1、2022-2-10陳瑞泉1 潛在失效模式及后果分析潛在失效模式及后果分析 Potential Failure Mode and Effects Analysis FMEA2022-2-10陳瑞泉2潛在的失效模式潛在的失效模式 潛在的失效模式潛在的失效模式(Potential failure mode)(Potential failure mode)是指可能發(fā)生，但是指可能發(fā)生，但不一定非得發(fā)生的失效模式，這是工程技術人員在設計、制不一定非得發(fā)生的失效模式，這是工程技術人員在設計、制造和裝配中認識到或感覺到的可能存在的隱患。造和裝配中認識到或感覺到的可能存在的隱患。潛在失效后果潛在失效后果 潛在

2、失效后果潛在失效后果(potential effect failure)(potential effect failure)是指一種潛在失效是指一種潛在失效模式會給顧客帶來的后果，這里所說的顧客，包括外部的汽模式會給顧客帶來的后果，這里所說的顧客，包括外部的汽車主機廠、下一道工序、使用者直至產(chǎn)品的最終用戶；內部車主機廠、下一道工序、使用者直至產(chǎn)品的最終用戶；內部的顧客則包括生產(chǎn)流程的工序、作業(yè)部門和操作人員等。的顧客則包括生產(chǎn)流程的工序、作業(yè)部門和操作人員等。2022-2-10陳瑞泉3后果分析后果分析 后果分析后果分析(effect analysis)(effect analysis)指的是一

3、種失效模式若發(fā)生，會給顧指的是一種失效模式若發(fā)生，會給顧客帶來多大的危害客帶來多大的危害 。在。在FMEAFMEA中，危害性包含有三層意思，并且中，危害性包含有三層意思，并且都設法定量化，這三層意思是：都設法定量化，這三層意思是： 一種失效模式所產(chǎn)生后果的嚴重度一種失效模式所產(chǎn)生后果的嚴重度(seventy)(seventy)； 一種失效模式的起因發(fā)生的頻度一種失效模式的起因發(fā)生的頻度(frequency of occurrence)(frequency of occurrence)； 一種失效模式的起因不可探測的程度一種失效模式的起因不可探測的程度(likelihood of (likeli

4、hood of detection)detection)。 2022-2-10陳瑞泉4 2020世紀世紀5050年代初期，美國年代初期，美國GrummanGrumman公司第一次把公司第一次把FMEAFMEA思想用于一種戰(zhàn)斗機操作系統(tǒng)的設計分析，取得較思想用于一種戰(zhàn)斗機操作系統(tǒng)的設計分析，取得較好效果，但正式應用好效果，但正式應用FMEAFMEA技術是在技術是在6060年代中期，作為航年代中期，作為航天工業(yè)的一項革新，以后逐漸推廣。天工業(yè)的一項革新，以后逐漸推廣。7070年代中期，美國公年代中期，美國公布了布了FMEAFMEA的軍用標準的軍用標準MIL-STD-1629MIL-STD-1629

5、。19801980年又改版為年又改版為MILSTD-1629AMILSTD-1629A。 19851985年國際電工協(xié)會年國際電工協(xié)會(IEC)(IEC)公布了公布了FMEAFMEA的國際標準：的國際標準：IEC 812IEC 812，這個標準被我國等同采用，編號為，這個標準被我國等同采用，編號為GB 7826GB 782619871987系統(tǒng)可靠性分析技術、失效模式和效應分析系統(tǒng)可靠性分析技術、失效模式和效應分析(FMEA)(FMEA)程序程序。 2022-2-10陳瑞泉5 FMEAFMEA的早期應用局限在航空、航天領域，但自的早期應用局限在航空、航天領域，但自8080年代后期，在民用產(chǎn)品生

