大，ac是不同金属，由非金属b隔开，但由于环境的湿度，ac之间仍然会发生电解反应。系统fmea项目、功能和失效模式系统系统自行车自行车设计目标：n3000小时无保养，寿命10000小时；n99.5%的成年男子可骑用n功能：便于使用

4、失效模式：方向把不灵活 脚踏板不好用功能：使用可靠失效模式：链条断开 车胎漏气子系统子系统车架车架功能：支撑座位失效模式：断裂 过大变形功能：好看的外观失效模式：漆皮剥落 退色子系统子系统-把手总成把手总成子系统子系统-车座总成车座总成部件部件上部车架上部车架功能：提供结构性支撑失效模式：结构性失效 过大变形功能：提供安装尺寸控制失效模式：安装尺寸过长 安装尺寸过短部件部件-下部前车管下部前车管部件部件-链轮管链轮管sfmea与dfmeansfmea不是一种新的fmea方法。n根据组织的产品特点，可能有几个级别的sfmea，也可能没有sfmea。n针对自行车（系统）、车架（子系统）功能的dfm

5、ea就是sfmea，针对“下部前车管”功能的则是dfmea。项目与功能n期望的功能：系统/子系统/零件的作用n运行环境条件：在什么样的条件下工作n设计可靠性、寿命、耐久性目标n非期望的功能：如果有，列出法规要求n应尽可能给出可度量的要求n应把所有的功能单独列出项目功能要求和失效模式 a.强烈建议将要求和功能分开列出 b.不同的要求对应不同的失效模式如图：fmea要求fmea练习功能列出产品的功能清单n以小组为单位n选择手机或其零件（如机盖、电池），或你们小组定义的产品n尝试建立一个功能清单的检查单潜在失效模式a、不能完成规定的功能n突发型：断裂、塑性变形、碎裂、失稳、 短路、断路、击穿、泄漏等

6、n渐变型：磨损、腐蚀、龟裂、老化、变 色、热衰退、蠕变、低温脆变、 性能下降、渗漏、退色、失去 光泽、信号弱潜在失效模式b、产生了有害的非期望功能，如： 噪声、振动、电磁干扰、有害排放、烫伤、冻伤、触电、光对眼的伤害等 还包括对儿童：误食、机械伤害等n当可能存在这类失效时，应确认是否已有限制要求，如没有，是否应加以补充潜在失效模式n硬件：断裂、弯曲、腐蚀、松动、粘结、裂纹、短路、泄漏、渗漏、滑落、氧化、生锈、支撑不够、信号不足、堆积、外观不良、客户不满意、影响美观、不能紧固、异色、雨水进入汽车、不稳定状态、保存期太短n散装材料：过厚/过薄、酸性或碱性过强、过暗或过亮、过粘、功能损失、时强时弱、

7、不可显示、配合性差、无法粘住、剥落、碎屑潜在失效模式n标准化：组织应运用对产品的经验定义各种缺陷，以实现术语规范，确保小组人员对缺陷理解一致；并有利于缺陷统计。n历史资料：组织在长期的生产过程中所积累的经验应按缺陷或起因/机理进行分类统计。fmea练习 编制失效模式定义表，书面描述以下内容：n失效模式名称n失效模式的表现/定义n发现的时机/人（制造者、检验人员、下道工序、顾客等）n关联功能（含上级系统）潜在失效的后果考虑以下方面：n对完成功能的影响n对上级系统和系统内其他零件的影响n对所有顾客的影响（包括使用成本）n对法规的影响n对营销方案/的影响n对可制造性/可装配性的影响失效链n汽车长时间

8、使用-环境条件n水箱密封老化-失效模式n水箱渗漏-直接后果n发动机过热-中间后果n发动机损坏-中间后果n汽车停驶-最终后果严重度评价准则散装材料dfmea受益者失效后果严重度消费者（如车辆购买者）所有者安全问题10所有者非常不满意（失去忠诚度）8所有者较不满意（不方便）6所有者略不满意（烦恼）4顾客（如车辆制造者）制造厂安全问题10可能导致车辆召回9中断生产线运行8加大保修成本7报废7法规性处罚7较多的返工（小于20%或较多的返修）5制造厂不满意4较少的返工（小于10%或简单的返修）3严重度评价理解nfmea小组应对评价准则和分级规则达成一致意见。n组织可对准则进行修改，不推荐修改9和10的准

