1、设计与过程失效模式及后果分析失效模式及后果分析Failure Mode & Effects Analysis1. 引言2. 设计潜在失效模式及后果分析 DFMEA DFMEA表格3. 过程潜在失效模式及后果分析 PFMEA PFMEA表格4. 怎样进行FMEA FMEA实施步骤1.引言一、 定义1、 潜在失效模式及后果分析（FMEA）FMEA是一组为达到下列目的而进行的系统化活动:1) 发现并识别产品/过程的失效模式及其可能影响2) 识别能够消除或减少失效模式发生可能性的措施3) 将上述两个过程形成书面文件2、 设计潜在失效模式及后果分析（DFMEA）DFMEA是“设计主管工程师/小组”用来保
2、证在最大限度内已充分认识和指明了各种潜在失效模式及相关起因/机理的一种主要技术手段。3、过程潜在失效模式及后果分析（PFMEA）PFMEA是“设计主管工程师/小组”用来保证在最大限度内已充分认识和指明了各种潜在失效模式及相关起因/机理的一种主要技术手段。4、顾客 顾客不仅指最终用户，还包括与系统、子系统或相关零件的所有人员，如生产、装配和售后服务人员及车型设计或部件设计工程师或工程师小组。二、 FMEA的价值事先花时间认真实施全面的FMEA工作，能够方便地对产品或过程进行修改，从而减小风险，FMEA能够减少或消除因事后更改而带来更大损失的可能性。FMEA是一个永无止境的交互过程。三、 FMEA
3、成功要素 事前行为 集体协作 动态行为 管理者支持2、设计潜在失效模式及后果分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis in Design）一、 DFMEA的价值 DFMEA的价值体现在如下方面，并且正是由于这些方面的原因减少了设计过程中设计失效的风险。 有助于设计要求和设计方案的客观评价 有助于制造和装配要求的初始设计 提高了设计开发过程中考虑潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响的概率 对制定全面、有效的设计实验计划和开发程序提供了更多信息 根据对顾客的影响编制失效模式风险顺序表，据此建立设计改进和开发试验的优先控制系统 为确定和跟踪降低风险
4、措施提供了一个开放的讨论形式 为未来分析相关问题、评价设计更改和提高设计水平提供参考二、 群策群力 DFMEA是集体努力的结果，是集体智慧的结晶。在进行DFMEA的最初阶段，负责设计的工程师就应直接主动地和所有相关部门联系，与这些部门的代表组成工作小组，通过集体的努力共同完成DFMEA。这是正确实施DFMEA的组织要求。三、 DFMEA的工作目标 完整地体现设计意图，发现功能失效的所有潜在模式及其影响，找出导致失效的原因/机理，提出建议措施并根据顾客的影响排列风险顺序。四、 DFMEA的工作范围 DFMEA仅考虑如何在设计过程避免失效模式的发生而不考虑制造和装配过程中可能出现的失效模式。但是，
5、DFMEA必须考虑通过制造和装配实现设计意图的问题，即必须考虑制造和装配过程的技术限制。不要指望通过制造和装配来消除设计缺陷。五、 DFMEA的时效 进行DFMEA是一种事前行为，DFMEA文件是一种动态文件。在设计概念形成之时或之前就应开始DFMEA的工作，并且在以后开发工作的各个阶段根据设计的更改、新技术的应用以及其他信息的修改，直至产品图纸发布开始准备工装设备之前结束。六、 技术条件需求进行DFMEA工作，特别是发现失效模式和寻找失效原因/机理，不是凭空想象，它依赖必要的文件和工作人员的知识、技能及其经验。必要的文件可能包括： 表明顾客需要和期望的相关文件，如DFQ 车辆要求文档 产品要
6、求和/或制造装配要求文件 产品运行不良记录总而言之，通过必要的文件和工作人员的集体努力，明确对产品特性的要求。期望特性的定义越明确，就越容易识别潜在的失效模式，进而采取纠正措施。七、 DFMEA的工作程序 DFMEA工作应从所分析的系统、子系统和零件的构成框图开始，其目的是为了明确该框图所表征系统、子系统和零件的输入、功能及输出。该框图应伴随FMEA的全过程。然后填写DFMEA的专用表格，最终形成技术文档。八、 DFMEA表格的应用 DFMEA表格共有22项，分别表达不同的填写要求并传达相干信息，见表1 。1 FMEA编号：用于填写该FMEA文件的标号，以便追逐查询。2 系统、子系统或零件的名
