1、潛在失效模式及后果分析(FMEA)Potential Failure Mode and Effects Analysis,Professor Lake Hu / 講師：胡新生 MTEmail: ,何謂FMEA?,FMEA是一組系統(tǒng)化的活動，其目的是： 發(fā)現(xiàn)、評價產(chǎn)品過程中潛在的失效及其后果； 找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施； 將上述過程文件化； 它是對設計過程的完善，以明確什么樣的設計才能滿足客戶的要求。,FMEA發(fā)展歷史,雖然許多工程技術人員早已在他們的設計或制造過程中應用了FMEA這一分析方法。但首次正式應用FMEA技術則是在六十年代中期航天工業(yè)的一項革

2、新。,FMEA的實施,由于不斷追求產(chǎn)品質量是一個企業(yè)不可推卸的責任，所以應用FMEA技術來識別并消除潛在隱患有著舉足輕重的作用。 對車輛回收的研究結果表明，全面實施FMEA能夠避免許多事件的發(fā)生 。,雖然FMEA的準備工作中，每項職責都必須明確到個人，但是要完成FMEA還得依靠集體協(xié)作，必須綜合每個人的智能。例如，需要有設計、制造、裝配、售后服務、質量及可靠性等各方面的專業(yè)人才 。 及時性是成功實施FMEA的最重要因素之一，它是一個“事前的行為”，而不是“事后的行為” ；,FMEA的實施（續(xù)）,為達到最佳效益，F(xiàn)MEA必須在設計或過程失效模式被無意地納入設計產(chǎn)品之前進行 。 事前花時間很好地進

3、行綜合的FMEA分析，能夠容易、低成本地對產(chǎn)品或過程進行修改，從而減輕事后修改的危機 。 FMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會 。 適當?shù)膽肍MEA是一個相互作用的過程，永無止境。（隨著新的失效模式的出現(xiàn) , FMEA文件是一個動態(tài)文件 ）,FMEA的實施（續(xù)）,失效的定義,失效 : 在規(guī)定條件下(環(huán)境、操作、時間)不能完成既定功能 。 在規(guī)定條件下, 產(chǎn)品參數(shù)值不能維持在規(guī)定的上下限之間 。 產(chǎn)品在工作范圍內(nèi), 導致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現(xiàn)象 。,失效的定義,練習： 請你寫出十種失效模式；,FMEA的分類,設計FMEA(DFMEA) 過程FMEA(PFMEA) 系統(tǒng)FM

4、EA(SFMEA),DFMEA,設計FMEA,簡介,設計潛在FMEA是由“設計主管工程師小組”早期采用的一種分析技術，用來在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到并指明各種潛在失效模式及與其相關的起因機理 。 應評估最后的產(chǎn)品以及每個與之相關的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件 。,FMEA以其最嚴密的形式總結了設計一個零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)時，一個工程師和設計組的設計思想(其中包括，根據(jù)以往的經(jīng)驗和教訓對一些環(huán)節(jié)的分析) 。 這種系統(tǒng)化的方法體現(xiàn)了一個工程師在任何設計過程中正常經(jīng)歷的思維過程，并使之規(guī)范化、文件化 。,簡 介,在設計階段使用FMEA時，能夠用以下方法降低產(chǎn)品的失效風險 有助于對設計要求的評估及對設計方

5、案的相互權衡 。 有助于對制造和裝配要求的最初設計 。 提高在設計開發(fā)過程中已考慮潛在失效模式及其對系統(tǒng)和車輛運行影響的(概率)可能性 。,簡 介,對制定全面、有效的設計試驗計劃和開發(fā)項目，提供更多的信息 。 根據(jù)潛在失效模式對“顧客”的影響，對其進行排序列表，進而建立一套改進設計和開發(fā)試驗的優(yōu)先控制系統(tǒng) 。 為推薦和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形式 。 為將來分析研究現(xiàn)場情況，評價設計的更改及開發(fā)更先進的設計，提供參考 。,簡 介,顧客的定義,設計潛在FMEA中“顧客”的定義，不僅僅是“最終使用者”，并且包括車型設計或更高一級裝配過程設計的工程師們設計組，以及在生產(chǎn)過程中負責生產(chǎn)、裝

6、配和售后服務的工程師們。 FMEA的全面實施要求對所有新部件、更改過的部件以及應用或環(huán)境有變化的沿用零件進行設計FMEA 。 FMEA由負責設計工作的工程師制定，但對有專利權的設計來說，可由供方制定 。,集體的努力,在最初的設計潛在FMEA過程中，希望負責設計的工程師們能夠直接地、主動地聯(lián)系所有有關部門的代表。這些部門應包括(但不限于)：裝配、制造、材料、 質量、服務和供方，以及負責下一總成的設計部門 。 FMEA可成為促進有關部門間充分交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平 。 此外，任何(內(nèi)部或外部的)供方設計項目應向有關負責設計的工程師進行咨詢 。,設計FMEA是一份動態(tài)文件，應在

