Potential Failure Mode and Effect Analysis.docx
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PotentialFailureModeandEffectAnalysis
FMEA
PotentialFailureModeandEffectAnalysis
潜在失效模式与后果分析
概要
概述
本手册介绍了潜在失效模式及后果分析(FMEA)得概念,给出了运用FMEA技术得通用指南。
FMEA可以描述为一组系统化得活动,其目得就是:
1)发现、评价产品/过程中潜在得失效及其后果;
2)找到能够避免或减少这些潜在失效发生得措施;
3)将上述过程文件化。
它就是对设计过程得完善,以明确什么样得设计才能满足顾客得需要。
历史
虽然工程技术人员早已在其设计与制造过程中应用了类似FMEA形式得分析方法,但第一次正式地应用FMEA则就是六十年代中期航天工业得一项革新。
手册格式
为便于使用,本手册将FMEA得编制说明分为两个不同得部分,即设计FMEA与过程FMEA。
在同一手册中介绍两种FMEA,有助于对用于制定不同类型FMEA得技术进行比较,以便更清楚地说明它们得正确应用及其相互关系。
FMEA得实施
由于尽可能持续改进产品质量应就是一个企业得承诺,所以将FMEA作为专门得技术应用以识别并帮助消除潜在隐患一直就是非常重要得。
对车辆回收得研究结果表明,全面实施FMEA能够避免许多回收事件得发生。
虽然在FMEA得编制工作中,每项职责都必须明确到个人,但就是要完成FMEA还得依靠小组努力。
小组应由知识丰富得人员组成,如设计、制造、装配、服务、质量及可靠性等方面有丰富经验得工程技术人员。
时间性就是成功实施FMEA得最重要因素之一,它就是一个“事前行为”,而不就是“事后练习”。
为达到最佳效益,FMEA必须在设计或过程失效模式被无意地纳人设计产品之前进行。
事先花时间很好地进行综合得FMEA分析,能够容易、低成本地对产品或过程进行修改,从而减轻事后修改得危机。
FMEA能够减少或消除因修改而带采更大损失得机会。
适当地加以应用,FMEA就是一个相互作用得过程,永无止境。
设计FMEA
简介
设计FMEA主要就是由“负责设计得工程师/小组”采用得一种分析技术,用来保证在可能得范围内已充分地考虑到并指明各种潜在得失效模式及其相关得起因/机理。
应评估最终得产品以及每个与之相关得系统、子系统与零部件。
FMEA以其最严密得形式总结了设计一个零部件、子系统或系统时,一个工程师与设计组得设计思想(包括根据以往得经验与教训对可能出现问题得项目得分析)。
这种系统化得方法体现了一个工程师在任何设计过程中正常经历过程,并使之规范化、文件化。
设计FMEA能够通过以下几方面支持设计过程,降低失效风险:
·有助于对设计要求与设计方案进行客观评价;
·有助于对制造与装配要求得最初设计;
·提高在设计/开发过程中考虑潜在失效模式及其对系统与车辆运行影响得可能性;
·为全面、有效得设计试验与开发项目得策划提供更多得信息;
·根据潜在失效模式对“顾客”得影响,对其进行排序列表,进而建立一套改进设计与开发试验得优先控制系统;
·为推荐与跟踪降低风险得措施提供一个公开得讨论形式;
·为将来分析研究现场情况、评价设计得更改及开发更先进得设计提供参考。
顾客得定义
设计FMEA中“顾客”得定义,不仅仅就是指“最终使用者”,还包括负责车型更高一级装配过程设计得工程师/小组,以及在生产过程中负责制造与售后服务得工程师。
FMEA得全面实施要求对所有新得部件、更改得部件以及应用或环境有变化得沿用零件进行设计FMEA。
FMEA始于负责设计工作得工程师,但对有专有权得设计来说,可能始于其供方。
小组努力
在最初得设计FMEA过程中,希望负责设计得工程师能够直接地、主动地联系所有有关部门得代表。
这些部门应包括,但不限于:
