FMEA潜在失效模式及后果分析简介DFMEA和PFMEA

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1、 FMEA潜在失效模式及后果分析简介DFMEA和PFMEA何谓FMEA FMEA是一组系统化的活动，其目的是：n 发现、评价产品过程中潜在的失效及其后果。n n 找到可以避免或减少这些潜在失效发生的措施。 书面总结上述过程。n 为保证客户满意，这是对设计过程的完善。n FMEA发展历史 n 虽然许多工程技术人员早已在她们的设计或制造过程中应用了FMEA这一分析措施。但初次正式应用FMEA技术则是在六十年代中期航天工业的一项革新。 FMEA的实行 v 由于不断追求产品质量是一种公司不可推卸的责任，因此应用FMEA技术来辨认并消除潜在隐患有着举足轻重的作用。对车辆回收的研究成果表白，全面实行FME

2、A可以避免许多事件的发生。 v 虽然FMEA的准备工作中，每项职责都必须明确到个人，但是要完毕FMEA还得依托集体协作，必须综合每个人的智能。例如，需要有设计、制造、装配、售后服务、质量及可靠性等各方面的专业人才。 v 及时性是成功实行FMEA的最重要因素之一，它是一种“事前的行为”，而不是“事后的行为”，为达到最佳效益，FMEA必须在设计或过程失效模式被无意纳入设计产品之迈进行。 事前花时间较好地进行综合的FMEA分析，可以容易、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。v v FMEA可以减少或消除因修改而带来更大损失的机会。 合适的应用FMEA是一种互相作用的过程，永无止境。

3、v DFMEA（设计FMEA）简介 n 设计潜在FMEA是由“设计主管工程师小组”初期采用的一种分析技术，用来在最大范畴内保证已充份的考虑到并指明多种潜在失效模式及与其有关的起因机理。 n 应评估最后的产品以及每个与之有关的系统、子系统和零部件。 n FMEA以其最严密的形式总结了设计一种零部件、子系统或系统时，一种工程师和设计组的设计思想(其中涉及，根据以往的经验和教训对某些环节的分析)。 n 这种系统化的措施与一种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、文献化。 n 在设计阶段使用FMEA时，可以用如下措施减少产品的失效风险 有助于对设计规定的评估及对设计方案的互相

4、权衡。n n 有助于对制造和装配规定的最初设计。 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车辆运营影响的(概率)也许性。n n 对制定全面、有效的设计实验筹划和开发项目，提供更多的信息。 n 根据潜在失效模式对“顾客”的影响，对其进行排序列表，进而建立一套改善设计和开发实验的优先控制系统。 n 为推荐和跟踪减少风险的措施提供一种公开的讨论形式。 为将来分析研究现n场状况，评价设计的更改及开发更先进的设计，提供参照。 集体的努力 v 在最初的设计潜在FMEA过程中，但愿负责设计的工程师们可以直接地、积极地联系所有有关部门的代表。这些部门应涉及(但不限于)：装配、制造、材料、 质量、服务

5、和供方，以及负责下一总成的设计部门。 FMEA可成为增进有关部门间充足互换意见的催化剂，从而提高整个集体的工作水平。v v 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征询。 v 设计FMEA是一份动态文献，应在一种设计概念最后形成之时或之前开始，并且，在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其他信息时，应及时，不断地修改，并最后在产品加工图样完毕之前所有结束。 v 考虑制造装配的规定是互相联系的，设计FMEA在体现设计意图的同步，还应保证制造或装配可以实现设计意图。制造或装配过程中也许发生的潜在失效模式和或其因素机理不需涉及在设计FMEA当中，此时，它们的辨认，影响及控制

6、是由过程FMEA来解决。 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n 必要的拔模(斜度)n n 规定的表面解决 装配空间工具可接近n 规定的钢材硬度n 过程能力性能n 设计FMEA的开发 主管设计工程师拥有许多用于设计FMEA准备工作的文献。n n 设计FMEA应从列出设计但愿做什幺及不但愿做什幺开始，如设计意图。顾客需求(正如由QFD之类活动所拟定的同样)、车辆规定文献、已知产品的规定和制造装配规定都应结合起来。 期待特性的定义越明确，就越容易辨认潜在的失效模式，采用纠正措施。n n 设计FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框

