潛在失效模式及后果分析(FMEA)

1、FMEAFailure Mode and Effect Analysis潛在失效模式及后果分析什么是FMEA 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和過(guò)程設(shè)計(jì)階段，對(duì)構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對(duì)構(gòu)成過(guò)程的各個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動(dòng)FMEA的特點(diǎn) 失效還未發(fā)生，可能發(fā)生，但不一定發(fā)生 在設(shè)計(jì)或過(guò)程開(kāi)發(fā)階段前開(kāi)始 由各種有經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的人構(gòu)成小組 是預(yù)防缺陷的有效工具 持續(xù)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)文件 是經(jīng)驗(yàn)的寶庫(kù) FMEA 的時(shí)間順序DFMEAPFMEADFMEA 開(kāi)始早于過(guò)程，完成時(shí)間在早期的圖樣完成但任何工具的制造開(kāi)始之前P

2、FMEA 開(kāi)始于基本的操作方法討論完成時(shí)，完成時(shí)間早于生產(chǎn)計(jì)劃制定和生產(chǎn)批準(zhǔn)之前腦力風(fēng)暴 Brainstorming 腦力風(fēng)暴是一種技法，可以激發(fā)小組成員產(chǎn)生大量的有創(chuàng)意的點(diǎn)子，。由紐約廣告代理的老板Alex F Osborn在1930年發(fā)明，其前提是在一般的討論中，人們害怕別人批評(píng)而約束自己，因此而不能產(chǎn)生有創(chuàng)意的點(diǎn)子。腦力風(fēng)暴包括創(chuàng)造一種氛圍，讓人們感到無(wú)拘無(wú)束，此時(shí)人們可能提出在平時(shí)認(rèn)為不太可能提出的解決方案，但往往收到意想不到的效果。腦力風(fēng)暴 Brainstorming選定進(jìn)行頭腦風(fēng)暴的小組成員。一次只能有一人發(fā)言。不要有任何人在會(huì)上起主導(dǎo)作用（平等原則）。將會(huì)議中得到的所有IDEA都

3、記錄下來(lái)。在頭腦風(fēng)暴過(guò)程中，不要對(duì)任何IDEA進(jìn)行評(píng)價(jià)。重要的是IDEA的數(shù)量，而不是質(zhì)量。將各種IDEA按失效模式和起因進(jìn)行分類。頭腦風(fēng)暴之后對(duì)失效模式進(jìn)行優(yōu)先排序。FMEA的順序功能、特征或要求會(huì)有什么問(wèn)題無(wú)功能部分功能功能過(guò)強(qiáng)功能降級(jí)功能間歇非預(yù)期功能有多糟糕起因是什么后果是什么發(fā)生頻率如何怎樣預(yù)防和探測(cè)該方法在探測(cè)時(shí)有多好能做些什么設(shè)計(jì)更改過(guò)程更改特殊控制采用新程序或指南的更改 跟蹤評(píng)審確認(rèn)控制計(jì)劃設(shè)計(jì)潛在的失效模式及后果分析Design Failure Mode and Effect AnalysisDFMEA范圍 新產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段 設(shè)計(jì)更改階段DFMEA需準(zhǔn)備的資料 由QFD得到的設(shè)

4、計(jì)要求； 產(chǎn)品可靠性和質(zhì)量目標(biāo)； 產(chǎn)品的使用環(huán)境； 類似產(chǎn)品的失效分析（FMA）；以往類似產(chǎn)品的DFMEA； 初始工程標(biāo)準(zhǔn)； 初始特殊特性明細(xì)表； 功能框圖。 DFMEA在體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖時(shí)，還應(yīng)保證制造和裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)意圖 例如： 必要的拔模（斜度） 要求的表面處理 裝配空間/工具可接近 要求的鋼材強(qiáng)度 過(guò)程能力/性能DFMEA的拓展DFMEA的拓展 還要考慮產(chǎn)品維護(hù)（服務(wù)）及回收的技術(shù)/身體的限制 便利的維修工具 簡(jiǎn)便的診斷方法 材料的分類符號(hào)（用于回收）DFMEA的第一步希望、不希望顧客的期望（QFD）車(chē)輛要求的文件產(chǎn)品的制造/裝配/服務(wù)/回收要求期望特性的定義越期望特性的定義越明確，就越