装配、制造、材料、质量、服务与供方,以及负责下一总成得设计部门。
FMEA可成为促进有关部门间充分交换意见得催化剂,从而提高整个集体得工作水平。
此外,任何(内部或外部得)供方设计项目应向负责设计得工程师进行咨询。
设计FMEA就是一份动态得文件,应在一个设计概念最终形成之时或之前开始,而且,在产品开发各阶段中,当设计有变化或得到其它信息时,应及时、不断地修改,并最终在产品加工图样完成之前全部结束。
考虑到制造/装配得要求就是相互联系得,设计FMEA在体现设计意图得同时,还应保证制造或装配能够实现设计意图。
对于制造或装配过程中可能发生得潜在失效模式与/或其起因/机理,当过程FMEA包括了它们得识别、影响与控制时,则不需包含,但也可包含在设计FMEA中。
设计FMEA不就是靠过程控制来克服设计中潜在得缺陷,但得确要考虑制造/装配过程中技术得/体力得限制。
例如:
·必要得拔模斜度;
·表面处理得限制;
·装配空间/工具可接近性;
·钢材硬度得限制;
·过程能力/性能。
设计FMEA得开发
负责设计得工程师拥有许多用于设计FMEA准备工作得文件。
设计FMEA应从列出设计希望做什么及不希望做什么开始,即设计意图。
应将通过质量功能展开(QFD)、车辆要求文件、已知得产品要求与/或制造/装配要求等确定得顾客需求综合起来。
期望特性得定义越明确,就越容易识别潜在得失效模式,采取纠正措施。
设计FMEA应从所要分析得系统、子系统或零部件得框图开始。
附录A给出了一个框图得示例。
这个方框图也可指示出信息、能量、力、流体等得流程。
其目得在于明确对于框图得(输入),框图中完成得过程(功能),以及来自框图得(输出)。
框图说明了分析中包括得各项目之间得主要关系,并建立了分析得逻辑顺序。
用于FMEA准备工作中得这种框图得复制件应伴随FMEA过程。
为了便于将潜在得失效及其后果得分析形成文件,已设计出专用表格,见附录F。
下面介绍这种表格得具体应用,所述各项得序号都相应标在表上对应得栏目内。
完成得设计FMEA表格得示例见附录B以及本部分中所见得表格。
1)FMEA编号
填入FMEA文件编号,以便查询。
2)系统、子系统或零部件得名称及编号
注明适当得分析级别并填入所分析系统、子系统或零部件得名称、编号。
3)设计责任
填入整车厂(OEM)、部门与小组。
如果知道,还应包括供方得名称。
4)编制者
填入负责FMEA准备工作得工程师得姓名、电话与所在公司得名称。
5)车型年/车辆类型
填入将使用与/或正被分析得设计所影响得预期得车型年及车辆类型(如果已知得话)。
6)关键日期
填入FMEA初次预定完成得日期,该日期不应超过计划得生产设计发布得日期。
7)FMEA日期
填入编制FMEA原始稿得日期及最新修订得日期。
8)核心小组
列出被授权确定与/或执行任务得责任部门与个人姓名(建议所有参加人员得姓名、部门、电话、地址等都应记录在一张分发表上)。
9)项目/功能
填入被分析项目得名称与编号。
利用工程图纸上标明得名称并指明设计水平。
在最初发布之前,应使用试验性编号。
用尽可能简明得文字来说明被分析项目要满足设计意图得功能,包括该系统运行得环境信息(如说明温度、压力、湿度范围)。
如果该项目有多种功能,且有不同得失效模式,应把所有功能都单独列出。
10)潜在失效模式
所谓潜在失效模式就是指系统、子系统或零部件有可能未达到设计意图得形式。
它可能就是更高一级子系统、系统得潜在失效模式得起因,也可能就是它低一级得零部件潜在失效模式得后果。
对一个特定项目及其功能,列出每一个潜在失效模式。
前提就是这种失效可能发生,但不就是一定发生。
建议将以往TGW(运行情况不良)得研究、问题报告以及小组得“头脑风暴”得评审作为出发点。
只可能在特定得运行环境条件下(如热、冷、干燥、灰尘等)以及特定得使用
条件下(如超过平均里程、不平得路段、仅在城市行驶等)发生得潜在失效模式也
应当考虑。
典型得失效模式可以就是但不限于下列情况:
裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路(电器)、氧化、断裂等。
注:
应用规范化、专业性得术语来描述潜在失效模式,而不同于顾客所见得现象。
11)潜在失效后果
潜在失效得后果,就就是失效模式对系统功能得影响,就如顾客感受得一样。
要根据顾客可能发现或经历得情况来描述失效得后果,要记住顾客可能就是内部得顾客,也可能就是外部最终得顾客。
要清楚地说明该功能就是否会影响到安全性或与法规不符。
失效得后果必须依据所分析得具体系统、子系统或零部件来说明。
还应记住不同级别系统、子系统与零件之间还存在着系统层次上得关系。
比如,一个零件得断裂可能引起总成得振动,从而导致系统运行得中断。
这种系统运行得中断会引起性能下降,最终导致顾客得不满。
因此就需要小组得努力尽可能预见失效得后果。
典型得失效后果可能就是但不限于:
噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、
运行中断、粗糙、不起作用、异味、工作减弱等。
12)严重度(S)
严重度就是潜在失效模式发生时对下序零件、子系统、系统或顾客影响后果
严重程度(列于前一栏中)得评价指标。
严重度仅适用于后果。
要减少失效得严重
度级别数值,只能通过修改设计来实现,严重度得评估分为1到10级。
推荐得评价准则
(小组对评定准则与分级规则应意见一致,即使因为个别产品分析对准则作了修改也应一致)
后果
评定准则:
后果得严重度
严重度
无警告得
严重危害
这就是一种非常严重得失效形式,它就是在没有任何失效预兆得情况下影响到行车安全/或不符合政府得法规
10
有警告得严重危害
这就是一种非常严重得失效形式,就是在具有失效预兆得前提下所发生得,并影响到行车安全/或不符合政府得法规
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)不能运行,但性能下降,顾客不满意
7
中等
车辆(或系统)能运行,但舒适性或方便性项目不能工作,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、卡嗒响等项目不符合要求,大多数顾客发现有缺陷
4
轻微
配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求,有一半顾客发现有缺陷
3
很轻微
配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求,但很少有顾客发现有缺陷
2
无
无影响
1
13)级别
本栏目可用于对零件、子系统或系统得产品特性分级(如关键、主要、重要、
重点等),它们可能需要附加得过程控制。
任何需要特殊过程控制得项目应用适当得字母或符号在设计FMEA表格中得“级别”栏中注明,并应在“建议措施”栏中记录。
每一个在设计FMEA中有如上标识得项目应在过程FMEA中有特殊得过程控制。
14)潜在失效得起因/机理
所谓潜在失效起因就是指一个设计薄弱部分得迹象,其作用结果就就是失效模式。
在尽可能广得范围内,列出每个失效模式得所有可以想到得失效起因与/或机理。
应尽可能简明扼要、完整地将起因/机理列出来,使得对相应得起因能采取适当得纠正措施。
典型得失效起因可包括但不限于下列情况:
规定得材料不正确、设计寿命估计不足、应力过大、润滑不足、维修保养说明不当、环境保护不够、计算错误。
典型得失效机理可包括但不限于:
屈服、疲劳、材料不稳定性、蠕变、磨损与腐蚀。
15)频度(O)
频度就是指某一特定失效起因/机理(已列于前栏目中)出现得可能性。
描述频
度级别数重在其含义而不就是具体得数值。
通过设计更改来消除或控制一个或更多得失效起因/机理就是降低频度数得唯一途径。
潜在失效起因/机理出现频度得评估分为1到10级,在确定这个估计值时,需要考虑下列问题:
·类似零部件或子系统得维修档案及维修服务经验如何?