6、產(chǎn)領域，隨著顧客對產(chǎn)品質年代后期，在民用產(chǎn)品生產(chǎn)領域，隨著顧客對產(chǎn)品質量要求的不斷提高，法律法規(guī)對制造商的產(chǎn)品責任框量要求的不斷提高，法律法規(guī)對制造商的產(chǎn)品責任框架要求日趨嚴峻，加之市場競爭激烈，降低產(chǎn)品風險，架要求日趨嚴峻，加之市場競爭激烈，降低產(chǎn)品風險，縮短開發(fā)周期，減少浪費，優(yōu)化成本的需求，越來越縮短開發(fā)周期，減少浪費，優(yōu)化成本的需求，越來越多的企業(yè)意識到事先預防的必要性。汽車工業(yè)首先引多的企業(yè)意識到事先預防的必要性。汽車工業(yè)首先引用了用了FMEAFMEA技術力求在產(chǎn)品形成的早期階段最大限技術力求在產(chǎn)品形成的早期階段最大限度地識別和采取防范措施。特別在度地識別和采取防范措施。特別在909

7、0年代后期，汽車、年代后期，汽車、電機、電器等行業(yè)不但陸續(xù)將電機、電器等行業(yè)不但陸續(xù)將FMEAFMEA技術引入企業(yè)自技術引入企業(yè)自身的質量管理體系中，并且將其逐漸發(fā)展為對供應商身的質量管理體系中，并且將其逐漸發(fā)展為對供應商的要求的要求 。2022-2-10陳瑞泉6 潛在潛在FMEAFMEA作為一種可靠性分析技術，可以推動設計過程、作為一種可靠性分析技術，可以推動設計過程、制造過程或服務過程層次的質量改進，是對上述過程各個組成部制造過程或服務過程層次的質量改進，是對上述過程各個組成部分及其接口進行事先分析的方法。此種事先分析主要包括以下幾分及其接口進行事先分析的方法。此種事先分析主要包括以下幾項

8、內容：項內容： (1)(1)查明上述過程中可能存在的各種潛在失效模式；查明上述過程中可能存在的各種潛在失效模式； (2)(2)評價每個失效模式可能產(chǎn)生的后果評價每個失效模式可能產(chǎn)生的后果( (對顧客對顧客) )，以及嚴重程，以及嚴重程度；度； (3)(3)評價每個失效模式的起因及其發(fā)生可能性的大小；評價每個失效模式的起因及其發(fā)生可能性的大小； (4)(4)找出減少失效模式發(fā)生或失效發(fā)生的控制變量，由此確定找出減少失效模式發(fā)生或失效發(fā)生的控制變量，由此確定一個失效模式可控程度，我們稱之為不易探測度；一個失效模式可控程度，我們稱之為不易探測度； (5)(5)提出建議的措施，預防風險最大一個或幾個失

9、效模式的發(fā)提出建議的措施，預防風險最大一個或幾個失效模式的發(fā)生；生； (6)(6)書面總結上述分析結果。書面總結上述分析結果。 2022-2-10陳瑞泉7 FMEA是一組系統(tǒng)化的活動，其目的是： 1）發(fā)現(xiàn)、評價產(chǎn)品/過程中潛在的失效及其失效后果； 2）找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施； 3）將上述整個過程文件化。 它是對設計過程的更完善化，以明確必須做什么樣的產(chǎn)品設計和制造過程設計才能滿足顧客的需要。 2022-2-10陳瑞泉8 所有FMEA的重點在于設計，無論是用于產(chǎn)品的設計還是制造過程的設計。 全面實施FMEA能夠避免許多事件的發(fā)生。要完成FMEA需依靠集體的協(xié)作，必須綜合每個人的

10、智慧，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。2022-2-10陳瑞泉9 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”。為達到最佳效益，F(xiàn)MEA必須在設計設計或過程過程失效模式被無意地納入設計產(chǎn)品之前進行。事先花時間很好地進行綜合的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)貞?FMEA是一個相互作用的過程，永無止境。2022-2-10陳瑞泉10 設計設計FMEAFMEA與過程與過程FMEAFMEA 設計設計 FMEAFMEA（DFME

