潜在失效模式及后果分析（FMEA）

潜在失效模式及后果分析（FMEA）概论北京华美联咨询公司第1页共72页二、FMEA的目的发现、评价产品或过程中潜在的失效与可能的后果。找出能够避免或减少这些潜在失效发生的措施。潜在失效模式及后果分析（FMEA）概论北京华美联咨询公司第2页共72页将上述过程文件化。事前花时间很好地进行综合的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来更大损失的机会。具体表现如下：1.有助于对设计中问题的早期发现，从而避免和减少晚期修改带来的损失，使开发的成本下降。2.有助于可制造性和装配性的早期考虑，利于实施同步工程技术。4.提供一个公开讨论的论坛，使设计表现出组织的最佳水平。5.是一个组织的经验积累，为以后的设计开发项目提供了宝贵的参考。6.是识别特殊特性的重要工具，FMEA的结果用来制定控制计划。北京华美联咨询公司第3页共72页7.对失效模式进行排序列表，建立改进设计和开发试验的优先控制系统。因此，FMEA是现代质量策划的重要工具，并被广泛应用。四、FMEA分为设计FMEA—DFMEA过程FMEA—PFMEA系统FMEA—SFMEA…五、FMEA的历史世界上首次采用FMEA这种概念与方法的是在20世纪60年代中期美国的航天工业。进入70年代，美国海军和国防部相继应用推广这项技术，并制定了有关标准。70年代后期，被美国汽车工业所引用，作为设计评审的一种工具。1993年2北京华美联咨询公司第4页共72页要求文件的参考手册之一，该手册于1995年2月出版了第二版。1994年，美国汽车工程师学会SAE发布了SAEJ1739-潜在失效模式及其后果分析标准。FMEA还广泛应用于其它行业，如电子、粮食、卫生、运输、燃气等领域。设计主管工程师或工程师小组。工程师小组包括：设计、工艺、质量、制造、装配、材料、采购等部门的技术人员组成。1.FMEA旨在及早识别出潜在的失效，因此越早开始越好。一般来说，在一个设计概念形成，设计方案初步确定时应开始FMEA初稿的编制。3.FMEA作为设计活动的一部分，应该在设计任务完成（如设计图样完成，过程设计文件完成）之时完成FMEA工作。4.DFMEA与PFMEA既有分工，又有联系。八、DFMEA与PFMEA的联系北京华美联咨询公司第5页共72页1.产品设计部门的下一道工序是过程设计，产品设计应充分考虑可制造与可装配性问题，由于产品设计中没有适当考虑制造中技术与操作者体力的限制，可能造成过程失效模式的发生。2.产品设计FMEA不能依靠过程检测作为控制措施。3.DFMEA应作为PFMEA重要的输入。对DFMEA中标明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容。九、FMEA与ISO/TS16949质量体系要求的关系北京华美联咨询公司第6页共72页潜在失效模式及后果分析（FMEA）概论文件有关章节ISO/TS169497.1质量策划7.3.1设计和开发的策划7.3.3.1设计输出福特公司特殊要求，控制计划和失效模式及后果分析APQP第二章产品设计和开发2.1DFMEA2.4设计评审第三章过程设计和开发3.6PFMEAPPAP2.FMEA手册的“前言”中说明：供方在应用FMEA技术时，应采用该手册及报告格式。但同时指出，本手册提供了FMEA的总体指南，并没有给出如何完成每一项目的具体说明，也不是综合性的FMEA的参考资料或培训教材。潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第7页共72页一、定义设计FMEA是一种分析技术,主要由负责设计工程师或小组使用，用来在尽可能的范围内确保所有潜在的失效模式及相关原因/机理，都已得到充分的考虑，并已研究对策。最终产品，以及其所有相关的系统、子系统和零部件，都应该加以评估。FMEA以最严密的形式，将工程师与小组全体成员在设计零部件、子系统或系统过程中的思想加以总结（包括根据过去的经验，对可能产生错误的项目所作的分析）。这种系统化的方法使工程师在任何设计过程的思维方式一致化，并且予以格式化、文件化。一、设计FMEA，可以通过以下方法降低在设计过程中发生失效的风险：.对设计功能的要求和设计的选择，协助提供客观的评估；.对制造、装配、服务和收回要求的初步策划，提供评估；.在设计/开发过程中，提高将潜在失效模式及其对体系和车辆运行的影响加以考虑的可能性；.提供更多的信息，协助周密的策划和有效的设计、开发和确认计划；.根据潜在失效模式对顾客的影响程度，列出优先顺序表，并由此建立改进设计、开发和确认试验/分析.对尚未产生结论的事项，提供建议和追踪降低风险措施的结果。以及.可以作为未来分析售后市场问题，评估设计变更和开发先期设计的参考。二、设计FMEA中对顾客的定义北京华美联咨询公司第8页共72页在设计FMEA中，对“顾客”的定义不只是“最终使用者”，还包括负责设计汽车或较高层次装配的工程师/小组，以及/或负责制造、装配与服务的与过程相关的负责工程师。三、设计FMEA小组的责任在最初的FMEA过程中，负责设计的工程师被预期的能够直接地、主动地联系有关部门的代表。这些专家和负责的领域应该包括，但不仅限于：装配、制造、设计、分析/测试、可靠度、材料、品质、服务和供应商，以及下一个较高阶或低阶的组装、系统、子系统或零部件的设计部门。FMEA应该成为促进相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。除负责工程师对FMEA具有经验和小组协助外，在活动中拥有一位有经验的FMEA专家以协助小组是有一定帮助的。设计FMEA是一份动态文件，且应该：.在一个设计概念最终形成之时或之前开始；.在整个产品开发各个阶段中，当有变更或获得信息增加时，要及时、不断地修改更新，以及.并最终在产品加工图样完成之前全部结束。考虑到制造/装配的要求是相互关联的，设计FMEA在体现设计意图的同时，还要确保制造/装配能够实现设计意图。对于制造或装配过程中可能发生的潜在失效模式和/或其起因/机理，当过程FMEA已包括了它们的识别、后果和控制时，则不需包含在设计FMEA中，但也可包含。