9、则。n严重度的定级可以通过修改设计、使之补偿或减轻失效的后果来降低。如：“瘪胎”可以减轻突然爆胎的严重度，“安全带”可以减轻车辆碰撞的严重程度。n“车辆/项目”在用于其他产品时，可理解为“最终产品/生产产品”。如电视机/显示器、电脑/接线端子等。n910：与安全/法规有关,58：与性能/功能有关 24：与外观和感觉有关n严重度为1的失效模式不应进行进一步的分析。级别特殊特性n特性：产品或零件的尺寸、性能、外观、 重量等可定义的固有的特征。n特殊：一种是与安全和/或法规有关，即该特性影响安全和/或法规；一种是该特性的波动会影响到产品或零件的基本性能，但不会影响到安全和/或法规。n符号：在级别这一

10、栏内，填上代表特殊程度的 符号。如关键：kc；重要：sc重要产品特性 kpc；重要过程特性kcc.福特的特殊特性识别规则nscs 和 hics 不局限于零件的特性。过程参数对于零件的特性同样重要。过程参数必须被识别为scs 和hics，同时必须通过控制计划监控和管理。n关键特性cc或倒三角只能由福特设计和发布活动识别，同时必须在福特图纸和/或工程规范规定。供应商，无论是否是fss，不得在其dfmea/pfmea上识别任何cc特性。失效的潜在起因与机理n对dfmea而言，失效的潜在起因与机理是指可能存在的设计薄弱部分。n不要把产品的工作环境作为分析目标，要分析产品内在的原因。n查找原因的方法：失

11、效链、因果图、排列图、五个为什么、小组经验等。n类似产品的fmea资料非常重要。the five why method五个为什麽方法五个为什麽方法根由根由 root cause为什麽为什麽? ?为什麽为什麽? ?为什麽为什麽? ?为什麽为什麽? ?为什麽为什麽? ?答案：答案：真正原因真正原因十分接近真相的原因十分接近真相的原因表面原因表面原因看到的现象看到的现象失效的潜在起因与机理a、与制造和装配无关的n原因：材料、尺寸、公差、连接方式、说明书、计算、可靠性目标、空间等还有？n机理：屈服、疲劳、氧化、磨损、蠕变、腐蚀、材料不稳定等还有？失效的潜在起因与机理b、与制造和装配有关的n技术与体力的

12、限制：材料处理、公差、重量、装配空间小、零件数量、维修等n误操作：正反面、左右件/孔、对中困难n对变差过于敏感：产品的稳健性不好n还有？失效的潜在起因与机理 常见的原因包括但不限于：n不正确的制定材料n不适当的设计寿命假设n应力过大n不充分的润滑量n不适当的维护指导书n不正确的算法n不正确的维护指导书n不适当的软件规范n不适当的表面加工规范n不适当的运行规范n过热n不适当的公差频度（发生率）评价准则散装材料dfmea频度定级频次证据类型低（几乎没有）中（偶尔）高（重复）实际情况147类似情况258假设369无任何背景资料10频度评价准则n频度:某一起因/机理在设计寿命内出现的 可能性.n相对性

13、:频度的级别数只具有相对意义,不 是绝对数.n改变:变更设计或改变设计过程(设计检查 表、设计评审、设计导则）可以降 低频度数。评价频度要考虑的问题n类似产品的维修经验；n设计零件与过去零件的差别；n产品的用途有无变化；变化有多大？n产品的使用环境有无变化；变化有多大？n针对新的用途与环境，是否进行了工程分析（如可靠性）？n是否采取了预防性措施？现行设计控制n现行控制：指已被或正在被同样或类似的设计所采用的措施。n现行设计控制有两种类型：预防与探测。n预防性控制措施可能影响频度的定级，探测性的措施直接影响探测度的定级。n确认了预防性措施后，应评审频度数的定级是否需要变化预防性设计控制措施n预防