7、图开始。附录A给出了一种框图的示例，这个框图也可批示出信息、能量、力、流体等的流程。其目的在于明确对于框图的(输入)，框图中完毕的过程(功能)，以及来自框图的(输出)。 框图阐明了分析中涉及的各项目之间的重要关系，并建立了分析的逻辑顺序。n 用于FMEA的准备工作中这种框图的复制件应随着FMEA过程。n 目的 生产品设计开发初期, 分析产品潜在失效模式与有关产生因素提出将来分析阶段注意事项, 建立有效的质量控制筹划n 定义 失效 :n 在规定条件下(环境、操作、时间)不能完毕既定功能。n 在规定条件下,n 产品参数值不能维持在规定的上下限之间。 产品在工作范畴内, 导致零组件的破裂、断裂、卡死

8、等损坏现象。n n 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。n 下面简介这种表格的具体应用，所述各项的序号都相应标在表上相应的栏目内，完毕的设计FMEA表格的示例见附录B： FMEA编号 n 填入FMEA文献编号, 以便查询。 系统、子系统或零部n件的名称及编号 设计责任 填入整车厂（OEM）部门和小组, 如果懂得，还应涉及供方的名称。n 4）编制者 n 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。 年型/车型 n 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）。 核心日期 n 填入FMEA初次预定完毕的日期，该日期不应超过筹划

9、的生产设计发布的日期。 FMEA日期 n 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 核心小组n 列出有权拟定和/或执行任务的责任部门和个人姓名（建议所有参与人员的姓名、部门、电话、住址等都应记录在一张分刊登上）。 项目/功能n 填入被分析项目的名称和编号, 尽量简洁地填入被分析项目的功能符号, 设计意图。涉及这个系统作业有关的信息(如: 阐明温度、压力、湿度范畴)如果项目涉及一种以上有不同潜在失效模式功能时, 则列出所有个别功能。 潜在失效模式v 为零件、子系统或系统于符号设计意图过程中也许失效的种类, 也也许是较高阶子系统或系统之失效因素, 或较低阶零组件的失效效应。 v 列出特别项目

10、和功能的每一潜在失效模式。假设失效是将发生的但不是必须发生的, 潜在失效模式或尽量发生于某些作业条件下(如: 热、冷、干燥、灰尘等)和某些使用条件下。 一般的失效模式涉及下列各项, 但不限于此: 裂纹、变形、松弛、泄漏、粘结、短路、生锈氧化、断裂。v 潜在失效后果 为被客户察觉在功能特性上失效模式的后果, 也就是: 失效模式一旦发生时, 对系统或装备以及操作使用人员所导致的影响。v 一般在讨论失效后果时, 先检讨失效发生时对干部所产生的影响, 然后循产品的组合架构层次, 逐级分析始终到最高层级人员, 装备所也许导致的影响。v 常用的失效后果涉及: 噪音、漏气、操作费力、电动窗不作用、煞车不灵、

11、跳动、乱档、冷却不够、车辆性能退化, 产生臭气, 外观不良等。v 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限度（列于前一栏中）的评价指标。nn 严重度仅合用于后果 要减少失效的严重度级别数值，光能通过修改设计来实现，严重度的评估分为1到10级。n 分级n 这个字段用来辨别任何对零件、子系统或系统、将规定附加于制程管制的特殊产品特性(如核心的、重要的、次要的)。 任何项目被觉得是规定的特殊过程控制,n 将被以合适的特性或符号列入设计FMEA的分级字段内, 并将于建议措施字段被提出。 每一种于设计FMEA列出的项目,n 将在过程FMEA的特殊过程管制中