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/物质的限制。例如：北京华美联咨询公司第9页共72页.必要的拔模斜度.表面处理的控制.装配空间/工具可加工性.钢材硬度的控制.公差/过程能力/性能设计FMEA也可以考虑到产品维护（服务）和回收利用中技术的物质的限制。例如：.工具可获得性.材料分类符号（回收利用）.能力的诊断由于尽可能的持续改进产品和过程是企业普遍的趋势，所以使用FMEA作为专门的技术应用，以识别并帮助减少潜在的隐忧一直是非常重要的。对车辆抱怨的研究结果表明，全面实施FMEA能够避免许多抱怨事件的发生。适时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个事前行为，而不是事后行为。为达到最佳效益，FMEA必须在设计或过程失效模式被无意地纳入产品或过程之前进行。事前花时间适当地完成FMEA分析，能够更容易、低成本的对产品/过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。FMEA能够减少或消除因进行预防/纠正而带来更大损失的机会。FMEA小组应该有充分的沟通和整合。北京华美联咨询公司第10页共72页当FMEAs被展开，会有三种基本的案例。每个案例都有不同的领域和重点：案例1：新设计、新技术或新过程。该FMEA的领域是完成设计、技术或过程。案例2：修改现有设计或过程（假设现有的设计或过程已经有一个FMEA）。该FMEA的领域应该在于修改设计或过程。案例3：在一个新环境、地点或应用上，利用了现有的设计或过程（假设现有的设计或过程已经有一个FMEA）。该FMEA的领域是对现有的设计或过程在新环境或地点上的影响分析。虽然在FMEA的编制工作中，必须明确的指派每个人的职责，但是FMEA的输入还是应该依靠小组努力。小组应该由知识丰富的人员所组成（如：对设计、分析/测试、制造、装配、服务、回收再利用、质量和可靠度等方面的工程人员）。FMEA由相关负责组织中的工程师所组成，其可以是OEM（OriginalEquipmentManufacturer）、供方或分包方。六、DFMEA的准备工作经由质量功能展开（QFD）而得到的设计要求；产品可靠性和质量目标；以往类似产品的失效分析（FMA）资料；北京华美联咨询公司第11页共72页初始特殊特性明细表。3.设计FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框图开始（如下图所示）。它标明信息、能量、力、流体等的流程。明确该系统的输入、过程及输出。表示系统内零部件的连接和关系，并建立了分析的逻辑顺序。此框图的复制件应伴随北京华美联咨询公司第12页共72页温度：20～1600FD.灯泡总成北京华美联咨询公司第13页共72页C3D43D4++4-七、表格的具体应用北京华美联咨询公司第14页共72页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。如果适用，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、电话和所在公司的名称。5.车型年/车辆类型填入将使用和/或正被分析的设计所影响的预期的车型年度及车辆类型（如果已知的话）。6.关键日期北京华美联咨询公司第15页共72页填入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日期。填入编制FMEA原稿的日期及最新修订的日期。8.核心小组列出被授权确定和/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、地址等都应记录在一张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。系统/子系统/零部件的功能传统的产品可靠性的定义指出：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。不能完成规定的功能就称失效。因此FMEA，必须从搞清功能开始。潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第16页共72页所谓功能，通俗地说，就是：设计这个系统/子系统/零部件做什么？也就是根据顾客需要，经过QFD明确的设计要求。或者说为满足设计意图，该“产品”的具体的要求是什么？一个零部件（或子系统，或系统）的功能往往是多项的。这种情况下，必须把所有的功能全部列出，不能遗漏。例如一个变速箱功能应包括：汽车起步时输出大的扭矩，汽车行驶过程中，通过合理的速比满足整个行驶速度范围内的扭矩输出，倒车时，改变传动方向，发动机制动状态下，传递相反方向的扭矩，提供方便舒适的变速操作，卡车变速箱有的还要有功率输出功能。潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第17页共72页给出完成这些功能的重要的环境条件，如大气温度、湿度、大气压、道路、灰尘和腐蚀介质等。如变速箱的润滑系统的正常工作与环境温度有重要关系。给出设计要求的寿命。以上这些要求都应尽可能给出可度量的（即定量的）的要求。如各档速比，传递的扭矩、功率、工作温度，等等。除满足最终顾客的要求而确定的功能外，还要考虑满足直接顾客和中间顾客的要求。其中可制造性和装配性的要求尤一个产品在产生满足顾客期望的功能的同时，有时还会产生顾客非期望的功能。这些非期望功能常常与安全及政府法规的符合性相关。诸如噪声、振动、电磁干扰、环境污染、能源消耗、材料回收再循环等。如变速箱的噪声、润滑油泄露的要许多产品对维修性、服务和后勤保障性还有重要的要求，也应列入功潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第18页共72页但不一定发生，建议将以往TGW（运行情况不良）的研究、问题报告以及小组的“头脑风暴”的评审作为出发点。