FMEA第五版中文版.pdf

AIAG AIAG VDAVDA 失效模式与后果分析失效模式与后果分析 FMEA FMEA 手册手册 第一版第一版 1 介绍介绍 这份联合出版物是汽车工业行动集团 AIAG 与德国汽车工业联合会的 OEM 厂及一级供应商 成员合作逾三年的成果 本文已进行改写 并针对 FMEA 方法的几个关键领域进行了修订 目的是为提供一个共同的基础 FMEA 在汽车工业领域是由这些组织所代表 虽然为达成共 识作出了一切努力 但可能还是需要参考个别公司的出版物 来满足客户特定要求 一种新的方法 增加用于监视和系统响应的补充 FMEA FMEA MSR 它为在客户操作中分析 诊断探测和失效缓解提供了一种方法 目的是维护一个安全的状态或法规遵从性 主要变化 主要变化 A FMEA 方法是由计划和准备活动描述的 然后是 六步法 这与 VDA 4 2012 3 中的五步 法过程类似 并添加了范围定义 a 范围定义和项目计划 b 结构分析 c 功能分析 d 失效分析 e 风险风析 f 优化 B FMEA 形式 a 表头 1 移除了关键日期 2 移除了编写者 3 更改为开始日期和修订日期 4 增加保密级别 b 范围定义 新 定义在 FMEA 中包含和排除的内容 c 结构分析 1 对于 DFMEA 项目被扩展为系统 系统组件和零部件 2 对于 PFMEA 项目被扩展为过程 过程步骤和过程元素 3 添加过程工作元素标签 4 人 机器 间接材料 环境 d 功能分析 1 对于 DFMEA 功能 要求是系统功能的扩展功能 系统组件的要求或预期功能 以及组件元素的性能和功能 以及要求的预期输出或特性 2 对于 PFMEA 功能 要求是焦点组件 功能过程步骤和工作功能的扩展功能 e 失效分析 1 焦点组件的概念建立分析的焦点 2 在 FMEA 表单中列的顺序改变 失效模式 失效影响和失效原因以形成失效链 更 容易阅读失效事件 3 从结构分析到功能分析到失效分析 为了综合考虑重大变化 的信息流动的改变 f 风险分析 1 严重度 分为 10 分等级 每一级有新的定义 10 和 9 的分等级允许有功能安全 群组保持一致 安全是 10 不管警告是什么 9 是法规 对于 DFMEA 和 FMEA MSR 来说有相同的尺度 对于 PFMEA 有不同的严重度分级 2 发生度 分为 10 分等级 每一级有新的定义 增加对预防控制的重视 作为对 发生率的输入 FMEA MSR 以频率评定量表取代了出现的等级评定量表 3 探测度 分为 10 分等级 每一级有新的定义 考虑到探测和及时的能力 FMEA MSR 用一个监测等级来取代探测等级 4 以行动优先级 AP 取代风险优先系数 RPN AP 不是一个 风险 优先级 减少失 效的风险按预期的功能是优先考虑的事情 使用单独的表来评估 DFMEA PFMEA FMEA MSR 中的行动优先级 g 优化 1 将 推荐措施 更改为两列 预防措施和探测措施 2 增加新一列 状态 未受影响的 正在考虑的 正在进行中的 已完成的 废弃 的 h 特殊特性 1 从 DFMEA 中删除 PFMEA 不改变 2 增加附录 A1 1 特殊特性 i 持续改进 增加历史栏 授权栏改变 j 其它 备注栏添加了用于对数据进行操作的内部注解 说明和筛选栏 1 1 目的和描述目的和描述 FMEA 是个具有小组导向的 系统的 定性的分析方法 用于 评估产品或过程的潜在技术失效风险 分析这些失效的原因和后果 记录预防和探测行动 建议措施以减小风险 行业受到客户不断提高的质量要求的挑战 产品和过程必要的成本优化 更高的复杂性 作 为法律规定的设计者和制造商的产品责任 因此 FMEA方法用于解决降低风险的技术层面 图 1 1 1 风险层面 FMEA 是一种 事前 的行为 而不是 事后 的行动 为了达到最大的价值 FMEA 必须在一个 产品或过程的实现之前进行 在这个过程中 失效模式可能存在 FMEA 不是一个 独立 的文档 FMEA 的输出可以作为后续产品开发过程的输入 它是小组讨 论和分析的总结 1 2 FMEA 的发展历史的发展历史 以下翻释省略 1 3 FMEA 的目标和限制的目标和限制 FMEA 的目标是确定产品功能或过程步骤 以及相关的潜在失效模式 后果及原因 此外 它还用于评估策划的预防和探测控制是否已经足够 并建议采取额外措施来减少风险 FMEA 通过分析组件间的交互和接口 包括功能和失效相关性 来帮助描述产品或过程 它支 持功能开发 测试计划和过程控制计划 FMEA 和其它相关活动可以帮助组织实现以下目标 提高质量 可靠性 汽车产品的可制造性 可维修性和安全性 支持从系统 子系统到组件的逐级关联和一致性 减少保修及商誉成本 就产品责任而言 提供产品和过程风险分析的证据 减少开发的后期变更 产品量产无缺陷 内外部客户以及供应商之间进行有针对性的沟通 在公司中建立资料库 例如经验教训文件 零件 系统和车辆对法规的符合性 确保组件 系统和车辆之间的层级 连接和接口被识别 正确理解 FMEA 的结果非常重要 FMEA 是一种定性分析方法 FMEA 表达了失效原因之间 的关联关系 它们总是被视为单点失效 对于定量分析和多点失效分析 还可以使用 FTA 失效树分析 和 FMEDA 失效模式 影响和诊 断分析 等其它方法 这些工具能够计算和分析相关指标 