TS五大工具-设计和过程FMEA(XXXX年5月)

FMEA

PotentialFailureMode&EffectsAnalysis潜在失效模式及后果分析6/19/20231主要内容FMEA基本概念DFMEA与PFMEA的区别与联系DFMEA的分析方法PFMEA的分析方法案例演练、讨论FMEA综合应用6/19/20232第一章FMEA基本概念什么是FMEA？可靠性与FMEA的关系FMEA的历史与现状FMEA分析的益处FMEA的类型与阶段划分FMEA的思考、工作流程失效模式之间的关系失效链解析6/19/20233什么是FMEA？FMEA是一种可靠性设计的方法,目的在于：在一个新的产品设计，制造之前，或对目前存在的制造过程进行改变之前，对各种潜在的，与设计或制造过程有关的风险进行评估、分析。制定预防措施，消除或减少失效模式出现的机会，降低风险水平。使设计或制造过程文件化。FMEA强调“事前预防”，而不是“事后补救”。6/19/20234可靠性与FMEA的关系可靠性定量要求：MTBF(MeanTimeBetweenFailure)可靠性定性要求：FMEA(FailureModeandEffectAnalysis)故障模式及影响分析如果产品可靠性要求难于规定定量指标、验证方法，规定定性的可靠性要求和验收准则就更加重要。6/19/20235FMEA的历史及现状20世纪50年代，美国格鲁曼公司开发了FMEA，用以飞机制造业的发动机故障防范，取得较好成果；60年代早期，美国航空及太空总署(NASA)实施阿波罗登月计划时，在合同中明确要求实施FMEA；70年代初，美国海军开始使用FMEA；80年代,汽车制造商开始使FMEA，并要求为其配套的供应商实施FMEA进行产品的可靠性控制，可靠性成本是实施FMEA的主要驱动力；今天，FMEA已经用于所有的工业领域。6/19/20236NASAusedFMEAtoidentifySinglePointFailuresonApolloproject(SPF=noredundancy&lossofmission).Howmanydidtheyfind?420andwethoughtwehadnoproblems!我们认为没有问题6/19/20237FMEA分析的益处通过消除失效模式，FMEA可以：

提高产品的可靠性（reliability）；

降低产品失效的数目（故障率）；

客户受益。UserLifeConstantFailureRateEarlyLifeFailureInstantMortalityWearoutendoflife时间FailureRate产品的寿命分布曲线（浴盆曲线）ProductLifeCycle(BathtubCurve)6/19/20238FMEA的类型SYSTEM

DESIGNPROCESS系统FMEA（SystemFMEA）用于早期的概念和设计阶段，用于分析系统和子系统的可靠性.设计FMEA（DesignFMEA）用于产品投放生产前，分析产品的可靠性过程FMEA（ProcessFMEA）用于分析制造，装配过程6/19/20239FMEA不同阶段划分6/19/202310FMEA不同阶段的内容设计FMEA(DesignFMEA)过程FMEA(ProcessFMEA)对象系统.，子系统或零部件加工工艺过程的每道工序失效设计先天不足制造过程留下的缺陷人员设计工程师/设计小组制造主管/制造多方研究小组内容

