潜在失效模式及後果分析1

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)

確利達顧問有限公司簡

介設計

FMEA主要是由“負責設計的工程師/小組”採用的一種分析技術，用來保証在可能的範圍內已充分地考慮到並指明各種潛在的失效模式及其相關的起因/機理。應評估最終的產品以及每個與之相關的系統、子系統和零部件。FMEA以其最嚴密的形式總結了設計一個零部件、子系統或系統時，一個工程師和設計組的設計思想(包括根據以往的經驗和教訓對可能出現問題的項目的分析)。這種系統化的方法體現了一個工程師在任何設計過程中正常經歷的思維過程，並使之規範化、文件化。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司設計

FMEA能夠通過以下幾方面支援設計過程，降低失效風險：• 有助於對設計要求和設計方案進行客觀評價；

• 有助於對製造和裝配要求的最初設計；• 提高在設計/開發過程中考慮潛在失效模式及其對系統 和車輛運行影響的可能性；• 為全面、有效的設計試驗和開發項目的策劃提供更多 的資訊；

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司• 根據潛在失效模式對“顧客”的影響，對其進行排序列 表，進而建立一套改進設計和開發試驗的優先控制系 統；• 為推薦和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形 式；

• 為將來分析研究現場情況、評價設計的更改及開發更 先進的設計提供參考。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司顧客的定義

設計FMEA中“顧客”的定義，不僅僅是指“最終使用者”，還包括負責車型設計或更高一級裝配過程設計的工程師/小組，以及在生產過程中負責製造、裝配和售後服務的工程師。

FMEA的全面實施要求對所有新的部件、更改的部件以及應用或環境有變化的沿用零件進行設計FMEA。FMEA始於負責設計工作的工程師，但對有專有權的設計來說，可能始於其供方。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司小組努力

在最初的設計FMEA過程中，希望負責設計的工程師能夠直接地、主動地聯系所有有關部門的代表。這些部門應包括，但不限於：裝配、製造、材料、質量、服務和供方，以及負責下一總成的設計部門。FMEA可成為促進有關部門間充分交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平。此外，任何(內部或外部的)供方設計項目應向負責設計的工程師進行咨詢。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司設計FMEA是一份動態文件，應在一個設計概念最終形成之時或之前開始，而且，在產品開發各階段中，當設計有變化或得到其他資訊時，應及時、不斷地修改，並最終在產品加工圖樣完成之前全部結束。

考慮到製造/裝配的要求是相互聯系的，設計FMEA在體現設計意圖的同時，還應保証製造或裝配能夠實現設計意圖。對於製造或裝配過程中可能發生的潛在失效模式和/或其起因/機理，當過程FMEA包括了它們的識別、影響和控制時，則不需包含，但也可包含在設計FMEA中。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司設計FMEA不是靠過程式控制制來克服設計中潛在的缺陷，但的確考慮製造/裝配過程中技術的/體力的限制。例如：

• 必要的拔模斜度；

• 表面處理的限制；

• 裝配空間/工具可接近性；

• 鋼材硬度的限制；

• 過程能力/性能。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司設計FMEA的開發

負責設計的工程師擁有許多用於設計FMEA準備工作的文件。設計FMEA應從列出設計希望做什麽及不希望做什麽開始，即設計意圖。應將通過質量功能展開(QFD)、車輛要求文件、已知的產品要求和/或製造/裝配要求等確定的顧客需求綜合起來。期望特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式，採取糾正措施。

設計FMEA應從所要分析的系統、子系統或零部件的框圖開始。附錄A給出了一個框圖的示例。這個方框圖也可指示出資訊、能量、力、流體等的流程。其目的在於明確對於框圖的(輸入)，框圖中完成的過程(功能)，以及來自框圖的(輸出)。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司框圖說明瞭分析中包括的各項目之間的主要關系，並建立了分析的邏輯順序。用於FMEA準備工作中的這種框圖的複製件應伴隨FMEA過程。

為了便於將潛在的失效及其後果的分析形成文件，已設計出專用表格，見附錄F。

下面介紹這種表格的具體應用，所述各項的序號都相應標在表上對應的欄目內。完成的設計FMEA表格的示例見附錄

B以及本部分中所見的表格。

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FMEA編號

填入FMEA文件編號，以便查詢

2) 系統、子系統或零部件的名稱及編號

注明適當的分析級別並填入所分析系統、子系統或零部件的名稱、編號。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司3) 設計責任填入整車廠(OEM)、部門和小組。如果知道，還應包括供方的名稱。

4) 編制者

填入負責

FMEA準備工作的工程師的姓名、電話和所在的公司的名稱。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司5) 車型年/車輛類型填入將使用和/或正被分析的設計所影響的預期的車型年及車輛類型(如果已知的話)。