14、：防止失效的起因/机理或失效模式 出现，或者降低其出现的几率。n预防措施的例子：成熟的设计准则、设计评审、设计检查表、可靠性分析、实体仿真等探测性设计控制措施n探测：在项目投产之前，通过分析方法或物理方法，探测出失效的起因/机理或者失效模式。n探测起因/机理：台架试验、实验设计、回归分析等。n探测失效模式：道路试验、整车试验、耐久性试验、寿命试验、破坏性试验等。探测度评价准则散装材料dfmea由设计控制确定的探测度试验方法的r&r（占公差百分比）证据的质量小于30%30%100%大于100%doe（反应面分析）147筛选试验258假设/经验369无任何证据10探测度评价的理解n探测度：

15、对设计控制措施中最佳措施发现失效起因/机理及后续失效模式的能力。n相对性：与严重度和频度一样。n降低：改变设计控制措施。如改进设计确认和验证活动。不使用rpn阀值n本手册不推荐使用rpn阀值来决定是否采取措n 示例： 如果顾客在下面不合理使用100这个阀值，供应商则应当对rpn为112的特性b采取措施项目sodrpna92590b744112n替代rpn的可选方法nso（sxo)n 有些组织会选择主要侧重于严重度和发生频度。so知识是严重度和发生频度等级的产物。通过使用这个指数，小组可以采取预防措施来降低“o”的数值，从而降低so。此外，该指数还能改进那些有最高so数值的后续探测度。nsod,

16、sdn 有些组织选择使用sod或sd。sod是严重度，发生频度和探测度等级的非算术结合。sd是严重度和发生探测度等级的非算术结合。n例：采取措施的原则n严重性：当严重度是9或10时，必须予以特别注意：确保现行的控制措施和纠正/预防措施已针对了这种风险。n顾客风险：在可能给最终用户造成危害的情况下，都应考虑预防/纠正措施，以通过消除、减弱或控制起因来避免失效在顾客处发生。n顺序：严重度 频度 探测度dfmea的效果跟踪可通过对以下内容的评审确保dfmea的内容得到有效实施：n评审设计评审、验证和确认计划；n评审产品图样和规范；n评审过程fmea和控制计划；n评审生产现场指导文件。有效fmea的特

17、点n所有的特殊特性都被讨论到；nsod的评价具有一致性；n“高”有明确的定义；n对高的项目，已充分考虑预防/纠正措施；n已考虑“防错”；n采取措施后重新计算了sod、rpn；n如果采取措施后，rpn仍然很高，在控制计划和作业指导书中必须特别注明；n持续改进可以降低rpn，fmea是动态文件。项目功能要求和失效模式 a.强烈建议将要求和功能分开列出 b.不同的要求对应不同的失效模式如图：1010潜在失效模式潜在失效模式& &过程失效模式是零件被拒收的理由过程失效模式是零件被拒收的理由n零件特性不符工程规范零件特性不符工程规范n过程不能滿足其目的或功能过程不能滿足其目的或功能 ii

18、 零件特性是零件的一种特点零件特性是零件的一种特点如尺寸、大小、形狀、位置、安裝位置、组织、硬度、外观、涂覆、反光如尺寸、大小、形狀、位置、安裝位置、组织、硬度、外观、涂覆、反光性等。性等。例如工程图纸上的尺寸，或是在工程技术要求的硬度。例如工程图纸上的尺寸，或是在工程技术要求的硬度。 一般说，过程失效模式可分类如下：一般说，过程失效模式可分类如下：n制造：尺寸的制造：尺寸的( (超公差超公差) )，肉眼能看出，肉眼能看出n装配：零件遗失、装配位置不正确装配：零件遗失、装配位置不正确n接收接收/ /检查：检查： 购入的零件在接收时拒收的原因购入的零件在接收时拒收的原因n试验试验/ /检查：检查