7、称及其编号：用于填写所分析系统、子系统或零件的分析级别、名称及编号。3 设计责任人：用于填写整车厂、部门和小组的名称，如果知道还应填写供方名称。4 编制人：用于填写编制该FMEA文件责任工程师的姓名、电话及其所属公司的名称。5 年型/车型：如果知道，填写所分析设计项目预期或影响的年型/车型。6 关键如期：填写该FMEA初次预定完成日期，该日期不应超过产品设计发布的计划日期。7 FMEA日期：填写编制该FMEA文件初稿的日期以及最新修订稿的日期。8 核心小组：列出有权确定和/或执行任务责任部门以及个人的名称、姓名、电话。建议将所有参加人员的姓名、所属部门、电话、住址记录在一份表中。9 项目/功能
8、：用于填写被分析对象的名称和编号。用该对象图纸上的名称及其编号指明设计层次。如果是在初次发布之前，应使用试验性的编号。要求用简明的文字描述被分析对象的功能及其工作环境。若该对象具有多项功能且有不同的失效模式，应全部单独列出。10 潜在失效模式：对一个特定的分析对象的各种功能，应列出每一种功能的每一个失效模式，虽然这种失效模式可能发生但不一定发生。所谓失效模式是指系统、子系统或零件不能实现设计意图的可能形式。对失效模式的描述应该使用规范化的、专业性的术语。典型的失效模式可以是但不限于下列模式：裂纹、变形、松动、泄露、粘结、短路、氧化等。11 潜在失效后果：根据顾客可能发现或经历的情况描述失效后果
9、，要清楚的说明该功能是否会影响到安全性或与法规不符，需要利用集体的智慧尽可能地预见失效后果。失效后果可以是但不限于下列模式：噪声、工作不正常。不良外观、不稳定、异味等。12 严重度S：失效模式发生时失效后果对顾客或系统、子系统以及下序零件影响的严重级别。严重度进用于失效后果影响程度的评定，要减小严重度级别数值的大小只有通过设计来实现。严重度的评定推荐准则见表2。13 分级：用于填写对系统、子系统或零件特性级别如关键、重要、主要、重点的表示，如果在这一栏中填有内容，往往预示着相应的工艺过程要给予附加控制。14 失效的潜在起因/机理：用于说明设计缺陷的原因或机理。应尽可能用简洁完整的文字列出每种失
10、效模式所有可能的失效起因和/或机理。典型的失效起因可能包括但不限于：规定的材料错误、设计寿命估计不足、应力过大、计算错误等。15 频度O：用于描述某一特定起因/机理出现的可能性，其意义在于频度级别的含义而不在于具体的数值。推荐的评定准则见表3。降低频度数值的唯一途径是修改设计，避免或降低该起因/机理出现的概论。16 现行设计控制：列出已经用于或正在用于相同或相似设计中的预防措施、设计确认/验证或其他活动的方法。可考虑的设计方法有三种： 防止起因/机理或失效模式/后果的出现，或减少其出现的概率。 查明起因/机理并找出纠正措施。 查明失效模式优先选用第一种设计控制方法，其次是第二、第三种。17 不
11、易探测度D：指在系统、子系统或系统投产之前用上述第二种控制方法探测失效起因/机理能力的评价指标，或用第三种设计控制方法探测失效模式的评价指标。推荐的评价准则见表4。18 风险顺序数：严重度、频度和不易探测度三者数值的乘积，是对设计风险性的度量。PNR=S*O*D应对PNR排序，如果PNR很高，设计人员必须采取措施努力减小该值。在一般实践中，不论PNR值的高低，当严重度数值较高时，就应给予特别的注意。19 建议措施：按PNR排序的结果，提出建议措施减小风险顺序数，如无建议措施则填写“无”。20 责任：填入负责建议措施验证执行的组织和个人及预期完成的日期。表1：DFMEA表格潜在失效模式及后果分析
12、 （设计FMEA） FMEA编号： 系统 页 码： OF 子系统 设计责任： 编 制 人： 车型年/车辆类型： 关键日期： FMEA日 期：（编制） （修订） 主要参加人： 项目功能潜在的失效模式潜在的失效后果严重度数(S)级别潜在的失效起因/机理频度数(O)现行设计控制不易探测度(D)风险顺序数RPN建议措施责任和目标完成情况措施结果采取的措施严重度(S)频度(O)不易探测度(D)RPN表2：严重度级别评定推荐准则表推荐的评价准则（设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）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，它是没有