○对设计要求的评估;○对设计方案的相关权衡;○改进设计和开发试验的优先控制;○公开讨论中推荐和跟踪降低风险的措施;○对制造和装配要求的最初设计;○考虑与制造计划的生产过程有关的产品设计参数;○最大限度地保证产品能满足顾客的要求和期望;6/19/202311FMEA的思考流程WhatistheInputWhatcangowrongwiththeInput?WhatistheEffectontheOutputs?WhataretheCauses?HowBad?HowOften?Howcanthisbefound?Howwell?Whatcanbedone?6/19/202312①缺陷的名称⑥缺陷被发现的概率⑦建议纠正措施②潜在失效的后果⑤缺陷产生的频度④缺陷产生的原因③失效严重的程度想象中可能产生的缺陷FMEA的工作流程6/19/202313失效模式之间的关系潜在失效模式(PotentialFailureMode)：失效是指产品无法完成指定的功能；本工序的失效模式可能是下一工序的原因。FailureModeEffect前一个操作Cause下一个操作6/19/202314失效链（例）水箱冷却水管被风扇刮伤水箱支架断裂水箱后倾水箱与风扇碰撞汽车停止行使发动机气缸损坏冷却系统过热水箱冷却液泄露时间（1失效原因）（2失效模式）（2失效原因）（1失效模式）（1失效后果）（2失效后果）（3失效原因）（3失效后果）（3失效模式）6/19/202315DFMEA顺序、表格DFMEA准备工作成立DFMEA分析小组Ⅰ类和Ⅱ类失效S、O、D与RPN研究改善措施DFMEA示例DFMEA运作流程第二章设计FMEA

6/19/202316DFMEA—分析顺序RPNDOS采取的措施责任及目标完成日期建议措施RPN探测度D频度O潜在失效起因/机理级别严重度S潜在失效后果潜在失效模式子系统功能要求

探测预防措施结果现行控制功能、特性或要求是什么？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？能做些什么？设计更改过程更改特殊控制标准、程序或指南的更改该方法在探测时有多好？做了什么？做了的效果如何？6/19/202317DFMEA—表格RPNDOS采取的措施责任及目标完成日期建议措施RPN探测度D频度O潜在失效起因/机理级别严重度S潜在失效后果潜在失效模式项目

功能

探测预防措施结果现行设计控制

系统

子系统

部件

设计责任

车型年/车辆类型

关键日期

核心小组

FMEA编号共

页，第

页编制人

FMEA日期（编制）

（修订）6/19/202318成立小组必须的资料：QFD分析；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/DFMEA）；初始工程标准；特殊特性（SC）明细表;……。DFMEA—准备工作6/19/202319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、设计寿命等）；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。DFMEA—项目/功能6/19/202320DFMEA—潜在失效模式失效模式：失效的表现形式；