7、一個設計概念最終形成之時或之前開始，而且，在產(chǎn)品開發(fā)各階段中，當設計有變化或得到其它信息時，應及時，不斷地修改，并最終在產(chǎn)品加工圖樣完成之前全部結束。,集體的努力,考慮制造裝配的要求是相互聯(lián)系的，設計FMEA在體現(xiàn)設計意圖的同時，還應保證制造或裝配能夠實現(xiàn)設計意圖。 。 但，制造或裝配過程中可能發(fā)生的潛在失效模式和或其原因機理不需包含在設計FMEA當中，此時，它們的識別，影響及控制是由過程FMEA來解決 。,集體的努力,設計FMEA不是靠過程控制來克服設計中潛在的缺陷，但的確要考慮制造裝配過程中技術的體力的限制（設計FMEA要考慮可制造性和可裝配性），例如 必要的拔模(斜度) 要求的表面處理

8、裝配空間工具可接近 要求的鋼材硬度 過程能力性能,集體的努力,設計FMEA的開發(fā),設計FMEA應從列出設計希望做什么及不希望做什么開始，即設計意圖 ； 應將通過質量功能展開(QFD)、車輛要求文件、已知的產(chǎn)品要求和/或制造/裝配要求等的顧客需求綜合起來 ； 期待特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式，采取糾正措施 。 設計FMEA應從所要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的框圖開始（如附錄A框圖的示例）,設計FMEA的開發(fā),框圖的示例,設計FMEA的開發(fā),系統(tǒng)功能圖示例,目 的,生產(chǎn)品設計開發(fā)初期, 分析產(chǎn)品潛在失效模式與相關產(chǎn)生原因提出未來分析階段注意事項, 建立有效的質量控制計劃。,為了便于

9、將潛在的失效模式及其影響后果分析成文，已設計出專用表格。 下面介紹這種表格的具體應用，所述各項的序號都相應標在表上對應的欄目內(nèi)，完成的設計FMEA表格的示例見附錄B：,DFMEA表格,FMEA編號,填入FMEA文件編號, 以便查詢。,系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號,注明適當?shù)姆治黾墑e并填入所分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零件的名稱、編號,設計責任,填入整車廠（OEM）部門和小組, 如果知道，還應包括供方的名稱。,4）編制者,填入負責FMEA準備工作的工程師的姓名、電話和所在公司的名稱。,年型/車型,填入將使用和/或正被分析的設計所影響的預期的年型及車型（如果已知的話）。,關鍵日期,填入FMEA初次預定完

10、成的日期，該日期不應超過計劃的生產(chǎn)設計發(fā)布的日期。,FMEA日期,填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。,核心小組,列出有權確定和/或執(zhí)行任務的責任部門和個人姓名（建議所有參加人員的姓名、部門、電話、住址等都應記錄在一張分發(fā)表上）。,項目/功能,填入被分析項目的名稱和編號, 盡可能簡潔地填入被分析項目的功能符號, 設計意圖。包括這個系統(tǒng)作業(yè)相關的信息(如: 說明溫度、壓力、濕度范圍)如果項目包含一個以上有不同潛在失效模式功能時, 則列出所有個別功能。,潛在失效模式,為零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)于符號設計意圖過程中可能失效的種類, 也可能是較高階子系統(tǒng)或系統(tǒng)之失效原因, 或較低階零組件的失效后果

11、 。 列出特別項目和功能的每一潛在失效模式。假設失效是將發(fā)生的但不是必須發(fā)生的, 潛在失效模式或盡可能發(fā)生于某些作業(yè)條件下(如: 熱、冷、干燥、灰塵等)和某些使用條件下 。 一般的失效模式包含下列各項, 但不限于此: 裂紋、變形、松弛、泄漏、粘結、短路、生銹氧化、斷裂 。,潛在失效后果,為被客戶察覺在功能特性上失效模式的后果, 也就是: 失效模式一旦發(fā)生時, 對系統(tǒng)或裝備以及操作使用人員所造成的影響 。 一般在討論失效后果時, 先檢討失效發(fā)生時對干部所產(chǎn)生的影響, 然后循產(chǎn)品的組合架構層次, 逐層分析一直到最高層級人員, 裝備所可能造成的影響 。 常見的失效后果包括: 噪音、漏氣、操作費力、電

12、動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化, 產(chǎn)生臭氣, 外觀不良等 。,嚴重度（S）,嚴重度是潛在失效模式發(fā)生時對下序零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)或顧客影響后果的嚴重程度（列于前一欄中）的評價指標。 嚴重度僅適用于后果 要減少失效的嚴重度級別數(shù)值，光能通過修改設計來實現(xiàn)，嚴重度的評估分為1到10級。,嚴重度的等級,第二版，第32頁，共91頁,分級,這個字段用來區(qū)分任何對零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)、將要求附加于制程管制的特殊產(chǎn)品特性(如關鍵的、主要的、次要的) 。 任何項目被認為是要求的特殊過程控制, 將被以適當?shù)奶卣骰蚍柫腥朐O計FMEA的分級字段內(nèi), 并將于建議措施字段被提出 。 每一個于設計