5、容易識(shí)明確，就越容易識(shí)別潛在的失效模式別潛在的失效模式 DFMEA第二步 系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件框圖。燈罩A開(kāi)/關(guān)C燈泡總成D極板E電池B彈簧F243155系統(tǒng)名稱：閃光燈系統(tǒng)名稱：閃光燈工作環(huán)境極限條件工作環(huán)境極限條件溫度：溫度：-20160F耐腐蝕性：規(guī)范耐腐蝕性：規(guī)范B沖擊：沖擊：6英尺下落英尺下落外部物質(zhì)：灰塵外部物質(zhì)：灰塵濕度：濕度：0100RH可燃性：可燃性： 1.不連接（滑動(dòng)）不連接（滑動(dòng)）2.鉚接鉚接3.螺紋連接螺紋連接4.卡扣連接卡扣連接5.壓緊連接壓緊連接不屬于此FMEA 項(xiàng)目/功能 簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)意圖要求的功能，包括環(huán)境信息。如果項(xiàng)目有多種功能，應(yīng)分別列出。 可靠性：是指產(chǎn)品

6、在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。不能完成規(guī)定的功能就稱失效。 功能：設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)/子系統(tǒng)/零部件做什么？設(shè)計(jì)要求？設(shè)計(jì)意圖？ 一個(gè)零部件（或子系統(tǒng)/系統(tǒng)）的功能往往是多項(xiàng)的。這種情況下，必須把所有的功能全部列出，不能遺漏。電池后蓋圓桶型管激光芯版外部圓形鏡片功能：密封安裝電池提供電源1. 必須容易拆卸功能：密封安裝電池提供電源激光芯安裝易于抓握的激光筆表面1. 抓握的提示標(biāo)簽功能：提供電源激光聚焦1. 提供當(dāng)前的電源路徑功能：密封激光輸出鏡頭遮蔽灰塵1. 必需易于裝卸示例：激光筆功能框圖潛在失效模式 對(duì)每個(gè)項(xiàng)目和功能，列出每一個(gè)潛在的失效模式。 “潛在”是指可能發(fā)生也可能不發(fā)生

7、；失效就是喪失功能。而失效模式就是失效的表現(xiàn)形式。 應(yīng)用規(guī)范化、專業(yè)化的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述失效模式。避免使用地方性、行業(yè)性俚語(yǔ)。 常用的有兩大類失效：類失效、類失效。示例：失效模式的種類類失效，指的是不能完成規(guī)定的功能，如：類失效，指的是不能完成規(guī)定的功能，如： 突發(fā)型：斷裂、開(kāi)裂、碎裂、彎曲、塑性變形、失穩(wěn)、短路、 斷路、擊穿、泄露、松脫等等。 漸變型：磨損、腐蝕、龜裂、老化、變色、熱衰退、蠕變、 低溫脆變、性能下降、滲漏、失去光澤、褪色等等。類失效，指的是產(chǎn)生了有害的非期望功能，如：類失效，指的是產(chǎn)生了有害的非期望功能，如： 噪聲、振動(dòng)、電磁干擾、有害排放等等。潛在失效后果潛在的失效后果，是指失效

8、模式可能帶來(lái)的對(duì)完成規(guī)定功能的影響，以致帶來(lái)顧客的不滿意，和不符合安全和政府法規(guī)。失效后果分析：要運(yùn)用失效鏈分析方法，搞清楚直接后果、中間后果和最終后果。站在顧客的角度發(fā)現(xiàn)或經(jīng)歷的情況來(lái)描述失效的后果（顧客可能是內(nèi)部的顧客，也可能是外部或最終顧客）。失效后果可以從以下幾方面考慮： 對(duì)完成規(guī)定功能的影響； 對(duì)上一級(jí)系統(tǒng)完成功能的影響； 對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他零件的影響； 對(duì)顧客滿意的影響； 對(duì)安全和政府法規(guī)符合性的影響； 對(duì)整車(chē)系統(tǒng)的影響。示例：失效鏈水箱支架斷裂水箱后傾水箱與風(fēng)扇碰撞水箱冷卻水管被風(fēng)扇刮傷水箱冷卻液泄露冷卻系統(tǒng)過(guò)熱發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸損壞汽車(chē)停駛1失效原因1失效模式2失效原因1失效后果2失效模式2

9、失效后果3失效原因3失效模式3失效后果時(shí)間嚴(yán)重度v 為了對(duì)失效模式的后果之嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估，把對(duì)后果的定性描述作成某種數(shù)量化的評(píng)價(jià)，以便于工程中的交流，從而產(chǎn)生了對(duì)嚴(yán)重度進(jìn)行打分的辦法。v 嚴(yán)重度是失效模式發(fā)生時(shí)對(duì)顧客影響后果的嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。v 要減少失效的嚴(yán)重度級(jí)別數(shù)值，只能通過(guò)修改設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。v 嚴(yán)重度的評(píng)分采用1-10分。推薦的嚴(yán)重度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則重要程度分級(jí) 指出產(chǎn)品特性的重要性，如特殊、關(guān)鍵、主要、重要等。 凡是識(shí)別為特殊特性，需要特殊過(guò)程控制的應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆?hào)在此欄目中標(biāo)注，使用顧客規(guī)定的符號(hào)。 當(dāng)嚴(yán)重度8時(shí)，應(yīng)確認(rèn)為特殊特性，當(dāng)嚴(yán)重度為58，而頻度3時(shí)，可確認(rèn)為重要特性（Signi