对每个项目和功能，列出潜在的失效模式；“潜在”是指可能发生也可能不发生；应用规范化、专业化的术语来描述失效模式；常用的有两大类失效：I类失效、II类失效；6/19/202321DFMEA—潜在失效模式I类失效，是指不能完成规定的功能，如：突发型：断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变型、失稳、短路、断路、击穿、泄露、松脱等；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。II类失效，是指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。6/19/202322DFMEA—潜在失效后果潜在的失效后果：是指失效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（内/外）的角度发现和经历的情况来描述失效的后果。6/19/202323DFMEA—潜在失效后果典型的后果举例：噪声、工作不正常、不良外观、工作不稳定、间歇性工作、失去功能、异味、性能衰退不符合法规等。6/19/202324DFMEA—严重度（S）S是失效模式发生时对顾客影响严重程度的评价指标；S评分采用1—10整数分；参见DFMEA—S评价准则；要减少S，只能通过修改设计来实现；6/19/202325DFMEA—S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严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规情形。失效发生时无预警。10有警告的严重危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规情形。失效发生时有预警。9很高车辆/系统无法运行（丧失基本功能）。8高车辆/系统能运行，但性能下降。顾客很不满意。7中等车辆/系统能运行，但舒适性/方便性方面失效。顾客不满意。6低车辆/系统能运行，但舒适性/方便性方面性能下降。顾客有些不满意。5很低装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求，多数顾客发现有缺陷（多于75%）。4轻微装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求，50%的顾客发现有缺陷。3很轻微装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求，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。16/19/202326DFMEA—级别指出产品特性的重要性，如特殊、关键、主要、重要等；识别为特殊特性（SC）的项目，应以符号在此栏中标记；当S≥8时，应识别为特殊特性（SC），并用符号标记。6/19/202327DFMEA—潜在失效起因/机理失效的潜在起因：是指设计薄弱部分的迹象，其结果就是失效模式；典型的失效起因，如：材料选择不正确、设计寿命设想不足、应力过大、润滑能力不足、过热、规定的公差不当、计算错误等。典型的失效机理，如：屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀、化学氧化、电移等6/19/202328O是失效模式出现可能性大小的评估；O评分采用1—10整数分；参见DFMEA—O评价准则；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。DFMEA—频度（O）6/19/202329DFMEA—O评价准则失效发生的可能性可能的失效率级别很高：持续性发生的失效≥100件/每1000车辆/项目1050件/每1000车辆/项目9高：反复发生的失效20件/每1000车辆/项目810件/每1000车辆/项目7中等：偶尔发生的失效5件/每1000车辆/项目62件/每1000车辆/项目5低：相对很少发生的失效1件/每1000车辆/项目40.5件/每1000车辆/项目3极低：失效不太可能发生0.1件/每1000车辆/项目2≤0.010件/每1000车辆/项目16/19/202330DFMEA—现行设计控制按设计控制采用的优先顺序，设了“三道防线”防止起因或机理的发生或减少频率；找出起因/机理，采取措施；查明失效模式。6/19/202331DFMEA—现行设计控制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/机理或失效模式。切记：用于制造、装配过程的检验和试验不能视为设计控制6/19/202332DFMEA—探测度（D）D是设计控制方法有效性的评估；D评分采用1—10整数分；参见DFMEA—D评价准则。6/19/202333探测度准则：设计控制可能探测出来的可能性级别绝对不肯定设计控制将不能和/或不可能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式，或根本没有设计控制10很极少设计控制只有很极少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式9极少设计控制只有极少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式8很少设计控制有很少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式7少设计控制有较少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式6中等设计控制有中等的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式5中上设计控制有中上多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式4多设计控制有较多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式3很多设计控制有很多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式2几乎肯定设计控制几乎肯定能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式1DFMEA—D评价准则6/19/202334风险顺序数RPN—RiskPriorityNumber潜在失效的综合风险评估RPN=（S）*（O）*（D）表示设计风险，RPN在1—1000之间；RPN为解决问题的优先顺序提供参考；当RPN相近时，应优先改善S大的失效模式；如RPN值很高，必须采取措施；不管RPN多大，只要S高就要特别注意。DFMEA—风险顺序数（RPN）6/19/202335首先应对RPN高的项目采取措施；采取措施针对降低RPN（S、O、D）降低D可采用增加设计确认和验证；降低S和O只能通过修改设计来解决；把负责采取措施的部门、个人及预期完成的日期填入表内。DFMEA—建议措施及责任6/19/202336对失效模式风险评估结果，由小组讨论是否要采取措施，采取哪些措施；措施是针对产品设计的措施；DFMEA中的措施不应包括在PFMEA中；不能依赖过程检验强化措施。采取措施后，重新估计S、O、D，计算RPN。DFMEA—采取的措施6/19/202337任何建议措施都应有具体的负责人和规定的完成日期；DFMEA是一种动态文件；随着DFMEA的修改和完善，PFMEA也要不断修改和完善。DFMEA—措施跟踪6/19/202338DFMEA—示例设计DFMEA示例.doc6/19/202339DFMEA—运作流程对设计过程采用流程分析；对每一项目/功能进行潜在失效的分析；对各个潜在失效进行S、O、D评分，并提出支持理由；通过S、O、D评分值计算RPN值；改善规则：a)当S超过某个值就一定要采取措施降低RPN;如S≥8b)当RPN值达到一个限度时就一定要采取措施降低RPN;如:RPN≧100；针对要改善的RPN项目采取相应的纠正预防措施，达到RPN降低的目的；重新检查RPN，执行（5）/（6）。6/19/202340PFMEA顺序、表格PFMEA准备工作成立PFMEA分析小组Ⅰ类和Ⅱ类失效S、Ｏ、D与RPN研究改善措施PFMEA示例PFMEA运作流程第三章制造与装配过程FMEA

