1-FMEA-4版-教A20090728

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潜在失效模式及后果分析

Potential Failure Mode and Effects Analysis （FMEA -第四版）

2008年6月

ISO/TS 16949:2009工具手册之二

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课程内容

一、FMEA 通用指南

二、FMEA策略、策划和实施的概述三、DFMEA-设计潜在失效模式及后果分析四、PFMEA-过程潜在失效模式及后果分析

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克莱斯勒/ 福特/ 通用汽车公司美国汽车工业行动集团(AIAG)

?by Chrysler Corporation

Ford Motor Company

General Motors Corporation

1993年2月

第1 版

1995年2月第2 版

2001年7月第3 版

2008年6月

第4 版

潜在失效模式及后果分析

——FMEA

4

FMEA第四版前言

?FMEA手册第四版是设计FMEA和过程FMEA的开发指南，克莱斯勒、福特和通用公司的供应商应使用此手册。?本手册没有规定要求，意在阐明FMEA开发中的相关技术问题。本手册与SAE J1739 结合使用。?

第四版FMEA手册的更改概述

?描述了DFMEA和PFMEA方法，包括与系统、子系统、

接口和零部件等相关的设计、制造和装配过程的相关

方法。

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FMEA第四版前言（续）

?主要更改

?第四版的格式更容易阅读。

–包括索引

–重要段落用竖线作指出标识。

?手册增加的示例和解释使人更容易理解和应用FMEA.?强调FMEA的过程和结果需要管理者支持、关注和评审。?定义和强化对DFMEA和PFMEA联系的理解，同时定义与

其他核心工具的关联。

?改进了严重度、频度、探测度的评级表，更适合实际

分析和使用。

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FMEA第四版前言（续）

?主要更改（续）

?介绍了行业内目前使用的可选方法

–增加了附录的FMEA样表和特别的应用案例；–不再强调“标准表格”，取而代之的是现今行业FMEA应用的多种选择。

?建议不要把RPN作为风险评估的首要方法。新版本提供

了另外的方法以协助识别改进的需求。

?手册阐明了使用RPN临界值是一种实践惯例，并不推荐

使用。

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一、FMEA 通用指南

?什么是FMEA ?FMEA 过程?手册的目的?手册的范围

?对组织和管理者的影响?对FMEA的说明?跟踪和持续改进

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什么是FMEA

?FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段，对构成产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果、评估其风险，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量、可靠性和提高顾客满意的一种系统化的活动，并将全部过程形成文件。

9

FMEA 的历史

?世界上首次采用FMEA这种概念与方法的是在20世纪60年代中期美国的航天工业。

?进入70年代，美国的海军和国防部相继应用推广这项技术，并制订了有关的标准。

?70年代后期FMEA被美国汽车工业界所引用，作为设计评审的一种工具。

?1993年2月美国三大汽车公司联合编写了FMEA手册，并正式出版作为QS－9000质量体系要求文件的参考手册之一，1995年2月出版了第2版,2001年7月出版了第三版，2008年6月第四版。?1994年，美国汽车工程师学会SAE发布了SAEJ1739－潜在失效模式及后果分析标准。?FMEA还被广泛应用于其他行业，如粮食、

卫生、运输、燃气等部门。

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FMEA同ISO/TS16949：2009的关系

ISO/TS16949：2009的目标：在供应链中建立持续改进,强调缺陷预防,减少变差和浪费的质量管理体系.