单点失效 多点失效 潜在失效 以 达到量化分析的结果 以及分析组成系统的各组件之间的接口 FMEA 提高评估产品 过程的质量 可靠性和安全性 减少产品重新开发的时间和成本 记录和跟踪为降低风险而采取的行动 有助于制定健全的控制计划 有助于制定健全的设计验证计划 帮助工程师确定优先次序 并将重点放在消除 减少产品和过程问题 并 或帮助预 防问题发生 提高客户 消费者满意度 1 4 FMEA 在公司的整合在公司的整合 FMEA是一个影响整个产品实现过程的综合多学科活动 FMEA的实施需要进行有效的计划 FMEA 方法是产品开发和过程开发活动的组成部分 1 4 1 FMEA 的法律考虑的法律考虑 FMEA 的有效执行以及正确实施是汽车行业每个制造商为确保道路安全所应尽的责任 违反保证道路安全义务 制造商要承担相应的民事责任 在产品责任的情况下 在发生个人 过失的情况下 对负有刑事责任的责任者提出索赔 因人身伤害或因疏忽而导致的死亡 每个产品都需要一份 FMEA 并列出具体的风险 分析必须考虑产品在使用寿命期间的运行状 况 特别是在安全风险和误操作方面 在新产品发布或产品 过程更改期间 如需参考已有 FMEA 时 必须以书面形式记录 以便追踪 当制定 FMEA 时 必须从法律角度遵守以下规定 FMEA 必须是 明确的 即潜在失效和措施评估的描述必须是合理的 措施执行者必须避免理解不 当 在这里 必须使用技术上精确的措词 使专家能够评估失效及可能的后果 必 须绝对避免 弹性 或情绪类的描述 如危险的 不能容忍的 不负责任的等 真实的 可能的失效不能被淡化 即使后果可能有时会令人不满的 如重新开发 交货积压等 完整的 即探测到的潜在失效不能被故意隐藏 建立一份正确和适当的 FMEA 涉及 过多的技术诀窍 不允许在陈述上有所限制 完整性是指分析中的整个产品 过程 系统元素和功能 FMEA 细节深度取决于所涉及的风险 法律和公司政策必须考虑到将 FMEA 传递给客户 必须处理 FMEA 中发现的所有可能的失效 即使有些风险水平是可以接受的失效 同样必须 记录 如 有些出于商业原因导致措施并未实施的 并要求以可追溯的方式记录措施由谁以 及何时执行 新技术 新要求或新产品的引进 即使未对实际产品进行改变 也必须重新评审 修改甚至 重新分析 1 4 2 管理者承诺管理者承诺 FMEA 过程需要相当长的时间才能完成 FMEA 所需资源的承诺至关重要 FMEA 开发的重要 性在于产品和流程所有者的积极参与以及高层管理者的承诺 管理层负责 FMEA 的应用 最终 管理层负责接受 FMEA 中识别的风险以及风险最小化措施 1 4 3 设计设计 FMEA 和过程和过程 FMEA 的专有技术保护的专有技术保护 供应商和客户之间的知识产权共享受供应商和客户之间的法律协议约束 超出了本手册的范 围 1 4 4 客户和供应商之间的协议客户和供应商之间的协议 客户有关 FMEA 要求必须根据招标文件或要求文件与供应商和 或相关方协调 必须就 FMEA 的执行达成协议 包括但不限于系统边界的定义 所需工作文件 分析方法和评估表 1 4 5 FMEA 的借用的借用 对已知的产品和过程 现有 FMEA 通常被称为同类 基准 产品族 FMEA 等 可以作为新分析 的基础 以确保在产品生命周期中 知识积累不重复分析先前的性能问题 同时 FMEA 的借 用也减少了开支 FMEA 参考的信息和评分要根据案例和经验进行严格的检查 1 4 6 现有现有 FMEA 处理处理 使用早期版本 FMEA 手册编制的 FMEA 可以在随后的修订保留原来的格式 小组也可以选择性决定将数据转移到最新的表单 并根据最新的 FMEA 手册更新 FMEA 以 便更好地运用新手册中的改进 FMEA 将做为新起点 使用在新项目中应转换为符合新格式 但如果小组认为该新项目是在现有产品基础上的微小变更 可以使用原来的格式 除非公司程序规定其它分析方法 否则新项目都应遵询本 FMEA 程序 注 如果新项目或新应用是现在产品的变化 建议使用基准或产品族 FMEA 因它提供了最 好的机会来利用过去的经验和知识 如果存在细微的差异 小组应该识别并重点分析这些差 异 1 5 产品和过程产品和过程 FMEA 当产品和过程比较复杂时 推荐使用专门的软件来应用 FMEA 方法 本手册中显示了 FMEA 的两个视图 软件视图描述了用户在使用专门的软件开发 FMEA 时看到的情况 这些软件使 用了系统元素结构 功能网 失效网等 工作表视图描述了用户在电子表格中开发 FMEA 时 看到的情况 有三种不同的 FMEA 应用机会 但每个有不同的范围或焦点 案例 1 新设计 新技术或新过程 FMEA 的范围是完整的设计 技术或过程 案例 2 现有设计或过程的新应用 FMEA 的范围是在新的环境 位置 应用或使用配置文件 包括工作周期 法规要求等 中的 现有设计或过程 FMEA 的范围应侧重于新环境 位置或应用程序使用对现有设计或流程的 影响 NOTE 请参阅 1 4 6 关于 族 FMEA 的说明 案例 3 对现有设计或过程的工程更改 FMEA 包含关于一个设计或过程的知识集合 并且可能在生产开始以后被校正 如果至少以 下任何一点适用 对设计或过程的变更 操作环境的变更 要求的变更 法律 规范 顾客 过程的状态 质量问题 