FEMA：潜在的失效模式及影响分析解析课件

1、 潜在的失效模式及影响分析 （FMEA第三版） 编写：Lifegame8/4/20221第1页，共70页。前言1986年1月28日美国“挑战者”号航天飞机在执行51L任务时，发射后一分钟突然爆炸，一个女教师在内的7名宇航员身亡。调查结果是一个价值几美分的O型密封圈损坏而引起。2003年美国“哥伦比亚”号航天飞机，在返回途中爆炸。又一次7名宇航员身亡。2001年日本三菱公司帕捷洛130在我国发生多起车毁人亡事故。均由于油管破裂，不得不召回。2003年德国奔驰面包车，由于油管堵塞，不得不召回。8/4/20222第2页，共70页。目的： 发现、评价设计/过程中潜在的失效模式及影响; 找到能够避免或减

2、少这些潜在失效发生的措施; 书面总结上述过程。对设计/过程完善，确保顾客满意。 8/4/20223第3页，共70页。发展历史： 首次正式应用FMEA技术是20世纪60年代中期航天工业的一项革新。形式：设计的潜在的失效模式及影响分析（DFMEA）; 过程的潜在的失效模式及影响分析（PFMEA）. 对象：产品设计过程; 过程设计过程.证实：航空航天工业; 汽车行业.8/4/20224第4页，共70页。时机： 新设计、新技术或新过程；对现有设计或过程的修改（已有FMEA）；将现有的设计或过程用于新的环境、场所或应用 （已有FMEA）。8/4/20225第5页，共70页。改版内容严重度的評分标准，频度

3、的評分标准，探測度的評分标准做了调整。一些部份的描述及說明做了调整。8/4/20226第6页，共70页。FMEA的实施注意事項由于不断追求产品质量是一個企业不可推卸的責任，所以应用FMEA技术來识別并消除潜在隐患有著举足轻重的作用。对车辆回收的研究結果表明，全面实施FMEA能夠避免許多事件的发生。虽然FMEA的准备工作中，每项职责都必須明确到个人，但是要完成FMEA还得依靠集体协作，必須综合每個人的智慧。例如，需要有設計、制造、裝配、售后服务、质量及可靠性等各方面的专业人才。8/4/20227第7页，共70页。FMEA的实施注意事項及时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一個“事前的行为

4、”，而不是“事后的行为”，為达到最佳效益，FMEA必須在设计或过程失效模式被无意纳入设计产品之前进行。事前花時間很好地进行综合的FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。FMEA能够减少或消除因修改而带來更大损失的机会。适当的应用FMEA是一个相互作用的过程，永无止境。8/4/20228第8页，共70页。FMEA的实施注意事項不适合将一个小组的FMEA分数和其他组的FMEA分数进行比较，因为即使用设计或过程是一样的，但由于每個个的狀况不一样所以打出來的分数也会不一样。对FMEA的文件对照FMEA的目标來進行评审(review)是被推荐的，包含管理评审。建立F

5、MEA失效模式库。8/4/20229第9页，共70页。現行預計的过程可能产生的失效模式分析分析对顾客或下工序的影响那些原因可能造成这个失效模式采取可行的对策评审、验证并将更改加入到其它文件8/4/202210第10页，共70页。顾客的定义设计FMEA中“顾客”的定义，一般是指“最終使用者”，但也可以是更高一级工程师及负责生产、装配和服务活动的工程师，或政府法規。过程FMEA中“顾客”的定义，一般是指“最終使用者”，但也可以是后序工序、维修工序或政府法規。8/4/202211第11页，共70页。下工序OEM使用者都是FMEA所要考虑的对象但最主要的是针对使用者可能产生的失效模式使用者下工序上工程

6、设计过程8/4/202212第12页，共70页。 小组责任工程师：产品工程师，对产品的设计、制造、服务均熟悉的人员担任；成员视情况可包括（但不限于）装配、制造、设计、分析/试验、可靠性、材料、质量、服务和供方等参与。8/4/202213第13页，共70页。 设计FMEA8/4/202214第14页，共70页。设计FMEA作用： 有助于对设计要求的评估及对设计方案的相互权衡。有助于对制造和装配要求的最初设计 。提高对系统和车辆运行影响的可能 。对设计试验计划和开发项目提供更多的信息 。有助于建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统。 为推荐降低风险的措施提供一个公开的讨论形式 。为将来的分析研究

