1、 FMEAPotential Failure Mode and Effects Analysis潛在失效模式與后果分析何謂FMEA n FMEA是一組系統(tǒng)化的活動，其目的是：n 發(fā)現、評價產品過程中潛在的失效與其后果。 n 找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施。 n 書面總結上述過程。 n 為確?？蛻魸M意，這是對設計過程的完善。 FMEA發(fā)展歷史 n 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)的一項革新。 FMEA的實施 v 由于不斷追求產品質量是一個企業(yè)不可推卸的責任，所以應用FMEA技術來識別并消除潛

2、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。 v 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、質量與可靠性等各方面的專業(yè)人才。 v 與時性是成功實施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，FMEA必須在設計或過程失效模式被無意納入設計產品之前進行。 v 事前花時間很好地進行綜合的FMEA分析，能夠容易、低成本地對產品或過程進行修改，從而減輕事后修改的危機。 v FMEA能夠減少或消除因修改而帶來

3、更大損失的機會。 v 適當的應用FMEA是一個相互作用的過程，永無止境。 DFMEA（設計FMEA）簡介 n 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，用來在最大圍保證已充份的考慮到并指明各種潛在失效模式與與其相關的起因機理。 n 應評估最后的產品以與每個與之相關的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。 n 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，根據以往的經驗和教訓對一些環(huán)節(jié)的分析)。 n 這種系統(tǒng)化的方法與一個工程師在任何設計過程中正常經歷的思維過程是一致的，并使之規(guī)化、文件化。 n 在設計階段使用FMEA時，能夠用以下

4、方法降低產品的失效風險 n 有助于對設計要求的評估與對設計方案的相互權衡。 n 有助于對制造和裝配要求的最初設計。 n 提高在設計開發(fā)過程中已考慮潛在失效模式與其對系統(tǒng)和車輛運行影響的(概率)可能性。 n 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。 n 根據潛在失效模式對“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)。 n 為推薦和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形式。 n 為將來分析研究現場情況，評價設計的更改與開發(fā)更先進的設計，提供參考。 集體的努力 v 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、主動地聯系所有有關

5、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，以與負責下一總成的設計部門。 v 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。 v 此外，任何(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。 v 設計FMEA是一份動態(tài)文件，應在一個設計概念最終形成之時或之前開始，而且，在產品開發(fā)各階段中，當設計有變化或得到其它信息時，應與時，不斷地修改，并最終在產品加工圖樣完成之前全部結束。 v 考慮制造裝配的要相互聯系的，設計FMEA在體現設計意圖的同時，還應保證制造或裝配能夠實現設計意圖。制造或裝配過程中可能發(fā)生的潛在失效模式和或

6、其原因機理不需包含在設計FMEA當中，此時，它們的識別，影響與控制是由過程FMEA來解決。 n 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術的體力的限制，例如 n 必要的拔模(斜度)n 要求的表面處理 n 裝配空間工具可接近 n 要求的鋼材硬度 n 過程能力性能 設計FMEA的開發(fā) n 主管設計工程師擁有許多用于設計FMEA準備工作的文件。 n 設計FMEA應從列出設計希望做什幺與不希望做什幺開始，如設計意圖。顧客需求(正如由QFD之類活動所確定的一樣)、車輛要求文件、已知產品的要求和制造裝配要求都應結合起來。 n 期待特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模

7、式，采取糾正措施。 n 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。附錄A給出了一個框圖的示例，這個框圖也可指示出信息、能量、力、流體等的流程。其目的在于明確對于框圖的(輸入)，框圖中完成的過程(功能)，以與來自框圖的(輸出)。 n 框圖說明了分析中包括的各項目之間的主要關系，并建立了分析的邏輯順序。 n 用于FMEA的準備工作中這種框圖的復制件應伴隨FMEA過程。 目的 n 生產品設計開發(fā)初期, 分析產品潛在失效模式與相關產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 定義 n 失效 :n 在規(guī)定條件下(環(huán)境、操作、時間)不能完成既定功能。 n 在規(guī)定條件下, 產品