只可能在特定的运行环境条件下（如热、冷、干燥、灰尘等）以及特定的使用条件下（如超过平均里程、不平的路段、仅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、粘结、短路（电器）、氧化、断裂等。广义地说，失效模式有两大类型：Ⅰ型失效模式，指的是不能完成规定功能，例如：突发型：断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变形、失稳、短路、断路、击穿、泄露、松脱，等等。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，等等。Ⅱ型失效模式，指的是产生了有害的非期望功能。例如：噪声、振动、电磁干扰、有害排放、等等。当出现这类失效时，要返回功能描述部分，看是否已有限制要求，如果没有，是否应加以补充。潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第19页共72页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，就如同顾客感受的一样。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果，要记住顾客可能是内部的顾客，也可能是外部最终的顾客。要清楚地说明该功能是否会影响到安全性或与法规不符。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、子系统和零部件之间还存在着系统层次上的关系。比如，一个零件的断裂可能引起总成的振动，从而导致系统运行的中断。这种系统运行的中断会引起性能下降，最终导致顾客的不满。因此就需要小组的努力尽可能预见失效的后果。典型的失效后果可能是但不限于：噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、运行中断、粗糙、不起作用、异味、工作减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。严重度仅适用于后果。要减少失效的严重度级别数值，只能通过修改设计来实现，严重度的评估分为1到10级。潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第20页共72页推荐的评价准则（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对准则做了修改也应一致）注：对级别数值为9和10，不建议修改其判定准则。当某失效模式的严重度的级别为1时，不应该再被分析。注：高严重度级别有时能通过设计修改来降低，其抵消或减轻失效产生的严重度。例如，“降低胎压”能减轻突然爆破的严重度，“安全带”可以减轻车辆撞击的严重度。北京华美联咨询公司第21页共72页后果判定准则,后果的严重度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和/或不符合政府法规。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，并影响到行车安全和/或不符合政府法规。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。76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4轻微3很轻微2无无影响1潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第22页共72页本栏目可用于对零件、子系统或系统的产品特性分级（如关键、主要、重要、重点等它们可能需要附加的过程控制。任何需要特殊过程控制的项目应用适当的字母或符号在设计FMEA表格中的级别栏中注明。每一个在设计FMEA中有如上标识的项目应在过程FMEA中有特殊的过程控制。特殊特性一般由特殊特性初始明细表给出，同时，FMEA也是发现潜在的特殊特性的工具之一。当严重度>8时，应确认为特殊特性，当严重度为5-8，而频度>3时，可确认为重要特性。14.潜在失效的起因/机理所谓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。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，使得对相应的起因能采取适当的纠正典型的失效起因可包括但不限于下列情况：规定的材料不正确、设计寿命估计不足、应力过大、润滑不足、维修保养说潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第23页共72页明不当、环境保护不够、计算错误。典型的失效机理可包括，但不限于：化学性氧化、疲劳、电位移、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀。频度是指某一特定失效起因/机理（已列于前栏目中）出现的可能性。描述频度级别数重在其含义而不是具体的数值。通过设计更改来消除或控制一个或更多的失效起因/机理是降低频度数的唯一途径。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：类似零部件或子系统的维修档案及维修服务经验如何？是否为沿用以前使用的零部件或子系统，还是与其相似？相对先前水平的零部件或子系统所作的变化有多显著？是否与原有水平的零部件有根本不同？北京华美联咨询公司第24页共72页针对该用途，是否作了工程分析来估计其预期的可比较的频度数？应运用一致的频度分级规则，以保证连续性。所谓的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数确定的。频度数的取值与失效率范围有关，但并不反应实际出现的可能性。推荐的评价准则（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对准则作了修改也应一致）注：级别为1的数值是为“极低：失效不太可能发生”所保留。