潜在设计失效模式及后果分析培训教材

培训教材

POTENTIAL

FAILUREMODEANDEFFECTSANALYSIS

IN

DESIGN

潜在设计失效模式及后果分析

(DESIGNFMEA)

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DFMEA

设计潜在FMEA是由“设计主管工程/小组"早期采用的一种分析技

术，应用在最大范围内保证已充分地考虑到和指明各种潜在的失效模式及其

相关的起因/机理。。

说明：

1DFMEA以其最严密的形式总结了设计一个零部件，子系统或系统时一

个工程师和设计组的思想（其中包括根据以往的经验和教训对一些环节的分

析）

2评估最后的产品以及每个与之相关的系统，子系统和零部件。

3DFMEA是一种系统方法它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。

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DFMEA的作用

•有助于对设计要求的评估及对设计方案的相互权衡；

•有助于制造和装配要求的最初设计；

•提高在设计/开发过程中已考虑潜在失效模式及其对系统和产品

（如：车辆）运行/使用影响的可能性（概率）；

•对制定全面，有效的设计试验计划和开发项目，提供更多的信息；

•根据潜在失效模式对“顾客的影响，对其进行排序列表，进而建立

一套改进设计和开发试验的优先控制系统；

•为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式；

•为将来分析研究现场情况、评价设计的更改及开发更先进的设计，

提供参考。

说明：在设计阶段使用FMEA,能够降低产品的失效风险。

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DFMEA团队工作

在最初的设计潜在FMEA过程中，负责设计的工程师能够直接地、主

动地联系所有相关部门的代表。这些部门包括（但不即于）:

•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。

说明：

1DFMEA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。

2任何（内部或外部的）供方设计项目应向有关设计的工程师进行咨

询。

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DFMEA动态性

FMEA是一■份动态文件：

•应在一个设计概念最终形成之时或之前开始；

•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。

说明：

1考虑到制造/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。

2制造或装配过程中可能发生潜在失效模式和/或其原因/机理不需包含在

DFMEA当中，此时它们的识别影响及控制是由DFMEA来解决。

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DFMEA技术制约因素

例如：

•必要的拔模（斜度）-----注塑、压铸等；

•要求的表面处理-------喷油、电镀；

•装配空间/工具可接近-----人机工程；

•要求的材料------硬度、拉伸、耐热、耐寒;

•过程能力/性能------Cp

说明：DFMEA不是靠过程控制克服设计中潜在的缺陷，但的确要考虑制造/

装配过程中技术的因素限制。

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DFMEA的开发

•设计意图

•顾客的需求

•产品要求文件

•已知产品的要求和制造/装配要求都应结合起来。

说明：

1DFMEA应从列出设计希望做什么及不希望做什么开始；

2期望特性的定义越明确，就越容易识别潜在的失效模式，采取纠正/预防

措施。

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DFMEA严重度（S）

推荐的评价准则

后果评定准则：后果的严重度严重度

无警告的这是一种非常严重的失效形式，它是在没有任何失效预的情况下影响到行车安全10

严重危害或违反了政府的有关章程

有警告的这是一种非常严重的失效形式，是在具有失效预的前提下所发生的，并影响到行9

严重危害车安全或违反了政府的有关章程

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，顾客感觉不舒服6

低车辆（或系统）能运行，但舒适性或方便性项目性能下降，顾客感觉有些不舒服5

很低配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，大多数顾客发现有缺陷4

轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，有一半顾客发现有缺陷3

很轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，但很少有顾客发现有缺陷2

无无影响1

说明：设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析

作了修改也应致。

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DFMEA频度(0)

推荐的评价准则

失效发生可能性可能的失效率频度数

很高：失效几乎21/210

是不可避免的1/39

1/88

局：反复发生的失效

1/207

1/806

中等：偶尔发生的失效1/4005

1/20004

1/150003

低：相对很少发生的失效

1/1500002

极低：失效不太可能发生W1/15000001

说明：设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析

作了修改也应致。

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DFMEA不易探测度(D)

