FMEA(GREEM)第四版

1、潜在潜在失效模式失效模式及后果及后果分析分析Failure mode and effect analysis Failure mode and effect analysis (FMEA)(FMEA)1何谓何谓FMEA FMEA的定义 FMEA的发展 FMEA的种类 FMEA的作用 FMEA作业流程2FMEA 定义定义FMEA是一种是一种用以定义、确认及用以定义、确认及消除在系统上、设计、制程及服务还没有到达顾客前已知消除在系统上、设计、制程及服务还没有到达顾客前已知的或潜在的失效、问题等。的或潜在的失效、问题等。3FMEA的演变 GrummanAircraft Company1950 FME

2、A飛機主飛機主操縱系統失效分析操縱系統失效分析Boeing & Martin MariettaAerospace Company1957 工程手冊中正式工程手冊中正式列出列出FMEA程序程序Nation Aeronautics andSpace Administration (NASA)1960 FMEA成功地成功地應用於航太計劃應用於航太計劃Defense DepartmentInternational ElectricalCommission (IEC)Chrysler, FordGM, ASQ, AIAG1974出版出版Mil-STD-1629 FMECA1980出版出版Mil-

3、STD-1629A FMECA1985出版出版IEC812 FMEA1993出版出版FMEA手冊手冊1995出版出版FMEA手冊手冊2001出版出版FMEA手冊手冊4FMEA的演变 FMEA的前身为FMECA，是在1950由格鲁曼飞机提出，用在飞机主控系统的失效分析 波音与马丁公司在1957年正式编订FMEA的作业程序，列在其工程手册中 60年代初期，美太空总署将FMECA成功地应用于太空计划。美军同时也开始应用FMECA技术，并于1974年出版MIL-STD-1629 FMECA作业程序。 1985由国际电工委员会（IEC）出版的FMECA国际标准（IEC812), 即参考MIL-STD-1

4、629A 修改而成。 FMEA 是QS 9000五大工具之一，最新版为第四版。5FMEA 种类种类系系 统统管理系统管理系统（质量、安全、（质量、安全、环境管理）环境管理）设设 计计零组件零组件子系统子系统主系统主系统过过 程程人人/ /设备设备/ /方法方法材料材料/ /量测量测/ /环境环境重点重点：使系统失效的影响使系统失效的影响降至最低降至最低目标目标：使系统品质使系统品质、可靠性、成本、可靠性、成本及维护性及维护性提升至最佳状态提升至最佳状态重点重点：使设计失效的影响使设计失效的影响降至最低降至最低目标目标：使设计品质使设计品质、可靠性、成本、可靠性、成本及维护性及维护性提升至最佳状

5、态提升至最佳状态设设 备备工具、工具、 工作站工作站生产线生产线操作员训练操作员训练制程制程及量具及量具重点重点：使过程失效的影响使过程失效的影响降至最低降至最低目标目标：使制程品质使制程品质、可靠性、成本、可靠性、成本及维护性及维护性提升至最佳状态提升至最佳状态6 累积经验，早期发现失效原因及采取因应之道 促进设计改良。 改善作业方法。 帮助作业人员训练，使其能学到正确找出失效原因的方法及采取有效的措施。 公司对经验的累积及技术能制度化的保存。实施FMEA的目的及意义7FMEA的时机新设计、新技术或新制程新设计、新技术或新制程，这时的FMEA是完整的设计、技术、或制程。修改现有的设计或制程修

6、改现有的设计或制程(假设其设计或制程FMEA已存在)这时的FMEA的焦点在修改的设计、制程，以及由于修改设计、制程而导致的相互作用。使用现有的设计或过程于新的环境、地点使用现有的设计或过程于新的环境、地点(假设其设计或制程FMEA已存在)，这时的FMEA范围是针对环境、地点对现有的设计、过程的影响。8预防观念问题问题总数总数项目项目策划策划项目项目实施实施验收验收使用使用问题问题总数总数项目项目策划策划项目项目实施实施验收验收使用使用优质企业劣质企业9质量先期策划质量先期策划(APQP)流程图流程图概念启始概念启始认可认可1.规划规划计划计划认可认可原型试作原型试作量试量试2.产品设计产品设计

