潜在失效模式和后果教材

潜在失效模式和后果分析FMEA（PotentialFailureModeandEffectsAnalysis）1目录

概述DFMEAPFMEA2概述术语失效：功能降低或丧失。潜在：失效可能发生，但不一定发生。失效模式：失效的表现形式。潜在失效模式和后果分析(FMEA)提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。时间：在产品/过程/服务的策划的阶段；对象：产品的子系统、零件和过程的各工序逐一进行分析；目的：找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，预先采取措施，减少其严重程度，降低其可能发生的概率；结果：使活动规范化和文件化。3FMEA与FMA、FTAFMEA与FMA(FailureModeAnalysis，即失效模式分析)。FMEA是事前行为；FMA是事后行为。FMEA与FTA(FailureTreeAnalysis，即失效树分析)。FMEA是从局部失效入手，分析其对上一级系统、相关部分、下游程序及总成的后果；FTA一般由系统的失效模式入手，分析造成失效产生的原因。4FMEA的目的发现、评价、消除/减少潜在的失效，并记录之。5FMEA的实施准备工作每项工作要落实到人，包括编制，完成要靠集体协作，综合每个人的智慧——设计、分析/试验、制造、装配、服务、回收、质量及可靠性等方面有经验的专业人才。及时性是成功实施FMEA的重要因素之一，因其是一项“事先的行为”，而不是“事后的行为”(FMA)。FMEA是从分析零件/工序入手，分析对系统影响的后果，是“由上而下”的分析途径。而不是“自下而上”失效树(FTA)的分析途径.FMEA可分为DFMEAPFMEA等。建议根据FMEA的质量目标(见手册附录A和B)对FMEA文件进行评审,包括管理评审.6FMEA分析的过程顺序功能、特性或要求是什么？会有什么问题？-无功能；-部分功能/功能过强/功能降低；-功能间歇；-非预期功能后果是什么？有多糟糕？能做些什么？-设计更改-过程更改-特殊控制-标准、程序或指南更改。起因是什么？发生的频率如何？怎样能得到预防和探测？该方法在探测时有多好？7DFMEA

负责设计的工程师/小组主要采取一种分析技术：—以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分考虑和说明；—使之规范化和文件化。8DFMEA的作用