推荐的评价准则

不易探测

探测性评定准则：由设计控制可探测的可能生

度数

绝对不肯设计控制将不能和/或不可能找出潜在的原因/机理及后续的失效模式，或根本10

定没有设计控制

设计控制只有很极少的机会能找出潜在原因/机理及后续的失效模式

很极少9

极少设计控制只有极少的机会能找出潜在原因/机理及后续的失效模式8

很少设计控制有很少的机会能够找出潜在原因/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原因/机理及后续的失效模式6

中等设计控制有中等机会能找出潜在原因/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原因/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原因/机理及后续的失效模式3

很多设计控制有很多机会能够找出潜在原因/机理及后续的失效模式2

几乎肯定设计控制几乎有肯定能够找出潜在原因/机理及后结的失效模式1

说明：设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品作了

修改也应一■致.

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DFMEA应用

1）FMEA编号；13）分级（重要程度）；

2）系统、子系统或零部件的名称及编号;14）潜在失效的起因/机

3）设计责任；理

4）编制者;15）频度（O）;

5）产品型号/车型；16）现行设计控制；

6）关键日期；17）不易探测度（D）;

7）FMEA日期；18）风险顺序数（RPN）

8）核心小组；19）建议措施；

9）项目/功能；20）责任（对建议措施）

10）潜在失效模式；21）采取的措施；

11）潜在失效后果；22）纠正后的RPN。

12）严重度（S）;

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DFMEA应用

1）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统、子系统或零部件的名称、编号.

3）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。

4）编制者

填入负责FMEA准备工作的工程师的姓名，所在公司的名称、电话。

5）产品型成（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产品型号（年型及车型）

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生产设计发布

的日期。

7）FMEA日期

填入编DFMEA原始稿的日期及最新修订的日期。

8）核心小组

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DFMEA应用

9）项目/功能

填入被分析项目的名称和编号。利用工程图纸上标明的名称并指明

设计水平。在最初发布之前，应使用试验性编号。

说明：

1用尽可能简明的文字来说明被分析项目要满足设计意图的功能

、包括该系统运行的环境信息（如说明温度、压力、温度范围）。

2如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式、应把所有功能都单

独列出。

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DFMEA应用

10）潜在失效模式

潜在失效模式是指系统、子系统或零部件有可能来达到设计意图的

形式，它有可能引起更高一级子系统、系统的潜在失效，也可能是它

低一级的零部件潜在失效的影响后果。

（注：应用规范化、专业性的术语来描述潜在失效模式而不同于顾客所见的现象。）

说明：

1.对一个特定项目及其功能、列出每一个潜在失效模式，前提是这种失效可能发生

但不一定发生。

2.可以将以往TGW（运行不良）的研究问题报告以及小组集思广益的平审作为出发

点。

3.只可能在特定的运行环境条件下，以及特定的使用条件下发生的潜在失效模式也

应当考虑。（如热、冷、干燥、灰尘等。如汽车超过平均里程、行驶在不平的路段

等）。

4.典型的失效模式可以是但不限于下列情况：裂纹、变形、松动、泄漏、粘性、短

路（电器）氧化、断裂等。

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DFMEA应用

11）潜在失效后果

潜在失效的后果，就是失效模式对系统功能的影响，就如顾客成受

的一样；（产生噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、间歇性运行、

粗糙、不起作用、异味、工作感弱等）

说明：

1.要根据顾客内或外可能发现或经历的情况来描述失效的后果。

2.要清楚地说明该功能是否会影响到安全性或法规不符。

3.失效的后果必须依据所分析的具体系统、子系统或零部件来说

明。还应记住不同级别系统、子系统和零件之间还存在着系统层

次上的关系。

4.例：一个零件的断裂可能引起总成的振动，从而导致系统间歇性

的运行。这种间歇性的运动会引起性能下降，最终导致顾客的不

满。因此就需要集体的智慧尽可能预见失效的后果。

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DFMEA应用

12)严重度(S)

严重度是潜在失效模式发生时对下序零件、子系统、系统或顾客

影响后果的严重程度的评价指标。

说明：

1.严重度仅适用于后果。评估分为1〜10级。

2.要减少失效严重度级别数值，只能通过修改设计来实现。

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DFMEA应用

13）分级（重要程度）

填入产品特性分级：如：关键、主要、重要、重点。

说明：

1.本栏目可用于对零件、子系统或系统的产品特性分级它们可能须

要附加的过程控制。

2.任何需要特殊过程控制的对象应用适当的字母或符号在设计FMEA

表格中的“分级"栏中注明，并应在“建议措施"栏中记录.

