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)計階段和過程設(shè)計階段，對構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對構(gòu)成過程的各個工序逐一進(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FMEA的特點 失效還未發(fā)生，可能發(fā)生，但不一定發(fā)生 在設(shè)計或過程開發(fā)階段前開始 由各種有經(jīng)驗和專業(yè)知識的人構(gòu)成小組 是預(yù)防缺陷的有效工具 持續(xù)進(jìn)行的動態(tài)文件 是經(jīng)驗的寶庫 FMEA 的時間順序DFMEAPFMEADFMEA 開始早于過程，完成時間在早期的圖樣完成但任何工具的制造開始之前P

2、FMEA 開始于基本的操作方法討論完成時，完成時間早于生產(chǎn)計劃制定和生產(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，人們害怕別人批評而約束自己，因此而不能產(chǎn)生有創(chuàng)意的點子。腦力風(fēng)暴包括創(chuàng)造一種氛圍，讓人們感到無拘無束，此時人們可能提出在平時認(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。不要有任何人在會上起主導(dǎo)作用（平等原則）。將會議中得到的所有IDEA都

3、記錄下來。在頭腦風(fēng)暴過程中，不要對任何IDEA進(jìn)行評價。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)暴之后對失效模式進(jìn)行優(yōu)先排序。FMEA的順序功能、特征或要求會有什么問題無功能部分功能功能過強功能降級功能間歇非預(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)防和探測該方法在探測時有多好能做些什么設(shè)計更改過程更改特殊控制采用新程序或指南的更改 跟蹤評審確認(rèn)控制計劃設(shè)計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)計階段 設(shè)計更改階段DFMEA需準(zhǔn)備的資料 由QFD得到的設(shè)

4、計要求； 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)計意圖時，還應(yīng)保證制造和裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計意圖 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 要求的鋼材強度 過程能力/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 簡便的診斷方法 材料的分類符號（用于回收）DFMEA的第一步希望、不希望顧客的期望（QFD）車輛要求的文件產(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、容易識明確，就越容易識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/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）不連接（滑動）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 項目/功能 簡要說明設(shè)計意圖要求的功能，包括環(huán)境信息。如果項目有多種功能，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)計這個系統(tǒng)/子系統(tǒng)/零部件做什么？設(shè)計要求？設(shè)計意圖？ 一個零部件（或子系統(tǒng)/系統(tǒng)）的功能往往是多項的。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 對每個項目和功能，列出每一個潛在的失效模式。 “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)語來描述失效模式。避免使用地方性、行業(yè)性俚語。 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、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、模式可能帶來的對完成規(guī)定功能的影響，以致帶來顧客的不滿意，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： 對完成規(guī)定功能的影響； 對上一級系統(tǒng)完成功能的影響； 對系統(tǒng)內(nèi)其他零件的影響； 對顧客滿意的影響； 對安全和政府法規(guī)符合性的影響； 對整車系統(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)過熱發(fā)動機汽缸損壞汽車停駛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失效后果時間嚴(yán)重度v 為了對失效模式的后果之嚴(yán)重程度進(jìn)行評估，把對后果的定性描述作成某種數(shù)量化的評價，以便于工程中的交流，從而產(chǎn)生了對嚴(yán)重度進(jìn)行打分的辦法。v 嚴(yán)重度是失效模式發(fā)生時對顧客影響后果的嚴(yán)重程度的評價指標(biāo)。v 要減少失效的嚴(yán)重度級別數(shù)值，只能通過修改設(shè)計來實現(xiàn)。v 嚴(yán)重度的評分采用1-10分。推薦的嚴(yán)重度評價準(zhǔn)則重要程度分級 指出產(chǎn)品特性的重要性，如特殊、關(guān)鍵、主要、重要等。 凡是識別為特殊特性，需要特殊過程控制的應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆栐诖藱谀恐袠?biāo)注，使用顧客規(guī)定的符號。 當(dāng)嚴(yán)重度8時，應(yīng)確認(rèn)為特殊特性，當(dāng)嚴(yán)重度為58，而頻度3時，可確認(rèn)為重要特性（Signi

10、ficant Characteristic）。潛在失效的起因/機理 研究失效可能的原因與機理，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/機理：在DFMEA中是指引起失效模式的可能的設(shè)計薄弱點。 簡明扼要，但要盡可能全面地列出可能想到的失效原因和機理，以便于對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、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/機理起因機理規(guī)定材料不正確設(shè)計壽命設(shè)想不足應(yīng)力過大潤滑能力不足維護(hù)