7、3.过程设计过程设计过程设计过程设计/验证验证产品设计产品设计/验证验证计划计划/定义定义研发立案研发立案生产生产生产阶段生产阶段/回馈纠正回馈纠正产品产品 / 过程过程确认确认4.产品产品/过程确认过程确认规划规划5.回馈与纠正回馈与纠正量产量产10FMEA作业流程作业流程任务确认任务确认决定决定分析层级分析层级列举列举故障模式故障模式机能机能方块图方块图流程步骤流程步骤分析表分析表选定选定故障模式故障模式制作制作FMEAFMEA表表提出提出对策方案对策方案试验报告试验报告不良报告不良报告顾客抱怨顾客抱怨系统、系统、子系统、子系统、零件零件列举列举故障原因故障原因RPNRPN评价评价选定对象

8、选定对象试验报告试验报告不良报告不良报告顾客抱怨顾客抱怨经验累积经验累积11项目/功能(要求)潜在失效模式潜在失效后果严重度等级潜在原因/失效机制频度现行设计(制程)管制预防检测探测度RPN建议措施责任与目标完成日期措施结果采行措施严重度频度探测度RPN潜在失效模式与后果分析潜在失效模式与后果分析功能, 特征或要求为何?后果为何?什么会错误?- 无功能- 部分/过多/ 降低功能- 间歇功能- 不预期功能有多不好?原因为何?其发生频率为何?如何能预防及发现这种原因及错误?这种方法发现这种问题有多好?改善风险程度能够做什么?- 设计变更- 过程变更- 特别管制- 标准, 工艺文件 或指引变更- 导

9、入防呆措施- 加强设备保养- 加强参数控制- 加强工作技能12DFMEA（设计）制作13产品设计流程概念设计/系统设计分析/改进验证设计完成DFMEA参数设计公差设计客户需求（VOC）CTQ14DFMEA目的 有助于对设计进行客观评价，包括功能要求和设计备选方案； 评估制造、装配、服务和回收要求的初始设计； 提高在设计开发过程中，考虑潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响的可能性； 为帮助计划全面、有效的设计开发，和验证程序提供更多的信息； 根据潜在失效模式对顾客的影响，对其进行分级列表,进而建立一套设计改进、开发和验证试验的优先控制体系； 为建议和跟踪降低风险的措施，提供一个解决问题的格式；

10、为帮助将来分析研究售后市场相关问题、评价设计更改及展开更先进的设计提供参考（如：习得经验）。15设计FMEA分析方法硬件法针对零件清单上的每一个零件，一次一个的逐个分析，直到整个产品分析完。功能法针对该产品之所有功能予以列表出来，然后逐个功能项目来加以分析。功能块法成组的零件组成次组成或子系统结合成功能块其对功能之影响性，影响性最大者将得到较多的注意和优先权。161 15 55 54 44 43 32 2设计设计 FMEA FMEA 方块图范例方块图范例失效模式与效应分析失效模式与效应分析 ( (FMEA)FMEA)方块图环境极值方块图环境极值系统名称系统名称 : : 手电筒手电筒汽车产生年份

11、汽车产生年份 : 1994 : 1994新产品新产品FMEAFMEA识别号码识别号码 : : XXX100D001XXX100D001操作环境极值操作环境极值温度测试温度测试 : _ : _-20 -20 至至160_160_F_F_ _ 腐蚀测试腐蚀测试 : _ : _测试排程测试排程B_B_ 震动测试震动测试 : _ : _不适用不适用_冲击测试冲击测试 : _ : _ _六英呎墬落六英呎墬落_ _ 异质异质 : _ : _尘土尘土_ _ 湿度测试湿度测试 : _ : _ 0-100% _ 0-100% RH _RH _可燃性可燃性 ( ( 哪些零组件接近热源哪些零组件接近热源 ? ) :