7、现场情况，评价设计的更改及开发更先进的设计，提供参考。 8/4/202215第15页，共70页。时间要求： 在一个设计概念最终形成之时或之前开始。在产品开发的各个阶段，发生更改或获得更多的信息时，持续予以更新 。在产品加工图样完工之前全部完成 。8/4/202216第16页，共70页。考虑因素：与上一层部件的装配关系；产品与零部件的装配关系；特殊特性；材料/外协件/标准件；可维修性；回收；搬运；可制造性（可适当考虑，此项主要在过程FMEA中考虑）8/4/202217第17页，共70页。定义：潜在失效模式: 指过程可能发生的不满足过程要求或设计意图的形式,是对某具体工序不符合要求的描述.潜在失效

8、影响: 指失效模式对顾客的影响(顾客可以是下一道工序,后续工序或工位、代理商). 严重度(S): 潜在失效模式对顾客的影响影响的严重程度的评价指标.频度(O): 指具体的失效起因/机理在设计寿命内发生的频率.探测度(D): 用现行控制方法找出失效模式可能发生的概率.8/4/202218第18页，共70页。定义： 风险顺序数 RPN = SOD 风险顺序数（RPN）规定： 一般工厂应规定RPN = 80或100 要制定改进措施。 安全件应规定RPN = 60 要制定改进措施。 8/4/202219第19页，共70页。严重度(S) 推荐评价准则表 影响 标准：对产品的影响严重性（对顾客的影响） 等

9、级 不符合安全性或法规要求 潜在失效模式影响了汽车的安全运行；或者包含不符合政府法规的情形，失效发生时无预警。10潜在失效模式影响了汽车的安全运行；或者包含不符合政府法规的情形，失效发生时有预警。9基本功能丧失或功能降低 基本功能丧失（汽车无法运行，不影响汽车安全运行）。 8基本功能降低（汽车可以运行，但是性能下降）。7次要功能丧失或功能降低次要功能丧失（汽车可以运行，但舒适/便捷功能不可实施）。6次要功能降低（汽车可以运行，但舒适/便捷功能下降）。5干扰有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，并且被绝大多数顾客（75%）察觉到。4有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，并且被许多顾客（50%

10、）察觉到。3有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，但只被少数顾客顾客（25%）察觉到。2没有影响没有可识别的影响18/4/202220第20页，共70页。关于严重度（S）说明 ：严重度（S）一般不变 。严重度（S） 8以上，无论RPN大小如何。应引起关切。严重度为1时，不应进行进一步分析。 8/4/202221第21页，共70页。发生频度（O）推荐评价准则表：失效发生的可能性可能的失效率频度数很高100个 每1000件10高50个 每1000件920个 每1000件810个 每1000件7中等2个 每1000件60.5个 每1000件50.1个 每1000件4低0.01个 每1000件30.

11、001个 每1000件2很低通过预防控制消除了失效18/4/202222第22页，共70页。探测度（D）推荐评价准则表 探测性 评价准则 探测度数（D） 绝对不可能 不能找出潜在原因及后续的失效模式 10很极少 很极少找出潜在原因及后续的失效模式 9极少 极少找出潜在原因及后续的失效模式 8很少 很少找出潜在原因及后续的失效模式 7少 少找出潜在原因及后续的失效模式 6中等 中等找出潜在原因及后续的失效模式 5中上 中上找出潜在原因及后续的失效模式 4多 多找出潜在原因及后续的失效模式 3很多 很多找出潜在原因及后续的失效模式 2几乎肯定 几乎肯定找出潜在原因及后续的失效模式 18/4/202

12、223第23页，共70页。对FMEA的几点要求： FMEA 只要写作业指导书，不用写程序。对部件进行“FMEA框图/环境极限条件”分析.（附录A）通过项目小组（多功能小组）作 FMEA。DFMEA是动态文件，在产品加工图样完成前全部结束。跟踪：用“FMEA检查表”检查DFMEA的结果。 DFMEA不是靠过程控制来克服潜在的缺陷，但要考虑过程中能力的限制，如： 必要的拔模（斜度）； 要求的表面处理 ； 装配空间/工具可接近 ； 要求的钢材硬度 ； 过程能力 。8/4/202224第24页，共70页。DFMEA框图/环境极限条件（1）系统名称：车型年：FMEA识别号：工作环境极限条件：1温度： 2