北京华美联咨询公司第25页共72页失效发生可能性可能的失效率频度数很高：持续发生的失效≥100件/每千辆车50件/每千辆车9高：反复发生的失效20件/每千辆车810件/每千辆车7中等：偶尔发生的失效5件/每千辆车62件/每千辆车5低：相对很少发生的失效1件/每千辆车40.5件/每千辆车3极低：失效不太可能发生0.1件/每千辆车2≤0.010件/每千辆车1北京华美联咨询公司第26页共72页下列有两种类型的设计控制特性可考虑：预防：预防失效起因/机理或失效模式的出现，或减少它们的频度。探测：在该项目发放批量生产之前，以任何解析的或物理的方法，查出失效模式的起因/机理。如有可能，应优先运用预防控制方法，让预防控制方法作为设计意图的一部分，因为其将影响最初的频度，例如：通过工程分析，使零件具备充分的合理的强度、刚度、寿命等；通过材料试验与分析，使材料具有良好的耐腐蚀性；通过仿真，模拟制造和装配过程，观察分析是否存在可能的失效，等等；最初的探测度将基于对失效起因/机理探测、或对失效模式探测的设计控制。例如：通过台架试验找出造成齿轮表面损坏的原因，找出发动机早期磨损的原因，等等；通过试验设计等方法找出各种因素变差对系统变差的影响，从而找出防止失效潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第27页共72页的优化方案等。以及通过汽车的整车道路试验找出可能的失效模式，但由于其粗糙性与综合性，依靠它进行设计控制的风险对设计控制，在本手册中的设计FMEA表中有两个栏目，其有助于小组对这两种设计控制能有清楚的辨识（如将预防控制和探测控制区分为两个栏目），这将是为了对两种设计控制已经做了考虑一种快速目视确定。这两个栏目格式的使用是更好注：所举的例子，很清楚地看到小组并未鉴别出任何预防控制，这可能是由于预防控制没有被用在相同或相似的设计上。如果一个栏目（对于设计控制）的格式被使用，则应该采用下列的方式：对预防控制，每一项列出的预防控制前要注明一个“P”；对探测控制，每一项列出的探测控制前要注明“D”。一旦这设计控制被鉴别，如果任何频度级别被更改时，要审查所有的预防控制以供确认。需要加以强调的是，用于制造、装配过程的检验和试验不能视为设计控制。探测度是指在零部件、子系统或系统投产之前，设计控制中最佳的探测控制等级。是对设计控制用来探测潜在失效起因/机理（设计薄弱部分）或探测后续的失效模式的能力的评价指标。总的来讲，为了取得较低的探测度数值，计划的设计控制潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第28页共72页（如确认、和/或验证等活动）需要不断地改进。推荐的评价准则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对准则作了修改也应一致。适当地在设计开发过程中加入预防控制是最好的，并且越早越好。注：作成探测度级别之后，小组应该审查频度级别，并确保该频度级别是适当的。注：级别为1的数值为“几乎肯定”所保留。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很极少极少很少潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第29页共72页很多例一，拟采用试验台来找出失效模式的原因，试验条件与现有零件的试验条件相似，该试验对现有与现有零件只有小修改。试验样品数量为40。经小组潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第30页共72页究竟RPN降到多少，该失效模式的风险是可以接受的？这要根据企业的经验来确定。例如，据资料介绍，有的企业将RPN划成三个线：红线—RPN为125（相当于5×5×5），风险严重；黄线—RPN为64（相当于4×4×4），风险较大；绿线—RPN为27（相当于3×3×3），风险较小（仅供参考）。当失效模式按RPN值排出先后次序后，应首先对级数最高的和最关键的项目采取纠正措施。任何建议措施的目的都是为了减小严重度、频度及探测度三者中的任何一个或所有的数值。在一般实施中，不论RPN大小如何，当严重度为9或10，必须要赋予特别注意，以确保通过当前的设计控制或预防/纠正措施已经满足了该风险。在所有的状况下，当一个已被鉴别的潜在失效模式的后果可能对最终使用者产生危害的时候，应该考虑预防/纠正措施，以排除、减轻或控制该起因/机理来避免失效模式的发生。北京华美联咨询公司第31页共72页措施行动应该考虑，但不局限于下列：.修改设计逻辑和/或公差；.修改材料规范；.试验设计（特别是在多种或相互作用的起因存在时），或其他解决问题的技巧，和.修改试验计划。降低严重度S，只有通过修改设计，使失效模式改变或不出现。例如，改变水箱支架结构的联结方式，大大降低支架的应力，使之断裂失效不会产生。降低频度O，也只有通过修改设计消除失效原因或减少其原因发生。如改进材料的规范，通过有限元分析改进结构，改进表面处理提高耐腐蚀性，等。要降低探测度D，应增加设计确认/验证，如除道路试验外，增加台架试验，增加材料试验，增加试验的样本数和试验周期等等。增加设计确认/验证措施不是令人满意的工程措施，因为它不是针对失效模式的严重度或频度。如果工程评审对某一特定的失效模式/起因/控制组合没有建议措施，则在此栏内填写“无”。20.责任（对建议措施）北京华美联咨询公司第32页共72页把负责建议措施执行的组织和个人及预计完成的日期填写在本栏中。21.采取的措施当实施一项措施后，简要记录具体的措施和生效日期。22.措施后的RPN当明确了纠正措施后，估算并记录下措施后的严重度、频度及探测度数值。计算并记录RPN的结果。如没采取什么纠正措施，将“措施后的RPN”栏及对应的取值栏空白即可。所有的措施后的RPN都应评审，而且如果有必要考虑更进一步的措施，还应重复（19）到（22）的步骤。23.