DFMEA为设计过程提供支持，它以如下的方式降低失效(包括产生不期望的结果)的风险：客观地评价设计，包括功能要求及设计方案；评价为生产、装配、服务和回收要求所做的设计；增加在设计阶段就考虑失效模式及后果的可能性；为设计、开发和确认项目的策划提供更多的信息；从顾客的观点出发，开发失效模式的排序，为设计改进、开发和确认试验/分析建立一套优先控制系统；注：顾客不仅是“最终使用者”，也包括负责整车或更高一层总成设计的工程师/设计组及负责生产、装配和服务活动的生产/工艺师。对降低风险的措施进行跟踪和记录；对今后的分析研究和设计是极好的参考；记录DFMEA的结果；9DFMEA不不依依靠靠过过程程来来克克服服潜潜在在的的设设计计缺缺陷陷，，但但要要考考虑虑制制造造/装装配配过过程程的的技技术术/身身体体的的限限制制，，如如：：必要要的的拔拔摸摸斜斜度度；；表面面处处理理的的限限制制；；装配配空空间间/工工具具的的可可接接近近性性；；钢材材淬淬硬硬性性的的限限制制；；公差差/过过程程能能力力/性性能能。。DFMEA尚尚应应考考虑虑产产品品维维修修(服服务务)及及回回收收的的技技术术/身身体体的的限限制制，，如如：：工具具的的可可接接近近性性；；诊断断能能力力；；材料料分分类类符符号号(用用于于回回收收)。。10谁来来做做FMEA由设设计计责责任任工工程程师师编编制制、、启启动动，，核核心心小小组组参参与与；；对有有专专利利权权的的设设计计，，可可由由供供方方制制定定；；责任任工工程程师师应应主主动动，，直直接接地地同同有有关关部部门门的的代代表表联联系系：：装装配配、、制制造造、、分分析析/试验验、、可可靠靠性性、、材材料料、、质质量量、、服服务务和和供供方方、、以以及及与与之之相相关关的的设设计计部部门门(高高或或低低层层次次的的总总成成或或系系统统、、子子系系统统或或部部件件)。。11什么时候做DFMEA是是一份动态文文件，即反应应最新状态：：新设计、新技技术；对现有设计的的修改；将现有的设计计用于新的环环境、场所。。开始于一个设设计概念最终终形成之时或或之前；在产品开发的的各个阶段，，发生更改或或获得信息时时，持续予以以更新或评审审(注意考虑虑对相关部分分的影响)；；在产品加工图图样完成之前前全部完成。。12准备工作成立小组；必要的资料：：经由质量功能能展开(QFD)而得到的设计计要求；产品的可靠性性和质量目标标；产品的使用环环境；以往类似产品品的失效分析析(FMA)资资料；以往类似产品品的DFMA资料料；初始工程标准准；初始特殊特性性名细表；DFMA标准准表格。131415系统、子系统统或零部件的的框图举例：系统名名称：闪光灯灯车型年：XX年产品FMEA编号号：XX10D001开关开/关灯罩灯泡总成电池21极板+5345弹簧-4闪光灯各部件件的之间连接接方法：1不连接（（滑动配合））2铆接3罗纹连接接4卡扣连接接5压紧连接接工作环境极限限条件：温度：-20~160F耐腐蚀性：试试验规范B冲击：6英尺尺下落外部物质：灰灰尘湿度：0~100%RH列举一种框图图，FMEA小组也可以以用其他形式式的框图阐明明要分析中考考虑的项目。。标明信息、能能量、力、流流体等的流程程；明确该系统的的过程(输入入、功能、输输出)；表示系统内零零部件的连接接和关系(逻逻辑顺序);该图的复制件件应伴随DFMEA过程程.161718192021222324252627282930潜在失效后果果潜在失效后果果：顾客感受受道的失效模模式对功能的的影响或影响响安全性和法法规的符合性性。失效链：一个个潜在的失效效事件的发生生，如果没有有采取或来不不及采取或事事实上不可能能采取措施，，而引起下游游系统/相关关系统产生连连锁失效事件件。示例如下下：道路不平引起的振动与车身扭转水箱支架断列水箱与风扇碰撞水箱冷却水管被风扇刮伤水箱冷却液泄露冷却系过热发动机汽缸损坏水箱后倾汽车停驶环境条件伴生模式最终模式根源模式中间模式最终模式31失效后果的分分析要运用失失效链分析方方法，分清直直接后果、中中间后果和最最终后果。失效后后果可可从以以下方方面考考虑：：对完成成规定定功能能的影影响；；对上一一级完完成功功能的的影响响；对系统统内其其它零零件的的影响响；对顾客客满意意的影影响；；对安全全和政政府法法规符符合性性的影影响；；对整车车系统统的影影响。。3233后果评定准则：后果的严重度严重度无警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，它是在没有任何失效预兆的情况下影响到行车安全或不符合政府的法规。10有警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，是在具有失效预兆的前提下所发生的，影响到行车安全和/或不符合政府的法规。9很高车辆/项目不能运行(丧失基本功能)。8高车辆/项目可运行，但性能下降，顾客非常不满意。7中等车辆/项目可运行，但舒服性/方便性项目不能运行，顾客不满意6低车辆/项目可运行，但舒服性/方便性项目的性能下降，顾客有些不满意。5很低配合和外观/尖响和咔哒响等项目不舒服。大多数顾客(75%以上)能感觉到有缺陷。4轻微配合和外观/尖响和咔哒响等项目不舒服。50%的顾客能感觉到有缺陷。3很轻微配合和外观/尖响和咔哒响等项目不舒服。有辨别能力的顾客(25%以下)能感觉到有缺陷。2无无可辨别的后果。1推荐的的评价价准则则343536潜在失失效起起因/机理理典型的的失效效起因因，如如：材材料选选择不不当、、设计计寿命命估计计不足足、应应力过过大、、润滑滑不足足、维维修保保养说说明不不当、、环境境保护护不够够、计计算错错误、、规定定公差差不当当、软软件规规范不不当等等。起因的的评估估可与与制造造/装装配联联系起起来，，归纳纳为：：误操操作、、技术术与体体力的的限制制、对对变差差的敏敏感：：与制造造/装装配无无关的的原因因：当当制造造/装装配符符合规规范的的情况况下，，发生生了失失效；；与制造造/装装配有有关的的原因因：采采用的的制造造/装装配设设计在在技术术或操操作者者体力力上的的限制制与难难度，，以及及容易易产生生误操操作而而引起起的潜潜在失失效。。既是是与产产品设设计中中可制制造性性、装装配性性有关关的问问题(纯属属制造造与装装配过过程的的问题题原则则上由由PFMEA解解决)。典型的失效效机理：如如，屈服、、疲劳、材材料不稳定定、蠕变、、磨损、腐腐蚀、化学学氧化等。。3738失效发生可能性可能的失效率频度数很高:持续性失效

