DFMEA培训教材

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1、设计潜在失效模式及后果分析DESING POTENTIAL FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS,内容纲要 第一章 DFMEA实施的目的和流程 第二章 DFMEA实施指南 第三章 DFMEA案例分析,第一章 DFMEA实施的目的和流程 DFMEA是英文：DESING POTENTIAL FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS的缩写。 中文翻译为：设计潜在失效模式及后果分析,DFMEA实施的目的 为什么需要进行DFMEA? DFMEA会给我们带来什么,ISO/TS16949 技术规范结构,顾客关于以下内容的支持参考手册： 产品质量先期策划

2、和控制计划APQP 报价单、制造可行性分析报告,信息的使用（包括：以往的设计和开发经验、竞争对手分析资 料、内部不合格品分析、0km/售后退货品分析、供应商反 馈、）、合同评审的结果； 生产率目标、过程能力目标； 开发成本目标、服务协议； 时间计划、寿命/可靠性/耐久性/可维护性 初始材料清单、初始过程流程图、特殊产品和过程特性的初始清 单。. 以前类似零件的DFMEA,DFMEA的实施流程、要求,成立DFMEA小组,确定所需的输入及收集人,进行所需输入的收集,检查输入是否足够,确定产品功能要求,确定产品特性的等级,确定失效后果的严重度,分析潜在失效模式发生的后果,进行潜在失效模式识别,确定现

3、有探测方法的探测率,识别现有控制方法,确定起因和机理发生的可能性,识别潜在失效模式的起因和机理,针对每种缺陷模式计算风险顺序数RPN,进行DFMEA小组活动,确定消除所有风险的推荐措施,确定推荐措施的责任人和完成期限,采取行动,评价措施的结果，重新计算RPN,跟踪措施的有效性,DFMEA 设计FMEA是由负责设计的工程师小组主要采用的一种分析 技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因 机理已得到充分的考虑和说明。对最终的项目以及与之相关的每个 系统、子系统和部件都应进行评估。FMEA以最严密的方式总结了 设计一个部件，子系统或系统时小组的设计思想（其中包括根据以 往的经验可能会

4、出错的一些项目的分析）。这种系统化的方法体现 了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程，并使之规范 化和文件化,在进行FMEA时有三种基本的情形，每一种都有其不同的范围 或关注焦点： 情形1：新设计、新技术或新过程。FMEA的范围是全部设计、技术或 过程。 情形2：对现有设计或过程的修改（假设对现有设计或过程己有 FMEA）。FMEA的范围应集中于对设计或过程的修改、由于 修改可能产生的相互影响以及现场的历史情况。 情形3：将现有的设计或过程用于新的环境、场所或应用（假设对现有 设计或过程已有 FMEA）。FMEA 的范围是新环境或场所对 现有设计或过程的影啊,设计FMEA为设计过程提供

5、支持，它以如下的方式降低失效（包括产生不期望的结果）的风险： 为客观地评价设计，包括功能要求及设计方案，提供帮助； 评价为生产、装配、服务和回收要求所做的初步设计： 提高潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响已在设计和开发过程中得到考虑的可能性； 为完整和有效的设计、开发和确认项目的策划提供更多的信息； 根据潜在失效模式后果对“顾客”的影响，开发潜在失效模式的排序清单，从而为设计改进、开发和确认试验分析建立一套优先控制系统； 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（如获得的教训,顾客的定义 设计FMEA中“顾客”的定义

6、，不仅仅是“最终使用者”，而且也 包括负责整车或更高一层总成设计的工程师设计组以及负责生 产、装配和服务活动的生产工艺工程师,设计FMEA是一份动态的文件，应： 在一个设计概念最终形成之时或之前开始 在产品开发的各个阶段，发生更改或获得更多的信息时，持续予以更新 在产品加工图样完工之前全部完成 考虑到制造装配需求已经包容在内，设计FMEA针对设计意 图并且假定该设计将按此意图进行生产装配。制造或装配过程 中可能发生的潜在失效模式和或其原因机理不需、但也可能 包括在设计FMEA 当中。当这些未包含在设计FMEA当中时，它 们的识别、后果及控制应包括在过程FMEA当中,设计FMEA不依靠过程控制来