12、被列出。 潜在失效的起因/机理 潜在失效起因是指一种设计单薄部分的迹象，其作用成果就是失效模式。 一般失效因素涉及下列, 但不局限于此： 错误的原物料规格。 不合适的设计寿命假设。 超过压力。 润滑或加油能力局限性。 不合适的维护作业。 缺少环保。 错误的算法。 一般装备失效涉及下列, 但不局限于此n 生产效益率低。n 金属疲劳。n n 原物料材质不稳定。 欠流畅。n 磨损。n 腐蚀。n 频度（0）v 频度是指某一特定失效起因或机理（已列于前栏目中）浮现的也许性 发生机会:v v 为因素或装备也许发生的事。也许发生的级别是一种值。透过设计变更是唯一能删除或管制, 因多种因素或装备所产生的失效模

13、式。 v 潜在失效起因/机理浮现频度的评估分为1到10级，在拟定这个估计值时，需要考虑下列问题： 相似零件或子系统的过去服务获得资料和有关经验?v v 零件、或前一级别类似零件或子系统与否渍销? 从前一级别的零件或子系统, 变化的限度大小?v 零件与前一级别零件, 基本上与否有差别?v 零件与否为全新的产品?零件使用条件与否变化?v 作业环境与否变化?v 与否运用工程分析去评估,v 实行执行与盼望发生比率可组相提并论? 推荐的评估准则 现行设计控制 列出运用避免,n 设计验证/确认或其他作业未确认对失效模式设计合适, 和/或因素/机器设备均被考虑。常用的控制(如: 道路实验、设计评审、运算研究

14、、可行性审查、样件实验等)为某些已被或正在使用的相似或类似的设计。有三种设计管制或特性： 避免起因/机理,n 或失效模式/后果的浮现或减少发生比率。 查出起因/机理, 并提出纠正措施。n 查出失效模式。n 也许的话,n 最佳运用第1种控制措施; 再使用第2种控制措施; 最后才使用第3种控制措施。 不易探测度 （D） 风险顺序数（RPN）v 风险顺序数是严重度数(S), 频率数(0), 不易探测数(D)级别的乘积。 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减少RPN值。一般实务上, 较不注意RPN质的成果,

15、一般严重度数（S）较高时, 就会特别注意。 建议措施 当失效模式依RPN值排列其风险顺序时, 针对最高级别的影响和核心项目提出纠正措施,v 任何建议措施的目的要清除任何的频次, 严重度和/或不易探测度的级别。增长设计验证或确认作业的成果, 只可减少查出缺失的级别。透过设计变更清除或控制某一或多种影响失效模式的起因/机理, 只能减少频次数的级别。只有设计变更能减少严重度级别。可以考虑下列的措施, 但不限于此: 实验设计 。 修改实验筹划 。v 修改设计 。v 修改材料性能规定 。v 责任（对建议措施）v 填入建议措施的负责单位或个人, 和预定完毕的日期 。 采用的措施 完毕纠正措施后, 填入简短

16、的执行作业或生效日期v 纠正后的RPN 将纠正措施实行后, 经鉴定, 评估和记录严重限度、浮现频次和不易探测度数值的级别成果填入。v 追踪确认 : 设计工程师应负责确认所有的建议措施, 均已执行或有适合的对策提出。FMEA有关文献应能反映近来的设计级别, 和近来有关的措施, 涉及开始量产后发生的 。 设计责任工程师可由下列措施确认所有建议措施已被执行 。v 确认达到设计规定。v 审查工程图面和规范 。vv 组装或制造文献编汇确认 。 审查过程FMEA和控制筹划 。v PFMEA（过程FMEA）目的 对失效的产品进行分析,n 找出零件组件之失效模式, 鉴定出它的失效因素, 研究该项失效模式对系统

17、会产生甚么影响 。 失效分析找出零组件或系统的潜在弱点,n 提供设计、制造、品保等单位采用可行之对策 。简介n 过程潜在FMEA是由“制造主管工程师小组”采用的一种分析技术，用来在最大范畴内保证已充足的考虑到并指明潜在失效模式及与其有关的后果起因机理。FMEA以其最严密的形式总结了工程师小组进行工艺过程设计时的设计思想(涉及对某些对象的分析，根据经验和过去紧张的问题，它们也许发生失效)。这种系统化的措施与一种工程师在任何制造筹划过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化 。范畴 新件模具设计阶段。n新件试模、试做阶段。新件进入量产前阶段。新件客户抱怨阶段。 过程潜在 FMEA 拟定与产品有