11、ADFMEA）是產(chǎn)品設計與開發(fā)階）是產(chǎn)品設計與開發(fā)階段的輸出文件，是產(chǎn)品制造過程設計與開發(fā)階段的段的輸出文件，是產(chǎn)品制造過程設計與開發(fā)階段的輸入。輸入。 過程過程 FMEAFMEA（PFMEAPFMEA）是產(chǎn)品制造過程設計）是產(chǎn)品制造過程設計與開發(fā)階段的輸出文件，是產(chǎn)品驗證與確認階段的與開發(fā)階段的輸出文件，是產(chǎn)品驗證與確認階段的輸入。輸入。2022-2-10陳瑞泉11設計設計FMEAFMEA與過程與過程FMEAFMEA 設計設計FMEAFMEA不是靠制造過程設計（過程控制）來不是靠制造過程設計（過程控制）來克服產(chǎn)品設計中潛在的缺陷；克服產(chǎn)品設計中潛在的缺陷； 過程過程FMEAFMEA不依靠產(chǎn)品

12、設計變更來克服過程中不依靠產(chǎn)品設計變更來克服過程中的潛在失效。的潛在失效。2022-2-10陳瑞泉12設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別使用對象的區(qū)別 設計FMEA .最終使用者。.整車設計或更高一級的工程師們、設計組。.在生產(chǎn)過程中負責生產(chǎn)、裝配和售后服務的工程師們。 過程FMEA .最終使用者。.后續(xù)的或下一道制造、裝配工序，以及服務工作。 請考慮誰是你公司設計FMEA的使用對象？ 誰是你公司過程FMEA的使用對象？2022-2-10陳瑞泉13 設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別實施時段的區(qū)別 設計FMEA 開始于設計概念，直至產(chǎn)品圖紙完成。 過程FMEA 從可

13、行性研究開始，直至產(chǎn)品與過程的確認、保證最終產(chǎn)品滿足顧客要求和期望的全過程。2022-2-10陳瑞泉14設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別參加者的區(qū)別側重面的區(qū)別 設計FMEA 設計FMEA參加的人員較廣。設計FMEA是為了避免或降低在產(chǎn)品設計過程中發(fā)生失效的風險。 過程FMEA 過程FMEA參加的人員較窄一些。過程FMEA是為了避免或降低在制造過程中發(fā)生失效的風險。2022-2-10陳瑞泉15 設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA 實施要求的區(qū)別所有的新部件、更改過的部件、應用或環(huán)境有變化的沿用零件。所有新的部件/過程，更改過的部件/過程

14、及應用或環(huán)境有變化的原有部件/過程。 2022-2-10陳瑞泉16設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA潛在失效模式的區(qū)別 指系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件有可能未達到設計意圖的形式。它可能引起更高一級子系統(tǒng)、系統(tǒng)的潛在失效，也可能是它低一級的零部件潛在失效的影響后果。 指過程可能發(fā)生的不滿足過程要求和/或設計意圖的形式，是對某具體工序不符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潛在失效模式，也可能是上一道工序潛在失效的后果。2022-2-10陳瑞泉17設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA典型的失效模式 潛在的失效后果 可以是但

15、不限于下列情況：裂紋、變形、松動、泄漏、粘結、短路（電器）、氧化、斷裂等。 失效模式對系統(tǒng)功能的影響，就如顧客感受的一樣。 可能是但不限于下列情況：彎曲、粘合、毛刺、轉運損壞、斷裂、變形、臟污、安裝調試不當、接地、開路、短路、工具磨損等。 失效模式對顧客的影響。顧客可以是下一道工序、代理商或車主。2022-2-10陳瑞泉18設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA潛在失效的起因/機理 是指一個設計薄弱部分的跡象，其作用結果就是失效模式。起因可能包括：規(guī)定的材料不對、設計壽命估計不當、應力過大、潤滑不足、維修保養(yǎng)壽命不當、環(huán)境保護不夠、計算錯誤。 機理可能包括