6)

關鍵日期

填入FMEA初次預定完成的日期，該日期不應超過計劃的生產設計發布的日期。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司7)

FMEA日期

填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。8)

核心小組列出被授權確定和/或執行任務的責任部門和個人姓名(建議所有參加人員的姓名、部門、電話、地址等都應記錄在一張分發表上)。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司9) 項目/功能填入被分析項目的名稱和編號。利用工程圖紙上標明的名稱並指明設計水平。在最初發布之前，應使用試驗性編號。用盡可能簡明的文字來說明被分析項目要滿足設計意圖的功能，包括該系統運行的環境資訊(如說明溫度、壓力、溫度範圍)。如果該項目有多種功能，且有不同的失效模式，應把所有功能都單獨列出。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司10) 潛在失效模式

所謂潛在失效模式是指系統、子系統或零部件有可能未達到設計意圖的形式。它可能是更高一級子系統、系統的潛在失效模式的起因，也可能是它低一級的零部件潛在失效模式的後果。對一個特定項目及其功能，列出每一個潛在失效模式。前提這種失效可能發生，但不是一定發生。建議將以往TGW(運行情況不良)的研究、問題報告以及小組的“頭腦風暴”的評審作為出發點。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司只可能在特定的運行環境條件下(如熱、冷、乾燥、灰塵等)以及特定的使用條件下(如超過平均里程、不平的路段、僅在城市行駛等)發生的潛在失效模式也應當考慮。典型的失效模式可以是但不限於下列情況：裂紋、變形、松動、泄漏、粘結、短路(電器)、氧化、斷裂等。注：應用規範化、專業性的術語來描述潛在失效模式，而不同於顧客所見的現象。

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潛在失效後果

潛在失效的後果，就是失效模式對系統功能的影響，就如顧客感受的一樣。要根據顧客可能發現或經歷的情況來描述失效的後果，要記錄顧客可能是內部的顧客，也可能是外部最終的顧客。要清楚地說明該功能是否會影響到安全性或與法規不符。失效的後果必須依據所分析的具體系統、子系統或零部件來說明。還應記住不同級別系統、子系統和零件之間還存在著系統層次上的關系。比如，一個零件的斷裂可能引起總成的振動，從而導致系統運行的中斷。這種系統運行的中斷會引起性能下降，最終導致顧客的不滿。因此就需要小組的努力盡可能預見失效的後果。典型的失效後果可能是但不限於：噪聲、工作不正常、不良外觀、不穩定、運行中斷、粗糙、不起作用、異味、工作減弱等。

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嚴重度(S)

嚴重度是潛在失效模式發生時對下序零件、子系統、系統或顧客影響後果的嚴重程式(列於前一欄中)的評價指標。嚴重度僅適用於後果。要減少失效的嚴重度級別數值，只能通過修改設計來實現，嚴重度的評估分為1到10級。推薦的評價準則(小組對評定準則和分發規則應意見一致，即使因為個別產品分析對準則作了修改也應一致)

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後果評定準則：後果的嚴重度嚴重度無警告的嚴重危害這是一種非常嚴重的失效形式，它是在沒有任何失效的情況下影響到行車安全和/或不符合政府的法規10有警告的嚴重危害這是一種非常嚴重的失效形式，是在具有失效預兆的前提下所發生的，並影響到行車安全和/或不符合政府的法規9很高車輛(或系統)不能運行，喪失基本功能8高車輛(或系統)能運行，但性能下降，顧客不滿意7中等車輛(或系統)能運行，但舒適性或方便性項目不能工作，顧客感覺不舒服6低車輛(或系統)能運行，但舒適性或方便性項目性能下降，顧客感覺有些不舒服5很低配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，大多數顧客發現有缺陷4輕微配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發現有缺陷3很輕微配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，但很少顧客發現有缺陷2無無影響1設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司13) 級別本欄目可用於對零件、子系統或系統的產品特性分級(如關鍵、主要、重要、重點等)，它們可能需要附加的過程控制。任何需要特殊過程式控制制的項目應用適當的字母或符號在設計FMEA表格中的“級別”欄中注明，並應在“建議措施”欄中記錄。每一個在設計FMEA中有如上標識的項目應在過程FMEA中有特殊的過程式控制制。

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潛在失效的起因/機理所謂潛在失效起因是指一個設計薄弱部分的跡象，其作用結果就是失效模式。在盡可能廣的範圍內，列出每個失效模式的所有可以想到的失效起因和/或機理。應盡可能簡明扼要、完整地將起因/機理列出來，使得對相應的起因能採取適當的糾正措施。典型的失效起因可包括但不限於下列情況：規定的材料不正確、設計壽命估計不足、應力過大、潤滑不足、維修保養說明不當、環境保護不夠、計算錯誤。典型的失效機理可包括但不限於：屈服、疲勞、材料不穩定性、蠕變、磨損和腐蝕。

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頻度(O)

頻度是指某一特定失效起因/機理(已列於前欄目中)出現的可能性。描述頻度級別數重在其含義而不是具體的數值。通過設計更改來消除或控制一個或更多的失效起因/機理是降低頻度數的唯一途徑。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司潛在失效起因/機理出現頻度的評估分為1到10級，在確定這個估計值時，需要考慮下列問題：• 類似零部件或子系統的維修檔案及維修服務經驗如何?