6/19/202341PFMEA—分析顺序RPNDOS采取的措施责任及目标完成日期建议措施RPN探测度D频度O潜在失效起因/机理级别严重度S潜在失效后果潜在失效模式过程功能

要求

探测预防措施结果现行控制功能、特性或要求是什么？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？能做些什么？设计更改过程更改特殊控制标准、程序或指南的更改该方法在探测时有多好？做了什么？做了的效果如何？6/19/202342RPNDOS采取的措施责任及目标完成日期建议措施RPN探测度D频度O潜在失效起因/机理级别严重度S潜在失效后果潜在失效模式过程功能

要求

探测预防措施结果现行过程控制项目

过程责任

车型年/车辆类型

关键日期

核心小组

FMEA编号共

页，第

页编制人

FMEA日期（编制）

（修订）PFMEA—表格6/19/202343成立小组必须的资料：过程流程图；现有类似过程FMA/FMEA资料；特殊特性（SC）明细表；工程规范；表格；…….PFMEA—准备工作6/19/202344简要描述被分析的过程/工序。如：车、钻、攻丝、焊接、装配等；尽可能短地说明该过程/工序的目的；如果该过程包括有多项不同的失效模式的工序，则将这些工序单独列出。PFMEA—过程功能/要求6/19/202345PFMEA—潜在失效模式失效模式：是指问题的表现形式。“潜在”是指可能发生也可能不发生；可能是引起下道工序的潜在失效模式，也可能是上道工序的潜在失效后果；对应特定工序列出每一个失效模式。6/19/202346过程失效模式的两种类型：I类失效，是指不能完成规定的功能，如：零件超差、错装等II类失效，指的是产生了有害的非期望功能，如：加工过程使操作者或机器受到伤害、损坏；产生有害气体、过大的噪声、振动；过高的温度、粉尘、刺眼的光线等。PFMEA—潜在失效模式6/19/202347PFMEA—潜在失效后果是指该失效模式可能对顾客带来的影响。顾客是广义的，包括：最终顾客直接顾客（下一道工序）中间顾客（下游工序）还包括对过程本身有关组成的影响（操作者、设备与环境等）6/19/202348PFMEA—潜在失效后果描述失效后果，应采用表达顾客关注和感受的词汇，站在顾客的角度来描述失效后果；对最终顾客来说：失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述，如：噪声、振动、工作不正常、工作不稳定、停止工作、操作力过大、异味、性能衰退、外观不良、褪色等；对下一道或下游工序来说：失效的后果应使用过程或工序的性能来描述，如：无法紧固，无法加工，无法装配，无法对中，无法焊接，无法平衡，危害操作人，损坏设备等。6/19/202349PFMEA—严重度（S）S是失效模式发生时对顾客影响严重程度的评价指标；当一个失效模式有多个可能后果，只列出最高的S；S评分采用1—10整数分；参见PFMEA—S评价准则；要减少S，只能通过修改设计来实现。6/19/202350PFMEA—S评价准则后果评定准则:后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果.最终顾客永远是要首先考虑的.如果两种可能都存在的,采用两个严重度值中的较高者.(顾客的后果)

评定准则：后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果。最终顾客永远是要首先考虑的。如果两种可能都存在的，采用两个严重度值中的较高者。（制造/装配后果）

级别无警告的严重危害当潜在失效模式在无警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高或可能在无警告的情况下对（机器或总成）操作者造成危害10有警告的严重危害当潜在的失效模式在有警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高

或可能在有警告的情况下对（机器或总成）操作者造成危害

9很高车辆/项目不能工作（丧失基本功能）

或100%的产品可能需要报废，或者车辆/项目需在返修部门返修1个小时以上

8高车辆/项目可运行但性能水平下降。顾客非常不满意。

或产品需进行分检、一部分（小于100%）需报废，或车辆/项目在返修部门进行返修的时间在0.5-1小时之间。

7中等车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目不能运行。顾客不满意。

或一部分（小于100%）产品可能需要报废，不需分检或者车辆/项目需在返修部门返修少于0.5小时。

6低车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目性能水平有所下降。

或100%的产品可能需要返工或者车辆/项目在线下返修，不需送往返修部门处理。

5很低配合和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服。多数（75%以上）顾客能发觉缺陷。

或产品可能需要分检，无需报废，但部分产品（小于100%）需返工。4轻微配合和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服。50%的顾客能发觉缺陷。