13、FMEA列出的項目, 將在過程FMEA的特殊過程管制中被列出 。,潛在失效的起因/機理,潛在失效起因是指一個設計薄弱部分的跡象，其作用結果就是失效模式 。 一般失效原因包括下列, 但不局限于此 ： 錯誤的原物料規(guī)格 。 不適當?shù)脑O計壽命假設 。 超過應力 。 潤滑或加油能力不足 。 不適當?shù)木S護作業(yè) 。 缺乏環(huán)境保護 。 錯誤的算法 。,典型的失效機理可包括下列, 但不局限于此 ： 屈服 ； 金屬疲勞 ； 原物料材質不穩(wěn)定 ； 蠕變 ； 磨損 ； 腐蝕 。,潛在失效的起因/機理,頻度（O）,頻度是指某一特定失效起因或機理（已列于前欄目中）出現(xiàn)的可能性 ; 描述頻度級別數(shù)著重在其含義而不是具體的

14、數(shù) 。 通過設計變更來消除或控制一個或多個的失效起因/機理是降低頻度數(shù)的唯一途徑 。,潛在失效起因/機理出現(xiàn)頻度的評估分為1到10級，在確定這個估計值時，需要考慮下列問題 ： 相似零件或子系統(tǒng)的過去服務取得資料和相關經(jīng)驗 ? 零件、或前一等級類似零件或子系統(tǒng)是否漬銷 ? 從前一等級的零件或子系統(tǒng), 改變的程度大小 ? 零件與前一等級零件, 基本上是否有差異 ? 零件是否為全新的產(chǎn)品?零件使用條件是否改變 ? 作業(yè)環(huán)境是否改變 ? 是否運用工程分析去評估, 實施執(zhí)行與期望發(fā)生比率可組相提并論 ?,頻度（O）（續(xù)）,推薦的評估準則,（設計小組對評定準則和分級規(guī)則應意見一致，即使因為個別產(chǎn)品分析作了

15、修改也應一致）,現(xiàn)行設計控制,列出利用預防, 設計驗證/確認或其它作業(yè)未確認對失效模式設計適當, 和/或原因/機器設備均被考慮。常用的控制(如: 道路試驗、設計評審、運算研究、可行性審查、樣件試驗等)為一些已被或正在使用的相同或類似的設計 。有三種設計管制或特征 ： 預防起因/機理, 或失效模式/后果的出現(xiàn)或降低發(fā)生比率 。 查出起因/機理, 并提出糾正措施 。 查出失效模式 。 可能的話, 最好利用第1種控制方法; 再使用第2種控制方法; 最后才使用第3種控制方法 。,不易探測度 （D）,不易探測度是指在零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)投產(chǎn)之前，用第（2）種現(xiàn)行設計控制方法（列于第16欄）來探測潛在失效

16、原因/機理（設計薄弱部分）能力的評價指標或者用第（3）種設計控制方法探測可發(fā)展為后序的失效模式能力的評價指標。,不易探測度等級,風險順序數(shù)（RPN）,風險順序數(shù)是嚴重度數(shù)(S), 頻率數(shù)(O), 不易探測數(shù)(D)等級的乘積 。 RPN = (S) (0) (D) RPN是一項設計風險指針, 取值在1至1000之間。當RPN較高時, 設計小組應提出糾正措施來降低RPN值 。 一般實務上, 較不注意RPN質的結果, 通常嚴重度數(shù)（S）較高時, 就會特別注意 。,建議措施,當失效模式依RPN值排列其風險順序時, 針對最高等級的影響和關鍵項目提出糾正措施, 任何建議措施的目的要清除任何的頻次, 嚴重度

17、和/或不易探測度的等級 。 增加設計驗證或確認作業(yè)的結果, 只可降低查出缺失的等級 。 透過設計變更去除或控制某一或多個影響失效模式的起因/機理, 只能降低頻次數(shù)的等級 。 只有設計變更能降低嚴重度等級 。,可以考慮下列的措施, 但不限于此 : 試驗設計。 修改試驗計劃 。 修改設計 。 修改材料性能要求 。,建議措施（續(xù)）,責任（對建議措施）,填入建議措施的負責單位或個人, 和預定完成的日期 。,采取的措施,完成糾正措施后, 填入簡短的執(zhí)行作業(yè)或生效日期,糾正后的RPN,將糾正措施實施后, 經(jīng)鑒定, 評估和記錄嚴重程度、出現(xiàn)頻次和不易探測度數(shù)值的等級結果填入 。 追蹤確認 : 設計工程師應負責確認所有的建議措施, 均已執(zhí)行或有適合的對策提出。FMEA相關文件應能反應最近的設計等級, 和最近有關的措施, 包括開始量產(chǎn)后發(fā)生的 。,設計責任