18、关的过程潜在失效模式n 评价失效对顾客的潜在影响nn 拟定潜在制造或装配过程失效的起因，拟定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量 编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑纠正措施的优选体系n n 将制造或装配过程的成果编制成文献顾客的定义 n 过程潜在FMEA中“顾客”的定义，一般是指“最后使用者”，但也可以是后续的或下一制造或装配工序，以及服务工作。n 当全面实行FMEA时，规定在所有新的部件过程，更改正的部件过程及应用或环境有变化的原有部件过程进行过程FMEA。过程FMEA由负责过程工程部门的一位工程师来制定 。集体的努力 n 在最初的潜在PFMEA中，但愿负责过程的工程师可以直接地、积极

19、地联系所有有关部门的代表。这些部门涉及但不限于：设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方以及负责下道装配的部门。FMEA应成为增进不同部门之间充足互换意见的催化剂，从而提高整个集体的工作水平 。 过程FMEA是一份动态文献，应在生产工装准备之前，在过程可行性分析阶段或之前开始，而n且要考虑以单个零件到总成的所有制造工序。在新车型或零件项目的制造筹划阶段，对新工艺或修订过的工艺进行初期评审和分析可以增进预测、解决或监控潜在的过程问题 。 过程FMEA假定所设计的产品会满足设计规定。因设计缺陷所产生失效模式不涉及在过程FMEA中。它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决 。nn 过程FMEA并不是

20、依托变化产品设计来克服过程缺陷的，但它要考虑与筹划的制造厂装配过程有关的产品设计特性参数，以便最大限度地保证产品能满足顾客的规定和盼望 。n FMEA也有助于新机器设备的开发。其措施是同样的，只是应将所设计的机器设备当作一种产品来考虑。在拟定了潜在的失效模式之后，就可以着手采用纠正措施消除潜在失效模或不断减小它们发生的也许性 。过程FMEA的开发 n 过程FMEA应从整个过程中的流程图风险评估（见附录C）开始。流程图应拟定与每个过程有关的产品过程特性参数。如果也许的话，还应根据相应的设计FMEA拟定某产品影响的内容。用于FMEA准备工作中的流程风险评估图的复制件应随着FMEA过程 。 为了便于

21、分析潜在失效模式及其影响后果，并使之成为正规文献，设计了原则的表格，见附录G。nn 下面简介表格的具体应用，所述各项的序号都标在表上相应的栏目中，完毕的过程FMEA表格实例见附录D。定义 在失效分析中,n 一方面要明确产品的失效是甚么, 否则产品的数据分析和可靠度评估成果将不同样, 一般而言, 失效是指 : 在规定条件下,n (环境、操作、时间)不能完毕既定功能 。 在规定条件下, 产品参数值不能维持在规定的上下限之间 。n 产品在工作范畴内,n 导致零组件的破裂、断裂、卡死、损坏现象 。 Fmea编号 : 填入fmea文献编号, 以便可以追踪使用 。n 制程fmea表编号如下n : 编号 -

22、 n 项目号 (从01-09循环使用)n 月份n 公历年的末两位n 项目 n 填入将被分析的系统、子系统或零件的过程名称和编号 过程责任 填入oem整车厂、部门和小组, 如果懂得涉及供货商名称n 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n 年型/車型n 填入将使用和/或正被分析过程影响的预期的年型及车型（如果已知的话） 核心日期 填入最初fema预定完毕的日期, 不能超过开始筹划生产的日期n Fmea日期 填入编制最初fmea被完毕日期, 和最新被修訂的日期n 核心小組n 列出有权限参与或执行这项工作负责部门或个人姓名(建议将所有小构成员名字、单位、电话号码、地址等另