3.每一个在设计FMEA中标明有特殊过程控制要求的对象在过程

FMEA当中应标明即些特殊的过程控制。

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DFMEA应用

14）潜在失效起因/机理

潜在失效起因是指一个设薄弱部分的迹象，其作用结果就是失效

模式。在尽可能广的范围内，列出每个失效模式的所有可以想到的失

效起因和/或机理。尽可能简明扼要，完整地将起因/机理列出来，使

得相对应的起因能采取适当的纠正措施。

说明：

1.典型的失效起因可能包括但不限于下列情况：规定的材料不对、

设计寿命估计不当、应力过大、洋滑不足、维修保养说明不当、

环境保护不够、计算错误。

2.典型的失效机理可能包括但不限于：屈/伸、疲劳、材料不稳定

性、蠕变、磨损和腐蚀。

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DFMEA应用

15)频度(O)

①频度是指某一特定失效起因或机理出现的可能性。

②潜在失效起因/机理出现频度的评估分为1〜10级。

③描述频度级别数着重在其意义而不是具体的数。

说明：

1.通过设计更改来消除或控制一个或更多的失效起因或机理是降低

频度数的唯一途径。

2.在确定级数估计值时，需考虑下列问题；

2.1类似零部件或子系统的维修档案及维修服务经验？

2.2零部件是否为以前使用的零部件或子系统、还是与其相似？

2.3相对先前水平的零部件或子系统所作的变化有多显著？

2.4零部件是否与原来的有根本不同？

2.5零部件是全新的？

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DFMEA应用

2.6零部件的用途有无变化？

2.7有那些环境改变？

2.8针对该用途、是否作了工程分析来估计其预期的可比较的频度

数？

3.应动用一致的频度分级规则、以保证连续性。

3.1”设计寿命的可能失效率“是根据零部件、子系统或系统在设计

的寿命过程中预计发生的失效（故障）数确定的。

3.2频度数的取位与失效范围有关，但并不反应实际出现的可能性.

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DFMEA应用

16）现行设计控制

列出预防措施设计确认/验证（DV）或其它活动，这些活动将保证该

设计对于所考虑的失效模式和/或机理来说是恰当的。现行的控制方法

指比如：道路试验的是，那些已经用于或正用于相同或相似设计中的

那些方法

说明：

1.设计评审、失效与安全（减压间）计算研究、台架/试验室试验，和使用试验等

2.有三种设计控制方法可考虑，它们是：（1）防止起因/机理或失效模式/后果的出现，

或减少它们出现率；（2）查出起因/机理并导致找到纠正措施；（3）查明失效模式。

3.如有可能应优运用第⑴种控制方法，然后再用第（2）种，最后是第⑶种方法。

4.如果把它们所用作为设计意图的一部分，则是最初的失效频次等级受到第（1）种控

制方法的影响。

5.如果样件和车型代表设计意图，则最初的不易探测度数有将取决于第（2）、（3）种现

行方法。

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DFMEA应用

17）不易探测度①）

不易探测度是指在零部件、子系统或系统投产之前，用第⑵种现

行设计控制方法来探测潜在失效原因/机理（设计薄弱部分）能力的评价

指标，或者用第⑶种设计控制方法探测可发展为后序的失效模式能力

的评价指标。

说明：

1.为了取得较低的不易探测度数，计划的设计控制（如预防、确认、

和/或验证等活动）需要不断地改进。

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DFMEA应用

18)风险顺序(RPN)

RPN=(S)x(O)x(D)

风险顺序数是严重度数(S)、频率数(O)和不易探测数(D)三者的乘积。

风险顺序数RPN是对设计风险性的度量。

Ml----------------------------------------------------------------------------------------

1.风险顺序数应当用于对设计中那些担心事项进行排序(如用比例

图)。

2.RPN取值在1〜1000之间，如果RPN很高设计人员必须采取纠正

措施努力关减小该值。

3.在一般实践中，不