7、克服潜在的设计缺陷，但是它的确要考虑制造装配过程的技术身体的限制，例如： 必要的拔模（斜度） 表面处理的限制 装配空间工具的可接近性 钢材淬硬性的限制 公差过程能力性能 设计FMEA还应考虑产品维护（服务）及回收的技术身体的限制，例如： 工具的可接近性 诊断能力 材料分类符号（用于回收,设计FMEA质量目标 优先考虑特定的项目要求 1设计改进 FMEA推动设计改进作为主要目标。 2高风险失效模式 FMEA对小组识别的所有高风险失效模式都引起重视，并有可实施的措施计划。对所有其他失效模式也都加以考虑。 3ADV 或 DVPR计划 分析确认（ADV）和或设计验证计划和报告（DVPR）对来自FMEA

8、的失效模式均加以考虑。 4接口 FMEA的范围包括框图及分析中综合及衔接各失效模式。 5吸取的教训 FMEA将所有吸取过的重大的“教训”（如高的保修费用以及召回等）作为识别失效模式的输入,6特殊或关键特性 如果符合公司的方针且适用的话，FMEA将识别适当的关键特性，输入到关键特性选择过程以备选择确定。 7时间性 FMEA在“机会之窗”关闭之前完成，此时可以最高效地对产品设计施加影响。 8小组 整个分析过程中，FMEA小组中有合适的人员参加，且对FMEA方法接受过充分的培训。适当时，应有一名促进者。 9文件 FMEA文件根据本手册完全填写好，包括“采取的措施”以及新的RPN值。 10时间的使用

9、FMEA小组所用的时间，以“尽可能早”为目标，有效、高效地利用时间，带来增值结果。这还要假设建议措施都按要求进行了明确，且措施也得到了实施,第二章 DFMEA实施指南,DFMEA表格的内容填写要求 及各栏之间的相互关系 附件1描述了进行FMEA 的顺序。这并不是简单地填写一 下表格，而是要理解FMEA 的过程，以便消除风险并策划适 宜的控制方法以确保顾客满意,DFMEA框图的要求讲解 设计FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框图开始。 附件2给出了框图的一个示例。框图还可以指示信息、能 源、力、流体等的流程。其目的是要明确向方框交付的内容（输 入），方框中完成的过程（功能）以及由方框所

10、交付的内容（输 出）。 框图说明了分析中的各项目之间的主要关系，并建立了分析 的逻辑顺序。在FMEA准备工作中所有的框图的复制件应伴随 FMEA过程,结合案例对DFMEA表格中各栏 填写要求进行详解 为了便于潜在的失效模式及其影响后果分析的文件化， 设计FMEA的空白表和填写示例见附件3,1）FMEA编号 填入FMEA文件编号，以便查询。 注：122项的举例见表一。 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被分析的系统、子系统或部件的名称及编号。FMEA小组必须为他们特定的活动确定系统、子系统或部件的组成。划分系统、子系统和部件的实际界限是任意的并且必须由FMEA小组来确

11、定。下面给出了一些说明，具体示例见附录F。 系统FMEA的范围 一个系统可以看作是由各个子系统组成的。这些子系统往往是由不同的小组设计的。一些典型的系统FMEA可能包括下列系统：底盘系统、传动系统、内饰系统等。因此，系统FMEA的焦点是要确保组成系统的各子系统间的所有接口和交互作用以及该系统与车辆其他系统和顾客的接口都要覆盖,子系统FMEA的范围 一个子系统FMEA通常是一个大系统的一个组成部分。例如，前悬挂系统是底盘系统的一个组成部分。因此，子系统FMEA的焦点就是确保组成子系统的各个部件间的所有的接口和交互作用都要覆盖。 部件FMEA的范围 部件FMEA通常是一个以子系统的组成部分为焦点的