如工厂经验 0 公里 或现场问题 内部 外部投诉 危险分析和风险评估的变动 HARA 对威胁分析和风险评估的更改 TARA 产品监视的结果 经验教训 有两种主要的 FMEA 方法 根据产品功能分析或过程步骤 1 5 1 设计设计 FMEA 是一种分析技术 主要是由一个设计负责的工程师 小组作为一种手段来保证 在可能的范围 内 潜在的失效模式及其相关的原因或在生产之前 我们已经考虑并解决了失效的机制 每 一个项目 以及所有相关的系统 子部件和组件 都应该进行评估 设计 FMEA 分析了框图上所示边界所定义的关注系统的功能 其基础要素之间的关系以及与 系统边界以外的外部要素之间的关系 以确定和处理可能的设计弱点 从而最大限度地减少 潜在的失效风险 设计 FMEA 还可用于评估机器和工具等非汽车产品的失效风险 分析后的操作可用于建议设 计变更 额外测试和其他减少失效风险或提高测试在生产设计交付前探测失效的能力的操 作 在进行设计之前 FMEA 可能被用于推荐设计变更 额外测试和其他操作 1 5 2 过程过程 FMEA 设计 FMEA DFMEA 分析了产品在设计阶段可能出现的失效 而过程 FMEA PFMEA 分析了制 造 装配和物流过程的失效可能性 这里的重点是这些过程中可能产生的失效 这些失效可 能与设计 FMEA 分析的失效有所不同 1 5 3 从设计从设计 FMEA 到过程到过程 FMEA 的信息流的信息流 为了帮助沟通后果和严重程度 可以在不同的层之间评审 进行连接并接受严重程度评估 图 1 5 1 FMEA 接口 设计 FMEA 包含与过程 FMEA 保持一致的信息 件与件变异有关的原因 产品特性显示在产品图纸和 或规格中 例如 孔太大 设计错误 不是制造 孔隙率过高 设计错误 不是制造 与产品特性相关的终端用户失效影响的失效原因和严重程度 图 1 5 2 DFMEA 和 PFMEA 对接 过程FMEA包含需要与设计FMEA对齐的信息 FMEA设计中的失效模式和失效影响的严重程度也显示出来 孔太大 制造缺陷 不是设计 孔隙率过高 制造缺陷 非设计 在在DFMEA中 并非所有的中 并非所有的失效失效原因都是原因都是PFMEA中的中的失效失效模式 模式 注1 除设计后果外 还必须考虑进一步的过程后果 特别是对下游操作的潜在影响和对未 包括在设计FMEA中的操作者的安全的潜在影响 注2 在非标准开发流程中 对来自DFMEA到PFMEA的信息流的期望是不同的 例如在开发 将使用该流程生产的产品之前先开发一个 标准 流程 在这种情况下 适当的情况下是 这样的 这些多边环境协定之间的信息流动应由该组织确定 例子如下 为了在铸造金属齿轮箱中制造轴承座 使用钻头 通过选择不同直径的钻头 可以在2毫米 范围内变化 如果操作者选择错误的钻头 孔要么太大 要么小了2毫米 这两种失效都会 导致在设计FMEA中没有考虑到的失效后果 1 一个2毫米的孔过大 轴将有太多的切向发挥 例如 它可能会碰撞一个电容器 位于 附近的轴和打破它 2 一个 2 毫米的孔过小 轴不能组装到孔中 如果操作人员选择了正确的钻头 但该钻头已经磨损 就会产生失效 孔只是小于公差的 下限 从而可能导致在设计FMEA中已经分析过的失效后果 需要考虑的是 仅仅不符合产品特性就会导致失效 只有在这种情况下 设计FMEA中的失 效后果才会与过程FMEA中的失效后果相同 所有的失效后果都是由过程失效引起的 并且 在设计FMEA中没有被识别出来的 必须在过程FMEA中重新定义和评估 1 6 项目规划项目规划 五个T是在DFMEA或PFMEA的开始应该讨论的五个主题 以便及时取得最佳结果 避免 FMEA返工 这些主题可以作为项目启动的一部分 FMEA小组 包括哪些人 FMEA时间 什么时候完成 FMEA目的 我们要做什么 FMEA工具 我们如何进行分析 FMEA 任务 需要做哪些工作 1 6 1 FMEAFMEA 小组小组 FMEA小组由综合多学科 跨职能 成员组成 他们包含必要的专业知识 这应该包括对 FMEA 过程的促进性专业和知识 FMEA的成功取决于跨职能团队的积极参与 因为它需要集中于 讨论的主题 1 6 1 1 设计设计 FMEAFMEA 小组小组 核心小组可由下列人士组成 协调员 设计工程师 系统工程师 零部件工程师 测试工程师 质量 可靠性工程师 负责产品开发的其它人员 核心团队成员准备FMEA系统分析 步骤1 3 和参加FMEA会议 其它扩展团队成员可以根 据需要参与 由FMEA协调员协调 扩展小组可由下列人士组成 技术专家 过程 制造工程师 维修工程师 项目经理 功能安全工程师 采购 供应商 客户代表 其他可能具有专业知识的人员 他们将帮助核心团队分析产品的特定方面 1 6 1 2 过程过程 FMEAFMEA 小组小组 核心小组可由下列人士组成 协调员 过程 制造工程师 人机工程学工程师 过程验证工程师 质量 可靠性工程师 其他负责过程开发的人员 核心团队成员准备FMEA系统分析 步骤1 3 和参加FMEA会议 其它扩展团队成员可以根 据需要参与 由FMEA协调员协调 扩展小组可由下列人士组成 系统工程师 零部件工程师 技术专家 维护工程师 项目经理 维修人员 装配员 采购 供应商 其他 视需要 1 6 1 3 FMEAFMEA 小组的角色和职责小组的角色和职责 