23、行列表) 。 过程功能/规定n 填入要被分析的过程或作业简朴的论述(如车、钻、焊接、攻丝、装配等) 。论述尽量与被分析的过程或作业目的一致, 当过程涉及多种作业(如:组装), 而有不同的潜在失效模式时, 要将不同的作业视为不同过程解决 。 潛在失效模式n 为过程也许不符合过程规定或设计意图。论述规定作业的不合格事项。它是一种因素成为下工程的潜在失效模式或被上工程所影响潜在失效模式。无论如何, 在准备fmea中, 必须假设进料的零组件或原物料是好的。列出每一种特殊作业零件、分系统、系统或制程特性, 所引起的潜在失效模式。制程工程师或小组要提出和回答问题 : 过程或零组件为什么不符合规范 ?n 不

24、考虑工程规范, 甚么是客户(最后使用者、下工程或服务)所不满意的 ?nn 一般的失效模式涉及下列各项:弯曲、粘合、毛刺、转运损坏、断裂、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损等 。 潛在失效后果n 被定义为对客户的功能失效模式。客户指的是:下个作业、下工程或地点、经销商、或车辆所有者。每一种潜在失效功能都必须被考虑 。 对于最后使用者,n 失效的后果常常被指为: 杂音、不规律的动作、不能操作的、不稳定的、通风不良、外观不良、粗糙不平的、过度的费力规定, 令人不舒服的气味、操作性削弱、车辆控制受损等 。 对于下工程而言, 失效的后果常常被指为: 不能焊牢、不能上胶、不能塑封、排向困

25、难、引直困难、影响产品性能 。n 严重度 （S） : 分级 潜在失效起因/机理 在尽量的范畴理, 列出所有能想象得到的失效起因 :n 不当的钮力过大、过小n 。 不合适的焊接电流、时间、压力不对的 。n 不精确的量具 。n 不当的热解决时间、温度有误 。n 不合适的上胶n 。 缺少组件或装错 。n 频度 （0） 现行过程控制 现行过程控制是论述制成措施,n 用来避免也许扩大的失效模式和探测出失效模式的发生。这些控制措施也许涉及冶具的防误或spc或后过程评估 。有三种过程可以考虑 :n 避免失效起因/机理或失效模式/后果的发生或减少发生比率 。 查出失效起因/机理, 并提出纠正措施 。n 查出失

26、效模式 。n 也许的话,n 最佳使用第1种控制措施; 另一方面才使用第2种控制措施; 最后, 才使用第3种控制措施 。 不易探测度（D）n 不易探测度是指在零部件离开制造工序或装配工位之前，列于第16栏中的第二种现行过程控制措施找出失效起因/机理过程缺陷的也许性的评价指标；或者用第三种过程控制措施找出后序发生的失效模式的也许性的评价指标。n 评价指标分“1”到“10”级。 一定要评价过程控制措施找出不易发生的失效模式的能力或制止它们的进一步蔓延。n 风险顺序 (RPN)n 风险顺序数是严重度数(s)、频度数(o)、和不易探测度(d)的乘积 。rpn =(s) (o)(d)是一项过程风险的指针。

27、当rpn较高时, 功能小组应提出纠正措施来减少rpn值。一般实务上, 会特别注意严重度(S)较高之失效模式, 而不理睬rpn之数值 。 建议措施 当失效模式依rpn数排列其风险顺序时,n 针对最高级别的影响和核心项目提出纠正措施。任何措施的目的是要减少任何频度、严重度、或不易探测度。可考虑下列采行措施, 但并不限于此 。n 为了减少发生机率, 需要修改正程和/或设计 。 只有设计或制程变更可以减少严重度数 。n 为了增长探测(失效)的也许性,n 需要修改正程和/或设计。一般改善侦查管制措施, 对质量改善是挥霍和无效的。增长质量管制检查频率不是良好的纠正措施。永久性的纠正措施才是必需的 。 责任(对建议措施 ) 填入建议措施的负责单位或个人, 和预定完毕日期 。n 采用的措施 完毕一项纠正措施后,n 填入简短执行作业和生效日期 。 纠正后的RPN 纠正措施实行后, 填入简短执行作业和生效日期。频度、严重度和不易探测度的级别成果填入,n 进一步的措施指要反复(19)( 21)项之环节即可