12、 _ ? ) : _其它其它 : _ : _以下为方块图范例，以下为方块图范例， FMEAFMEA小组亦可使用其它类型方块图，以说明在其分析中考量的项目。小组亦可使用其它类型方块图，以说明在其分析中考量的项目。开关开关( ( SWITCH )SWITCH )开关开关C C安装灯泡安装灯泡( (BULB ASSEMBLY)BULB ASSEMBLY)D D外壳外壳( ( HOUSING )HOUSING )A A电极板电极板 ( ( PLATE )PLATE )E E+ +电池电池( ( BATTERIES )BATTERIES )B B弹簧弹簧( (SPRING)SPRING)F F- -零组

13、件零组件 : : A. A. 外壳外壳B. B. 电池电池 (2 (2 D CELL )D CELL )C. C. 开关开关D. D. 灯泡组灯泡组E. E. 电极板电极板F. F. 弹簧弹簧安装方式安装方式 : : 1. 1. 装入装入 2. 2. 铆钉铆钉 3. 3. 螺纹螺纹 4. 4. 按压按压 5. 5. 压合压合17设计方块图例设计方块图例系统系统子系统子系统零组件零组件车 体内 部车 窗车门密封带玻 璃外 部车 门车门内/外板 门扣/锁如果产品机能很复杂，如果产品机能很复杂， 可将其区分为若可将其区分为若干干个个子系统，子系统， 以以识别识别其主要及次要机能，其主要及次要机能，

14、并逐并逐个分析个分析 18功能功能 : : 提供结构的支撑潜在失效模式潜在失效模式 : : 结构的失效 过多的偏斜功能功能 : : 提供正确完成车架总成安装尺寸潜在失效模式潜在失效模式 : : 本车架安装点的长度太长 本车架安装点的长度太短功能功能 : : 支撑架总成生产方法 (焊接)潜在失效模式潜在失效模式 : :自行车三角架车架总成功能功能 : : 提供座位支撑并稳定潜在失效模式潜在失效模式 : : 座椅支撑结构失效 座椅支撑过度偏斜功能功能 : : 提供漂亮且令人舒服的外观潜在失效模式潜在失效模式 : : 亮度不够 油漆脱落系统设计目标设计目标 骑/乘至少3000小时不需保养, 及100

15、00小时的骑车寿命 适应99.5%男性成人舒适的 骑/乘 其它功能功能 : : 容易骑用潜在失效模式潜在失效模式 驾驶困难 踩踏困难功能功能 : : 提供可靠的交通潜在失效模式潜在失效模式 链条经常损坏 轮胎经常需要保养功能功能 : 提供舒适的交通潜在失效模式潜在失效模式 座椅位置令骑车者感到不舒服子 系 统零 部 件手 把 总 成前 轮 总 成后 轮 总 成扣 链 齿 轮 总 成座 椅 总 成链 条 总 成前下方管下后方管扣链齿轮管19DFMEA20项目功能填入被分析项目的名称和编号。利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平。用尽可能简明的文字来说明被分析项目要满足设计意图的功能，包括该系统运

16、行的环境(如说明温度、压力、湿度范围)。如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有功能都单独列出。21潜在失效模式 针对所有功能及可测量的项目，考虑如下四个方面：无功能（No Function）功能不全/功能过剩/一段时间内性能下降（Partial/Over Function/Degraded Over Time）间隙性功能（Intermittent Function）非预期的功能（Unintended Function ）22失效模式案例23失效的潜在后果失效的潜在后果24严重度严重度严重度是针对失效模式有关严重度是针对失效模式有关最严重最严重的后果等级。的后果等级。只有透过设计的变