12、FMEA，例如，螺杆是前悬挂（底盘系统的一个子系统）的一个部件。 3）设计责任 填入整车厂、部门和小组。如适用，还包括供方的名称。 4）编制者 填入负责编制 FMEA的工程师的姓名、电话和所在公司的名称。 5）车型年/项目 填入所分析的设计将要应用和/或影响的车型年/项目(己知的话,6）关键日期 填入初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的生产设计发布日期。 7）FMEA日期 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 8）核心小组 列出有权确定和或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名（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分发表上。） 9）项目/功能 填入被分析项

13、的名称和其他相关信息（如编号、零件级别等）。利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平。在初次发布（如在概念阶段）前，应使用试验性编号。 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、（度量测量变量）。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,10）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。 对于特

14、定的项目及其功能，列出每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生，但不一定发生。推荐将对以往TGW（运行出错）研究、疑虑、报告和小组头脑风暴结果的回顾作为起点。 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,典型的失效模式可包括，但不限于： 裂纹 变形 松动 泄漏 粘结 氧化 断裂 不传输扭矩 打滑（不能承受全部扭矩） 无支撑（结构的） 支撑不足（结构的） 刚性啮合 脱离太快 信号不足 信号间断 无信号 EMC 漂移 注：潜在失效模式应以规范化或技术术语来描述，不必与顾客察觉的现象相同,头脑风

15、暴” 一辆车行驶在公路上会发生什么,撞车,雨雪天气 发生测滑,颠簸,无法及时 加到油,超速 被罚,引擎发 生故障,爆胎,11）潜在失效的后果 潜在失效的后果定义为顾客感受到的失效模式对功能的影响。 要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果，要记住顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。如果失效模式可能影响安全性或对法规的符合性，要清楚地予以说明。失效的后果应按照所分析的具体的系统、子系统或部件来说明。还应记住不同级别的部件、子系统和系统之间存在着一种系统层次上的关系。例如，一个零件可能会断裂，这样会引起总成的振动、从而导致一个系统间歇性运行。系统的间歇性运行可能会造成性能的下降并最终导致

16、顾客的不满。分析的意图就是在小组所拥有的知识层次上，尽可能地预测到失效的后果,典型的失效后果可能是但不限于以下情况： 噪音 粗糙 工作不正常 不起作用 外观不良 异味 不稳定 工作减弱 运行间歇 热衰变 泄漏 不符合法规,12）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。严重度是单一的FMEA范围内的相对定级结果。严重度数值的降低只有通过改变设计才能够实现。严重度应以表1为导则进行估算： 推荐的评价准则 小组应对评定准则和分级规则达成一致意见，尽管个别产品分析可做修改。（见表1） 注：不推荐修改确定为9和10的严重度数值。严重度数值定级为1的失效模式应进行进一步的分析,13）级

17、别 本栏目可用于对那些可能需要附加的设计或过程控制的部件、子系统或系统的产品特殊特性的分级（如关键、主要、重要、重点）。 本栏目还可用于突出高优先度的失效模式，以便在小组认为有所帮助时或部门管理者要求时进行工程评价。 产品或过程特殊特性符号及其使用服从于特定的公司规定，在本文件中不予以标准化,A 类 特 性（ 关 键 特 性）： 即 安 全 特 性。 该 特 性 的 失 效 会 对 人 造 成 危 害 和 不 安 全 或 影 响 到 政 府 安 全 法 规 的 规 定。 B 类 特 性（ 重 要 特 性）： 非 关 键 特 性。 该 特 性 的 失 效 将 会 导 致 产 品 功 能 失 效

18、或 使 用 性 能 大 幅 下 降， 不 能 完 全 按 照 规 定 的 用 途 使 用。 C 类 特 性（ 一 般 特 性）： 该 特 性 的 失 效 对 产 品 按 预 计 规 定 的 用 途 使 用 不 会 造 成 很 大 影 响；或 者 当 适 用 标 准 有 偏 差 时，对 设 备、 装 置 的 使 用、 操 作、 运 行 有 轻 微 的 影 响,14）失效的潜在起因机理 所谓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。 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。起因机理应尽可能简明而全面地列出，以便有针对性地采取补救的努力。 典型的失效起因可包括但不限于：