在组织的产品开发过程中 FMEA参与的以下角色和职责应该被分配 某个角色的职责可以 在不同的人之间分担 或者可以将多个角色分配给同一个人 1 6 1 3 1 管理者 例如项目经理管理者 例如项目经理 对识别风险和执行措施是否接受有决定权 定义前期工作负责人 FMEA协调员 设计 过程工程师负责执行来自分析结果的措施 管理层负责选择和分配资源 并确保在计划的项目时间内实施有效的风险管理负有最 终责任 FMEA开发和维护的责任人和所有者 管理者责任 还包括通过不断的审查和消除障碍为团队提供直接支持 负责预算 1 6 1 3 2 主管设计主管设计 工艺工程师工艺工程师 技术主管技术主管 FMEA内容的技术责任人 为技术和 或财务决策准备案例 定义组件 功能 要求和接口 关注主题 采购必要的文件和信息 吸取经验教训 1 6 1 3 3FMEAFMEA 协调员协调员 FMEA中工作流程的协调和组织 冲突的缓解 参与组建团队 参与编制粗略的时间表 参加分析阶段第一次小组会议的邀请 参与拟订决策准则 标准 在设计 工艺工程师的支持下 开发公司或生产线的评估表 可选 方法能力 FMEA 以及使参与者熟悉FMEA方法的能力 FMEA软件文档能力 必要时 社交技能 能够在团队中工作 有能力的主持人 说服能力 组织和表达能力 管理FMEA方法6个步骤的执行 如有必要 准备或总结FMEA会议 协调FMEA工作组 FMEA分析 建议行动 维护FMEA文件 处理决策性文件 注 任何具有相关能力和培训经验的团队成员都可以担任协调员 1 6 1 3 4 核心小组成员核心小组成员 提供相关产品和过程的经验知识 收集FMEA相关的产品或过程必要信息 展示FMEA小组的开发 计划状态 现有FMEA已知经验的贡献 参与执行FMEA的6个步骤 参与编写商业案例 吸取经验教训 1 6 1 3 4 扩展小组成员扩展小组成员 专家专家 收集有关特殊主题的补充资料 收集有关FMEA重点的产品或过程的必要信息 参与案例的准备 1 6 2 FMEAFMEA 时间节点时间节点 成功实施FMEA方案的最重要因素之一是及时性 在产品 过程变更最容易且成本最低的情 况下 及时完成FMEA将最大限度地减少后期变更风险 FMEA作为系统分析和失效预防的 方法 最好在产品开发过程的早期阶段启动 它可以用于评估风险 在当时有效 以启动行动来尽量减少风险 FMEA还支持要求的编 制 FMEA应根据项目前期计划进行 并根据分析情况在项目的各个阶段进行评估 建议公司根据公司特定的整体发展项目里程碑 为他们的FMEAs定义所需的成熟度水平 例如 在产品开发开始前 在概念阶段启动FMEA计划 当充份了解设计概念时 启动DFMEA 当充份了解生产概念时 启动PFMEA 应在同一期间内执行DFMEA和PFMEA 以同时优化产品和过程设计 DFMEA到PFMEA的信息流 在用于报价的设计规范发布之前 完成DFMEA分析 在开始工装生产之前完成DFMEA的措施 在最终的过程决策之前完成PFMEA分析 PPAP PPA之前完成PFMEA措施 注意 本FMEA时机的例外 包括非传统的开发流程 例如开发 标准 过程先于开发过程中 生产的产品的开发 图 1 6 1 FMEA 时间节点 APQP 阶段 图 1 6 2 FMEA 时间节点 MLA 阶段 1 6 3 FMEAFMEA 意图意图 每个 FMEA 小组的成员都需要对 FMEA 的目的和意图进行培训 使得小组成员给出时间承诺 并参与有意义的主动分析 建议进行意识水平培训 其中包括 6 步 FMEA 过程的概述 1 6 4 FMEAFMEA 工具工具 目前有很多 FMEA 软件可以开发 DFMEA 和 PFMEA 并追踪措施 有专用的 FMEA 软件 也有 在定制的标准电子表格填写 FMEA 的软件 公司可以开发自己的内部数据库解决方案或者购 买商业软件 在任何情况下 FMEA 小组必须了解并按照公司和 或客户的要求使用 FMEA 软 件 本手册中的图例包括如何使用结构树或电子表格开发 FMEA 的示例 在使用结构树来开发系 统 功能和失效时 还会显示该信息在报告中的视图 无论哪种情况 6 步骤过程都是一样 的 1 6 4 FMEAFMEA 任务任务 六步法 提供了任务框架和 FMEA 的交付成果 另外 FMEA 小组应根据要求准备与管理层 和客户来评审其分析结果 FMEA 也可由内审员 客户审核或第三方审核认证机构进行审核以确保每个任务都满足要求 FMEAFMEA 方法方法 对设计FMEA 过程FMEA和补充FMEA监测及系统响应 FMEA MSR 的分析在下面的章节 中都进行了详细的描述 因此 冗余是不可避免的 对用户来说 这样做的好处是 他们 可 以直接引用设计FMEA和 或过程FMEA和 或FMEA MSR章节 而不必参考其他章节 2 2 设计设计 FMEAFMEA 的执行的执行 设设计计 FMEAFMEA 分六个步骤执行分六个步骤执行 这六个步骤提供了执行失效模式和影响分析的系统方法 并作为技术风险分析的一个记 录 图 2 1 FMEA 步骤 2 1 2 1 设计设计 FMEAFMEA 第第 1 1 步 范围步 范围定义定义 2 1 1 2 1 1 目的目的 设计FMEA范围定义的目的是 根据所开发的分析类型 即系统 子系统或组件 定义FMEA 