跟踪负责设计的工程师应负责保证所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个动态文件，它不仅应体现最新的设计水平，还应体现最新的有关纠正措施，包括开始生产后发生的设计更改和措施。负责设计的工程师有几种方式包括但不限于下列情况：保证达到设计要求；潜在失效模式及后果分析（FMEA）设计FMEA北京华美联咨询公司第33页共72页评审工程图样和规范；确认与装配/制造文件的结合和一致性；评审过程FMEA和控制计划。八、设计FMEA检查表所要求的意见/措施负责人完成日期提出的SFMEA和/或DFMEA是否使用克莱斯勒、福特和通用汽车公司的潜在失效模式及后果分析（FMEA）参考手册？是否考虑了类似零件的DFMEA？纠正措施完成并审查后，是否修正过风险顺序数？潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第35页共72页一、定义过程潜在的FMEA是一种分析技术，由负责制造工作的工程师或小组使用，用来在尽可能的范围内确保所有潜在的失效模式及相关原因/机理都已纳入考虑。FMEA最严密的形式，将工程师与小组全体成员在开发过程中的想法总结在一起（包括依过去的经验，对可能产生错误的项目所做的分析）。这个系统化的方法，使工程师在策划任何过程时的思维方式一致化，并格式化。二、过程潜在的FMEA可以降低制造过程中出现失效的风险，因为：.可以识别过程功能和要求.可以识别与产品和过程相关的潜在失效模式.可以评估这些失效对顾客造成的潜在影响.可以识别制造或装配过程中潜在的失效起因和过程的变数，并且根据控制降低发生频率或失效情况的探测。.可以识别过程的变数，并着重于过程控制.可以列出潜在失效模式的等级排序，并根据建立考虑采取预防/纠正措施的优先顺序。刘东升第36页共72页.将制造或装配过程的结果予以文件化。三、过程FMEA中对顾客的定义在过程FMEA中，对“顾客”的定义通常是指“最终使用者”，但是也可能是后续或下工程制造或装配厂，或者是服务作业、政府机构。四、过程FMEA小组的责任在初步开发过程FMEA的过程中，负责的工程师被预期的能够直接地、主动地联系有关部门的代表，这些部门应该包括，但不局限于：装配、制造、物料、质量、服务与供方，以及负责下一阶段的装配部门。FMEA应该成为促进相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。除了负责工程师对FMEA具有经验和小组协助外，在活动中拥有一位有经验的FMEA专家以协助该小组是有一定帮助的。过程FMEA是一份动态文件，且应该：.在可行性研究阶段之前开始，.批量生产前的工模具制造前开始刘东升第37页共72页.以及所有的制造过程，从个别零部件到装配都纳入考虑。在一个新款或零部件计划的制造策划期间，就必须针对新的或改良的过程实施早期审查和分析，以便预测、解决或监督潜在的过程疑虑。过程FMEA假设设计的产品会符合设计的意图。因设计缺失而产生的潜在失效模式，可能会被全列入过程FMEA；其影响与避免的方法，已纳入设计FMEA。过程FMEA并非依靠产品设计变更来克服过程上的弱点，但是确实将与策划的制造或装配过程相关的产品设计特性纳入考虑，以尽可能确保最终产品能符合顾客的需求与期望。五、PFMEA的准备工作1.建立小组2.必要的资料，如：刘东升第38页共72页现有的类似的过程FMEA资料；现有的类似的过程FMA资料；特殊过程特性明细表；过程FMEA应从整个过程的流程图（如下所示）开始。流程图应确定与每个工序有关的产品/过程特性参数。如果可能的话，还应根据相应的设计FMEA确定某些产品影响后果。用于FMEA的流程图的复制件应伴随FMEA过程。刘东升第39页共72页（适用于车门内部涂腊）过程步骤1）从夹具上取下喷蜡器杆2）打开车门*3）在使用三个通道时，插入杆并拉闸柄12秒钟4）松开闸柄，等3秒钟5）移动喷蜡器杆6）关车门7）在夹具上更换喷蜡器杆*需要FMEA（高风险）刘东升第40页共72页六、表格的具体应用填入FMEA文件的编号，以便查询。2.项目名称填入所分析的系统、子系统或零部件的过程名称、编号。3.过程责任填入整车厂（OEM）、部门和小组，如果适用，还应包括供方的名称。4.编制者填入负责准备FMEA工作的工程师的姓名、电话及所在公司名称。5.车型年/车辆类型填入将使用和/或正被分析过程影响的预期的车型年及车辆类型（如果已知的话）刘东升第41页共72页填入初次FMEA预定完成的日期，该日期不应超过计划开始生产（PPAP提交）的日期。填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。8.核心小组列出被授权确定和/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、地址等都应记录在一张9.过程功能/要求简单描述被分析的过程或工序（如车、钻、攻丝、焊接、装配）。建议记录下将被分析的步骤的相关过程/作业编号。小组可应用的性能、材料、过程、环境和安全标准。尽可能简单地说明该过程或工序的目的，包括关于系统、子系统或零部件设计的信息。如果过程包括许多具有不同潜在失效模式的工序（例如装配），那么可以把这些工序作为独立过程列出。10.潜在失效模式所谓潜在失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式，是对某具体工序不符合要求的描述。它可刘东升第42页共72页能是引起下一道（下游）工序的潜在失效模式的起因，也可能是上一道（上游）工序潜在失效的后果，一般情况下，它是指按规定的操作规范进行操作时的潜在的失效问题，但由于过程设计中对技术与体力的能力考虑不足而造成的失效，或容易产生误操作的问题也是潜在失效模式考虑的范围。还有，在FMEA准备中，应假小组由历史的数据指出这缺陷是属于进货零件的质量问题。根据零件、子系统、系统或过程特性，对应特定的工序，列出每一个潜在失效模式。前提是假设这种失效可能发生，但不一失效模式有两种类型：Ⅰ型：不能完成规定的功能，如零件超差，错装。Ⅱ型：产生了非期望功能，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，等等。