潜在失效模式及后果分析(FMEA)

1、FMEAFailure Mode and Effect Analysis潜在失效模式及后果分析什么是FMEA 在产品设计阶段和过程设计阶段，对构成产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动FMEA的特点 失效还未发生，可能发生，但不一定发生 在设计或过程开发阶段前开始 由各种有经验和专业知识的人构成小组 是预防缺陷的有效工具 持续进行的动态文件 是经验的宝库 FMEA 的时间顺序DFMEAPFMEADFMEA 开始早于过程，完成时间在早期的图样完成但任何工具的制造开始之前P

2、FMEA 开始于基本的操作方法讨论完成时，完成时间早于生产计划制定和生产批准之前脑力风暴 Brainstorming 脑力风暴是一种技法，可以激发小组成员产生大量的有创意的点子，。由纽约广告代理的老板Alex F Osborn在1930年发明，其前提是在一般的讨论中，人们害怕别人批评而约束自己，因此而不能产生有创意的点子。脑力风暴包括创造一种氛围，让人们感到无拘无束，此时人们可能提出在平时认为不太可能提出的解决方案，但往往收到意想不到的效果。脑力风暴 Brainstorming选定进行头脑风暴的小组成员。一次只能有一人发言。不要有任何人在会上起主导作用（平等原则）。将会议中得到的所有IDEA都

3、记录下来。在头脑风暴过程中，不要对任何IDEA进行评价。重要的是IDEA的数量，而不是质量。将各种IDEA按失效模式和起因进行分类。头脑风暴之后对失效模式进行优先排序。FMEA的顺序功能、特征或要求会有什么问题无功能部分功能功能过强功能降级功能间歇非预期功能有多糟糕起因是什么后果是什么发生频率如何怎样预防和探测该方法在探测时有多好能做些什么设计更改过程更改特殊控制采用新程序或指南的更改 跟踪评审确认控制计划设计潜在的失效模式及后果分析Design Failure Mode and Effect AnalysisDFMEA范围 新产品设计阶段 设计更改阶段DFMEA需准备的资料 由QFD得到的设

4、计要求； 产品可靠性和质量目标； 产品的使用环境； 类似产品的失效分析（FMA）；以往类似产品的DFMEA； 初始工程标准； 初始特殊特性明细表； 功能框图。 DFMEA在体现设计意图时，还应保证制造和装配能够实现设计意图 例如： 必要的拔模（斜度） 要求的表面处理 装配空间/工具可接近 要求的钢材强度 过程能力/性能DFMEA的拓展DFMEA的拓展 还要考虑产品维护（服务）及回收的技术/身体的限制 便利的维修工具 简便的诊断方法 材料的分类符号（用于回收）DFMEA的第一步希望、不希望顾客的期望（QFD）车辆要求的文件产品的制造/装配/服务/回收要求期望特性的定义越期望特性的定义越明确，就越

5、容易识明确，就越容易识别潜在的失效模式别潜在的失效模式 DFMEA第二步 系统、子系统和零部件框图。灯罩A开/关C灯泡总成D极板E电池B弹簧F243155系统名称：闪光灯系统名称：闪光灯工作环境极限条件工作环境极限条件温度：温度：-20160F耐腐蚀性：规范耐腐蚀性：规范B冲击：冲击：6英尺下落英尺下落外部物质：灰尘外部物质：灰尘湿度：湿度：0100RH可燃性：可燃性： 1.不连接（滑动）不连接（滑动）2.铆接铆接3.螺纹连接螺纹连接4.卡扣连接卡扣连接5.压紧连接压紧连接不属于此FMEA 项目/功能 简要说明设计意图要求的功能，包括环境信息。如果项目有多种功能，应分别列出。 可靠性：是指产品

6、在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。不能完成规定的功能就称失效。 功能：设计这个系统/子系统/零部件做什么？设计要求？设计意图？ 一个零部件（或子系统/系统）的功能往往是多项的。这种情况下，必须把所有的功能全部列出，不能遗漏。电池后盖圆桶型管激光芯版外部圆形镜片功能：密封安装电池提供电源1. 必须容易拆卸功能：密封安装电池提供电源激光芯安装易于抓握的激光笔表面1. 抓握的提示标签功能：提供电源激光聚焦1. 提供当前的电源路径功能：密封激光输出镜头遮蔽灰尘1. 必需易于装卸示例：激光笔功能框图潜在失效模式 对每个项目和功能，列出每一个潜在的失效模式。 “潜在”是指可能发生也可能不发生