中包括和排除的内容 设计FMEA范围定义的主要目标是 定义 选择将哪些设计内容纳入分析之中 DFMEA活动的 项目计划 参见1 6 识别用于确定范围的相关经验教训和参考材料 团队职责的定义 在FMEA开始之前 必须对将要评估的内容有一个清晰的了解 排除的内容和分析内容同样 重要 在项目开始时确定范围 以确保方向和重点一致 FMEA小组应该关注导致根本原因的风险领域和有效的纠正措施 FMEA的讨论应该集中在至 少一个被适当组成的成员所注意到的关注领域 最好是避免对低风险问题进行冗长的讨论 风险越大 讨论就越深入 低风险问题应该减少 但要进行适当的讨论 参考文献 有效的FMEAs 卡尔森 约翰威利父子公司 2012 以下来源可协助团队确定FMEA 法律要求 技术要求 客户要求 期望 外部和内部客户 要求说明 功能模型 区块 框图 参数图 界面图 焦点 分析的关注点 矩阵 示意图 是否可以理解成结构简图或设想图 材料清单 BOM 以前同类产品的FMEA 危险分析和风险评估 HARA 威胁分析与风险评估 TARA 可制造性与装配设计 DFM A 质量历史 内部 零里程 现场失效 保修和类似产品的政策索赔 质量功能展开 在定义单个FMEA范围时 可考虑下列准则 包括但不限于 技术新颖性 创新程度 可靠性历史 设计的复杂性 人员和系统的安全 网络物理系统 包括网络安全 法规遵守情况 目录和标准件 在范围定义中 DFMEA 文档的表头应该被填满 标题包含了一些基本的 DFMEA 范围信息 如 下 公司名称 DFMEA公司名称 系统 子系统 组件 部件 被分析产品的名称 客户名称 本文档和系统 子系统 组件 零件的客户名称 车型年 平台 车辆型号年和 或 适用的车辆计划 主题 DFMEA项目名称 开始日期 团队启动 DFMEA 的日期 跨职能团队 其成员包括来自组织的人员 并可包括客户和供应商代表 团队成员可 以是组织的内部或外部人员 DFMEA修订日期 特定唯一的DFMEA文档的修订 该文档被更改的最新日期 DFMEA ID号 DFMEA文档的唯一标识号 设计责任 负责设计的人的姓名 该人还接受DFMEA的内容和结果的所有权 保密级别 DFMEA所有者确定的保密级别 例如 内部商业使用 专有 保密 2 2 2 2 设计设计 FMEAFMEA 第第 2 2 步 结构分析步 结构分析 2 2 1 2 2 1 目的目的 设计结构分析的目的是将设计分解为系统 子系统和组件 以便进行技术风险分析 设计结构分析的主要目标是 确定相关的系统元素和确定系统结构 分析范围的可视化 分析定义的系统元素之间的关系 接口和相互作用 可视化 通过例如结构树 区块 框图等 2 2 22 2 2 系统系统 系统结构由系统元素组成 根据分析的范围 设计结构的系统元素可以由系统 子系统 组件和部件组成 复杂的结构可以分为若干结构 工作包 或不同层次的框图 并根据组 织原因分别进行分析 或确保足够清楚 一个系统有一个界限 将它与其他系统和环境分 隔开来 它与环境的关系是由投入和产出决定的 2 2 3 2 2 3 系统系统 FMEAFMEA 系统FMEA由各种子系统和组件组成 这些子系统和组件表示为系统元素 系统元素是功能 项的独特组件 而不是功能 要求或特性 系统和子系统依赖于视点或职责系统在车辆级别提供功能 这些功能通过子系统和组件级 联 为了分析的目的 一个子系统被认为是作为一个系统相同的方式 系统FMEAs可以分析系统 子系统 环境和客户 如第N层 OEM和最终用户 之间的接口和 交互作用 系统中可能有软件 电子和机械组件 系统的例子包括 车辆 传动系统 转向系统 制 动系统或电子稳定控制等 2 2 4 2 2 4 组件组件 FMEAFMEA 一个组件FMEA是一个系统FMEA的子集 例如 一个刹车片是制动总成的一个组成部分 它 是底盘系统的一个子系统 2 2 5 2 2 5 定义客户定义客户 在 FMEA 分析中有两个要考虑的主要客户 都可以考虑在内 最终用户 在产品得到充分开发和销售后使用该产品的个人 装配和制造 制造操作 如动力总成 冲压和制造 以及车辆 产品装配和生产材料加 工的地点 处理产品与其装配过程之间的接口对于有效的FMEA分析是至关重要的 这 可能是任何后续或下游操作 也可能是下一个制造过程 了解这些客户可以帮助定义这些功能 要求和规范更加可靠 并有助于确定相关失效模式 的影响 注意 在不知道最终用途的情况下 参考 2 4 5 节中的说明 为了可视化一个系统的结构 通常使用两种方法 区块 框图 结构树 2 2 62 2 6 区块区块 框图框图 产品的框图 见图2 2 1 显示了产品组件之间的物理和逻辑关系 有不同的方法和格式来 构造一个框图 框图显示了在以下范围内的组件和子系统之间的交互作用设计以及与产品客户 制造 服 务 发货等的接口 区块 框图应该识别出每一个人和每一样东西 这些设计界面在其使用 寿命内 图可能以行连接的方框的形式出现 每个方框对应于产品的一个主要组件 这些线与产品 组件的关系或相互接口是一致的 组织确定区块 框图的最佳方法或格式 在DFMEA准备中使用的图表应该包括在DFMEA文件 文档中或在其中引用 2 2 7 2 2 7 结构树结构树 结构树按层次排列系统元素 并通过结构化连接说明依赖关系 为了防止冗余 每个系统元素只存在一次 