13、湿度： 3外部材料： 4可燃性（靠近的热源是什么？）： 5抗腐蚀性： 6冲击： 7振动： 8其他： 9 . 设计框图例子 8/4/202225第25页，共70页。DFMEA框图/环境极限条件（2） 2 3 4 1 4 5 5开关开/关C 灯罩A 灯泡总成D 极板E 电池B 极板F连接方法：不连接（滑动配合）铆接 螺纹连接 卡扣装接 压紧装置 设计框图实例8/4/202226第26页，共70页。附表的几点说明（1）关键日期：DFMEA在制造样件以前完成。设计责任：整车厂(OEM)、部门和小组，还包括供方名称。项目/功能：项目的名称和编号。如果一个项目有多种功能，有不同的失效模式，应把所有的功能都

14、单独列出。设计潜在失效模式：要注意针对设计目标、强度、刚度、试验（振动、破坏、裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、防腐、电路（电器）、氧化、断裂）、设计工装 “设计潜在失效影响”应根据可能发现或经历的情况描述。（项目小组发挥集体智慧） 分级（重要程度）：关键、重要、一般。 潜在失效的起因/机理：设计薄弱部分的迹象，要尽可能的范围广：典型的失效起因：材料不对、设计寿命估计不当、应力过大、润滑不足、维修保养不够、计算错误典型的失效机理：屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀 8/4/202227第27页，共70页。FMEA编号：填入fmea文件编号, 以便可以追踪使用。制成fmea表编号如下:编号 X

15、XXX XXXXXXXX - XX年月代号 (如：0406；04年6月)零件代号版本号8/4/202228第28页，共70页。項目填入將被分析的系統、子系統或零件名称和编号；8/4/202229第29页，共70页。设计責任填入整車厂(OEM)、部門和小組, 如果知道也包括供应商名称整車厂GM(通用汽車)FORD(福特汽車)BENZ-CHRYSLER(奔馳克萊斯勒)VW(大众汽車)TOYOTA(丰田)8/4/202230第30页，共70页。编制者填入負責编制FMEA工作的工程師姓名、电话及所在公司名称。姓名：XXX部门：XXX电话：XXX公司名称：XXX8/4/202231第31页，共70页。车

16、型年/项目填入所分析的设计将要应用和/或影响的车型年/项目(如果已知的话)。什么牌子什么車型什知年份8/4/202232第32页，共70页。关键日期填入初次FMEA預定完成的日期，該日期不应超过生产设计发布日期。备注：在此例的供应商，初始FMEA的最后完成日必須不超过产品图纸设计完成日期。关键日期产品图纸发布日期8/4/202233第33页，共70页。FMEA日期填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。第一版第二版第三版原始稿日期最新修訂日期8/4/202234第34页，共70页。核心小組:列出有权限参与或执行這項工作負責人姓名和单位(建义將所有小組成員名字、单位、电话号码、地址等另行列

17、表)。8/4/202235第35页，共70页。项目/功能填入被分析项目的名称和其它相关信息。用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能,如:温度、湿度、压力、寿命、外观、尺寸、功能、性能、可靠性等；如该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有的功能单独列出。 8/4/202236第36页，共70页。潜在失效模式所谓潜在失效模式是指部件、子系统或系统有可能会未达到或不能实现项目/功能栏中所描述的预期功能的情况。对于特定的项目及其功能，列出每一个潜在的失效模式。要考虑非正常使用条件下的失效模式。典型的失效模式如： 裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、氧化、断裂、不传输扭矩、打滑、无支撑、支

18、撑不足、刚性啮合、脱离太快、信号不足、信号间断、无信号等。8/4/202237第37页，共70页。失效模式：尽可能的思考，在這台汽車上會出現那些的故障呢？沒有剎車、空調不冷、照明不亮等等。8/4/202238第38页，共70页。潜在失效的影响潜在失效影响定义为顾客受到的失效模式对功能的影响。描述时应尽可能从零件到部件、子系统、系统。典型的失效影响可能是； 噪音、粗糙、工作不正常、不起作用、外观不良、异味、不稳定、工作减弱、运行间歇、热衰变、泄漏、不符合法规。8/4/202239第39页，共70页。严重度严重度是给失效模式最严重的影响影响的级别；严重度数值只有通过改变设计才能够实现；严重度的评定