13、任何失效预兆的情况下影响到行车安全或违反了政府的有关章程10有警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，是在有失效预兆的前提下发生的，影响到行车安全或违反了政府的有关章程9很高车辆（或系统）不能运行，丧失基本功能8高车辆（或系统）能运行，但性能下降，顾客不满意7中等车辆（或系统）能运行，但舒适性或方便性部件不能工作，顾客感觉不舒服6低车辆（或系统）能运行，但舒适性或方便性项目性能下降，顾客感觉有些不舒服5很低配合、外观或尖响、喀哒响等项目不符合要求，大多数顾客发现缺陷4轻微配合、外观或尖响、喀哒响等项目不符合要求，有一半顾客发现缺陷3很轻微配合、外观或尖响、喀哒响等项目不符合要求，但很少有顾客
14、发现缺陷2无无影响1表3：频度级别推荐评价准则表推荐的评价准则（设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）失效发生可能性可能的失效率频度数很高：失效几乎是不可避免的1/2101/39高：反复发生的失效1/881/207中等：偶尔发生的失效1/8061/40051/20004低：相对很少发生的失效1/1500031/1500002极低：失效不太可能发生1/15000001表4：不易探测度推荐评价准则表推荐的评价准则（设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）探测性评价准则：由设计控制可探测的可能性不易探测度绝对不肯定设计控制
15、将不能和/或不可能找出潜在的原因/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原因/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原因/机理及后续是失效模式8很少设计控制有很少的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式7少设计控制有较少的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式6中等设计控制有中等的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式5中上设计控制有中上多的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式4多设计控制有较多的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式3很多设计控制有很多的机会能找出潜在原因/机理及后续是失效模式2几乎肯定设计控制几乎
16、肯定的能够找出潜在原因/机理及后续是失效模式13、过程潜在失效模式及后果分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis in Manufacturing and Assembly Processes）一、 PFMEA的价值 PFMEA的价值体现在如下方面，并且正是由于这些方面的原因减少了设计过程中设计失效的风险。 确定与产品相关的过程潜在的失效模式 评价失效对顾客造成的影响 确定制造或装配过程潜在失效的起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量 编制潜在失效模式分级表，建立考虑纠正措施的优选体系 编制制造或装配过程文件二、 群策群力 PFM
17、EA是集体努力的结果，是集体智慧的结晶。在进行PFMEA的最初阶段，负责过程的工程师就应直接主动地和所有相关部门联系，与这些部门的代表组成工作小组，通过集体的努力共同完成PFMEA。这是正确实施PFMEA的组织要求。三、 PFMEA的工作目标 考虑与计划的制造/装配过程相关的陈皮设计特性参数，以便最大限度地保证产品能满足顾客的要求和期望，从而完整地体现过程设计意图。四、 PFMEA的工作范围 PFMEA仅考虑如何避免过程失效模式的发生而不是依靠改变产品设计来克服过程中出现的缺陷。在确定了潜在失效模式后，就可以着手采取措施来消除潜在失效模式或不断减小它们发生的可能性。五、 PFMEA的时效 进行