7、；失效就是丧失功能。而失效模式就是失效的表现形式。 应用规范化、专业化的术语来描述失效模式。避免使用地方性、行业性俚语。 常用的有两大类失效：类失效、类失效。示例：失效模式的种类类失效，指的是不能完成规定的功能，如：类失效，指的是不能完成规定的功能，如： 突发型：断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变形、失稳、短路、 断路、击穿、泄露、松脱等等。 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、失去光泽、褪色等等。类失效，指的是产生了有害的非期望功能，如：类失效，指的是产生了有害的非期望功能，如： 噪声、振动、电磁干扰、有害排放等等。潜在失效后果潜在的失效后果，是指失效

8、模式可能带来的对完成规定功能的影响，以致带来顾客的不满意，和不符合安全和政府法规。失效后果分析：要运用失效链分析方法，搞清楚直接后果、中间后果和最终后果。站在顾客的角度发现或经历的情况来描述失效的后果（顾客可能是内部的顾客，也可能是外部或最终顾客）。失效后果可以从以下几方面考虑： 对完成规定功能的影响； 对上一级系统完成功能的影响； 对系统内其他零件的影响； 对顾客满意的影响； 对安全和政府法规符合性的影响； 对整车系统的影响。示例：失效链水箱支架断裂水箱后倾水箱与风扇碰撞水箱冷却水管被风扇刮伤水箱冷却液泄露冷却系统过热发动机汽缸损坏汽车停驶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

9、失效后果3失效原因3失效模式3失效后果时间严重度v 为了对失效模式的后果之严重程度进行评估，把对后果的定性描述作成某种数量化的评价，以便于工程中的交流，从而产生了对严重度进行打分的办法。v 严重度是失效模式发生时对顾客影响后果的严重程度的评价指标。v 要减少失效的严重度级别数值，只能通过修改设计来实现。v 严重度的评分采用1-10分。推荐的严重度评价准则重要程度分级 指出产品特性的重要性，如特殊、关键、主要、重要等。 凡是识别为特殊特性，需要特殊过程控制的应以适当的符号在此栏目中标注，使用顾客规定的符号。 当严重度8时，应确认为特殊特性，当严重度为58，而频度3时，可确认为重要特性（Signi

10、ficant Characteristic）。潜在失效的起因/机理 研究失效可能的原因与机理，是为了能够正确采取控制措施，防止失效的发生或减少其发生的可能性。 失效原因/机理：在DFMEA中是指引起失效模式的可能的设计薄弱点。 简明扼要，但要尽可能全面地列出可能想到的失效原因和机理，以便于对症下药采取纠正措施。注意不要把产品的工作环境（如道路产生的振动、冲击、气温的变化、湿度、粉尘、电磁干扰等）作为我们的分析目标。工作环境是造成失效的重要外因，但它是客观存在，难以控制的。我们要分析的是，在外因作用下的内因。示例：潜在失效的起因/机理起因机理规定材料不正确设计寿命设想不足应力过大润滑能力不足维护

11、说明书不充分算法不正确表面精加工规范不当形成规范不足规定的摩擦材料不当过热公差不当屈服 化学氧化疲劳 电移材料不稳定 蠕变磨损 腐蚀潜在失效的起因/机理分类与制造装配无关的原因与制造装配无关的原因当制造与装配符合工程规范的情况下，发生了失效。与制造装配有关的原因与制造装配有关的原因由于所拟定采用的制造/装配设计在技术上或操作者体力上的限制与难度，以及容易产生误操作而引起的潜在失效。也就是与产品设计中可制造性与装配性有关的问题。纯属制造与装配过程有关的问题，原则上由PFMEA来进行分析。潜在失效的起因/机理的分析途径 现有的类似产品的FMEA资料； 应用失效链，找出直接原因，中间原因和最终原因；