8、參數值不能維持在規(guī)定的上下限之間。 n 產品在工作圍, 導致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現象。 n 為了便于將潛在的失效模式與其影響后果分析成文，已設計出專用表格。n 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，完成的設計FMEA表格的示例見附錄B：1. FMEA編號 n 填入FMEA文件編號, 以便查詢。 n 系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱與編號2. 設計責任 n 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 n 填入負責FMEA準備工作的工程師的、和所在公司的名稱。 3. 年型/車型 n 填入將使用和/或正被分析的設計所影響的預期的年型

9、與車型（如果已知的話）。 4. 關鍵日期 n 填入FMEA初次預定完成的日期，該日期不應超過計劃的生產設計發(fā)布的日期。5. FMEA日期n 填入編制FMEA原始稿的日期與最新修訂的日期。6. 核心小組n 列出有權確定和/或執(zhí)行任務的責任部門和個人（建議所有參加人員的、部門、住址等都應記錄在一分發(fā)表上）。 7. 項目/功能n 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。 8. 潛在失效模式v 為零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)于符號設計意圖過程中可能

10、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效應。 v 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。 v 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。 9. 潛在失效后果v 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)或裝備以與操作使用人員所造成的影響。 v 一般在討論失效后果時, 先檢討失效發(fā)生時對干部所產生的影響, 然后循產品的組合架構層次, 逐層分析一直

11、到最高層級人員, 裝備所可能造成的影響。 v 常見的失效后果包括: 噪音、漏氣、操作費力、電動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化, 產生臭氣, 外觀不良等。 10. 嚴重度 （S）n 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。n 嚴重度僅適用于后果n 要減少失效的嚴重度級別數值，光能通過修改設計來實現，嚴重度的評估分為1到10級。11. 分級n 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品特性(如關鍵的、主要的、次要的)。 n 任何項目被認為是要求的特殊過程控制, 將被以適當的特征或符號

12、列入設計FMEA的分級字段, 并將于建議措施字段被提出。 n 每一個于設計FMEA列出的項目, 將在過程FMEA的特殊過程管制中被列出。 12. 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。 不適當的設計壽命假設。 超過壓力。 潤滑或加油能力不足。 不適當的維護作業(yè)。 缺乏環(huán)境保護。 錯誤的算法。 n 一般裝備失效包括下列, 但不局限于此 n 生產效益率低。 n 金屬疲勞。 n 原物料材質不穩(wěn)定。 n 欠流暢。 n 磨損。 n 腐蝕。 13. 頻度（0）v 頻度是指某一特定失效起因或機理（已列

13、于前欄目中）出現的可能性 v 發(fā)生機會:v 為原因或裝備可能發(fā)生的事?？赡馨l(fā)生的等級是一個值。透過設計變更是唯一能刪除或管制, 因各種原因或裝備所產生的失效模式。 v 潛在失效起因/機理出現頻度的評估分為1到10級，在確定這個估計值時，需要考慮下列問題： v 相似零件或子系統(tǒng)的過去服務取得資料和相關經驗?v 零件、或前一等級類似零件或子系統(tǒng)是否漬銷?v 從前一等級的零件或子系統(tǒng), 改變的程度大小?v 零件與前一等級零件, 基本上是否有差異?v 零件是否為全新的產品?零件使用條件是否改變?v 作業(yè)環(huán)境是否改變?v 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?推薦的評估準則 14

14、. 現行設計控制 n 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一樣或類似的設計。有三種設計管制或特征：n 預防起因/機理, 或失效模式/后果的出現或降低發(fā)生比率。 n 查出起因/機理, 并提出糾正措施。 n 查出失效模式。n 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。 15. 不易探測度 （D）16. 風險順序數（RPN）v 風險順序數是嚴重度數(S), 頻率數(0), 不易探測數(D)等級的乘積。

15、 RPN = (S) (0) (D)是一項設計風險指針, RPN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（S）較高時, 就會特別注意。 17. 建議措施 v 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