17、更，才能降低严重度的等级。只有透过设计的变更，才能降低严重度的等级。小组成员应对评价标准及等级系统有一致的共识，即使针小组成员应对评价标准及等级系统有一致的共识，即使针对个别的产品分析有所修订，对其共识亦应该一致。对个别的产品分析有所修订，对其共识亦应该一致。附注：附注： 严重度高时，有时可通过设计修改来降低严重度。例如严重度高时，有时可通过设计修改来降低严重度。例如： “ 安全带安全带 ” 可以减轻车辆损毁时人员的伤害。可以减轻车辆损毁时人员的伤害。 失效模式后果的严重度为失效模式后果的严重度为 1 1 分者，则不需要作进一步分分者，则不需要作进一步分析。析。 25严重度评级26等等 级级对

18、于需要进一步对于需要进一步设计或设计或过程控制的零组件、子系统或系过程控制的零组件、子系统或系统，可利用此栏区分其特殊的产品特性统，可利用此栏区分其特殊的产品特性 ( ( 如：安全、关如：安全、关键、一般键、一般 ) ) 。27Ford 特殊特性的识别及符号FMEA类型分级指示准则措施要求设计YC一个潜在的关键特性（启动PFMEA）严重度=9，10PFMEA小组须关注设计YS一个潜在的重要特性（启动PFMEA）严重度=5-8，且频度=4-10PFMEA小组须关注过程关键特性严重度=9，10有过程 过程SC HI重要特性 高影响严重度=5-8，且频度=4-10严重度=5-8，且频度=4-10有

19、强调过程OS作业人员安全严重度=9或10安全认可28潜在失效之原因机制潜在失效之原因机制29频频 度度频度是特定原因机制在设计中可能发生的机率。频度频度是特定原因机制在设计中可能发生的机率。频度的评价等级分数是相对值，而非绝对值。只有进行设计的评价等级分数是相对值，而非绝对值。只有进行设计变更或设计过程变更才是降低发生率的唯一方法。变更或设计过程变更才是降低发生率的唯一方法。是否有预防控制措施是否有预防控制措施 ? ?频度评价等级分数为频度评价等级分数为 FMEA FMEA 制作时的相对评分，并不一制作时的相对评分，并不一定是反映实际可能的发生率。定是反映实际可能的发生率。30发生频度(O)3

20、1发生频度(O)续32现行设计控制 有二种型式的设计控制预防：预防失效的原因机制或预防失效模式的发生，或降低它们发生的概率。探测：检测失效的原因机制或失效模式，不管是用分析或物理的方法，在这个项目放行到生产之前。 对评分的影响：假如预防性控制被融入设计意图并成为其一部分，它可能性会影响最初的频度定级；探测度的最初定级将以探测失效起因/机理或探测失效模式的设计控制为基础。33现行设计控制-续 预防控制 标杆研究 故障安全设计 设计和原材料标准（内部和外部） 文件从类似的设计中得到的最佳实践，习得经验的记录，等 模拟研究分析概念以建立设计要求 防错 探测控制 设计评审 样品测试 确认测试 模拟研究

21、设计确认 试验设计，包括可靠性测试 用类似零部件的模型34现行设计控制-续35（不易）探测度 探测度的分数是相应于列在设计控制栏中最佳的探测控制。探测度对每一个个别的FMEA是一个相对的分数。为了得到一个较低的分数，通常规划的设计控制(例如：确认或验证活动)必须改进。* 探测度，有人 翻译36可探测度(D)37可探测度(D)38风险顺序(RPN) RPN=(S)x (O)x(D) 风险顺序数是严重度数(S)、频率数(O)和不易探测数(D)三者的乘积。 风险顺序数RPN是对设计风险性的度量。 39建议措施建议措施建议措施，应首先考虑高严重度，建议措施，应首先考虑高严重度，不建议用RPN目标值决定

22、采取措施一般来说不论一般来说不论 RPN RPN 高低，当严重度是高低，当严重度是 9 9 或或 10 10 时，特须注意现行的设计控制或时，特须注意现行的设计控制或预防纠正措施要将该风险列入控制并预防纠正措施要将该风险列入控制并采取措施。采取措施。 40建议措施建议措施建议措施的考虑顺序应为：降低严重度、频度及探测度。建议措施的考虑顺序应为：降低严重度、频度及探测度。降低严重度S等级：只有修改设计才能降低严重度等级。41建议措施建议措施降低频度O等级：通过对设计进行修改，进而移除或控制一个或多个的失效模式的起因或机现，可以降低频度的级别。应该考虑但不限于下列措施：设计防错以消除失效模式修改设