对有非期望功能发生的情况下，应检查在功能栏中是否对非期望功能的限制值已列出。在考虑过程潜在失效模式时，我们常常使用“零件为什么会被拒收？”的思考方法。例如焊接过程零件被拒收可能因为刘东升第43页共72页“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件变形”，等等，那么，这些就是潜在的失效模式。又例如，一个箱体与箱盖装配后被拒收的潜在原因是：“不密封”、“漏装零件”、“未注润滑剂”等。对于试验、检验过程可能的失效模式有两种：接受不合格的零件和拒收合格的零件。零件被拒收，既要考虑最终顾客不接受，也要考虑下一道工序及下游工序不接受的问题。如铸件的偏差使机械加工产生不合格，使动平衡量过大等。在产品设计FMEA中已经分析的失效模式原则上不需在PFMEA中重复。但由于产品设计中对可制造性与装配性考虑的不够充分，对制造装配过程容易产生误操作的防错措施考虑的不够充分，而可能造成过程失效模式可以列出。下面举出一些过程失效模式的例子，供参考：零件变形，钻孔偏心，铸件气孔，铸件壁厚不匀，铸件金属不足，铸件组织疏松，锻件裂纹，淬透层厚度不足，零件表面硬度不适宜（过硬或过软），零件表面光洁度低，外观粗糙，零件玷污，零件丢失，零件表面碰伤，零件落地，零件腐蚀，总成泄露，零件有毛刺，定位错误，少装零件，紧固不足，调整不正确，工具在零件表面留下刻痕，涂漆表面泪点，涂漆表面不清洁，未焊透，焊穿，焊接后变形，焊缝外观差，注塑不充足，注塑件外观差，注塑件尺寸偏差，电路断路，短路。刘东升第44页共72页由于设备、工装设计中的问题而引起制造、装配过程的失效原则上也应包括在PFMEA中。也可以由设备、工装的FMEA11.潜在失效后果潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响。在这里，顾客可以是下一道工序、后续工序或工位、代理商、和/或车主。当评价潜在失效后果时，这些因素都必须考虑。应依据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果。对最终使用者来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描噪声、工作不正常、不起作用、不稳定、牵引阻力、外观不良如果顾客是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应用过程工序性能来描述。例如：无法紧固、无法钻孔攻丝、无法安装、无法加工表面、危害操作者、不配合、不连接、不匹配、损坏设备等。刘东升第45页共72页严重度是潜在失效模式对顾客的影响后果的严重程度的评价指标。严重度仅适用于失效的后果。要减少潜在失效后果的严重度，只能通过对系统、子系统或零部件的设计更改，或对该过程重新设计来实现。如果受失效模式影响的顾客是装配厂或产品使用者，严重度的评价可能超出了本工程师小组的经验或知识范围。在这种情况下，应与设计FMEA、设计工程师和/或后续制造或装配厂的过程工程师进行协商、讨论。推荐的评价准则小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程分析对准则做了修改也应一致注：对级别数值为9和10，不建议修改其判定准则。当某失效模式的严重度的级别为1时，不必再分析。严重程度很高,潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包严重程度很高,潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包刘东升第46页共72页潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA装配和涂装或尖响和咔哒响等项目不符合要求，多数（多于本栏目是用来对需要附加过程控制的零部件、子系统或系统的一些特殊过程特性进行分级的（如关键、主要、重要、重点等）,也可在工程评审时,强调高风险的失效模式。如果在过程FMEA中确定了某一级别，应通知负责设计的工程师，因为它可能会影响有关确定控制项目标识的工程文件。同样，PFMEA也是识别与确定特殊特性的重要工具。14.潜在失效起因/机理研究失效可能的原因与机理，是为了能够正确采取控制措施，防止失效的发生或减少其发生的可能性。潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第47页共72页针对每一个潜在失效模式，在尽可能广的范围内，列出每个可以想到的失效起因。如果起因对失效模式来说是唯一的，也就是说如果纠正该起因对该失效模式有直接的影响，那么FMEA考虑过程就完成了。但是失效的许多起因并不是相互独立的、唯一的，要纠正或控制一个起因，需要考虑诸如试验设计之类的方法，来明确那些起因起主要作用、那些起因容易控制。应描述这些起因，以便针对那些相关的因素采取纠正措施。典型的失效起因包括但不限于：扭矩不正确—过大、过小；焊接不正确—电流、时间、压力不正确；热处理不正确—时间、温度有误；浇口/通风不正确；润滑不当或无润滑；零件漏装或错装。列表时应明确记录具体的错误或误操作情况（例如：操作者未装密封垫而不应用一些含糊不清的词语（如操作者错误、潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第48页共72页机器工作不正常）。频度是指具体的失效起因/机理发生的可能性。频度的分级重在含义而不是具体的数值。通过更改产品设计和/或过程设计来预防该失效模式的起因/机理是降低频度的唯一途径.只有导致相应失效模式的原因发生，才能考虑频度分级。找出失效的方式在此不予考虑。为保证一致性，应采用下面的频度分级规则。“可能的失效率”是根据过程实施中预计发生的失效来确定的。如果能从类似的过程中获取数据，那么可以用统计数据来确定频度的级数。除此以外，可以用下表左侧栏目中的文字描述和任何适用于类似过程的历史数据来进行主观评价。小组对评价准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程分析对准则作了修改也应一致。