这就保证了完整系统的结构清晰的说明 每个系统元素下排列的结构是独立的子结构 见图2 2 2 系统元素之间的交互稍后可以描述为功能并由功能网表示 见步骤3功能分析 总是存在一个系统元素 即使它只是从功能派生出来 并且还不能更清楚地指定 图 2 2 2 使用结构树的结构分析示例 该系统结构可以在电子表格的结构分析部分创建 图 2 2 3 使用电子表格进行结构分析的示例 1 系统 项 分析范围内的最高集成度 2 系统元素 项 接口 焦点元素 也是考虑失效链的主题 层的元素 2 3 2 3 设计设计 FMEAFMEA 第第 3 3 步 功能分析步 功能分析 2 3 1 2 3 1 目的目的 设计功能分析的目的是确保要求 规范中规定的功能被适当地分配给系统元素 设计功能分析的主要目的是 将功能与相关系统元素联系起来 产品功能概览 使用参数图或其他方法详细描述每个功能 为个别功能分配所需资源 特点 通过功能树 网络 功能矩阵等可视化 与预期用途相关的客户 外部和内部 功能联系 该结构提供了基础 以便能够就每个系统元素的功能和要求对其进行单独分析 为此 有必要全面了解系统的运行条件和环境条件 如热 冷 灰尘 溅水 盐 冰 振 动 电气失效等 2 3 2 2 3 2 功能功能 功能描述了项 系统元素的意图 一个功能被分配给一个系统元素 同样一个结构元素也可以包含多个功能 功能的说明必 须是清楚的 推荐的短语格式是使用 动作动词 后接 名词 来描述一个可度量的功能 功能应该是现在时态 它使用动词的基本形式 交付 包含 控制 装配 传递 例如 输送动力 含流体 控制速度 传热 颜色黑色 功能描述了一个项 系统元素的输入和输出之间的关系 目的是完成一个任务 注 一个部件 即零件清单中的零件或项 在没有输入 输出的情况下 可能有一个目的 功能 例如密封 润滑脂 夹子 支架 外壳 接头 焊剂等都有功能和要求 包括材 料 形状 厚度等 除了一个项的主要功能外 还可以评估的其他功能包括诸如接口功能 诊断功能和可服务 性功能等辅助功能 见图2 3 1 见图 2 3 1 输入 界面 输出过程 2 3 3 2 3 3 界面界面 接口是一种描述系统元素之间交互的功能 接口有五种主要类型 物理连接 例如支架 螺栓 夹具和各种连接器 材料交换 例如 气压 液压油或任何其他流体或物料的交换 能量传递 如热量传递 摩擦或运动传递 如链条或齿轮 数据交换 如计算机输入或输出 线束 电信号或任何其他类型的信息交换 网络安 全项目 人 机 例如控制 开关 镜子 显示器 警告 座位 出入口 另一种类型的界面可以描述为没有物理连接的部件之间的物理间隙 间隙可以是静态和 或 动态的 由于接口可以包含高达50 或更多的全部失效模式 因此 除了子系统和组件本身的内容 外 任何FMEA都必须仔细考虑子系统和组件的接口 对每个接口和交互的责任可以在FMEA团队内部或FMEA团队之间定义 2 3 4 2 3 4 要求要求 要求是与功能性能相关的可测量特性 如功率 电能 流体 体积 转速 转速 热 温度 色衰退 臭氧电阻 功能要求是判断或度量功能的预期性能的标准 一个要求可以用它的定义性质来描述 这些性质可以分为两类 功能性要求和非功能性的 要求 非功能性要求是对设计决定的自由度的限制 如材料刚度 功能 非易燃材料 非功能 性 的材料选择 ISO9000将要求定义为需求的或期望的陈述 通常是隐含的或强制性的 指定的要求是由客 户在书面信息中指定的 一般隐含的 要求是组织的习惯或通常作法 这意味着 正在考 虑的要求或期望将适用于相关方 强制性的要求通常与客户必须遵守的安全文件或管理指 令相关联 要求可以来自外部和内部的各种来源 法律要求 环境友好型产品设计 适合回收利用 在操作者有可能误用的安全 不易燃 行业准则及标准 如ISO VDA SAE等 如ISO 26262功能安全 SAE J3061安全等 客户要求 强制性的 如在客户规格中 和隐含的 如不受禁止的材料 在所有规定的条件下 内部要求 特定产品 例如 要求可制造性 测试的适用性 与其他现有产品的兼容性 可重用 性 清洁性 生成性 入口和粒子扩散 一旦客户的要求完全确定 项 系统元素在范围上的功能就从它们派生而来 2 3 5 2 3 5 产品特性产品特性 产品特性是产品的一个显着特征 或可量化的属性 例如 直径或表面光洁度 2 3 62 3 6 参数图参数图 P P 图图 P 图是一种结构化的工具 可以帮助团队理解与功能相关的物理概念 并将项 系统元素对 环境影响和噪声因素的敏感性降至最低 P 图可以在必要时显示对系统元素的影响 该团队分析了设计的预期输入 预期和非预期的输出 以及那些可影响性能的受控和非受 控制的因素 产品的输入和输出 即产品的预期功能和副作用 环境影响 噪声因素和控制因素 都有 助于确定非预期的输出 利用该模型 可以对具有必要输入和输出的各个功能进行表示和讨论 并给出了分配给功 能的控制因子 特别要注意所有的噪声因素 如运行条件 在现实中 项 系统元素的输出 灰域 经常偏离 改变期望的行为 直线 控制因素作用 于设计 以达到尽可能接近预期行为的目的 完整的功能描述构成了随后的失效分析和风险缓解的基础 功能在P 图中描述 主动动词后跟一个现在时态的可度量名词 并与要求相关联 以下是一项参数图 用以评估对产品主要功能的影响 