16、屈服、疲勞、材料不穩(wěn)定性、蠕變、磨損和腐蝕。 是指失效是怎么發(fā)生的，要在盡可能廣的范圍內，列出每個可以想到的失效原因。如扭矩、焊接、測量、熱處理不正確，潤滑不當或無潤滑、零件漏裝或錯裝。 2022-2-10陳瑞泉19設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA嚴重度 （S） 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的評價指標。 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的評價指標。頻 度 （O） 探測度 （D） 某一特定失效起因或機理出現(xiàn)的可能性。分為110級。 用現(xiàn)行設計控制方法來探測潛在失效原因/機理以及探

17、測可發(fā)展為后續(xù)的失效模式能力的評價指標。 某一特定失效起因或機理出現(xiàn)的可能性。分為110級。 用現(xiàn)行過程控制方法來找出失效起因/機理過程缺陷的可能性以及找出后續(xù)發(fā)生的失效模式的可能性的評價指標。2022-2-10陳瑞泉20 推薦的推薦的DFMEA嚴重度評價準則嚴重度評價準則后 果評定準則：后果的嚴重度嚴重度無警告的嚴重危害嚴重級別很高。潛在失效模式影響車輛安全運行和/或包含不符合法律、法規(guī)的要求。失效發(fā)生時無預警。10有警告的嚴重危害嚴重級別很高。潛在失效模式影響車輛安全運行和/或包含不符合法律、法規(guī)的要求。失效發(fā)生時有預警。9很高車輛系統(tǒng)無法運行（喪失基本功能）。8高車輛系統(tǒng)能運行，但性能下

18、降。顧客很不滿意7中等車輛系統(tǒng)能運行，但舒適性方便性方面性能下降。顧客不滿意。6低車輛系統(tǒng)可運行，但舒適性方便性方面性能下降。顧客有些不滿意。5很低裝配和外觀尖響聲和卡嗒響聲不符合要求。多數(shù)顧客（75%以上）發(fā)現(xiàn)有缺陷。4輕微裝配和外觀/尖響聲和卡嗒響聲不符合要求。50%的顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。3很輕微裝配和外觀/尖響聲和卡嗒響聲不符合要求。有辨識能力的顧客（25%以下）發(fā)現(xiàn)有缺陷。2無沒有可識別的影響。12022-2-10陳瑞泉21 推薦的推薦的DFMEA頻度評價準則頻度評價準則失效發(fā)生的可能性可能的失效率級別很高：持續(xù)性發(fā)生的失效100件 每1000輛車10 50件 每1000輛車9高：反復發(fā)生

19、的失效 20件 每1000輛車810件 每1000輛車7中等：偶爾發(fā)生的失效 5件 每1000輛車6 2件 每1000輛車5 1件 每1000輛車4低：相對很少發(fā)生的失效 0.5件 每1000輛車3 0.1件 每1000輛車2極低：失效不太可能發(fā)生 0.010件 每1000輛車12022-2-10陳瑞泉22推薦的推薦的DFMEA探測度評價準則探測度評價準則 探測度評價準則：被設計控制探測出來的可能性 級別絕對不肯定設計控制將不能和或不可能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式，或根本沒有設計控制很極少設計控制只有很極少的機會能找出潛在起因機理及后續(xù)的失效模式極少設計控制只有極少的機會能找出潛在起因

20、機理及后續(xù)的失效模式很少設計控制只有很少的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式少設計控制有較少的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式中等設計控制有中等多的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式中上設計控制有中上多的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式多設計控制有較多的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式很多設計控制有很多的機會能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式幾乎肯定設計控制幾乎肯定能找出潛在的起因機理及后續(xù)的失效模式2022-2-10陳瑞泉232022-2-10陳瑞泉24 嚴重度、頻度與探測度嚴重度、頻度與探測度 如果潛在失效的嚴重度很高，分析時就應如果潛在失效的嚴重度很