18、PFMEA是一种事前行为，PFMEA文件是一种动态文件。应在生产工装准备之前。在过程可行性分析阶段或之前开始，而且要考虑以单个零件到总成的所有制造工序设计。六、 技术条件需求进行PFMEA工作，特别是发现失效模式和寻找失效原因/机理，不是凭空想象，它依赖必要的文件和工作人员的知识、技能及其经验。必要的文件如DFMEA等：总而言之，通过必要的文件和工作人员的集体努力，明确对过程特性的要求。期望特性的定义越明确，就越容易识别潜在的失效模式，进而采取纠正措施。七、 PFMEA的工作程序 PFMEA工作应从整个过程的流程图/风险评定开始。流程图确定了与每个过程有关的产品/过程特性参数。如果可能，还应根
19、据相应的PFMEA确定某些产品影响的内容，在此基础上完成PFMEA表格，最终形成技术文档八、 PFMEA表格的应用 PFMEA表格共有22项，分别表达不同的填写要求并传达相干信息，见表5 。1 FMEA编号：用于填写该FMEA文件的标号，以便追逐查询。2 系统、子系统或零件的名称及其编号：用于填写所分析系统、子系统或零件的分析级别、名称及编号。3 设计责任人：用于填写整车厂、部门和小组的名称，如果知道还应填写供方名称。4 编制人：用于填写编制该FMEA文件责任工程师的姓名、电话及其所属公司的名称。5 年型/车型：如果知道，填写所分析设计项目预期或影响的年型/车型。6 关键如期：填写该FMEA初
20、次预定完成日期，该日期不应超过产品设计发布的计划日期。7 FMEA日期：填写编制该FMEA文件初稿的日期以及最新修订稿的日期。8 核心小组：列出有权确定和/或执行任务责任部门以及个人的名称、姓名、电话。建议将所有参加人员的姓名、所属部门、电话、住址记录在一份表中。9 过程功能/要求：简单描述被分析的过程或工序，尽可能简单的说明该工艺过程或工序的目的。10 潜在失效模式：过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式。11 潜在失效后果：失效模式发生时失效后果对顾客的影响程度，应根据顾客可能发现或经历的情况描述失效后果。12 严重度S：失效模式发生时失效后果对顾客影响的严重程度的评价指标。严重
21、度的评定推荐准则见表6。13 分级：用于填写对附加过程的系统、子系统或零件的一些特殊特性分级如关键、重要、主要、重点的表示，如果在这一栏中填有内容，应通知主管工程师，因为它可能会影响有关确定控制项目表示的工程文件。14 失效的潜在起因/机理：用于说明过程缺陷的原因或机理。应尽可能用简洁完整的文字列出每种失效模式所有可能的失效起因和/或机理。15 频度O：用于描述某一特定起因/机理出现的可能性，其意义在于频度级别的含义而不在于具体的数值。推荐的评定准则见表7。降低频度数值的唯一途径是修改设计，避免或降低该起因/机理出现的概论。16 现行设计控制：列出已经用于或正在用于相同或相似过程中的预防措施、
22、设计确认/验证或其他活动的方法。可考虑的设计方法有三种： 防止起因/机理或失效模式/后果的出现，或减少其出现的概率。 查明起因/机理并找出纠正措施。 查明失效模式 优先选用第一种设计控制方法，其次是第二、第三种。17 不易探测度D：指在零部件离开制造工序或装配工位之前用上述第二种控制方法探测失效起因/机理能力的评价指标，或用第三种设计控制方法探测失效模式的评价指标。推荐的评价准则见表8。18 风险顺序数：严重度、频度和不易探测度三者数值的乘积，是对设计风险性的度量。 PNR=S*O*D 应对PNR排序，如果PNR很高，设计人员必须采取措施努力减小该值。在一般实践中，不论PNR值的高低，当严重度
23、数值较高时，就应给予特别的注意。19 建议措施：按PNR排序的结果，提出建议措施减小风险顺序数，如无建议措施则填写“无”。20 责任：填入负责建议措施验证执行的组织和个人及预期完成的日期。21 采取的措施：填入已执行措施及其后果的简要描述22 纠正后的RPN：填入确定纠正措施后严重度、频度以及不易探测度的估计数值，计算并记录此时的RPN，所有纠正后的RPN都应复查，而且如认为有必要采取进一步的措施，还应重复1922的步骤。九、 跟踪过程主管工程师应负责保证所有的建议措施均已实施或妥善落实。FMEA是一个动态文件，应永远体现最新的工艺水平和最新的技术手段，包括已开始生产后的类似活动。确实做到：
24、问题明确 措施明确 责任明确表5：PFMEA表格潜在失效模式及后果分析 （过程FMEA） FMEA编号： 页 码： OF 项目名称： 过程责任部门： 编 制 人： 车型年/车辆类型： 关键日期： FMEA日 期：（编制） （修订） 主要参加人： 过程功能功能潜在的失效模式潜在的失效后果严重度数(S)级别潜在的失效起因/机理频度数(O)现行工艺控制不易探测度(D)风险顺序数RPN建议措施责任和目标完成情况措施结果采取的措施严重度(S)频度(O)不易探测度(D)RPN表6：严重度级别评定推荐准则表推荐的评价准则（过程设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）后果