19、准则见下表；严重度为9、10时应制订措施；严重度为1时不应进行后序分析。8/4/202240第40页，共70页。严重度(S) 推荐评价准则表 影响 评定准则；影响的严重程度 严重度（S） 无警告的严重危害 无预兆；影响安全或违反政府规章 10有警告的严重危害 有预兆；影响安全或违反政府规章 9很高 车辆（系统）不能运行，丧失基本功能 8高 车辆（系统）能运行，性能下降，顾客 7中等 车辆（系统）能运行，舒适性下降，顾客不舒服 6低 车辆（系统）能运行，舒适性下降，顾客轻微不舒服 5很低 配合、外观等项目不符合要求，大多数顾客能发现缺陷 4轻微 配合、外观等项目不符合要求，有一半顾客能发现缺陷

20、3很轻微 配合、外观等项目不符合要求，有很少顾客能发现缺陷 2无 无影响 18/4/202241第41页，共70页。级别：对需要附加过程控制的零件或子系统的特殊过程特性进行分级(如关键、主要、重要、重点等),若确定了级别应通知设计工程师检查文件标识 .特殊特性标识（顾客规定的标识或组织自定标识）。8/4/202242第42页，共70页。失效的潜在起因/机理所谓失效的潜在起因是指设计薄弱部分的迹象，其结果就是失效模式。尽可能列出每一失效模式的每一个潜在的起因/机理。可能是；规定的材料不正确、设计寿命设想不足等。8/4/202243第43页，共70页。频度（O）频度是指某一特定的起因/机理在设计寿

21、命内出现的可能性。可根据下表确定频度值。可参照FMEA库判定频度值。应考虑维修的经验 ； 零件变化情况 ；用途变化情况 ；环境变化情况 。8/4/202244第44页，共70页。频度（O）推荐评价准则表：失效发生的可能性可能的失效率Ppk频度数很高:持续性失效 100个 每1000件0.551050个 每1000件0.559高:经常性失效20个 每1000件0.78810个 每1000件0.867中等:偶然性失效5个 每1000件0.9462个 每1000件1.0051个 每1000件1.104低:相对很少发生的失效0.5个 每1000件1.2030.1个 每1000件1.302极低:失效不太

22、可能发生. 0.01个 每1000件1.6718/4/202245第45页，共70页。Ppk換算8/4/202246第46页，共70页。现行设计控制列出已经完成或承诺要完成的预防措施、设计确认/验证或其它活动，并且确保设计对于所考虑的失效模式和/或起因/机理是足够的。措施可能是设计评审、失效与安全设计、数学研究、台架/试验室试验、可性行评审、样件试验、道路试验、车队试验、计算机模拟等。设计控制分为两类： 设计控制预防、设计控制探测。8/4/202247第47页，共70页。 探测度探测度是与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级数探测度数值确定见下表8/4/202248第48页，共70页。探测

23、度（D）推荐评价准则表 探测性 评价准则 不易探测度数（D） 绝对不可能 不能找出潜在原因及后续的失效模式 10很极少 很极少找出潜在原因及后续的失效模式 9极少 极少找出潜在原因及后续的失效模式 8很少 很少找出潜在原因及后续的失效模式 7少 少找出潜在原因及后续的失效模式 6中等 中等找出潜在原因及后续的失效模式 5中上 中上找出潜在原因及后续的失效模式 4多 多找出潜在原因及后续的失效模式 3很多 很多找出潜在原因及后续的失效模式 2几乎肯定 几乎肯定找出潜在原因及后续的失效模式 18/4/202249第49页，共70页。风险顺序数风险顺序数是严重度數(S)、頻度数(O)和探測数(D)的

24、乘积，見公式。RPN = (S) (O) (D)风险顺序数作为(S) (O) (D) 的积，是对设计风险性的度量。风险顺序数应当用于对过程中那些担心事項进行排序。RPN取值在1-1000之间。一般工厂应规定RPN = 80或100 要制定改进措施。 安全件应规定RPN = 60 要制定改进措施。 8/4/202250第50页，共70页。建议的措施应首先对高严重度高RPN值的项目采取措施；顺序一般为；严重度为9和10的项目，RPN值大的项目；采取措施应先考虑严重度，其次频度，再次探测度；可能的方法有：修改设计几何尺寸/公差、修改材料规范、试验设计、修改试验计划。8/4/202251第51页，共7

25、0页。建议措施的责任填入每一项建议措施的责任组织的名称和个人的姓名以及目标完成日期采取的措施在措施实施之后，填入实际措施的简要说明以及生效日期。8/4/202252第52页，共70页。措施的结果记录采取措施的后的RPN值；评审定级数值；评价进一步采取措施的必要性；8/4/202253第53页，共70页。跟踪措施保证设计要求得到实现；评审工程图样和规范；确认这些已反映在装配/生产文件之中；评审过程FMEA和控制计划。8/4/202254第54页，共70页。过程FMEA 8/4/202255第55页，共70页。PFMEA作用： 确定与产品相关的过程潜在失效模式；评价失效对顾客的潜在影响; 确定过程