ISO/TS 16949:2009有关章节? 4.2.3.1 工程规范

? 5.6.2.1 评审输入—补充? 6.4.1 与实现产品质量相关的人员安全?7. 2.2.2 组织制造可行性?7. 3.1.1 多方论证方法

?7.3.2.2 制造过程设计输入?7.3.2.3 特殊特性

?7.3.3.1 产品设计输出—补充?7.3.3.2 制造过程设计输出?7.5.1.1 控制计划?8.5.3 预防措施

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FMEA 过程

?FMEA是一种分析方法,用于确保在产品和过程开发(APQP)过程中，考虑并处理了潜在问题。

?FMEA最显著的结果就是将横向职能小组的集体知识文件化。

?风险评估是评估和分析的一部分，其重点是对有关设计（产品或过程）、功能和应用方面的变更的评审，以及潜在失效导致的风险进行讨论。

?每一种FMEA都应关注对在产品或总成内的每一个零部件，尤其是关键和涉及安全的零部件或过程更应当优先关注。

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FMEA 过程——分析时机

?成功实施FMEA程序的最重要因素之一是时间性。它是一种事前行为(“事件发生前”的措施)，而不是一种事后操作(“事实出现后”的补救)。

?要取得最大成效，FMEA必须在存在潜在失效模式的产品或过程实施之前进行。如果预先花时间很好地完成FMEA分析，就能够最容易、低成本地对产品或过程进行更改，从而最大程度地降低后期更改的损失。?FMEA措施能够减少或消除实施更改可能带来更大问题的可能性。

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FMEA 过程——何时做FMEA？

?在理想状态下，DFMEA应当在设计的早期阶段开始；PFMEA应当在工装或制造设备的开发和采购前启动。?FMEA是一个动态的文件，应贯穿设计和制造开发过程的每一阶段，并且也可以用于解决问题。

?DFMEA作为设计活动的一部分，应该在设计任务（如设计图样）完成之时完成DFMEA工作。

?PFMEA在过程技术文件(控制计划、作业指导书)完成之时完成工作。

?初始的PFMEA日期不应超过顾客要求的生产件批准过程PPAP的提交日期。

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FMEA 手册的目的

?FMEA手册介绍：

?FMEA的基本原理和实施方法；

?如何与产品和过程的开发周期相结合；?过程如何文件化；

?在产品或过程设计的早期阶段和全面开发阶段，应用FMEA分

析对产品和过程提出及时的和必要的改进。

?手册对FMEA分析提供：

?可选的和支持的方法的描述和示例，及各自的优势和局限；?怎样进行FMEA分析的指南，从而实现最大程度的可靠性改

进，或减轻潜在安全风险。

?如何陈述、测量风险，如何用经济有效的方法优先处理以减轻失效的影响。

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FMEA 手册的目的

?作为风险评估的工具，FMEA 被认为是一种识别失效潜在后果的严重度并为采取减轻风险的措施提供输入的方法。

?在许多应用中，FMEA也评估失效原因及其导致失效模式发生的可能性，通过提供对失效模式可能性的测量拓宽了分析。

?为降低风险，需减少失效发生的可能性，从而提高产品或过程的可靠性。因此FMEA 亦是一种有助于提高可靠性的工具。

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FMEA手册的目的

?总之，FMEA就是要发现、评价产品或过程中潜在的失效与可能的后果，找出能够避免或减少这些潜在失效发生的措施，将上述过程文件化。

?提高质量、可靠性和安全。

?针对失效可能产生的各个方面评价一个过程、设计或服务?持续地减少失效的频度或持续地减少失效的后果。?预防现有的/潜在的失效到达顾客处。?评估失效的风险以引导采取措施。

?优先使用行政的和工程的努力和时间、物力、人力等资源。?运用团队原则和持续改进方法以获得好的产品。

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手册的目的－FMEA应用时机

应用FMEA有三种基本情形，每一种都有其不同的范围或重点：

?新设计、新技术或新过程，FMEA的范围是全部设计、技术或过程；

?对现有设计或过程的更改，FMEA的范围应着重于对设计或过程的更改，由于更改和市场的历史信息可能引起的相互影响；它还包括法规要求的更改；

?将现有设计或过程用于新的环境、场所、应用或使用（包括工作循环、法规要求），FMEA的范围应着重于新环境、场所、应用或使用对现有设计或过程的影响。

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FMEA 手册的范围

?FMEA手册所述的分析方法适用于任何产品和过程。?本手册侧重于汽车行业及其供应商的普及应用。?FMEA 也能应用于非生产领域。例如，FMEA 可以用于行政过程的风险分析或安全系统评估。总之，FMEA可应用于那些重要产品的产品设计和制造过程的潜在失效模式分析。

