五大工具DFEMA培训教材rev2

1DFMEA－设计潜在的失效模式及后果分析

DesignPotentialFailureModeandEffectsAnalysis第一页，共五十一页。2FMEA和风险的联系什么是风险?你的产品有风险吗?你的产品生产过程中有风险吗?这些风险需要控制吗?我们采取何种措施可以避免或者降低风险?采取的措施得到有效实施了吗?有新的风险出现吗?

第二页，共五十一页。3FMEA和风险的联系产品/过程的风险是和产品/过程所要实现的功能想对应?所要实现的功能/满足的特性可通过质量功能展开来确定(QFD).功能和特性定义得越明确,风险识别就越容易.任何的风险都对应着失效

第三页，共五十一页。4何谓FMEA

FMEA是一组系统化的活动，其目的是发现、评价产品／过程中潜在的失效及其后果。找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施。书面总结上述过程。为确保客户满意，这是对设计过程的完善。第四页，共五十一页。5这种系统化的方法与一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化、文件化。设计FMEA第五页，共五十一页。6潜在失效模式潜在失效后果严重度S级别潜在失效起因/机理频度O现行控制探测度DRPN建议措施责任及目标完成日期措施结果预防探测采取的措施SODRPN子系统功能要求功能、特性或要求是什么？会是什么问题？-无功能-部分功能/功能过强/功能降级-功能间歇-非预期功能后果是什么？有多糟糕？起因是什么？发生的频率如何？怎样能得到预防和探测？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-标准、程序或指南的更改第六页，共五十一页。7FMEA的时机成功实施FMEA项目的最重要因素之一是时间性。其含义是指“事件发生前”的措施，而不是“事实出现后”的演练。为实现最大价值，FMEA必须在产品或过程失效模式被纳入到产品或过程之前进行。事先花时间很好地完成FMEA分析，能够最容易、低成本地对产品或过程进行更改，从而最大程度地降低后期更改的危机。FMEA能够减少或消除实施可能会带来更大隐患的预防/纠正性更改的机会。应在所有FMEA小组间提倡交流和协作。FMEA的全面实施要求对所有新部件、更改过的部件以及应用或环境有变化的沿用零件进行设计FMEA。第七页，共五十一页。8集体的努力

FMEA由负责设计工作的工程师主导，项目小组参与。相关部门的参与是FMEA的前提，这些部门应包括(但不限于)：装配、制造、材料、质量、服务和供方，以及负责下一总成的设计部门。FMEA可成为促进有关部门间充分交换意见的催化剂，从而提高整个集体的工作水平。此外，任何(内部或外部的)供方设计项目应向有关负责设计的工程师进行咨询。第八页，共五十一页。9顾客的定义设计潜在FMEA中“顾客”的定义，不仅仅是“最终使用者”，并且包括车型设计或更高一级装配过程设计的工程师们／设计组，以及在生产过程中负责生产、装配和售后服务的工程师们，法律法规要求。第九页，共五十一页。10设计FMEA是一份动态文件：应在一个设计概念最终形成之时/前开始，而且，在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其它信息时，应及时，不断地修改，并最终在产品加工图样完成之前全部结束。考虑制造／装配的要求是相互联系的，设计FMEA在体现设计意图的同时，还应保证制造或装配能够实现设计意图。制造或装配过程中可能发生的潜在失效模式分析不需包含在设计FMEA当中，它们的识别，影响及控制由过程FMEA来解决。设计FMEA第十页，共五十一页。11设计FMEA不是靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷，但的确要考虑制造／装配过程中技术的／体力的限制，例如必要的拔模(斜度)

受限制的表面处理装配空间／工具可接近受限制的钢材硬度公差能力设计FMEA第十一页，共五十一页。12设计FMEA的开发

主管设计工程师拥有许多用于设计FMEA准备工作的文件。设计FMEA应从列出设计希望做什么及不希望做什么开始，如设计意图。顾客需求(正如由QFD之类活动所确定的一样)、车辆要求文件、已知产品的要求和制造／装配要求都应结合起来。第十二页，共五十一页。13设计FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框图开始。给出了框图的示例框图说明了分析中包括的各项目之间的主要关系，并建立了分析的逻辑顺序。用于FMEA的准备工作中这种框图应伴随FMEA过程。设计FMEA第十三页，共五十一页。14图1第十四页，共五十一页。