• 是否為沿用以前使用的零部件或子系統，還是與其相似?

• 相對先前水平的零部件或子系統所作的變化有多顯著﹖

• 是否與原有水平的零部件有根本不同﹖

• 是否是全新的零部件﹖

• 零部件的用途有無變化﹖• 有哪些環境改變﹖

• 針對該用途，是否作了工程分析來估計其預期的可比較的頻度數﹖

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司應運用一致的頻度分級規則，以保証連續性。所謂的“設計壽命的可能失效率”是根據零部件、子系統或系統設計的壽命過程中預計發生的失效數確定的。頻度數的取值與失效率範圍有關，但並不反應實際出現的可能性。

推薦的評價準則

(小組對評定準則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品分析對準則作了修改也應一致)

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失效發生可能性可能的失效率頻度很高：失效幾乎是不可避免的≧1/2101/39高：反復發生的失效1/881/207中等：偶爾發生的失效1/8061/40051/20004低：相對很少發生的失效1/1500031/1500002極低：失效不太可能發生≦1/15000001設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司16)

現行設計控制

列出預防措施，設計確認/驗証(DV)或其他活動，這些活動將保証該設計對於所有考慮的失效模式和/或機理來說是充分的。現行的控制方法指的是那些已經用於或正在用於相同或相似設計中的那些方法(比如道路試驗、設計評審、失效/安全(減壓閥)、數學研究、台架/試驗室試驗、可行性評審，樣件試驗和使用試驗等)。

設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司有三種類型的設計控制/特性可考慮，它們是：(1)防止起因/機理或失效模式/後果的出現，或減少它們的出現率；(2)查出起因/機理並就此找到糾正措施；(3)查明失效模式。

如有可能，應優先運用第(1)種控制方法，其次使用第(2)種，最後是第(3)種控制方法。如果把最初的頻度作為設計意圖的一部分，則該頻度(O)將受到第(1)種控制方法的影響。如果樣件和車型代表設計意圖，則最初的控測度將取決於第(2)、(3)種現行控制方法。

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探測度(D)探測度是指在零部件、子系統或系統投產之前，用第(2)種現行設計控制方法(列於16欄)來探測潛在失效起因/機理(設計薄弱部分)的能力的評價指標，或者用第(3)種設計控制方法探測後續的失效模式能力的評價指標。總的來講，為了取得較低的探測度數值，計劃的設計控制(如預防、確認、和/或驗証等活動)需要不斷地改進。推薦的評價準則

(小組對評定準則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品分析對準則作了修改也應一致。)

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探測性評價準則：由設計控制可探測的可能性探測度絕對不肯定設計控制將不能和/或不可能找出潛在的起因/機理及續的失效模式，或根本沒有設計控制10很極少設計控制只有很極少的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式9極少設計控制只有極少的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式8很少設計控制有很少的機會能夠找出潛在起因/機理及後續的失效模式7少設計控制有較少的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式6中等設計控制有中等機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式5中上設計控制有中上多的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式4多設計控制有較多的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式3很多設計控制有很多的機會能找出潛在起因/機理及後續的失效模式2幾乎肯定設計控制幾乎肯定能夠找出潛在起因/機理及後續的失效模式1設計潛在的失效模式及後果分析(DFMEA)確利達顧問有限公司18) 風險順序數(RPN)

風險順序數是嚴重度(S)、頻度(O)和探測度(D)的乘積，見公式：

RPN=(S)×(O)×(D)風險順序數作為S×O×D的積，是對設計風險性的度量。風險順序數應用於對設計中那些擔心的事項進行排序(如用排列圖)。RPN取值在1至1000之間，如果風險順序數很高，設計人員必須採取糾正措施，努力減小該值。在一般實踐中，不管RPN大小如何，當嚴重度(S)高時，就應予特別注意。

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建議措施當失效模式按RPN排出次序後，應首先對級數最高的和最關鍵的項目採取糾正措施。任何建議措施的目的都是為了減小頻度、嚴重度及探測度三者中的任何一個或所有的數值。增加設計確認/驗証工作只能減小探測度。要降低頻度只能通過修改設計來消除或控制一個或多個失效模式的起因/機理來實