11、說明書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/機理分類與制造裝配無關(guān)的原因與制造裝配無關(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)計中可制造性與裝配性有關(guān)的問題。純屬制造與裝配過程有關(guān)的問題，原則上由PFMEA來進(jìn)行分析。潛在失效的起因/機理的分析途徑 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“五個為什么”； 應(yīng)用因果圖，從人、機、料、法、環(huán)等方面分析，應(yīng)用排列圖、相關(guān)分析、試驗設(shè)計等方法，從可能的多因素原因中找出主要原因； 應(yīng)用失效樹分析（FTA）找出復(fù)雜系統(tǒng)的失效原因與機理； 充分發(fā)揮小組的經(jīng)驗，采用頭腦風(fēng)暴法，對可能的原因進(jìn)行歸納分析；示例：五個為什么失效模式：門鎖扣不上。為什么？因為：鎖舌與鎖座錯位。為什么？因為：車門下沉。為什么？因為：門鉸鏈變位。為什么？因為：固定門鉸鏈的框架變形。為什么？因為：框架剛度不足。頻度（O） 頻度是指某一失效起因或機理出現(xiàn)的可能性，失效模式出現(xiàn)可能性大小的評估； 通過設(shè)計更改來消除或控制失效起因或機理是降低頻度的唯一途徑； 頻度的估計可

13、以參考以下資料： 類似零件或子系統(tǒng)的維修資料； 設(shè)計的零件與過去零件的差別； 使用條件有否變化； 有關(guān)新設(shè)計或修改設(shè)計的工程分析資料。 頻度現(xiàn)行的設(shè)計控制典型的設(shè)計控制有： 工程計算； 材料試驗； 設(shè)計評審 臺架試驗； 可行性評審； 各種設(shè)計驗證方法 樣件制造與試驗；道路試驗； 車隊試驗現(xiàn)行設(shè)計控制的種類v 防止起因或機理的發(fā)生或減少頻率v 查出原因/機理，采取措施v 查明失效模式優(yōu)先運用第一種方法，其次用第二種方法，最后用第三種方法。用于制造、裝配過程的檢驗和試驗不能視為設(shè)計控制。探測度風(fēng)險順序數(shù)（RPN） RPNRisk Priority Number RPN=（S） （O） （D） 用它

14、來表示設(shè)計風(fēng)險的度量， RPN的數(shù)值在11000之間； RPN值為解決問題的優(yōu)先順序提供參考； 當(dāng)RPN相近時，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)計人員必須采取糾正措施； 不管RPN多大，只要S高時，就要引起特別注意。建議的措施 修改設(shè)計幾何尺寸和/或公差 修改材料規(guī)范 試驗設(shè)計 修改試驗計劃案例+-+-+-通用案例+-+-+-過程潛在的失效模式及后果分析過程FMEA（PFMEA）PFMEA簡介由“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)的后果起因機理以其最嚴(yán)密的形式總結(jié)了開發(fā)一個過程時，工程師小

15、組的設(shè)計思想在任何制造策劃過程中正常經(jīng)歷的思維過程是一致的，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、主動地聯(lián)系所直接地、主動地聯(lián)系所有相關(guān)部門的代表有相關(guān)部門的代表。 FMEA應(yīng)成為促進(jìn)不同部門之間充份交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平。 一位有經(jīng)驗的FMEA推進(jìn)員非常關(guān)鍵 PFMEA假定所設(shè)計的產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計要求。 PFMEA不依靠改變設(shè)計來克服過程中的薄弱環(huán)節(jié)。PFMEA的前提PFMEA

16、的第一步：創(chuàng)建過程流程圖1、識別過程和任務(wù) 你希望分析、定義重要的過程范圍以便從不適的管理中識別改進(jìn)的動力2、請教熟悉過程的人員幫助建立流程圖3、對過程流程的起始和結(jié)束點形成一致流程圖示例過程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)驗和頭腦風(fēng)暴 過程/零件怎樣不滿足要求 無論工程規(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 在考慮過程潛在失效模式時，經(jīng)常使用“零件為什么會被拒收？”的思考方法。 例一：焊接過程零件被拒收可能因為“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件變形”，等等 例二：一個箱體與箱蓋裝配后被拒收的潛在原因是：“不密封”、“漏裝零件”、“未注潤滑劑”，等。 對于試驗、檢驗過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 孔錯位孔錯位斷裂斷裂 轉(zhuǎn)運損壞轉(zhuǎn)運損壞 漏開孔漏開孔臟污臟污 變形變形 表面太光滑表面太光滑短路短路 開路開路表面粗糙表面粗糙 開孔太深開孔太深 失效