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对组织和管理层的影响

?对任何公司而言，FMEA都是非常重要的活动。FMEA的开发是一个涉及整个产品实现过程的多方论证活动，它的有效实施取决于良好的策划。这个过程需要大量的时间，并且对所需资源的承诺至关重要。?FMEA开发的关键就是过程所有者和高级管理层的承诺。

?实施方法根据公司规模和结构的不同而变化，但原则是相同的：

?实施范围应涵盖公司及其多个层级供应商的FMEA。?适用时，覆盖设计FMEA和过程FMEA。?使FMEA过程成为APQP过程不可缺少的部分?是工程技术评审的一部分。

?是产品和过程设计例行审定和批准的一部分。

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对组织和管理层的影响

?FMEA由多功能（或跨职能）小组开发。小组的规模取决于设计的复杂程度、公司规模和结构。小组成员需要有相关的技术知识、足够的时间以及管理者批准的权限。?应当编制并实施综合性的培训方案，包括:

?管理层总体认知?对使用者的培训?对供应商的培训?对辅导员的培训

?根本上来讲，管理层应有开发和维护FMEA的责任。

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FMEA的说明

与APQP的关联

?FMEA 是风险管理和持续改进的一部分。因此，FMEA是产品和过程开发的关键部分。产品质量先期策划(APQP)过程明确了产品开发过程的五个关键阶段：

?计划和项目确定?产品设计和开发?过程设计和开发?产品和过程的确认?反馈、评定和纠正措施

?APQP手册把DFMEA作为时间进度表中产品设计和开发部分的一项活动，把PFMEA作为过程设计和开发部分的一项活动。DFMEA或PFMEA的开发均有助于小组实现预期的产品开发和过程设计。

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FMEA同APQP、PPAP的关系

?PPAP第4版

2.2.4 设计FMEA

2.2.6 过程FMEA

?APQP第2版

第二章

产品设计和开发2.1 DFMEA;2.4 设计评审第三章

过程设计和开发

3.6 PFMEA

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FMEA的说明

?FMEA分析并不是一个独立事件，而是一个长期的任务，它对产品和过程开发起着补充作用，以确保潜在失效模式得到评估并通过实施相应的措施而降低风险。?持续改进的一个关键方面就是从过去的教训中积累知识，而这些教训通常收集在FMEA内。所以建议组织利用过去类似的产品和过程设计的分析，作为下一个项目和/或应用的起点。?FMEA内用来描述项目（如例：失效模式，或原因）的语言应当尽可能明确。对于失效会有哪些后果和影响，不要超过小组成员的理解水平去扩展或推断。?清楚的描述、简明的术语以及关注实际后果，才是有效识别和降低风险的关键。

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跟踪和持续改进

?采取有效的预防措施/纠正措施以及针对这些措施适当的跟踪是需要的，但不能过分强求。应当同所有与纠正措施相关联的部门沟通。一份考虑周详、开发良好的FMEA，没有积极且有效的预防措施/纠正措施，则其价值是有限的。