21、高，分析時就應該直接考慮該直接考慮“建議措施建議措施”了。了。 如果潛在失效的頻度很高，分析時也應該如果潛在失效的頻度很高，分析時也應該直接考慮直接考慮“建議措施建議措施”了。了。 某些顧客提出對組織的某些顧客提出對組織的FMEAFMEA文件進行審查文件進行審查和批準，其目的就是審查組織產(chǎn)品和制造過程和批準，其目的就是審查組織產(chǎn)品和制造過程設計的可靠性。設計的可靠性。 嚴重度、頻度、探測度三者之間沒有必然嚴重度、頻度、探測度三者之間沒有必然的因果關系。的因果關系。2022-2-10陳瑞泉25推薦的推薦的PFMEA 嚴重度評價準則嚴重度評價準則后果 評價準則：后果的嚴重度這級別導致當一個潛在失效

22、模式造成了在最終顧客和/或制造/裝配廠的缺陷。應該隨時首先考慮到最終顧客。如果在兩者都發(fā)生缺陷，則采用較高一級的嚴重度。 （顧客后果顧客后果）評價準則：后果的嚴重度這級別導致當一個潛在失效模式造成了在最終顧客和/或制造/裝配廠的缺陷。應該隨時首先考慮到最終顧客。如果在兩者都發(fā)生缺陷，則采用較高一級的嚴重度。 （制造制造/組裝后果組裝后果）級別無警告的嚴重危害嚴重級別很高。潛在失效模式影響車輛安全運行和/或包含不符合法律法規(guī)情形。失效發(fā)生時無警告。或，可能危及作業(yè)人員（機器或組裝）而無警告。10有警告的嚴重危害嚴重級別很高。潛在失效模式影響車輛安全運行和/或包含不符合法律法規(guī)情形。失效發(fā)生時有警

23、告。或，可能危及作業(yè)人員（機器或組裝）但有警告。9很高車輛/系統(tǒng)無法運行（喪失基本功能）或，產(chǎn)品100%不能使用，或者車輛/系統(tǒng)要在修理部門花上1個多小時來加以返工修理。8高車輛/系統(tǒng)能運行，但性能下降。顧客非常不滿意。或，產(chǎn)品必須要挑選，且一部分（少于100%）不能使用，或車輛/系統(tǒng)要在修理部門花上0.51小時來加以返工修理。72022-2-10陳瑞泉26 推薦的推薦的PFMEA 嚴重度評價準則嚴重度評價準則中等車輛/系統(tǒng)能運行，但舒適性/方便性項目失效。顧客不滿意或，產(chǎn)品不需要挑選，且一部分（少于100%）不能使用，或車輛/系統(tǒng)要在修理部門花上少于0.5小時的時間來加以返工修理。6低車輛/

24、系統(tǒng)能運行，但舒適性/方便性項目運行性能下降。或，100%的產(chǎn)品需要重新修整，或車輛/系統(tǒng)要在生產(chǎn)線外修理調整，但不用到專門的修理部門。5很低裝配和外觀/尖響聲和卡嗒響聲等項目令人不舒服。大多數(shù)（75%以上）顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷或，產(chǎn)品可能必須要挑選，能夠使用，但一部分（少于100%）的產(chǎn)品需要在線外調整。4輕微裝配和外觀/尖響和卡嗒響聲令人不舒服。50%的顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷。或， 產(chǎn)品不需要挑選，能夠使用。一部分（少于100%）產(chǎn)品必須要在生產(chǎn)線外的工位進行調整。3很輕微裝配和外觀/尖響和卡嗒響聲令人不舒服。很少顧客（25%以下）發(fā)現(xiàn)有缺陷。或，產(chǎn)品能夠使用，一部分（少于100%）產(chǎn)品必須要在生產(chǎn)線外