≥100个每1000辆车/项目1050个每1000辆车/项目9高:经常性失效20个每1000辆车/项目810个每1000辆车/项目7中等:偶然性失效5个每1000辆车/项目62个每1000辆车/项目51个每1000辆车/项目4低:相对很少发生的失效0.5个每1000辆车/项目30.1个每1000辆车/项目2极低:失效不太可能发生≤0.01个每1000辆车/项目1推荐的DFMEA频频度评价准准则3940现行设计控控制目的：对潜在的失失效模式及及其起因采采取预防措措施，防止止其成为事事实；对目前已经经用于相同同或类似的的设计中控控制方法进进行分析，，评估其有有效性及其其风险。两种类型的的设计控制制：预防：防止止失效的起起因/机理或失效效模式出现现，或降低低其出现的的几率；探测：在项项目投产之之前，通过过分析方法法或物理方方法，探测测出失效的的起因/机理或失效效模式。如使用单栏栏表格，在在列出的每每一个预防防控制前加加上“P”、在列出出的每一个个探测控制制之前加““D”。一旦确定设设计控制，，应评审所所有的预防防措施以决决定是否要要变化频度度数。用于制造/装配过程的的检验/试验不能视视为设计控控制。4142探测度准则：设计控制可能探测出来的可能性探测度定级绝对不肯定设计控制将不能和/或不可能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式,或根本没有设计控制10很极少设计控制只有很极少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式9极少设计控制只有极少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式8很少设计控制有很少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式7少设计控制有较少的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式6中等设计控制有中等机会能找出潜在的起因/机理及后续失效模式5中上设计控制有中上多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式4多设计控制有较多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式3很多设计控制有很多机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式2几乎肯定设计控制几乎肯定能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式1推荐的DFMEA探探测度评价价准则434445464748跟踪踪责任工程师师应确保建建议措施落落实，并按按规定的日日期完成：：保证设计要要求得到实实施；评审工程程图样和和规范；；确认这些些已反应应在装配配/生产文件件中；评审PFMEA和控控制计划划。DFMEA是动动态文件件，应永永远体现现最新的的设计水水平，包包括投产产后发现现问题而而采取的的设计修修改和措措施。49PFMEA制造和装装配过程程潜在失失效及后后果分析析50PFMEAPFMEA是一一种分析析技术，，用以最最大限度度地保证证已充分分地考虑虑到并指指明潜在在失效模模式及与与其相关关的起因因/机理理：确定过程程功能和和要求；；确定与产产品和过过程相关关的潜在在失效模模式；评价潜在在失效对对顾客的的影响；；确定潜在在制造或或装配过过程失效效的起因因，确定定要采取取控制来来减少失失效发生生或找出出失效条条件的过过程变量量；确定过程程变量以以此聚焦焦于过程程控制；；编制潜在在失效模模式分级级表，然然后建立立考虑预预防/纠纠正措施施的优选选体系；；将制造或或装配过过程的结结果编制制成文件件。51谁来做PFMEA由制造责责任工程程师编制制、启动动，核心心小组参参与；责任工程程师应主主动地直直接同有有关部门门的代表表联系：：设计、、装配、、制造、、材料、、质量、、服务和和供应、、以及下下一道工工序的部部门。52什么时候候做PFMEA是一一个动态态文件，，始终反反映最新新的水平平及最近近的相关关措施，，包括开开始生产产以后发发生的：：新设计、、新技术术、新过过程；对现有的的设计、、过程及及其修改改；将现有的的设计、、过程用用于新的的场所、、环境。。PFMEA应在在生产工工装准备备之前，，开始于于过程可可行性研研究分析析阶段或或之前，，完成于于过程设设计文件件完成之之时。53DFMEA与PFMEA的分分工和联联系分工DFMEA发现现、评价价、消除除设计中中的潜在在失效；；PFMEA发现现、评价价、消除除过程(制造/装配)中的潜潜在失效效。联系PFMEA的输输入是DFMEA。54准备工作作建立小组组；必要的资资料：过程流程程图，其其复制件件应伴随随PFMEA；过程特性性矩阵表表；现有的类类似的PFMEA资料料；现有的类类似的过过程FMA资料料；特殊特性性(过程程)名细细表;工程规范范。55过程流程程图过程流程程图是对对材料整整个制造造和装配配过程直直观地描描述其连连续流程程的计划划工具。。作用：制造方法法改进分分析，减减少流程程工步的的数量可可以用于于时间和和距离的的研究，，决定生生产线的的平衡及及改进制制造。了解用于于流程每每一步的的模具、、设备或或检具的的细节。。了解每一一项操作作对产品品和过程程变化的的影响因因素。这这些因素素可能是是与材料料、工具具、设备备、工位位器具、、环境条条件及操操作相关关。5657◆过程符号号的定义义：○--移移动。整整个过程程中，在在制造步步骤以外外，将材材料从一一个场所所移到另另一个场场所的所所有步骤骤。△--储储存。整整个过程程中，在在制造步步骤以外外，将材材料临时时或长期期地放于于某一场场地的所所有步骤骤。