或部分（小于100%）产品可能需要返工，无需报废，在生产线上其它工位返工。

3很轻微配合和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服。有辨识力顾客（25%以下）能发觉缺陷。或部分产品（小于100%）可能需要返工，无报废，在生产线上原工位返工。

2无无可辨别的影响

或对操作或操作者而言有轻微的不方便或无影响

16/19/202351PFMEA—级别失效模式重要性等级；指被顾客定义的特殊特性、关键特性等；PFMEA也是识别特殊特性（SC）的重要工具。6/19/202352PFMEA—潜在失效的起因/机理失效的起因：是指失效模式发生的原因；从“5M1E”分析；分析方法：类似过程对比应用上下工序的关系“头脑风暴”应用“五个为什么”、因果图、排列图等6/19/202353PFMEA—频度（O）O是失效模式原因出现可能性大小的评估；O评分采用1—10整数分；参见PFMEA—O评价准则；O可参考已有或类似过程的统计资料：过程的PPK值PPM值故障率等6/19/202354PFMEA—O评价准则可能性可能的失效率PPK级别很高：失效持续发生≥100/1000件＜0.551050/1000件≥0.559高：失效经常发生20/1000件≥0.78810/1000件≥0.867中等：失效偶尔发生5/1000件≥0.9462/1000件≥1.0051/1000件≥1.104低：失效较少发生0.5/1000件≥1.2030.1/1000件≥1.302极低：失效不太可能发生≤0.01/1000件≥1.6716/19/202355PFMEA—现行过程控制按过程控制采用的优先顺序，设了“三道防线”防止起因或机理的发生或减少频率；找出起因/机理，采取措施；查明失效模式；在过程中控制措施采取得越早越好；检验、或对不合格品返工是一种事后措施。6/19/202356PFMEA—现行过程控制考虑两种类型的过程控制：预防：防止失效的起因/机理或失效模式出现，或降低其出现的几率；探测：探测出失效的起因/机理或失效模式。预防性控制方法探测性控制方法参数监控量具定期校验）工装定期检查定期设备维护防错SPC监控人员培训等首检巡检最终检查6/19/202357PFMEA—探测度（D）D是设计控制方法有效性的评估；D评分采用1—10整数分；参见PFMEA—D评价准则。6/19/202358PFMEA—D评价准则探测性准则检查类别探测方法的推荐范围

探测度ABC几乎不可能

绝对肯定不可能探测

X不能探测或没有检查

10很微小

控制方法可能探测不出来

X只能通过间接或随机检查来实现控制

9微小控制有很少的机会能探测出

X只通过目测检查来实现控制

8很小控制有很少的机会能探测出

X只通过双重目测检查来实现控制

7小控制可能探测出

XX用管制图的方法，如SPC（统计过程控制）来实现控制

6中等控制可能能探测出

X控制基于零件离开工位后的计量测量，或者零件离开工位后100%的止/通测量

5中上控制有较多机会可探测出

XX在后续工位上的误差探测，或在作业准备时进行测量和首件检查（仅适用于作业准备的原因）

4高控制有较多机会可探测出

XX在工位上的误差探测，或利用多层验收在后续工序上进行误差探测：供应、选择、安装、确认。不接受有差异零件。

3很高控制几乎肯定能探测出

XX在工位上的误差探测（自动测量并自动停机）。不能通过有差异的零件。

2很高肯定能探测出

X由于有关项目已通过过程/产品设计采用了防错措施，有差异的零件不可能产出。1检查类别：A——防错B——量具C—