16、此:v 試驗設計 。v 修改試驗計劃 。v 修改設計 。v 修改材料性能要求 。18. 責任（對建議措施）v 填入建議措施的負責單位或個人, 和預定完成的日期 。19. 采取的措施v 完成糾正措施后, 填入簡短的執(zhí)行作業(yè)或生效日期 20. 糾正后的RPNv 將糾正措施實施后, 經鑒定, 評估和記錄嚴重程度、出現頻次和不易探測度數值的等級結果填入。 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, 包括開始量產后發(fā)生的 。v 設計責任工程師可由下列方法確認所有建議措施已被執(zhí)行 。v 確認達成設計要求。v

17、審查工程圖面和規(guī) 。v 組裝或制造文件編匯確認 。v 審查過程FMEA和控制計劃 。PFMEA（過程FMEA）目的n 對失效的產品進行分析, 找出零件組件之失效模式, 鑒定出它的失效原因, 研究該項失效模式對系統(tǒng)會產生甚么影響 。n 失效分析找出零組件或系統(tǒng)的潛在弱點, 提供設計、制造、品保等單位采取可行之對策 。簡介n 過程潛在FMEA是由“制造主管工程師小組”采用的一種分析技術，用來在最大圍保證已充分的考慮到并指明潛在失效模式與與其相關的后果起因機理。FMEA以其最嚴密的形式總結了工程師小組進行工藝過程設計時的設計思想(包括對一些對象的分析，根據經驗和過去擔心的問題，它們可能發(fā)生失效)。這

18、種系統(tǒng)化的方法與一個工程師在任何制造計劃過程中正常經歷的思維過程是一致的，并使之規(guī)化 。圍 n 新件模具設計階段。新件試模、試做階段。新件進入量產前階段。新件客戶抱怨階段。 過程潛在 FMEAn 確定與產品相關的過程潛在失效模式 n 評價失效對顧客的潛在影響n 確定潛在制造或裝配過程失效的起因，確定減少失效發(fā)生或找出失效條件的過程控制變量 n 編制潛在失效模式分級表，然后建立考慮糾正措施的優(yōu)選體系 n 將制造或裝配過程的結果編制成文件顧客的定義 n 過程潛在FMEA中“顧客”的定義，一般是指“最終使用者”，但也可以是后續(xù)的或下一制造或裝配工序，以與服務工作。n 當全面實施FMEA時，要求在所有

19、新的部件過程，更改過的部件過程與應用或環(huán)境有變化的原有部件過程進行過程FMEA。過程FMEA由負責過程工程部門的一位工程師來制定 。集體的努力n 在最初的潛在PFMEA中，希望負責過程的工程師能夠直接地、主動地聯系所有相關部門的代表。這些部門包括但不限于：設計、裝配、制造、材料、質量、服務、供方以與負責下道裝配的部門。FMEA應成為促進不同部門之間充分交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平 。n 過程FMEA是一份動態(tài)文件，應在生產工裝準備之前，在過程可行性分析階段或之前開始，而且要考慮以單個零件到總成的所有制造工序。在新車型或零件項目的制造計劃階段，對新工藝或修訂過的工藝進行早期評審和

20、分析能夠促進預測、解決或監(jiān)控潛在的過程問題 。n 過程FMEA假定所設計的產品會滿足設計要求。因設計缺陷所產生失效模式不包含在過程FMEA中。它們的影響與避免措施由設計FMEA來解決 。n 過程FMEA并不是依靠改變產品設計來克服過程缺陷的，但它要考慮與計劃的制造廠裝配過程有關的產品設計特性參數，以便最大限度地保證產品能滿足顧客的要求和期望 。n FMEA也有助于新機器設備的開發(fā)。其方法是一樣的，只是應將所設計的機器設備當作一種產品來考慮。在確定了潛在的失效模式之后，就可以著手采取糾正措施消除潛在失效?；虿粩鄿p小它們發(fā)生的可能性 。過程FMEA的開發(fā) n 過程FMEA應從整個過程中的流程圖風險