--制制造。在在整个过过程中，，材料经经历外观观及内部部变化的的全部步步骤。□--检检验。在在整个过过程中，，对于完完成的质质量和数数量进行行检查的的全部步步骤。585960616263646566676869707172737475767778潜在失效效模式失效模式式的两种种类型Ⅰ型：不不能完成成规定的的功能，，如：零零件超差差、错装装等。Ⅱ型：产产生了非非期望功功能，如如：加工工过程使使操作者者或机器器受到伤伤害、损损坏，产产生有害害气体、、过大的的噪声、、振动，，过高的的温度、、粉尘、、刺眼的的光线等等。当发发生此种种情况时时，应列列出其限限值。在考虑过程失失效模式时，，常使用如下下的思想方法法：零件/过程为为什么会不满满足要求？零件为什么会会被拒收？如如，焊接过程程零件被拒收收可能是因为为：焊不透、、焊穿、焊接接后零件变形形等。零件被拒收，，即要考虑最最终顾客，也也要考虑下一一道工序及下下游工序。可运用如下的的原理：上游游工序的失效效模式可能是是下游工序的的失效原因，，下游工序的的失效模式可可能是上游工工序的失效结结果。79对于试验、检检验过程可能能的失效模式式有两种：接接受不合格零零件和拒收合合格零件。在DFMEA中已经分析的的失效模式原原则上不需要要在PFMEA中重复。但由于产品设设计中对工艺艺性考虑不够够充分、对容容易产生误操操作的防错措措施考虑不够够充分时，可可以列出可能能造成过程失失效模式。过程失效模式式的示例，供供参考(以规范化/技术术语描述述):零件变形、钻钻孔偏心、铸铸件气孔、铸铸件壁厚不均均、铸件组织织疏松、锻件件裂纹、淬透透层不足、零零件表面过硬硬或过软、零零件表面光洁洁度低、零件件玷污、零件件表面碰伤、、零件腐蚀、、总成泄漏、、定位错误、、少(漏)装零件、紧固固不足、涂漆漆表面泪点、、涂漆表面不不清洁、焊接接后变形、电电路短路/断路等。由于设备、工工装设计中的的问题而引起起制造、装配配过程的失效效原则上也应应包括在PFMEA中。也可由设设备、工装的的FMEA来实施。808182后果评定准则:后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客/一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果。最终顾客永远是要首先考虑的。如果两种可能都存在,采用两个严重度值中的较高者。(顾客的后果)评定准则:后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客/一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果。最终顾客永远是要首先考虑的.如果两种可能都存在,采用两个严重度值中的较高者。(制造/装配的后果)严重度级别无警告的危害当潜在的失效摸式在无警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高。或可能在无警告情况下对(机器或总成)操作者造成危害。10有警告的危害当潜在的失效摸式在有警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高。或可能在有警告情况下对(机器或总成)操作者造成危害。9很高车辆/项目不能工作(丧失基本功能)。或100％的产品可能需要报废，或车辆/项目需在返修部门返修1个小时以上。8高车辆/项目可运行但性能下降。顾客非常不满意。或产品需进行分检、一部分(小于100％)需报废，或车辆/项目在返修部门返修0.5-1个小时之间。7中等车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目不能运行。顾客不满意。或一部分(小于100％)产品需报废,不需分检或车辆/项目在返修部门返修少于0.5个小时。