19、 规定的材料不正确 维护说明书不当 设计寿命设想不足 软件规范不当 应力过大 表面精加工规范不当 润滑能力不足 行程规范不足 维护说明书不充分 规定的摩擦材料不当 算法不正确 过热 规定的公差不当,典型的失效机理包括但不限于： 屈服 化学氧化 疲劳 电移 材料不稳定性 蠕变 磨损 腐蚀 15）频度（O） 频度是指某一特定的起因机理在设计寿命内出现的可能性。描述出现的可能性的级别数具有相对意义，而不是绝对的数值。通过设计变更或设计过程变更（如设计检查表、设计评审、设计导则）来预防或控制失效模式的起因机理是可能影响频度数降低的唯一的途径。（见表2,潜在失效起因机理出现频度的评估分为1到10级。在确

20、定此值时，需考虑以下问题： 类似的部件、子系统或系统的维修史现场经验如何？ 部件是沿用先前水平的部件、子系统或系统还是与其相类似？ 相对于先前水平的部件、子系统或系统变化有多显著？ 部件是否与先前水平的部件有着根本的不同？ 部件是否是全新的？ 部件的用途是否有所变化？ 环境有何变化？ 针对该用途，是否采用了工程分析（如可靠性）来估计其预期的可比较的频度数？ 是否采取了预防性控制措施,应采用一致的频度分级规则，以保持连续性。频度数是 FMEA范围内的相对级别，它不一定反映实际出现的可能性。 推荐的评价准则 小组应对一致的评定准则和定级方法达成一致意见，尽管对 个别产品分析可作调整。（见表2）频度

21、应采用表2做导则来进行 估算： 注：级数1专用于“极低：失效不太可能发生”的情况,寻找根本原因应采用5Why方法： 丰田公司曾列举了一个通过问5个“为什么”寻求问题根源的极好的例子。比如说，一台机器停止了运转，你要问： “为什么机器停了？” “因为超负荷，保险丝断了” “为什么会超负荷？” “因为轴承部分 的润滑不足” “为什么润滑不足？” “因为润滑泵吸不上油” “为什么吸不上油？” “因为油泵磨损，松动了” “为什么磨损了？” “因为没有安装过滤器，混进了铁屑,16）现行设计控制 列出已经完成或承诺要完成的预防措施、设计确认验证（DV）或其它活动，并且这些活动将确保设计对于所考虑的失效模式

22、和或起因机理是足够的。现行控制是指己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）。小组应一直致力于设计控制的改进；例如，在实验室创立新的系统试验或创立新的系统模型化运算方法等,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。 如果可能，最好的途径是先采用预防控制。假如预防性控制被融入设计意图并成为其一部分，它可能会影响最初的频度定级。探测度的最初定级将以探测失效起因机

23、理或探测失效模式的设计控制为基础,对于设计控制，本手册中的设计FMEA表中设有两栏（即单独的预防控制栏和探测控制栏），以帮助小组清楚地区分这两种类型的设计控制。这可迅速而直观地确定这两种设计控制均已得到考虑。最好采用这样的两栏表格。 注：在这里的示例中，小组没有确定任何预防控制。这可能是因为同样或类似的设计没有应用过预防控制。 设计控制如果使用单栏表格，应使用下列前缀。在所列的每一个预防控制前加上一个字母“P”。在所列的每一个探测控制前加上一个字母“D”。 一旦确定了设计控制，评审所有的预防措施以决定是否有需要变化的频度数,17）探测度（D） 探测度是与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级

24、数。探测度是一个在某一FMEA范围内的相对级别。为了获得一个较低的定级，通常计划的设计控制（如确认和或验证活动）必须予以改进。 推荐的评价准则 小组应对相互一致的评定准则和定级方法达成一致意见，尽管对个别产品分析可作调整。 在设计开发过程中，最好是尽早采用探测控制。 注：在确定了探测度级别之后，小组应评审频度数定级并确保频度数定级仍是适宜的。 探测度应用表3作为估算导则。 注：级数1专用于“几乎肯定”的情况,18）风险顺序数（RPN） 风险顺序数是严重度（S）、频度（O）和探测度（D）的乘积。RPN = （S）（O）（D）在单一FMEA范围内，此值（1-1000）可用于设计中所担心的事项的排序