25、的工位上重新調整。2無沒有可識別的影響或，輕微的對作業(yè)或操作者不方便，或沒有影響。12022-2-10陳瑞泉27 推薦的推薦的PFMEA頻度評價準則頻度評價準則失效發(fā)生的可能性可能的失效率級別很高：持續(xù)性發(fā)生的失效100件 每1000件1050件 每1000件9高：反復發(fā)生的失效20件 每1000件810件 每1000件7中等：偶爾發(fā)生的失效5件 每1000件62件 每1000件51件 每1000件4低：很少有關的相似失效0.5件 每1000件30.1件 每1000件2極低：失效不大可能發(fā)生0.010件 每1000件12022-2-10陳瑞泉28 推薦的推薦的PFMEA探測度評價準則探測度評價

26、準則（A 防錯 B 測量 C 人工檢查） 探測度評價準則檢查類型推薦的探測度分級方法級別ABC幾乎不可能確定絕對無法探測X無法探測或沒有檢查10很微小現(xiàn)行控制方法將不可能探測X只能通過間接或隨機檢查來達到控制9微小現(xiàn)行控制方法只有很小的機會去探測X僅能以目測檢查來達到控制8很小現(xiàn)行控制方法只有很少的機會去探測X僅能以雙重的目測檢查來達到控制7小現(xiàn)行控制方法可能可以探測XX以圖表的方法，如SPC（統(tǒng)計過程控制）來達到控制6中等現(xiàn)行控制方法可能可以探測X在零件離開工位之后以計量測量來控制，或在零件離開工位后100%執(zhí)行Go/No Go的測量52022-2-10陳瑞泉29推薦的推薦的PFMEA探測度

27、評價準則探測度評價準則（A 防錯 B 測量 C 人工檢查）中上現(xiàn)行控制方法有好的機會去探測XX在后續(xù)的作業(yè)中來探測錯誤，或執(zhí)行作業(yè)前準備和首件的測定檢查（僅適用發(fā)生于作業(yè)前準備）4高現(xiàn)行控制方法有好的機會去探測XX當場偵錯，或以多重的接收準則在后續(xù)作業(yè)中探測錯誤，如庫存、挑選、設置、驗證。不接受缺陷零件。3很高現(xiàn)行控制方法幾乎確定可以探測XX當場探測錯誤（自動測量并自動停機）。缺陷零件不能通過。2幾乎肯定現(xiàn)行控制方法肯定可以探測X該項目在過程/產(chǎn)品設計中采用了防錯措施，不會生產(chǎn)出缺陷零件。12022-2-10陳瑞泉302022-2-10陳瑞泉31設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別

28、 RPNSOD 設計FMEA 過程FMEA風險順序數(shù)（RPN） 風險順序數(shù)是嚴重度數(shù)、頻度數(shù)和探測度數(shù)的乘積，是對設計風險性的度量。 風險順序數(shù)是嚴重度數(shù)、頻度數(shù)和探測度數(shù)的乘積，用于對過程中的那些擔心事項進行排序。2022-2-10陳瑞泉32設計設計FMEA與過程與過程FMEA的區(qū)別的區(qū)別 設計FMEA 過程FMEA 糾正后的RPN 當明確了糾正措施后，計算并記錄糾正后的RPN值。所有糾正后的RPN值都應復查，而且如果有必要考慮進一步的措施，還應重新提出糾正措施、予以實施并進行糾正后的RPN計算，以度量風險的降低程度。 當明確了糾正措施后，計算并記錄糾正后的RPN值。所有糾正后的RPN值都應復查，而且如果有必要考慮進一步的措施，還應重新提出糾正措施、予以實施并進行糾正后的RPN計算，以驗證風險是否降低到可接受的程度。2