级别为1的频度是为“极低：失效不太可能发生”所保留。潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第49页共72页很高：持续发生的失效≥100/每千辆车50/每千辆车9高：反复发生的失效20/每千辆车810/每千辆车7中等：偶尔发生的失效5/每千辆车62/每千辆车5低：相对很少发生的失效1/每千辆车40.5/每千辆车3极低：失效不太可能发生0.1/每千辆车2≤0.010/每千辆车1潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第50页共72页16.现行过程控制现行的过程控制是对尽可能阻止失效模式的发生，或者探测将发生的失效模式的控制的描述。这些控制方法可以是象防错夹具之类的过程控制方法，或者统计过程控制（SPC也可以是过程评价。评价可在目标工序进行，也可在后续工序进行。可以考虑的过程控制有两种，即：预防：预防失效起因/机理或失效模式的发生，或减少它们的发生率；探测：探测失效或失效的起因/机理，并采取纠正措施。如果可能，优先运用预防控制方法，因为其将影响最初的发生率，如采取有效的防错设计，防止错装、漏装发生（错装、漏装情况下，过程不能进行）；最初的探测度将基于对失效起因/机理探测、或对失效模式探测的过程控制。例如，通过初始过程能力研究，找出变差的特殊原因，从而采取措施，使过程受控。利用排列图法，找出造成缺陷与拒收的主要原因，次要原因，采取措施。以及利用产品的最终检验（抽样检验或100%检验）查出缺陷（即失效模式），再采取纠正措施。过程控制，在本手册中有两种格式，一种是分为两栏，另一种是一栏。其中有助于小组对这两种控制方法能清楚地辩识的是第一种。如果第二种格式被使用，则需注意：对预防控制，每一项列出的预防控制前要注明一个“P”；对探测控制，每一项列出的探测控制前要注明一个“D”。潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第51页共72页一旦过程控制被鉴别，如果任何频度等级被更改时，要审查所有的预防控制以供确认。依靠检验，剔除不合格品，或对不合格品采取返工的过程控制方法是一种事后措施，它承认会产生不合格，也就是承认浪费。抽样检验还有相当的风险。从这点考虑，在过程中控制措施采取的越早越好。探测度是指在零部件离开制造工序或装配工位之前，探测性的过程控制方法找出失效起因/机理（过程薄弱部分）和/或后序发生的失效模式的可能性的评价指标。假设失效已发生，然后评价所有“现行过程控制方法”阻止有该失效模式或缺陷的部件发送出去的能力。换句话说：假设发生了某一失效模式（缺陷），在该失效（缺陷）零件离开该过程之前，现行的过程控制方法发现该失效模式，阻止它发送到下一道工序，阻止这种失效模式在过程继续发展的能力，定义为探测度。随机抽查，很容易让个别缺陷遗漏过去，这种方法不能改善探测度。以统计原理的抽样检测则是有效改善探测度的措施，增加样本容量和抽样频率都有助于改善探测度。但要注意，要区别频度和探测度的概念，频度低并不等于探测度低，不要擅自推断：因为频度低，探测度也低（比如使用“控制图”时）。一定要评价过程控制方法找出不常发生的失效模式的能力或阻止它们在过程中进一步蔓延的能力。推荐的评价准则：（小组对评价准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程分析对准则做了修改也应一致）注：级别为1的数值是为“几乎肯定”所保留。潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第52页共72页××9×8×7小××6×在零件离开工位之后以计量值量具来控制,或在零件离开工位之后进行100%GO/NO检验.5××在后续的作业中不定期侦错,或执行前准备和首件的测定检查(仅适用发生于4高××当场侦错,或以多重的接受准则在后续作业中侦错,如库存，挑选,设置,验证.不接受缺陷零件.3××当场侦错(有自动停止功能的自动化量具),缺陷零件不能通过.2×该项目由过程/产品设计了防错法,不会产生缺陷零件.1潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第53页共72页18.风险顺序数（RPN）风险顺序数（RPN）是严重度（S），频度（O）和探测度（D）的乘积。RPN=（S）×（O）×（D）这个值可用于采取对过程中那些担心事项进行排序。如果风险顺序数高，小组必须采取纠正措施，努力减小该值。在一般实践中，不管RPN的结果如何，当严重度（S）高时，就应予特别注意。19.建议措施当失效模式按RPN值排出先后次序后，应首先对排列在最前面的问题和最关键的项目采取纠正措施。若失效的起因不详，则建议采用的措施应通过统计试验设计（DOE）来确定。任何建议措施的目的都是为了减小严重度、频度、和/或探测度的数值。如果对某一特定原因无建议措施，那么就在该栏中填写“无”予以明确。在一般实施中,不论RPN值大小如何,当严重度为9或10，必须要赋予特别关注。在所有情况下，如果失效模式的后果会危害制造/装配人员，就应采取纠正措施，通过消除或控制其起因来阻止失效模式的发生；或者明确规定适当的操作人员保护潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第54页共72页采取特定的、积极的、会带来大量收益的纠正措施，向其它部门建议所要采取的措施以及对所有这些建议措施进行跟踪，这些都是特别需要强调的方面。一个全面彻底的过程FMEA，如果没有积极的、有效的纠正措施，那么它的价值是很有限的。实施有效的跟踪程序，以落实所有的建议措施是所有有关部门的责任。为减少O，也需要改进产品与过程设计。例如采取防错设计，减少误操作的可能性。采取统计过程控制（SPC）预防失效为减少D，仍然需要改进过程或设计。采用统计过程控制（SPC），把重点放在预防失效的发生，而不是放在产生缺陷后将之检测出来。提高检测力度，虽然能一定程度降低O，但一般说来是不经济的，效果较差的控制方法。