12、 应用“五个为什么”； 应用因果图，从人、机、料、法、环等方面分析，应用排列图、相关分析、试验设计等方法，从可能的多因素原因中找出主要原因； 应用失效树分析（FTA）找出复杂系统的失效原因与机理； 充分发挥小组的经验，采用头脑风暴法，对可能的原因进行归纳分析；示例：五个为什么失效模式：门锁扣不上。为什么？因为：锁舌与锁座错位。为什么？因为：车门下沉。为什么？因为：门铰链变位。为什么？因为：固定门铰链的框架变形。为什么？因为：框架刚度不足。频度（O） 频度是指某一失效起因或机理出现的可能性，失效模式出现可能性大小的评估； 通过设计更改来消除或控制失效起因或机理是降低频度的唯一途径； 频度的估计可

13、以参考以下资料： 类似零件或子系统的维修资料； 设计的零件与过去零件的差别； 使用条件有否变化； 有关新设计或修改设计的工程分析资料。 频度现行的设计控制典型的设计控制有： 工程计算； 材料试验； 设计评审 台架试验； 可行性评审； 各种设计验证方法 样件制造与试验；道路试验； 车队试验现行设计控制的种类v 防止起因或机理的发生或减少频率v 查出原因/机理，采取措施v 查明失效模式优先运用第一种方法，其次用第二种方法，最后用第三种方法。用于制造、装配过程的检验和试验不能视为设计控制。探测度风险顺序数（RPN） RPNRisk Priority Number RPN=（S） （O） （D） 用它

14、来表示设计风险的度量， RPN的数值在11000之间； RPN值为解决问题的优先顺序提供参考； 当RPN相近时，应优先注意S大的失效模式，以及S和O都教大的失效模式； 如RPN值很高，设计人员必须采取纠正措施； 不管RPN多大，只要S高时，就要引起特别注意。建议的措施 修改设计几何尺寸和/或公差 修改材料规范 试验设计 修改试验计划案例+-+-+-通用案例+-+-+-过程潜在的失效模式及后果分析过程FMEA（PFMEA）PFMEA簡介由“制造/装配工程师小组”采用的一种分析技术在最大范围內保证已充份的考虑到并指明潜在失效模式及与其相关的后果起因机理以其最严密的形式总結了开发一个过程时，工程师小

15、组的设计思想在任何制造策划过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化。PFMEA顾客的定义 PFMEA“顾客”的定义，通常指“最終使用者”， 也可以是随后或下游制造、装配工序，维修工序或政府法规。PFMEA集体的努力 在最初的PFMEA 中，希望负责的工程师能夠希望负责的工程师能夠直接地、主动地联系所直接地、主动地联系所有相关部门的代表有相关部门的代表。 FMEA应成为促进不同部门之间充份交換意見的催化剂，从而提高整个集体的工作水平。 一位有经验的FMEA推进员非常关键 PFMEA假定所设计的产品能够满足设计要求。 PFMEA不依靠改变设计来克服过程中的薄弱环节。PFMEA的前提PFMEA

16、的第一步：创建过程流程图1、识别过程和任务 你希望分析、定义重要的过程范围以便从不适的管理中识别改进的动力2、请教熟悉过程的人员帮助建立流程图3、对过程流程的起始和结束点形成一致流程图示例过程FMEA示例潜在失效模式 列出所有失效，不一定肯定发生 利用经验和头脑风暴 过程/零件怎样不满足要求 无论工程规范如何，顾客认为的拒收条件是什么考虑潜在失效模式的方法 在考虑过程潜在失效模式时，经常使用“零件为什么会被拒收？”的思考方法。 例一：焊接过程零件被拒收可能因为“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件变形”，等等 例二：一个箱体与箱盖装配后被拒收的潜在原因是：“不密封”、“漏装零件”、“未注润滑剂”，等。 对于试验、检验过程两种可能的失效模式： 接受不合格的零件 拒收合格的零件典型的失效模式弯曲弯曲 毛刺毛刺 孔错位孔错位断裂断裂 转运损坏转运损坏 漏开孔漏开孔脏污脏污 变形变形 表面太光滑表面太光滑短路短路 开路开路表面粗糙表面粗糙 开孔太深开孔太深 失