6低车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目性能水平有所下降。或100％的产品可能需要返工或车辆/项目在线下返修，不需送往返修部门处理。

5很低装配和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服.多数(75%)顾客能发现缺陷。或产品可能需进行分检，无需报废，但部分(小于100％)产品需返工。4轻微装配和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服。50%的顾客能发觉缺陷。或部分(小于100％)产品可能需要返工，无需报废,在生产线上其它工位返工。3很轻微装配和外观/尖响和卡嗒响项目不舒服。有辨别能力的顾客(25%以下能发觉缺陷。或部分(小于100％)产品可能需要返工，无报废，在生产线上原工位返工。2无无可辨别的影响。或对操作或操作者而言有轻微的不方便或无影响1838485潜在失效起因因/机理在考虑失效原原因时：首先考虑的是是输入本过程程的零件/材材料是正确的的情况下，可可能的原因是是什么？再考虑由于输输入的资源不不正确的情况况下，可能的的原因是什么么？应考虑到：上道工序的失失效模式可能能是下道工序序的失效起因因；下道工序失效效模式可能是是上道工序的的失效模式后后果；误操作(人或或机器)是失失效模式的可可能原因之一一。下面列举一些些典型的过程程失效起因：：测量不精确、、焊接不当(电流、时间间、压力)、、热处理不当当(时间、温温度)、浇口口/通风不足足、润滑不足足或无润滑、、零件丢失、、刀具调整不不当、刀具磨磨损、扭矩不不当(过大或或过小)、机机床转速不稳稳定、定位错错误、定位器器易磨损、喷喷嘴堵塞、材材料过硬或过过软、板材厚厚度变差过大大、毛坯组织织疏松与气孔孔、零件漏装装或错装等。。86应列出具体的的错误或故障障情况，不应应使用含糊不不清的词汇(如，操纵者者错误、机器器工作不正常常等)。分析失效起因因的方法：现有类似过程程失效分析资资料；上下道工序的的关系；“五个为什么么？”排列图、因果果图以及正交交试验等等。。8788失效发生可能性可能的失效率*频度数很高:持续性失效