10、ficant Characteristic）。潛在失效的起因/機(jī)理 研究失效可能的原因與機(jī)理，是為了能夠正確采取控制措施，防止失效的發(fā)生或減少其發(fā)生的可能性。 失效原因/機(jī)理：在DFMEA中是指引起失效模式的可能的設(shè)計(jì)薄弱點(diǎn)。 簡(jiǎn)明扼要，但要盡可能全面地列出可能想到的失效原因和機(jī)理，以便于對(duì)癥下藥采取糾正措施。注意不要把產(chǎn)品的工作環(huán)境（如道路產(chǎn)生的振動(dòng)、沖擊、氣溫的變化、濕度、粉塵、電磁干擾等）作為我們的分析目標(biāo)。工作環(huán)境是造成失效的重要外因，但它是客觀存在，難以控制的。我們要分析的是，在外因作用下的內(nèi)因。示例：潛在失效的起因/機(jī)理起因機(jī)理規(guī)定材料不正確設(shè)計(jì)壽命設(shè)想不足應(yīng)力過(guò)大潤(rùn)滑能力不足維護(hù)

11、說(shuō)明書(shū)不充分算法不正確表面精加工規(guī)范不當(dāng)形成規(guī)范不足規(guī)定的摩擦材料不當(dāng)過(guò)熱公差不當(dāng)屈服 化學(xué)氧化疲勞 電移材料不穩(wěn)定 蠕變磨損 腐蝕潛在失效的起因/機(jī)理分類與制造裝配無(wú)關(guān)的原因與制造裝配無(wú)關(guān)的原因當(dāng)制造與裝配符合工程規(guī)范的情況下，發(fā)生了失效。與制造裝配有關(guān)的原因與制造裝配有關(guān)的原因由于所擬定采用的制造/裝配設(shè)計(jì)在技術(shù)上或操作者體力上的限制與難度，以及容易產(chǎn)生誤操作而引起的潛在失效。也就是與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中可制造性與裝配性有關(guān)的問(wèn)題。純屬制造與裝配過(guò)程有關(guān)的問(wèn)題，原則上由PFMEA來(lái)進(jìn)行分析。潛在失效的起因/機(jī)理的分析途徑 現(xiàn)有的類似產(chǎn)品的FMEA資料； 應(yīng)用失效鏈，找出直接原因，中間原因和最終原因；

12、 應(yīng)用“五個(gè)為什么”； 應(yīng)用因果圖，從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面分析，應(yīng)用排列圖、相關(guān)分析、試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法，從可能的多因素原因中找出主要原因； 應(yīng)用失效樹(shù)分析（FTA）找出復(fù)雜系統(tǒng)的失效原因與機(jī)理； 充分發(fā)揮小組的經(jīng)驗(yàn)，采用頭腦風(fēng)暴法，對(duì)可能的原因進(jìn)行歸納分析；示例：五個(gè)為什么失效模式：門(mén)鎖扣不上。為什么？因?yàn)椋烘i舌與鎖座錯(cuò)位。為什么？因?yàn)椋很?chē)門(mén)下沉。為什么？因?yàn)椋洪T(mén)鉸鏈變位。為什么？因?yàn)椋汗潭ㄩT(mén)鉸鏈的框架變形。為什么？因?yàn)椋嚎蚣軇偠炔蛔?。頻度（O） 頻度是指某一失效起因或機(jī)理出現(xiàn)的可能性，失效模式出現(xiàn)可能性大小的評(píng)估； 通過(guò)設(shè)計(jì)更改來(lái)消除或控制失效起因或機(jī)理是降低頻度的唯一途徑； 頻度的估計(jì)可