图2 3 3 参数图 2 3 7 2 3 7 功能关系的可视化功能关系的可视化 必须演示几个系统元素的功能之间的交互作用 例如 作为一个功能树 网络 或功能矩 阵 分析的重点从OEM到第1级供应商再到第N级供应商 创建功能树 网络或功能矩阵的目的是要在功能之间集成技术依赖关系 因此 它随后支持 对失效依赖关系的可视化 当层次链接之间存在功能关系时 功能之间存在潜在的失效关 系 否则 如果层次关联功能之间没有功能关系 那么关联的失效之间也就没有潜在的关 系 为了准备功能树 网络 必须检查所涉及的功能 子功能使一个整体功能得以执行 所有子 功能在功能结构 布尔AND 关系 中逻辑地相互连接 一个功能结构从上到下变得更加详细 低阶功能描述了高阶功能是如何完成的 对于功能 结构的逻辑链接 询问一下是有帮助的 低阶功能如何启用较高阶的功能 自上而下 和 为什么需要低阶功能 自下而上 图2 3 4 使用结构树做功能分析示例 图2 3 5 使用电子表格的功能分析示例 表头栏位编号 1 2 3 和颜色编码包括帮助于显示对齐和相关内容分析的功能结构分析 见图2 3 6 在这一节中 从左到右回答这个问题 低阶功能如何启用的高阶功能 1 系统的功能 在分析范围内的功能 2 系统元素的功能和预期的性能输出 在结构分析中识别的关联系统元素 焦点中的项 的功能 3 组件元素和输出的功能或特性 在结构分析中识别的相关组件元素的功能 2 4 2 4 设计设计 FMEAFMEA 第第 4 4 步 失效分析步 失效分析 2 4 1 2 4 1 目的目的 设计失效分析的目的是确定失效原因 模式和后果 并显示它们之间的关系 以便能够进 行风险评估 设计失效分析的主要目的是 识别分配给结构元素中的职能的潜在失效 建立失效链 后果 模式 原因 失效关系的可视化 失效网和 或FMEA电子表格 客户和供应商之间的合作 失效后果 2 4 2 2 4 2 失效失效 功能的失效由功能推导而来 有几种可能的失效模式 包括 功能丧失 即无法操作 在价值上卡住 部分功能 即性能损失 性能下降 即性能随时间下降 超越功能 即超出可接受阈值的操作 间歇功能 即操作随机启动 停止 开始 非预期功能 即在错误的时间操作 意外的方向 不相等的性能 延迟功能 即非预期时间间隔后的操作 图2 4 1 失效类型 系统和子系统失效模式的描述是以功能损失或退化 例如 当手轮向左移动时 向右转 作为意外功能的一个例子来描述的 必要时 应包括车辆的运行状况 例如在启动或关闭 期间失去转向助力 组件 部件的失效模式由名词和失效描述组成 例如密封扭 对失效的描述对于打算阅读它的人员来说必须是清楚和可以理解的 一个陈述 不满足 不好 有缺陷 坏了 等等都是不够的 一个功能可能会有多个失效 所以团队不应该识别一个失效就停止 他们应该问 有其他 失效呢 图2 4 2 失效定义 2 4 3 2 4 3 失效链失效链 FMEA中的失效分析 有以下三个不同的方面 失效后果 FE 失效模式 FM 失效原因 FC 图2 4 3 理论失效链模型 2 4 4 2 4 4 失效网络与失效链分析失效网络与失效链分析 在功能的基础上 推导出失效模式 并在失效分析过程中建立了失效链 如失效结构 失效 树 失效网络 图2 4 1 失效结构的焦点元素是失效模式 以及与之相关的失效后果和失效原因 根据分析是在系统 子系统还是组件级别进行的 失效可以被视为失效后果 失效模式或 失效原因 失效模式 失效原因和失效后果应与FMEA表格中的相应列相对应 图2 4 4 不同等级的失效结构 要将失效原因与失效模式联系起来 问题应该是 为什么失效模式会发生 要将失效的后果与失效模式联系起来 问题应该是 失效模式的事件中发生了什么 图2 4 5使用结构树做失效分析示例 失效的结构可以在电子表格的失效分析部分中创建 图2 4 6 使用电子表格做失效分析示例 以下再次遵循标题编号 1 2 3 和颜色编码 通过检查功能分析中的项 开始构建失效 链 1 失效后果 FE 与 系统或系统元素的功能 相关的失效在功能分析中的影响 2 失效模式 FM 与功能分析中的 系统元素的功能 相关的失效模式 或类型 3 失效原因 FC 在功能分析中与 组件元素和输出的功能或特性 相关的失效原因 2 4 52 4 5失效后果失效后果 失效后果 被定义为失效模式的结果 描述对下一个级的产品集成的影响 内部或外部 作为车辆运营者的最终用户 外部 以及适用的政府法规 监管 客户影响应该说明用户可能注意到的或体验到的内容 包括那些可能影响安全性的影响 目的是预测与团队知识水平一致的失效后果 一个失效模式可能有多个与内部和外部客户 的影响 作为设计协作的一部分 OEMs可以与供应商和子供应商共享后果 根据10个等级评定失效后果的严重程度表D1 对最终用户 车辆操作员失效后果的例子 无可识别的影响 噪音 例如 不对中 摩擦 吱吱声 嘎吱声 外观不良 近景难看 褪色 化妆品腐蚀 噪声 例如 流体噪声 吱吱声 啁啾声和嘎嘎声 气味难闻 手感粗糙 努力增加 操作受损 间歇 无法操作 电磁兼容 EMC 外部泄漏造成性能损失 运行不稳定 不能驾驶汽车 步行回家 不遵守政府规定 驾驶或刹车损失 注意 在某些情况下 进行分析的团队可能不知道终端用户的影响 例如目录部件 现成 产品 第3级组件 