≥100个每1000辆车/项目1050个每1000辆车/项目9高:经常性失效20个每1000辆车/项目810个每1000辆车/项目7中等:偶然性失效5个每1000辆车/项目62个每1000辆车/项目51个每1000辆车/项目4低:相对很少发生的失效0.5个每1000辆车/项目30.1个每1000辆车/项目2极低:失效不太可能发生≤0.01个每1000辆车/项目1推荐的PFMEA频度评评价准则89失效发生的可能性可能的失效率Ppk频数很高:失效持续发生≥100个每1000件<0.551050个每1000件≥0.559高:失效经常发生20个每1000件≥0.78810个每1000件≥0.867中等:失效偶尔发生5个每1000件≥0.9462个每1000件≥1.0051个每1000件≥1.104低:失效较少发生0.5个每1000件≥1.2030.1个每1000件≥1.302极低:失效不可能发生≤0.01个每1000件≥1.671推荐的带有PPk值的PFMEA频度评价准则90带有PPK值的PFMEA频度计算算范例由可能的失效效为5/1000件来确定PPK值的计算过程程演示如下：：缺陷率=5/1000=0.0050.005/2=0.0025除除以2得得出高于或低低于规范以外外的部分。使用“Z”表表查到尾数值值为0.0025所对应应的“Z”值值为2.81。1.式中，2.3.用Z式式带入4.PPK=Z/3=2.81/3=0.9367≈0.94注:当存在有有效的统计数数字时，FMEA小组可可用以上作为为指南，以确确定频度提供供帮助。均值SL=规范Z=919293探测性准则检查类别探测方法的推荐范围探测度ABC几乎不可能绝对肯定不可能X不能探测或没有检查10很微小控制方法可能探测不出来X只能通过间接或随机检查来实现控制9微小控制有很少的机会能探测出X只通过目测检查来实现控制8很小控制有很少的机会能探测出X只通过双重目测检查来实现控制7小控制可能能探测出XX用制图的方法，如SPC(统计过程控制)来实现控制。6中等控制可能能探测出X控制基于零件离开工位后的计量测量，或零件离开工位后100%的止/通测量。5中上控制有较多机会可探测出XX在后续工位上的误差探测，或在作业准备时测量和首件检查(仅适用于作业准备的原因)。4高控制有较多机会可探测出XX在工位上的误差探测，或利用多层验收在后续工位上的误差探测：供应、选择、安装、确认.不能接收有差异的零件。3很高控制几乎肯定能探测出XX在工位上的误差探测(自动测量并自动停机)，不能通过有差异的零件。2很高肯定能探测出X由于有关项目已通过过程/产品设计采用了防错措施，有差异的零件不可能产生。1推荐的PFMEA探测度度评价准则检查类型：A.防错B.量具C.人工检验验949596979899100101102跟踪踪跟踪踪建建议议措措施施的的落落实实。。PFMEA是一一个个动动态态文文件件，，应应体体现现最最新新设设计计及及改改进进措措施施的的情情况况，，包包括括产产品品正正式式投投产产之之后后的的改改进进活活动动.责任任工工程程师师应应确确保保所所有有的的建建议议措措施施已已被被实实施施或或已已妥妥善善落落实实：：保证证过过程程/产产品品要要求求得得到到实实现现；；评审审工工程程图图样样、、过过程程/产产品品规规范范及及过过程程流流程程图图；；确认认这这些些已已反反映映在在装装配配/生生产产文文件件之之中中；；评审审控控制制计计划划和和作作业业指指导导书书。。103FMEA工工作作检检查查表表-推推荐荐(该该表表不不同同于于APQP手手册册的的表表)项目问题YesNo及措施准备多方论证（FMEA）小组是否建立?

功能框图是否清楚？

标题栏所有标题拦是否清楚？

项目/功能

设计意图与目的是否清楚？

功能描述的清楚吗？功能可度量吗？失效模式失效模式是否与功能相关？失效模式是否全想到了？失效模式术语是否规范？起因/机理能确定是根本原因吗？是否设计缺陷可能包括在制造/装配变差中？是否把制造/装配起因排除在外？现行设计控制所列出的设计控制能在投产前检测出失效模式/起因吗？是否把制造/装配检测方法排除在外？DFMEA检查查表表104项目问题YesNo及措施严重度严重度是否基于最严重的失效模式？频度是否以第一起因为根据？探测度是否