23、计几何尺寸利公差修改设计以降低压力或替代缺陷（高失效可能性）零部件增加冗余修改材料规格42建议措施建议措施降低探测度D等级：首选的方法是用防错的方法，增加设计确认验证措施应会导致探测度等级的降低。在一些情况下，为增加探测可能性（如：降低探测度等级）可能会要求对特定零部件的设计变更。另外，也需考虑下列内容：试验设计（特别在失效模式的多种或相互作用的起因存在时）修改试验计划43建议措施案例44措施结果及跟踪行动措施结果及跟踪行动- - 所有建议措施完成后应对相应评分进行重新评价所有建议措施完成后应对相应评分进行重新评价，如果有必要进一步措施，则应重复分析。应随时，如果有必要进一步措施，则应重复分析

24、。应随时能着眼于持续不段的改善能着眼于持续不段的改善- - 设计负责工程师可使用下列方法设计负责工程师可使用下列方法 ( ( 不仅限于下列不仅限于下列方法方法 ) )跟踪建议措施：跟踪建议措施：确定设计要求已达到确定设计要求已达到审核工程图纸和规格审核工程图纸和规格审核审核PFMEA PFMEA 和控制计划等工艺文件和控制计划等工艺文件45DFMEA的时机 在一个设计概念最终形成之时或之前开始； 在产品开发各阶段中，当设计有变更或获得信息增加时，要及时地修改，以及， 在最终在生产放行之前基本完成， 成为将来设计循环的经验的一种来源46DFMEA关系图47DFMEA关系图48PFMEA（过程）制

25、作4950过程过程 FMEA FMEA 的制定的制定过程过程 FMEAFMEA会会假定假定产品符合所设计的要求。潜在失产品符合所设计的要求。潜在失效模式有可能是因为设计弱点造成，其后果及避免效模式有可能是因为设计弱点造成，其后果及避免方法应包含于方法应包含于 DFMEA DFMEA 。51过程过程 FMEA FMEA 的制定的制定 过程过程FMEA FMEA 的输入：的输入：PFMEAPFMEA 的制定首先将的制定首先将过程流程图过程流程图完成，并将产品完成，并将产品过程特性鉴别出；过程特性鉴别出；特性矩阵图特性矩阵图，识别产品特性与过程特性的关系；，识别产品特性与过程特性的关系；如果有的话，

26、则应包括相关的如果有的话，则应包括相关的 DFMEADFMEA准备准备 PFMEA PFMEA 所使用的流程图应附于该所使用的流程图应附于该 PFMEA PFMEA 文文件中。件中。52流流程程图图制制定定 53过程功能要求过程功能要求小组应针对性能、材料、制程、环境以及安全标小组应针对性能、材料、制程、环境以及安全标准等。准等。并尽可能精确地指出此制程或操作程序的并尽可能精确地指出此制程或操作程序的目的。如果特定制程包含多项的操作程序目的。如果特定制程包含多项的操作程序 ( ( 如：如：组装组装 ) ) 且有不同的潜在失效模式，最好是把这些且有不同的潜在失效模式，最好是把这些操作程序列为单独

27、的项目分析。操作程序列为单独的项目分析。54潜在失效模式潜在失效模式在准备在准备 PFMEA PFMEA 作业中，作业中，会假定进料零件均为合格会假定进料零件均为合格， 除非除非 FMEA FMEA 小组依据历来的数据显示进料的品质有缺点，则可纳小组依据历来的数据显示进料的品质有缺点，则可纳入分析。入分析。弯曲弯曲 毛边毛边 孔偏位孔偏位破裂破裂 孔太浅孔太浅 未打孔未打孔搬运损坏搬运损坏 脏污脏污 孔太深孔太深表面太粗糙表面太粗糙 变形变形 表面太光滑表面太光滑开放电路开放电路 短路短路 未贴卷标未贴卷标55潜在失效模式潜在失效模式56潜在失效后果潜在失效后果对于顾客的定义，可以是对于顾客的