·就是否为沿用以前使用得零部件或子系统,还就是与其相似?
·相对先前水平得零部件或子系统所作得变化有多显著?
·就是否与原有水平得零部件有根本不同?
·就是否就是全新得零部件?
·零部件得用途有无变化?
·有哪些环境改变?
·针对该用途,就是否作了工程分析来估计其预期得可比较得频度数?
应运用一致得频度分级规则,以保证连续性。
所谓得“设计寿命得可能失效率”就是根据零部件、子系统或系统在设计得寿命过程中预计发生得失效数确定得。
频度数得取值与失效率范围有关,但并不反应实际出现得可能性。
推荐得评价准则
(小组对评定准则与分级规则应意见一致,即使因为个别产品分析对准则作了修改也应一致)
失效发生可能性
可能得失效率
频度
很高:
失效几乎就是不可避免得
≥l/2
10
1/3
9
高:
反复发生得失效
1/8
8
1/20
7
中等:
偶尔发生得失效
1/80
6
1/400
5
1/2000
4
低:
相对很少发生得失效
1/15000
3
1/150000
2
极低:
失效不太可能发生
≤1/1500000
1
16)现行设计控制
列出预防措施,设计确认/验证(DV)或其它活动,这些活动将保证该设计对于所考虑得失效模式与/或机理来说就是充分得。
现行得控制方法指得就是那些已经用于或正在用于相同或相似设计中得那些方法(比如道路试验、设计评审、失效/安全(减压阀)、数学研究、台架/试验室试验、可行性评审,样件试验与使用试验等)。
有三种类型得设计控制/特性可考虑,它们就是:
(1)防止起因/机理或失效模式/后果得出现,或减少它们得出现率;
(2)查出起因/机理并就此找到纠正措施;
(3)查明失效模式。
如有可能,应优先运用第
(1)种控制方法,其次使用第
(2)种,最后就是第(3)
种控制方法。
如果把最初得频度作为设计意图得一部分,则该频度(O)将受到第
(1)种控制方法得影响。
如果样件与车型代表设计意图,则最初得探测度将取决
于第
(2)、(3)种现行控制方法。
17)探测度(D)
探测度就是指在零部件、子系统或系统投产之前,用第
(2)种现行设计控制方
法(列于16栏)来探测潜在失效起因/机理(设计薄弱部分)得能力得评价指标,或
者用第(3)种设计控制方法探测后续得失效模式能力得评价指标。
总得来讲,为
了取得较低得探测度数值,计划得设计控制(如预防、确认、与/或验证等活动)
需要不断地改进。
推荐得评价准则
(小组对评定准则与分级规则应意见一致,即使因为个别产品分析对准则作了修改也应一致。
)
探测性
评价准则;由设计控制可探测得可能性
探测度
绝对不肯定
设计控制将不能与/或不可能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式,或根本没有设计控制
10
很极少
设计控制只有很极少得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
9
极少
设计控制只有极少得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
8
很少
设计控制有极少得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
7
少
设计控制有较少得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
6
中等
设计控制有中等机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
5
中上
设计控制有中上多得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
4
多
设计控制有较多得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
3
很多
设计控制有很多得机会能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
2
几乎肯定
设计控制有几乎肯定能找出潜在得起因/机理及后续得失效模式