?小组领导成员（通常是小组领导人或首席工程师）应负责所有的建议措施都得到实施，或妥善处理。

?FMEA 是一份动态的文件，应该始终反映产品和过程设计的最新状态，以及最新的相关措施，包括量产后的措施。

?小组领导人或首席工程师要有多种方式确保建议措施得到实施。这些方法包括但不限于：

?评审设计、过程和相关记录以确保建议措施得到了实施；?确保将变更编入设计/装配/制造文件中；

?评审设计FMEA/过程FMEA，特殊FMEA的应用和控制计划。

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二、FMEA策略、策划和实施的概述

?简介?基本结构?方法?确定小组?确定范围?确定顾客

?识别功能、要求和规范?识别潜在失效模式?识别潜在后果?识别潜在原因?识别控制?识别和评估风险?建议措施和结果

?管理职责

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简介

?不论是设计FMEA或过程FMEA ，其开发均可使用以下共同的方法：

?潜在的产品或过程对符合期望的失效?潜在后果

?失效模式的潜在原因?现有控制的应用?风险的等级?降低风险

?在FMEA文件开始前，小组必须确定项目的范围，并收集那些提高FMEA开发过程有效性和效率的必要信息。

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基本结构

?手册推荐的FMEA表格的目的在于组织整理并阐述收集到的FMEA 信息。特定表格的使用可根据组织和顾客的要求而变化。?所用的表格通常应当包括以下内容：

?所分析产品或过程的功能、要求和输出；?当功能要求不符合时的失效模式；?失效模式的影响和后果；?失效模式的潜在原因；

?针对失效模式的原因的控制和措施；?防止失效模式再发生的措施

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方法

?FMEA开发没有一个单一或特有的过程，但都有以下通用的要素：

建立小组

?如前所述，FMEA开发应由多方论证小组(或跨职能)小组负责，小组成员应具备必要专业知识，包含专门辅导技能和FMEA 过程的知识。建议用小组方式实施FMEA开发过程，以确保所有受影响的职能部门有足够的输入和协作。?FMEA小组组长应当选择有相关经验并经授权的小组成员。除了设计工程师和过程工程师外，以下列出的是额外资源的示例：

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建立小组

FMEA开发主题

相关资源和技术

范围

顾客、项目主管、综合职责负责人

功能、要求和期望

顾客、项目主管、综合职责负责人、市场和顾客服务部门、安全、制造和装配、包装、物流、材料

潜在失效模式——过程和产品可能导致失效的模式顾客、项目主管、综合职责负责人、市场和顾客服务部门、安全、制造和装配、包装、物流、材料、质量

失效影响和后果——对组织的过程或对下游顾客的影响和后果顾客、项目主管、综合职责负责人、市场和顾客服务部门、安全、制造和装配、包装、物流、材料、质量

潜在失效的原因

顾客、制造和装配、包装、物流、材料、质量、可靠性、工程分析、

设备制造商、设备维护

潜在失效发生的频率

顾客、制造和装配、包装、物流、材料、质量、可靠性、工程分析、

统计分析、设备制造商、维护现行预防控制的应用制造和装配、包装、物流、材料、质量、设备制造商、维护现行探测控制的应用顾客、制造和装配、包装、物流、材料、质量、维护

要求的推荐措施

顾客、项目主管、综合职责负责人、制造和装配、包装、物流、材料、 质量、可靠性、工程分析、统计分析、设备制造商、维护30

设计FMEA 小组成员

?产品设计工程师—通常的小组组长?

检验工程师?可靠性工程师?制造工程师?装配工程师?售后服务工程师?项目经理?质量工程师?顾客代表

?

与设计有关的上游（如供方、材料、上一个相关系统设计师）和下游（如下一个相关系统的设计师）的部门

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过程FMEA 小组成员

?制造工艺工程师—通常的小组组长?产品设计工程师?可靠性工程师?质量工程师?材料工程师?售后服务工程师?生产操作者?项目经理?顾客代表?供方代表

?

下一总成的负责部门

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成功FMEA小组的标准

?确保管理者承诺对FMEA过程在公司范围内支持。?确保FMEA评定小组理解并支持FMEA过程的期望和目标。?在产品寿命期保持同一FMEA小组的组成?在每一个组织（部门）设立FMEA协调人

?