25、。 19）建议的措施 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。 一般实践中，不管其RPN值是多大，当严重度是9或10时，必须予以特别注意，以确保现行的设计控制或预防纠正措施针对了这种风险。在所有的已确定潜在失效模式的后果可能会给最终用户造成危害的情况下，都应考虑预防纠正措施，以便通过消除，减弱或控制起因来避免失效模式的产生。 VW规定当SO70时必须采取措施,在对严重度值为9或10的项目给予特别关注之后，小组再考虑其它的失效模式，其意图在于降低严重度，其次频度，再次探测度。 应考虑但

26、不限于以下措施： 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 建议措施的主要目的是通过改进设计，降低风险，提高顾客满意度,设计防错的应用，是最有效的改进措施！ “第一次能做对很好：要能够保证第一次不出错则更好,追求,零缺陷,Zero Defect,防错法（防呆法） 防错法的定义： 不管谁去做，不管做法如何，也不管做多少数量，结果是一样的，不会发生偏差。简单的说，就是不管愚笨的还是心不在焉的人去做，都可以防止他做错的方法。 具体表现为： 即使有人为疏忽也不会发生错误不需要注意力； 外行人来做也不会错不需要经验与直觉；

27、不管是谁或在任何工作都不会出差错不需要专门知识和高超的技能。 防错法是标准化的一种高级的应用形式,防错法的作用： 尊重员工的智慧； 避免那些重复性的任务或那些让人连续高度紧张（惊厥）或凭记忆的工作； 将时间和精力交还给员工，让他们从事更有创造性和能够增值的工作； 即使是数量很少的缺陷和缺陷产品也是不可接受的； 目标零缺陷,日常生活中的防错： 自动座椅安全带； 自动断电的电熨斗； 公共洗手间的自动水龙头、自动冲便器； 自动开启的门； 异型的插座、插头（防止380V和220V用错）； 左右声道、视频线的颜色区分；,缺陷（Defect）vs.误差（Error） 它们不是同一回事！ 缺陷是误差的结果，

28、误差是缺陷的原因,原因 误差 错误,影响 缺陷 不正确的/损坏的/不完整的 产品,误差可以避免吗？ 传统的观点：误差是不可避免的。 人无完人 世事无常 由于缺乏作业标准，每个人各行其是 反正还要检验。 Six Sigma观点：误差是可以消除和减少的。 尽管不能完全消除，但许多是可以消除的，而另一些是可以减少的 消除的误差越多，质量越好 可以减少检验工作量或不经验,常见的设计防错： 利用非对称形状：将零部件设计成非对称形状，防止装错，装反； 利用凹凸形状：在零部件上设计凸点、凹槽，防止装错、装反。 利用颜色（可减少出现误差的机会）:利用不同的颜色来区分形状非常类似的零件,只有设计更改才能导致严重

29、度的降低。只有通过设计更改消除或控制失效模式的一个或多个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。 降低发生频率的方法有：计算机模拟配合、CAE（计算机辅助工程）、有限元分析、计算机模拟试验、设计手册等。 对于一个特定的失效模式起因控制的组合，如果工程评价认为无需采用建议措施，则应在本栏内注明“无,20）建议措施的责任 填入每一项建议措施的责任组织的名称和个人的姓名以及目标完成日期。 21）采取的措施 在措施实施之后，填入实际措施的简要说明以及生效日期。 22）措施的结果

30、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。如果没有采取任何措施，将相关栏空白即可。 所有修了的定级数值应进行评审。如果认为有必要采取进一步措施的话，重复该项分析。焦点应永远是持续改进,如何跟踪降低风险系数的改进建议的实施 负责设计的工程师应负责保证所有的建议措施己被实施或己妥善落实。FMEA是一个动态文件，它不仅应体现最新的设计水平，而且还应体现最新相关措施，包括开始生产后所发生的措施。 负责设计的工程师可采用几种方式来保证所关注的问题得到明确并且所建议的措施得到实施。这些方式包括但不限于以下内容： 保证设计要求得到实现 评审工程图样和规范 确认这些已反映在装配生产文件之中 评审过程FMEA和控制计划,谢谢您的参与