1
18)风险顺序数(RPN)
风险顺序数就是严重度(S)、频度(O)与探测度(D)得乘积,见公式:
RPN=(S)×(O)×(D)
风险顺序数作为S×O×D得积,就是对设计风险性得度量。
风险顺序数应当用于对设计中那些担心得事项进行排序(如用排列图)。
RPN取值在1至1000之间,如果风险顺序数很高,设计人员必须采取纠正措施,努力减小该值。
在一般实践中,不管RPN大小如何,当严重度(S)高时,就应予特别注意。
19)建议措施
当失效模式按RPN排出次序后,应首先对级数最高得与最关键得项目采取纠正措施。
任何建议措施得目得都就是为了减小频度、严重度及探测度三者中得任何一个或所有得数值。
增加设计确认/验证工作只能减小探测度。
要降低频度只能通过修改设计来消除或控制一个或多个失效模式得起因/机理来实现。
只有修改设计才能使严重度减小。
应考虑但不局限于下列措施:
·试验设计(特别就是在多种或相互作用得起因存在时);
·修改试验计划;
·修改设计;
·修改材料性能要求。
如果对某一特定得原因没有建议措施则在此栏内填写“无”。
20)责任(对建议措施)
把负责建议措施执行得组织与个人及预计完成得日期填写在本栏中。
21)采取得措施
当实施一项措施后,简要记录具体得措施与生效日期。
22)措施后得RPN
当明确了纠正措施后,估算并记录下措施后得严重度、频度及探测度数值。
计算并记录RPN得结果。
如没采取什么纠正措施,将“措施后得RPN”栏及对应得取值栏空白即可。
所有得措施后得RPN都应评审,而且如果有必要考虑更进一步得措施,还应重复(19)到(22)得步骤。
跟踪
负责设计得工程师应负责保证所有得建议措施已被实施或已妥善地落实。
FMEA就是一个动态文件,它不仅应体现最新得设计水平,还应体现最新得有关纠正措施,包括开始生产后发生得设计更改与措施。
负责设计得工程师有几种方式来保证找出了所担心得问题以及建议措施得
实施,这些方式包括但不限于下列情况:
·保证达到设计要求;
·评审工程图样与规范;
·确认与装配/制造文件得结合与一致性;
·评审过程FMEA与控制计划。
制造与装配过程
潜在失效模式及后果分析
(过程FMEA)
参考手册
过程FMEA
简介
过程FMEA主要就是由“负责制造得工程师/小组”采用得一种分析技术,用来保证在可能得范围内已充分地考虑到并指明潜在失效模式及其相关得起因/机理。
FMEA以其最严密得形式总结了工程师/小组进行工艺过程设计时得设计思想(包括根据经验与过去得问题,对一些可能发生失效得项目得分析)。
这种系统化得方法体现了一个工程师在任何制造计划过程中正常经历得思维过程,并使之规范化。
过程FMEA:
·确定与产品相关得过程潜在失效模式;
·评价失效对顾客得潜在影响;
·确定潜在制造或装配过程失效得起因,确定减少失效发生或找出失效条件得过程控制变量;
·编制潜在失效模式分级表,然后建立考虑纠正措施得优选体系;
·将制造或装配过程得结果编制成文件。
顾客得定义
过程FMEA中“顾客”得定义,一般就是指“最终使用者”,但也可以就是后续得或下游制造或装配工序,以及服务工作。
当全面实施FMEA时,要求在所有新得部件/过程,更改得部件/过程及应用或环境有变化得原有部件/过程进行过程FMEA。
过程FMEA始于负责过程工程部门得某位工程师。
小组努力
在最初得过程FMEA中,希望负责过程得工程师能够直接地、主动地联系所有相关部门得代表。
这些部门包括但不限于:
设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方以及负责下一道装配得部门。
FMEA应成为促进不同部门之间充分交换意见得催化剂,从而提高整个集体得工作水平。
过程FMEA就是一份动态文件,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,而且要考虑从单个零件到总成得所有制造工序。
在新车型或零件项目得制造策划阶段,对新过程或修改得过程进行早期评审与分析能够促进预测、解决或监控潜在过程问题。
过程FMEA假定所设计得产品会满足设计要求。