13、以參考以下資料： 類似零件或子系統(tǒng)的維修資料； 設(shè)計(jì)的零件與過(guò)去零件的差別； 使用條件有否變化； 有關(guān)新設(shè)計(jì)或修改設(shè)計(jì)的工程分析資料。 頻度現(xiàn)行的設(shè)計(jì)控制典型的設(shè)計(jì)控制有： 工程計(jì)算； 材料試驗(yàn)； 設(shè)計(jì)評(píng)審 臺(tái)架試驗(yàn)； 可行性評(píng)審； 各種設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法 樣件制造與試驗(yàn)；道路試驗(yàn)； 車(chē)隊(duì)試驗(yàn)現(xiàn)行設(shè)計(jì)控制的種類v 防止起因或機(jī)理的發(fā)生或減少頻率v 查出原因/機(jī)理，采取措施v 查明失效模式優(yōu)先運(yùn)用第一種方法，其次用第二種方法，最后用第三種方法。用于制造、裝配過(guò)程的檢驗(yàn)和試驗(yàn)不能視為設(shè)計(jì)控制。探測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（RPN） RPNRisk Priority Number RPN=（S） （O） （D） 用它

14、來(lái)表示設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的度量， RPN的數(shù)值在11000之間； RPN值為解決問(wèn)題的優(yōu)先順序提供參考； 當(dāng)RPN相近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先注意S大的失效模式，以及S和O都教大的失效模式； 如RPN值很高，設(shè)計(jì)人員必須采取糾正措施； 不管RPN多大，只要S高時(shí)，就要引起特別注意。建議的措施 修改設(shè)計(jì)幾何尺寸和/或公差 修改材料規(guī)范 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 修改試驗(yàn)計(jì)劃案例+-+-+-通用案例+-+-+-過(guò)程潛在的失效模式及后果分析過(guò)程FMEA（PFMEA）PFMEA簡(jiǎn)介由“制造/裝配工程師小組”采用的一種分析技術(shù)在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到并指明潛在失效模式及與其相關(guān)的后果起因機(jī)理以其最嚴(yán)密的形式總結(jié)了開(kāi)發(fā)一個(gè)過(guò)程時(shí)，工程師小

15、組的設(shè)計(jì)思想在任何制造策劃過(guò)程中正常經(jīng)歷的思維過(guò)程是一致的，并使之規(guī)范化。PFMEA顧客的定義 PFMEA“顧客”的定義，通常指“最終使用者”， 也可以是隨后或下游制造、裝配工序，維修工序或政府法規(guī)。PFMEA集體的努力 在最初的PFMEA 中，希望負(fù)責(zé)的工程師能夠希望負(fù)責(zé)的工程師能夠直接地、主動(dòng)地聯(lián)系所直接地、主動(dòng)地聯(lián)系所有相關(guān)部門(mén)的代表有相關(guān)部門(mén)的代表。 FMEA應(yīng)成為促進(jìn)不同部門(mén)之間充份交換意見(jiàn)的催化劑，從而提高整個(gè)集體的工作水平。 一位有經(jīng)驗(yàn)的FMEA推進(jìn)員非常關(guān)鍵 PFMEA假定所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 PFMEA不依靠改變?cè)O(shè)計(jì)來(lái)克服過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)。PFMEA的前提PFMEA

16、的第一步：創(chuàng)建過(guò)程流程圖1、識(shí)別過(guò)程和任務(wù) 你希望分析、定義重要的過(guò)程范圍以便從不適的管理中識(shí)別改進(jìn)的動(dòng)力2、請(qǐng)教熟悉過(guò)程的人員幫助建立流程圖3、對(duì)過(guò)程流程的起始和結(jié)束點(diǎn)形成一致流程圖示例過(guò)程FMEA示例潛在失效模式 列出所有失效，不一定肯定發(fā)生 利用經(jīng)驗(yàn)和頭腦風(fēng)暴 過(guò)程/零件怎樣不滿足要求 無(wú)論工程規(guī)范如何，顧客認(rèn)為的拒收條件是什么考慮潛在失效模式的方法 在考慮過(guò)程潛在失效模式時(shí)，經(jīng)常使用“零件為什么會(huì)被拒收？”的思考方法。 例一：焊接過(guò)程零件被拒收可能因?yàn)椤昂覆煌浮?、“焊穿”、“焊接后零件變形”，等?例二：一個(gè)箱體與箱蓋裝配后被拒收的潛在原因是：“不密封”、“漏裝零件”、“未注潤(rùn)滑劑”，等。 對(duì)于試驗(yàn)、檢驗(yàn)過(guò)程兩種可能的失效模式： 接受不合格的零件 拒收合格的零件典型的失效模式彎曲彎曲 毛刺毛刺 孔錯(cuò)位孔錯(cuò)位斷裂斷裂 轉(zhuǎn)運(yùn)損壞轉(zhuǎn)運(yùn)損壞 漏開(kāi)孔漏開(kāi)孔臟污臟污 變形變形 表面太光滑表面太光滑短路短路 開(kāi)路開(kāi)路表面粗糙表面粗糙 開(kāi)孔太深開(kāi)孔太深 失