100%检验的有效性也要具体分析，一般只能作为临时性的措施。应避免采用随机抽样和100%检验方法。PFMEA的重点放在过程设计本身，不要过多依赖于产品设计的修改来解决问题。但是，也要考虑产品设计中有关可制造性潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第55页共72页与装配性的问题，降低过程变差对产品特性的敏感性。依靠同步技术和小组的努力，使产品设计与过程设计最好的协调，降低成本，满足顾客的需要与期望。20.责任（对建议措施）把负责建议措施的组织和个人，以及预计完成的日期填在本栏中。21.采取措施22.措施后的RPN当明确了纠正措施后，估算并记录措施后的频度、严重度和探测度。计算并记录纠正后的RPN值。如果未采取什么纠正措施，将措施后的RPN栏和对应的取值栏目空白即可。所有措施后的RPN值都应评审，而且如果有必要考虑进一步的措施，还应重复（19）到（21）的步骤。23.跟踪负责过程的工程师应负责保证所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个动态文件，它不仅应体现最新的设潜在失效模式及后果分析（FMEA）过程FMEA刘东升第56页共72页计水平，还应体现最新的有关纠正措施，包括产品正式投产后发生的设计更改和措施。七、过程FMEA检查表顾客或厂内零件编号：123456789潜在失效模式及后果分析（FMEA）散装材料的建议等级刘东升第57页共72页一、设计FMEA（一）失效后果和严重度等级提供一可替代的两步骤方法，鉴别潜在失效模式，并选定一个严重度等级：1）列出失效后果对消费者的影响：一般定义为由该产品的最终使用者（如车辆买主）所感受到丧失的鉴别。顾客的影响：一般定义为由该产品的中间使用者（如车辆制造者）所感受到丧失的鉴别。2）层供货商，你的等级应该调整，以显示出你的产品的每阶层顾客的影响。对每一后果选定其严重等级见FMEA参考手册中，对严重度定义和评价准则。下列是对严重度等级的建议指南。如果你只用到该等级中的一小部分，那开发你自己的等级以改进其区别。如果你不是第一或二层供货商，你的等级应该调整，以显示出你的产品的每阶层顾客的影响。刘东升第58页共72页消费者（如车辆买主）车主的安全问题严重的车主不满意（丧失车主的忠诚度）8中度的车主不满意（不愉快）6轻度的车主不满意（捆扰）4顾客（如车辆制造者）工厂的安全问题可能召回9生产线停工8保固成本7报废7管理上的损失7中度的返工（如：＜20%或中度的修整）6工厂的不满意4轻度的返工（如：＜10%或轻度的修整=3（二）对散装材料而言，在FMEA手册中的频度等级范围是不容易描述的。建议以下列准则为替代。潜在失效模式及后果分析（FMEA）散装材料的建议等级刘东升第59页共72页147258369类似体验：基于类似的产品或过程，以及与其类似的潜在失效模式。假设：基于对材料的化学影响的清楚认识，以及假设其潜在失效模式。高=重复性的失效中=偶尔的失效低=相对较少的失效1）对散装材料的现行设计控制，下列补充可作为考虑：潜在失效模式及后果分析（FMEA）散装材料的建议等级刘东升第60页共72页◆实验设计（DOE）——列出实验项目◆顾客的确认试验与试运行——例如：对钢板的碎石冲击（gravelometer）、前叶子板的试喷（列出顾客的引用项目）◆试验规则：列出试验方法、标准和作业标准程序，等等。◆分包商规格的变化◆公式化实施健全的范围潜在失效模式及后果分析（FMEA）散装材料的建议等级刘东升第61页共72页2）对散装材料而言，在FMEA手册中的探测度等级范围是不容易描述的。建议以下列准则为替代。它基于规格范围内的量具R＆R百分比测定和品质证据下，现行控制实际能探测出失效起因和/或失效模式的能力。质量证据30%-100%>100%DOE（表面上的响应分析）127筛选实验348假设/体验569不曾经历DOE（表面上的响应分析）：以适用的统计工具，相称的设计小型分析。筛选实验：筛选设计或展开DOE的阶段性评价策略设定。假设/体验：基于类似产品或过程的信息/数据。刘东升第62页共72页二、过程FMEA非常高：潜在失效模式可能导致在售后市场上的失效（9），或构成安全上的危害、或违反政府法规（10）9-10高：由于该类的失效，引起顾客高度的不满意。可能导致产品后续加工严重的缺陷，或产品无法达到销售规格的失效结果；其结果将导致顾客的抱怨并退回产品。这失效有可能在顾客的最终产品试验中被探测。中等：失效引起一些顾客的不满意，其结果可能导致顾客的抱怨或产品本身寿命的限制。顾客可能需要修改或调整他们的过程以接纳该材料。这些问题有可能在进货检验或使用前被探测（4）；这些问题将在加工时被探测（5）；这些问题将在后续加工阶段被探测（6）4-6低：失效仅引起一些轻微的顾客烦恼。顾客将在该产品或产品加工时感到轻微的恶化或不方便。2-3轻微：合理的预料该失效为轻微性质，产品或其被顾客加工时将不会引起实际的后果。顾客甚至可能不会感受到。1刘东升第63页共72页非常高：失效几乎不可避免地发生。针对该失效展开额外的过程步骤。9-10高：反复的失效已经经历在类似的过程上。过程为受统计的控制。中：偶尔的失效已经经历在类似的过程上，但所占比例不严重。过程受统计的控制中。4-6低：案例的失效已经经历在类似的过程上。3非常低：仅有案例的失效已经经历在几乎完全一样的过程上。2微乎其微：不可能失效。在几乎完全一样的过程上未曾失效过。过程受统计的控制中。1刘东升第64页共72页确实绝对无法探测：现行的探测将无法或不能控制该缺陷。非常低：供方的控制将无法探测缺陷，但该缺陷可能被顾客所探测。9低：控制也许能探测到缺陷的存在，但可能在包装进行之前都未产生该探测情形。中：控制有可能探测到缺陷的存在，但在接受试验被完成前都未产生该探测情形。对变化性使用较高等级的试验将有较高的等级。高：控制有好的机会在制造过程被完成之前探测到缺陷的存在。使用过程中试验以监视制造过程。非常高/早期：控制将几乎确定在产品移到它制造过程的下一站之前探测到缺陷的存在。重要的原料由供方的规范潜在失效模式及后果分析（FMEA）