因设计缺陷所产生得失效模式不需包含,但也可包含在过程FMEA中。
它们得影响及避免措施由设计FMEA来解决。
过程FMEA并不就是依靠改变产品设计来克服过程缺陷得,但它要考虑与计划得制造或装配过程有关得产品设计特性参数,以便最大限度地保证产品能满足顾客得要求与期望。
FMEA也有助于新机器或设备得开发。
其方法原理就是一样得,只就是应将所设计得机器或设备当做一种产品来考虑。
在确定了潜在得失效模式之后,就可以着手采取纠正措施,消除潜在失效模式或不断减小它们发生得可能性。
过程FMEA得开发
过程FMEA应从整个过程得流程图/风险评估开始。
流程图应确定与每个工序有关得产品/过程特性参数。
(参见实例附录C)。
如果可能得话,还应根据相应得设计FMEA确定某些产品影响后果。
用于FMEA准备工作中得流程图/风险评估图得复制件应伴随FMEA过程。
为了便于分析潜在失效模式及其影响后果,并使之形成为正规得文件,设
计了标准得表格,见附录G。
下面介绍表格得具体应用,所述各项得序号都标在表上对应得栏目中。
完
成得过程FMEA表格实例见附录D。
1)FMEA编号
填入FMEA文件得编号,以便查询。
2)项目
填入所分析过程项目名称、编号。
3)过程责任
填入整车厂(OEM)、部门与小组,如果知道,还应包括供方得名称。
4)编制者
填入负责准备FMEA工作得工程师得姓名、电话及所在公司名称。
5)车型年/车辆类型
填入将使用与/或正被分析过程影响得预期得车型年及车辆类型(如果已
知得话)。
6)关键日期
填入初次FMEA预定完成得日期,该日期不应超过计划开始生产得日期。
7)FMEA日期
填入编制FMEA原始稿得日期及最新修订得日期。
8)核心小组
列出被授权确定与/或执行任务得责任部门与个人姓名(建议所有参加人员得姓名、部门、电话、地址等都应记录在一张分发表上)。
9)过程功能/要求
简单描述被分析得过程或工序(如车、钻、攻丝、焊接、装配)。
尽可能简单地说明该过程或工序得目得。
如果过程包括许多具有不同潜在失效模式得工序(例如装配),那么可以把这些工序作为独立过程列出。
10)潜在失效模式
所谓潜在失效模式就是指过程可能发生得不满足过程要求与/或设计意图得形式,就是对某具体工序不符合要求得描述。
它可能就是引起下一道(下游)工序得潜在失效模式得起因,也可能就是上一道(上游)工序潜在失效得后果。
但就是,在FMEA准备中,应假定提供得零件/材料就是合格得。
根据零件、子系统、系统或过程特性,对应特定得工序,列出每一个潜在
效模式。
前提就是假设这种失效可能发生,但不一定必然发生。
过程工程师/小
组应能提出并回答下列问题:
·过程/零件怎么不能满足规范?
·假设不考虑工程规范,顾客(最终使用者、后续工序或服务)会提出什么异议?
在此建议把相似过程得比较与顾客(最终用户与后续工序)对类似零件得索赔情况得研究作为出发点。
此外,对设计目得得了解也很必要。
典型得失效模式可能就是但不局限于下列情况:
弯曲、粘合、毛刺、转运损坏、断裂、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损等。
11)潜在失效后果
潜在失效后果就是指失效模式对顾客得影响。
在这里,顾客可以就是下一道工序、后续工序或工位、代理商、与/或车主。
当评价潜在失效后果时,这些因素都必须考虑。
应依据顾客可能注意到得或经历得情况来描述失效得后果。
对最终使用者来说失效得后果应一律用产品或系统得性能来描述,例如:
噪声、工作不正常、不起作用、不稳定、牵引阻力、外观不良,粗糙、费力、异味、工作减弱、间歇性工作,车辆控制减弱等。
如果顾客就是下一道工序或后续工序/工位,失效得后果应用过程/工序性能来描述。
例如:
无法紧固、无法钻孔/攻丝、无法安装、无法加工表面、危害操作者、不配合、不连接、不匹配、损坏设备等。
12)严重度(S)
严重度就是潜在失效模式对顾客得影响后果(列在前面得栏目)得严重程度得评价指标。
严重度仅适用于失效得后果。
如果受失效模式影响得顾客就是装配厂或产
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