28、定义，可以是下一个制程，后续的作业或地点，经销商和下一个制程，后续的作业或地点，经销商和或汽车车主或汽车车主。当评估失效潜在效应后果时，当评估失效潜在效应后果时，每一个对象均应考虑到。每一个对象均应考虑到。 对于最终使用者而言，对于最终使用者而言，其后果以产品或系统性能的感受，如：其后果以产品或系统性能的感受，如：噪音噪音 粗糙粗糙 操作不规律操作不规律作业过多作业过多 不舒服的气味不舒服的气味 无法操作无法操作操作不良操作不良 不稳定不稳定 作业中断作业中断渗漏渗漏 外观不良外观不良 重工修理重工修理报废报废 顾客不满意顾客不满意对于下一个制程或后续的作业地点，对于下一个制程或后续的作业地点

29、，其后果以制程操作性能的感其后果以制程操作性能的感受，如：受，如：无法系紧无法系紧 无法配合无法配合 无法钻孔无法钻孔无法连接无法连接 无法安装无法安装 无法选配无法选配无法装面板无法装面板 造成过多的工具磨耗造成过多的工具磨耗 损坏装备危及作业损坏装备危及作业57潜潜在在失失效效后后果果案案例例58严重度严重度严重度是针对失效模式中最严重的效应等级。严重度是针对失效模式中最严重的效应等级。严重度等级指数可对系统、子系统或零部件的设计变更，严重度等级指数可对系统、子系统或零部件的设计变更，或制程之重新设计来降低。或制程之重新设计来降低。附记：附记：失效模式后果的严重度为失效模式后果的严重度为

30、1 1 分者，则不需要作进一步分析分者，则不需要作进一步分析。59PFMEA 严重度评级表60等级等级本栏亦可用以区分任何特殊本栏亦可用以区分任何特殊产品产品或或过程过程特性特性（ 如：安全特性、关键特性）如：安全特性、关键特性）61潜在失效原因机制潜在失效原因机制扭力不当扭力不当 过度或不足过度或不足 定位装置磨损定位装置磨损焊接不当焊接不当 电流、时间或压力电流、时间或压力 工具磨损工具磨损量测不精确量测不精确 定位装置有碎屑定位装置有碎屑热处理不当热处理不当 时间或温度时间或温度 工具损坏工具损坏不当的浇注空气流通不当的浇注空气流通 机器设定不当机器设定不当润滑不足或未润滑润滑不足或未润

31、滑 程序运作不当程序运作不当零组件遗失或误置零组件遗失或误置使用明确的错误或功能失效用语使用明确的错误或功能失效用语( ( 如：操作员未安装封口如：操作员未安装封口 ) ) ；不可使用不明；不可使用不明确的用语确的用语 ( (如如 ：操作员失误，机器失效：操作员失误，机器失效 ) ) 。 62潜潜在在失失效效原原因因机机制制案案例例63频频 度度频度是特定原因机制可能发生的机率。频度的评价等频度是特定原因机制可能发生的机率。频度的评价等级分数是相对值，而非绝对值。可由设计变更或过程变级分数是相对值，而非绝对值。可由设计变更或过程变更预防或控制失效原因更预防或控制失效原因/ /机制，是降低频度的唯一方法机制，是降低频度的唯一方法。频度评价等级分数为频度评价等级分数为 FMEA FMEA 制定时的相对评分，并制定时的相对评分，并不一定是反映实际可能的发生率。不一定是反映实际可能的发生率。64PFMEA 频度评级表失失效效发发生生的的可可能能性性可能失效率C C p pk k频频度度数数=100/千辆/项 0. 3310很高