15图2第十五页，共五十一页。

16图3第十六页，共五十一页。17第十七页，共五十一页。18定义失效:

在规定条件下(环境、操作、时间)不能完成既定功能。在规定条件下,产品参数值不能维持在规定的上下限之间。产品在工作范围内,导致零组件的破裂、断裂、卡死等损坏现象。第十八页，共五十一页。19为了便于将潜在的失效模式及其影响后果分析成文，已设计出专用表格。下面介绍这种表格的具体应用，所述各项的序号都相应标在表上对应的栏目内，完成的设计FMEA表格的示例见附录B：第十九页，共五十一页。201)FMEA编号

填入FMEA文件编号,以便查询。

2）系统、子系统或零部件的名称及编号注明适当的分析级别并填入所分析系統、子系統或零件的

名称、編号第二十页，共五十一页。213)设计责任

填入整车厂（OEM）、部门和小组,如果知道，还应包括供方的名称。（谁负责产品设计）4）编制者

填入负责FMEA准备工作的工程师的姓名、电话和所在公司的名称。第二十一页，共五十一页。225)年型/车型填入将使用和/或正被分析的设计所影响的预期的年型及车型（如果已知的话）

6)关键日期

填入FMEA初次预定完成的日期，该日期不应超过计划的产品设计发布的日期。7)FMEA日期

填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期8)核心小組列出有权确定和/或执行任务的责任部门和个人姓名（建议所有参加人员的姓名、部门、电话、住址等都应记录在一张分发表上）

第二十二页，共五十一页。23项目/功能填入被分析项目的名称和其他相关信息（如编号、零件级别等）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，包括该系统运行环境（规定温度、压力、湿度范围、设计寿命）相关的信息如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有的功能单独列出第二十三页，共五十一页。24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（如预期功能失效）。这种潜在的失效模式可能会是更高一级的子系统或系统的潜在失效模式的起因或者是更低一级的部件的潜在失效模式的影响后果只可能出现在特定的运行条件下（如热、冷、干燥、粉尘等）和特定的使用条件下（如超过平均里程、不平的路面、仅在城市内行驶等）的潜在失效模式应予以考虑一般的失效模式包含下列各项,但不限于此:裂纹、变形、松弛、泄漏、粘结、生锈氧化、折断、不能传递扭距失效模式应表述为“物理的”或者技术上的定义，而不是对于顾客可感受的特征第二十四页，共五十一页。25潜在失效后果顾客察觉在功能特性上失效模式的后果常见的失效后果包括:噪音、漏气、操作费力、电动窗不作用、刹车不灵、跳动、乱档、冷却不够、车辆性能退化、

产生臭气、

外观不良、违法法规等。第二十五页，共五十一页。

26图4第二十六页，共五十一页。

27图5第二十七页，共五十一页。28严重度（S）严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别严重度的评估分为1到10级。严重度数值的降低只有通过改变设计才能够实现例如，“安全带”可以减轻车辆碰撞的严重程度第二十八页，共五十一页。29表2.推荐的DFMEA严重度评价准则后果判定准则：后果的严重度级别无警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，它是在没有任何失效预兆的情况下影响到行车安全或违反了政府的有关章程。10有警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，是在具有失效预兆的前提下所发生的，并影响到行车安全或违反了政府的有关章程。9很高车辆(或系统)不能运行，丧失基本功能。8高车辆(或系统)能运行，但性能下降，顾客不满意。7中等车辆(或系统)能运行，但舒适性或方便性部件不能工作，顾客不满意。6低车辆(或系统)能运行，但舒适性或方便性方面性能下降，顾客有些不满意。5很低装配和外观/尖响声和卡嗒响声等项目不符合要求，大多数顾客发现有缺陷（多于75%）。4轻微装配和外观/尖响声和卡嗒响声等项目不符合要求，有50％的顾客发现有缺陷。3很轻微装配和外观/尖响声和卡嗒响声等项目不符合要求，有辨识能力的顾客发现有缺陷（少于25％）2无没有可识别的影响1第二十九页，共五十一页。30分級产品特殊特性的分级第三十页，共五十一页。31潜在失效的起因/机理潜在失效起因是指一个设计薄弱部分的迹象，其作用结果就是失效模式。尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效机理第三十一页，共五十一页。32潜在失效的起因/机理一般失效原因包括下列,但不局限於此：错误的原物料规格不适当的设计寿命假设超过压力润滑能力不足软件规范不合适公差规定不合理