21、評定（見附錄C）開始。流程圖應確定與每個過程有關的產品過程特性參數。如果可能的話，還應根據相應的設計FMEA確定某產品影響的容。用于FMEA準備工作中的流程風險評定圖的復制件應伴隨FMEA過程 。n 為了便于分析潛在失效模式與其影響后果，并使之成為正規(guī)文件，設計了標準的表格，見附錄G。n 下面介紹表格的具體應用，所述各項的序號都標在表上對應的欄目中，完成的過程FMEA表格實例見附錄D。定義 n 在失效分析中, 首先要明確產品的失效是甚么, 否則產品的數據分析和可靠度評估結果將不一樣, 一般而言, 失效是指 :n 在規(guī)定條件下, (環(huán)境、操作、時間)不能完成既定功能 。n 在規(guī)定條件下, 產品參

22、數值不能維持在規(guī)定的上下限之間 。n 產品在工作圍, 導致零組件的破裂、斷裂、卡死、損壞現象 。21. FMEA編號 :n 填入FMEA文件編號, 以便可以追蹤使用 。n 制程FMEA表編號如下 :n 編號 - n 項目號 (從01-09循環(huán)使用)n 月份n 公歷年的末兩位 22. 項目 n 填入將被分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零件的過程名稱和編號 23. 過程責任 n 填入OEM整車廠、部門和小組, 如果知道包括供貨商名稱 24. 編制者n 填入負責準備FMEA工作的工程師的、與所在公司名稱25. 年型/車型n 填入將使用和/或正被分析過程影響的預期的年型與車型（如果已知的話）26. 關鍵日期n 填

23、入最初FEMA預定完成的日期, 不能超過開始計劃生產的日期 27. FMEA日期n 填入編制最初FMEA被完成日期, 和最新被修訂的日期28. 核心小組n 列出有權限參與或執(zhí)行這項工作負責部門或個人(建議將所有小組成員名字、單位、地址等另行列表)。29. 過程功能/要求n 填入要被分析的過程或作業(yè)簡單的敘述(如車、鉆、焊接、攻絲、裝配等) 。敘述盡可能與被分析的過程或作業(yè)目的一致, 當過程包含多種作業(yè)(如:組裝), 而有不同的潛在失效模式時, 要將不同的作業(yè)視為不同過程處理 。30. 潛在失效模式n 為過程可能不符合過程要求或設計意圖。敘述規(guī)定作業(yè)的不合格事項。它是一個原因成為下工程的潛在失效

24、模式或被上工程所影響潛在失效模式。無論如何, 在準備fmea中, 必須假設進料的零組件或原物料是好的。列出每一個特殊作業(yè)零件、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或制程特性, 所引起的潛在失效模式。制程工程師或小組要提出和回答下列問題 :n 過程或零組件為何不符合規(guī) ?n 不考慮工程規(guī), 甚么是客戶(最終使用者、下工程或服務)所不滿意的 ?n 一般的失效模式包含下列各項: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 。31. 潛在失效后果n 被定義為對客戶的功能失效模式?？蛻糁傅氖?下個作業(yè)、下工程或地點、經銷商、或車輛所有者。每一個潛在失效功能都必須被考慮 。n 對于最終

25、使用者, 失效的后果經常被指為: 雜音、不規(guī)律的動作、不能操作的、不穩(wěn)定的、通風不良、外觀不良、粗糙不平的、過度的費力要求, 令人不舒服的氣味、操作性減弱、車輛控制受損等 。n 對于下工程而言, 失效的后果經常被指為: 不能焊牢、不能上膠、不能塑封、排向困難、引直困難、影響產品性能 。32. 嚴重度 （S） :33. 分級 34. 潛在失效起因/機理 n 在盡可能的圍理, 列出所有能想象得到的失效起因 :n 不當的鈕力過大、過小 。n 不適當的焊接電流、時間、壓力不正確 。n 不精確的量具。n 不當的熱處理時間、溫度有誤 。n 不適當的上膠 。n 缺少組件或裝錯 。35. 頻度 （0）36. 現行過程控制 n 現行過程控制是敘述制成方法, 用來預防可能擴大的失效模式和探測出失效模式的發(fā)生。這些控制方法可能包括冶具的防誤或spc或后過程評估 。有