26、时失效的原因，确定减少失效发生或找出失效的条件的过程变量； 编制潜在失效模式分级表，然后建立纠正措施优选体系; 将制造或装配过程的结果编制成文件.8/4/202256第56页，共70页。关键日期填入初次FMEA預定完成的日期，該日期不应超过计划的投入生产日期。备注：在此例的供应商，初始FMEA的最后完成日必須不超过PPAP提交日期。关键日期PPAP提交日期8/4/202257第57页，共70页。过程功能/要求填入被分析过程的名称和工序的简要说明。用尽可能简明的文字来说明被分析过程或工序的目的；如该过程有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有的功能单独列出。 8/4/202258第58页，共70

27、页。潜在失效模式所谓潜在失效模式是指部件、子系统或系统有可能会未达到或不能实现过程/功能栏中所描述的过程功能或设计意图的情况。对于特定的过程及其功能，列出每一个潜在的失效模式。要考虑非正常使用条件下的失效模式。典型的失效模式如： 弯曲、毛刺、孔错位、断裂、开孔太深、漏开孔、变形、开路、贴错标签等。8/4/202259第59页，共70页。潜在失效的影响潜在失效影响定义为顾客受到的失效模式对功能的影响。描述时应尽可能从零件到部件、子系统、系统。典型的失效影响可能是； 噪音、粗糙、工作不正常、不起作用、外观不良、异味、不稳定、工作减弱、运行间歇、热衰变、泄漏、不符合法规、报废、顾客不满意。8/4/2

28、02260第60页，共70页。严重度(S) 推荐评价准则表 影响标准：对产品影响的严重度（对顾客的影响）等级影响标准：对过程影响的严重度（对制造/装配的影响）不符合安全性或法规要求 潜在失效模式影响了汽车的安全运行；或者包含不符合政府法规的情形，失效发生时无预警。10不符合安全性或法规要求会使操作员身处危险（机械或装配），失效发生时无预警。潜在失效模式影响了汽车的安全运行；或者包含不符合政府法规的情形，失效发生时有预警。9会使操作员身处危险（机械或装配），失效发生时有预警。基本功能丧失或功能降低 基本功能丧失（汽车无法运行，不影响汽车安全运行）。 8严重中断产品需要被100%废弃。生产线关闭或

29、中止发运。基本功能降低（汽车可以运行，但是性能下降）。7显著中断一部分产品必须废弃。偏离基本过程，包括降低生产线速度或增人力8/4/202261第61页，共70页。严重度(S) 推荐评价准则表（续） 次要功能丧失或功能降低次要功能丧失（汽车可以运行，但舒适/便捷功能不可实施）。6中等中断100%产品必须离线返工后再被接受.次要功能降低（汽车可以运行，但舒适/便捷功能下降）。5一部分产品必须离线返工后再被接受.干扰有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，并且被绝大多数顾客（75%）察觉到。4中等中断100%产品在处理前，必须在线返工。有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，并且被许多顾客（50%

30、）察觉到。3一部分产品在处理前，必须在线返工。有外观、可听噪音、汽车操作项目上的问题，但只被少数顾客顾客（25%）察觉到。2微小中断对过程，操作或操作员造成轻微的不便没有影响没有可识别的影响1没有影响没有可识别的影响8/4/202262第62页，共70页。失效的潜在起因/机理所谓失效的潜在起因是指失效是如何发生的，并应依据可以纠正/控制的原则予以描述。尽可能列出每一失效模式的每一个潜在的起因/机理。可能是；扭矩不当；焊接不当-电流、时间、压力；测量不精确等。8/4/202263第63页，共70页。现行过程控制现行的过程控制是对尽可能地防止失效模式或其起因/机理的发生或者探测将发生的失效模式或其起因/机理的控制的说明。措施可能是防错、统计过程控制、过程后的评价等。过程控制分为两类： 过程控制预防、过程控制探测。8/4/202264第64页，共70页。发生频度（O）推荐评价准则表：失效发生的可能性标准：原因的发生频度等级很高100个 每1000件10高50个 每1000件920个 每1000件810个 每1000件7中等2个 每10