19、： 接受坏的零件，拒收发的零件接受坏的零件，拒收发的零件潜在失效模式潜在失效模式- -查阅资料n尽量提出潜在的失效模式，考虑每一过程步骤的输入与入尽量提出潜在的失效模式，考虑每一过程步骤的输入与入输出输出n操作时的失效模式可能是一个上游的失效模式的結果。操作时的失效模式可能是一个上游的失效模式的結果。n 潜潜在的关键特性已在设计在的关键特性已在设计fmeafmea中列出，则也予列上中列出，则也予列上 n潜在失效模式应按其严重程度排队，并按下降次序排好。潜在失效模式应按其严重程度排队，并按下降次序排好。 ! 在这一操作时拒收零件原因的说明，应以零件特性的术语来说明，不在这一操作时拒收零件原因的说

20、明，应以零件特性的术语来说明，不要填入无关大局的失效模式。要填入无关大局的失效模式。3 3 零件孔中心错位零件孔中心错位零件松动零件松动零件有毛刺零件有毛刺零件漏泄零件漏泄零件有裂紋零件有裂紋零件方向错误零件方向错误零件变形零件变形零件有刀痕零件有刀痕零件腐蝕零件腐蝕零件有砂眼零件有砂眼潜在影响/ 不良影响!填入相应说明填入相应说明, , 鉴定失效模式对于鉴定失效模式对于- -下游作业下游作业- -最终客戶最终客戶- -车辆性能车辆性能- -司机安全司机安全- -政府规定遵守的政府规定遵守的- -车辆安全运行车辆安全运行3 3 下一作业：下一作业：在作业在作业#20#20不能钻孔不能钻孔以后作

21、业：以后作业：在作业在作业#70#70不能将部件定向不能将部件定向以后作业：以后作业：不能将部件装入高一层次的组件不能将部件装入高一层次的组件零件：零件：零件功能部分丧失零件功能部分丧失车辆：车辆：车辆运行受损车辆运行受损客戶：客戶：客戶受过大噪声干扰客戶受过大噪声干扰政府规定：政府规定：可能不符可能不符f/cmvss#108f/cmvss#108pfmea严重度评价准则散装材料pfmea失效后果的严重度定级非常高：潜在的失效模式可能会导致生产现场失效（9），或构成安全性危害，或不符合某项政府法规的要求。9-10高：由于失效的性质导致顾客高度不满意。可能会导致后续产品加工过程的严重中断或导致产

22、品不能满足销售规范。会导致顾客投诉和产品退货。在顾客进行最终产品试验过程中，该种失效有可能被查出来。7-8中等：失效会引起顾客有些不满意切可能导致顾客投诉或对货架寿命的限制。为适应该种材料，顾客可能需要对他们的过程进行修改或调整。这样的问题有可能在进货检验或使用前被查出来（4）。该问题在加工过程中可能被发现（5），该问题将在后续的加工工序中被发现（6）。4-6低：失效只会引起顾客轻微的恼怒。顾客将注意到产品或产品加工只有一些轻微的劣化或不便。2-3微弱：顾客合理地认为该失效的微弱性对产品或其加工不会引起任何实质性后果。顾客甚至可能注意不到这种失效。1what can go wrong at t

23、his step ?这一步中有什么地方会出现错误？这一步中有什么地方会出现错误？step 1step 2step 3checkif aif b分析透彻每一失效模式的潜在原因分析透彻每一失效模式的潜在原因n查阅以前的过程查阅以前的过程fmea,fmea,n更改事项报告更改事项报告n与其他有关文件与其他有关文件, ,列出所有已知的历史原因。列出所有已知的历史原因。 n考虑零件如何会失效考虑零件如何会失效( (即零件失效模式即零件失效模式- -零件为什么会在该作业时剔除零件为什么会在该作业时剔除) )n在每一作业中那种过程特性可能引起零件失效模式在每一作业中那种过程特性可能引起零件失效模式, ,n如设计、材料、方法、操作者与环境之类的变异源。如设计、材料、方法、操作者与环境之类的变异源。2)2)考率具有差异的进货源考率具有差异的进货源n差异的进货源差异的进货源, , 例如可以包括外购的零部件例如可以包括外购的零部件n零件零件/ /材料，或來自以前作业的零件材料，或來自以前作业的零件/ /材料。材料。n 查阅上游作业的过程查阅上游作业的过程fmeafmea結果結果n上游作业的失效模式可是下