当不知道这些信息时 应根据零件功能和规格来定义影响 在这些情况 下 系统集成人员负责确保选择正确的部分 例如汽车 卡车 船舶 农业 另一列显示在 公司或产品线示例 的分级表上 2 4 6 2 4 6 失效模式失效模式 失效模式定义为一个项可能无法满足或交付预期功能的方式 失效模式来源于功能 失效模式应该用技术术语来描述 而不一定是客户注意到的症状 在准备DFMEA的过程中 假设设计将按照设计意图进行制造和组装 如果历史数据显示制造 过程中存在缺陷 可以由团队自行决定是否进行例外处理 组件级失效模式的例子可以是 但不限于 不正确 正确 龟裂 组件龟裂 变形 组件变形 断裂 组件断裂 松脱 部分松脱 氧化 部分氧化 黏贴 组件黏贴 系统级失效模式的例子可以是 但并不限于 完全失水 脱离得太快 不脱离 不传递扭矩 不保持充分扭矩 结构支持不足 结构支撑损失 无信号 间歇信号 提供太多的压力 信号 电压 提供的压力 信号 电压不足 不能承受负载 温度 振动 2 4 72 4 7失效原因失效原因 失效原因是指失效模式发生的原因 是失效的进程 原因造成的后果是失效模式 尽可能 识别每种失效模式的所有潜在原因 原因应尽可能简明 完整地列出 以便针对适当的原 因 采取补救措施 控制和行动 潜在来源和相关的失效原因的类型可能是 但不限于 功能性能设计不当 指定的材料不正确 几何形状不正确 选择的零件不正确 指定的 表面光洁度不正确 行程规格不适当 指定的摩擦材料不适当 润滑能力不足 设计 寿命假设不正确 计算程序不正确 软件规范不当 维护指南不当等 系统交互作用 机械接口 流体流动 热源 控制器反馈等 随时间变化 良率 疲劳 材料不稳定 蠕变 磨损 腐蚀 化学氧化 电迁移 过 应力等 外部环境 热 冷 潮气 振动 路面碎片 路面盐等 车辆操作员错误或行为 错误的齿轮使用 错误的踏板使用 超速 拖航 错误的燃 料类型 服务损坏等 件到件的变化 公差范围内的变化 缺乏可靠的制造设计 零件几何允许零件安装向后或倒过来 零件缺乏明显的设计特 征 运输容器设计使零件擦伤或粘在一起 零件处理会造成损坏 等等 软件问题 未定义的状态 不完整的代码测试 损坏的代码 数据 详细说明失效原因 以便更准确地应用预防和探测控制 结构分析 功能分析和失效分析 可以记录在下面的电子表格中 2 4 8 2 4 8 总结总结 结构分析 功能分析和失效分析都是完整的结构树或电子表格 可以有多个视图 图2 4 7 DFMEA失效结构表格 图2 4 8 在电子表格中查看产品项 功能 失效 图2 4 9 在电子表格中查看产品步骤 功能 失效 图2 4 10 在电子表格中查看产品工作元素 功能 失效 图2 4 11 DFMEA记录失效结构 2 5 2 5 设计设计 FMEAFMEA 第第 5 5 步 风险分析步 风险分析 2 5 1 2 5 1 目的目的 设计风险分析的目的是通过评估严重度 发生和探测来估计风险 并对行动的需求进行优 先排序 设计风险分析的主要目的是 分配预防控制 现有的和 或计划的 探测控制的分配 现有的和 或计划的 每条失效链的严重度 发生和探测等级 客户和供应商之间的协作 严重度 行动优先级的评价 2 5 2 2 5 2 设计控制设计控制 目前的设计控制已被证明是为类似的以前的设计而建立的 设计控制文件是设计稳健性的 基础 预防类型控制和探测类型控制是当前验证和验证方法库的一部分 预防控制提供信 息或指导 用于作为设计的输入 探测控制描述已建立的验证和验证程序 这些程序在出 现失效时已被证明能探测到失效 对用于防止发布的测试过程中的失效或行项目的设计功 能的具体引用将在失效和设计控制之间建立可信的联系 必要但不属于当前已定义程序库 的那些预防和 或探测方法 应作为DFMEA中的操作编写 2 5 32 5 3 目前的预防控制目前的预防控制 PC PC 当前的预防控制描述了如何使用已建立的资源来减轻导致失效模式的潜在原因 它们描述 了确定发生等级的基础 预防控制与性能要求有关系 对于非上下文设计的 作为库存或目录物品从供应商处购买的物品 预防控制应具体说明 该物品如何满足性能要求 这可作为参考目录中的规格表 当前的预防控制必须清楚而全面地描述 并引证 如有必要 可以通过参考附加的文件来 完成 列出诸如 经过证明的材料 或 被证明的材料 之类的控制并不是一个明确的指 标 也不是一个足够明确的指标 DFMEA团队还应该把设计中的安全边际作为预防控制 当前预防控制的示例 EMC指令遵守 指令 89 336 EEC 系统设计根据模拟 公差计算和程序 分析概念 以建立设计要求 公布的设计标准螺纹类 热处理规范图纸 传感器性能规范 机械冗余 安全失效 可测试性设计 设计和材料标准 内部和外部 文件 类似设计的最佳实践 经验教训等的记录 防错法 防错设计例如零件几何防止错误的方向 与以前的应用程序验证的设计完全相同 并具有记录的性能历史记录 但是 如果工 作周期或操作条件发生变化 则结转项目需要再重新验证 以便探测控制与此相关 屏蔽或防护 可减轻潜在的机械磨损 热暴露或 EMC 与最佳做法的一致性 在预防措施完成后 该事件由探测控件验证 2 2 5 4 5 4 目前的探测控制目前的探测控制 DC DC 当前探测控制在释放物料以进行生产之前探测失效原因或失效模式是否存在 FMEA 中列出