第三十二页，共五十一页。33典型的失效机理包括,但不局限于此化学氧化金属疲劳原物料材质不稳定磨损腐蚀潜在失效的起因/机理第三十三页，共五十一页。

34图6第三十四页，共五十一页。35频度（0）频度是指某一特定失效起因或机理（已列于前栏目中）出现的可能性发生机会:

通过设计变更或者设计过程变更（如建立设计检查单，设计指南，设计评审等）来预防或控制失效模式的起因/机理是影响频度数降低的唯一的途径。潜在失效起因/机理出现频度的评估分为1到10级，在确定这个估计值时，需要考虑下列问题：第三十五页，共五十一页。36相似零件或子系统的服务历史和相关经验?

是否类似于前一等级的零件、子系统或系统?

相对于前一等级的零件或子系统,改变的程度大小?

零件与前一等级零件,基本上是否有差异?

零件是否为全新的产品?零件使用条件是否改变?

作业环境是否改变?

是否有适当的预防控制措施？是否运用工程分析（如可靠性）去估计？

频度（0）第三十六页，共五十一页。

37图7第三版FMEA第三十七页，共五十一页。38现行设计控制

现行控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施（如设计评审，失效与安全设计（减压阀），数学研究，台架/试验室试验，可行性评审，样件试验，道路试验，车队试验）要考虑两种类型的设计控制：预防：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/机理或者失效模式第三十八页，共五十一页。

39图8第三十九页，共五十一页。40不易探测度（D）现行设计/过程控制条件下发现潜在起因/机理的能力和探测失效模式的能力第四十页，共五十一页。

41图9第三版FMEA第四十一页，共五十一页。42风险顺序数（RPN）风险顺序数是严重度数(S),频度数(0),不易探测度数(D)等级的乘积。

RPN=(S)×(0)×(D)

是一项设计风险指针,RPN取值在1至1000之间。当RPN较高时,设计小组应提出纠正措施来降低RPN值。第四十二页，共五十一页。43建议措施

应首先针对高严重度，高RPN值和小组指定的其它项目进行预防/纠正措施的工程评价。任何建议措施的意图都是要依以下顺序降低其风险级别：严重度、频度和探测度。如：-修改设计几何尺寸和/或公差；

-修改材料规范；

-试验设计（尤其是存在多重或相互作用的起因时或其它解决问题的技术）；和

-修改试验计划只有设计更改才能导致严重度的降低。只有通过设计更改或者设计过程更改消除或控制失效模式的起因/机理才能有效地降低频度。增加设计确认/验证措施将仅能导致探测度值的降低。由于增加设计确认/验证不是针对失效模式的严重度和频度的，所以该种工程措施是不太期望采用的第四十三页，共五十一页。

44图10第四十四页，共五十一页。4520)责任（对建议措施）填入建议措施的负责单位或个人,和预定完成的日期。21)采取的措施完成纠正措施后,填入简短的执行作业或生效日期

22)纠正后的RPN在确定了预防/纠正措施以后，估计并记录严重度、频度和探测度值的结果。计算并记录RPN的结果第四十五页，共五十一页。DFMEA

-不推荐把RPN定义阀值来确定是否采取措施

-强调了DFMEA和框图、PFMEA和DVP&R之间的联系（图11）