25、评定准则：后果的严重度严重度无警告的严重危害可能危害机器或装配操作者，潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重度很高，失效发生时无警告10有警告的严重危害可能危害机器或装配操作者，潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重度很高，失效发生时有警告9很高生产线严重破坏，可能100%的产品报废，车辆/系统无法运行，丧失基本功能，顾客非常不满意8高生产线破坏不严重，产品需筛选部分（低于100%）报废，车辆/系统能运行，但性能下降，顾客不满意7中等生产线破坏不严重，部分（低于100%）产品报废（不筛选），车辆/系统能运行，但舒适性或方便性项目失效，顾客感觉
26、不舒服6低生产线破坏不严重，产品需要100%返工，车辆/系统能运行，但有些舒适性或方便性项目性能下降，顾客有些不满意5很低生产线破坏不严重，产品经筛选，部分（低于100%）产品需要返工，装配或尖响和喀哒响等项目不符合要求，多数顾客发现有缺陷4轻微生产线破坏较轻，部分（低于100%）产品需要在生产线其他工位上返工，装配或尖响和喀哒响等项目不符合要求，有一半顾客发现有缺陷3很轻微生产线破坏较轻，部分（低于100%）产品需要在生产线原工位上返工，装配或尖响和喀哒响等项目不符合要求，很少顾客发现有缺陷2无无影响1表7：频度级别推荐评价准则表推荐的评价准则（设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因
27、为个别产品分析做了修改也应一致）失效发生可能性可能的失效率CPK频度数很高：失效几乎是不可避免的1/20.33101/30.339高：一般与以前经常发生失效的过程相似的工艺有关1/80.5181/200.677中等：一般与以前时有失效发生，但不占主要比例的过程相类似的工艺有关1/800.8361/4001.0051/20001.174低：很少几次与相似过程有关的失效1/150001.333很低：很少几次与几乎完全相同的过程有关的失效1/1500001.502极低：失效不太可能发生，几乎完全相同的过程也从未有过失效1/15000001.671表8：不易探测度推荐评价准则表推荐的评价准则（过程设计
28、小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）探测性评价准则：在下一个或后续工艺前，或零部件离开制造或装配工位前，利用过程控制方法找出缺陷存在的可能性不易探测度几乎不可能没有已知的控制方法能找出失效模式10很微小现行控制方法找出失效模式的可能性很微小9微小现行控制方法找出失效模式的可能性微小8很小现行控制方法找出失效模式的可能性很小7小现行控制方法找出失效模式的可能性小6中等现行控制方法找出失效模式的可能性中等5中上现行控制方法找出失效模式的可能性中等偏上4高现行控制方法找出失效模式的可能性高3很高现行控制方法找出失效模式的可能性很高2几乎肯定现行控制方法几乎肯定能
29、找出失效模式，已知相似工艺的可靠探测控制方法14、FMEA实施步骤1 成立小组，制定工作计划2 选择某一个工序（步骤）3 列出该工序所有功能（包括辅助功能及对前序的特性保护）以及质量要求4 针对某一功能列出所有可能的失效模式5 针对某一模式列出可能后果并评价严重度（S）6 针对同一模式列出所有可能的原因并评价频度（O）7 列出过程控制方法并评价探测度（D）8 计算 RPN=S*O*D9 选择降低RPN的措施引言FMEA（失效模式与影响分析） 在设计和制造产品时，通常有三道控制缺陷的防线：避免或消除故障起因、预先确定或检测故障、减少故障的影响和后果。FMEA正是帮助我们从第一道防线就将缺陷消灭在摇篮之中的有效工具。 FMEA是一种可靠性设计的重要方法。它实际上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影响分析）的组合。它对各种可能的风险进行评价、分析，以便在现有