向FMEA小组的每一个成员提供尽可能多的产品或过程

的信息。

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确定范围

?范围确定FMEA分析的界线，它根据FMEA的类型(即系统、子系统或零部件)来确定应包含和不应包含的内容。在开始FMEA 前，必须确保对评估内容的清晰理解。当然排除部分也和包含在分析中的内容一样重要。过程开始时要确定范围，以确保一致的方向和重点。?以下可以帮助小组确定FMEA的范围：

?功能模式?功能框图（块图）?参数图（界面图）?接口图

?过程流程图?关系矩阵图?示意图?材料清单

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确定范围

?系统FMEA

?一个系统FMEA由多个子系统组成。系统示例包括：底盘系统、

动力系统或内饰系统等。系统FMEA的重点是处理系统、子系统，环境和顾客之间的所有接口和相互作用。

?子系统FMEA

?子系统FMEA是系统FMEA的子集。如：前悬挂子系统是底盘系

统的子集。子系统FMEA的重点是处理子系统内零部件之间的所有接口和相互作用，以及和其他子系统系或统之间的相互作用。

?零部件FMEA

?零部件FMEA是子系统FMEA的子集。例如：刹车片是刹车总成

的零部件之一，而刹车总成又是底盘系统的一个子系统。?注：任何对范围的后期调整都可能导致小组结构和人员变动。

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典型的FMEA

系统FMEA

主系统子系统只聚焦于系统本身. 假定过程是完美的！

目标：最优化的产品质量、可靠性和成本

?系统设计要求.?系统性能.

?系统间交互作用.?顾客使用条件下的系统性能.?子系统.设计FMEA

总成部件零件只聚焦于产品本身. 假定过程是完美的！目标：最优化的产品质量、可靠性、成本和可维护性?系统.?子系统.?部件总成?零件.?

原材料.

过程FMEA

人机料法环测只聚焦于制造过程，假定设计是完美的！目标：最优化全过程质量、可靠性、成本和可维护性

?现有的过程流程.?过程步骤.?设备/工装.?操作者.?材料.

?制造方法和程序.?

环境因素.

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确定顾客

FMEA过程中有4类主要顾客，他们均应列入FMEA分析的考虑范围：?最终用户：使用产品的人员或组织。FMEA分析对最终用户的影响，可能包括如：耐用性。

?OEM装配和制造中心（工厂）：OEM的制造过程（如冲压和动力）和汽车装配现场。产品和装配过程的接口处理对FMEA的有效分析非常重要。

?供应链上的制造厂商：材料和零部件的制造、组装、装配的供应商现场。包含生产件和服务件的制造、装配过程，以及诸如热处理、焊接、涂装或其它表明处理过程，可以是任何后续操作或下游操作或下一层制造过程。

?政府法规机构：制定要求并监督安全与环境规范符合性的政府代理机构，这些要求和规范可能影响到产品和过程。

?了解这些顾客，将有助于更加充分有效地确定功能、要求和规范。也有利于确定失效模式带来的相关后果。

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识别功能、要求和规范

?识别和理解与已确定的范围相关的功能、要求和规范。其目的是阐明项目设计目的或过程目的。这有助于针对功能的每个属性或每个方面确定潜在失效模式。?功能：设计这个系统/子系统/零部件做什么？设计要求？设计意图？

?可靠性定义：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。不能完成规定的功能就称失效。

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识别潜在失效模式

?失效模式可定义为未满足产品设计目标或过程要求的方式或状态。假设失效可能发生也可能不会发生。简明且易理解的失效定义是很重要的，因为它可使失效分析集中于关注点上。潜在失效模式应当用专业技术术语描述，而不要描述成顾客可感知的现象。如果某单一的要求识别出大量的失效模式，则说明此定义的要求不够简洁。

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识别潜在后果

?失效的潜在后果是指顾客可感知的失效模式的后果，可将其描述为顾客可能的察觉或感受。这里的顾客可以是内部顾客，也可以是最终用户。?潜在后果的确定包括失效后果分析和后果严重度的分析

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识别潜在原因

?失效潜在原因是描述失效是如何发生的,它应被描述为可纠正或可控制的事情。失效的潜在原因可能显示出一个设计不足(弱点)，其后果就是失效模式。?原因及其导致的失效模式之间有直接联系（也就是说：如果有原因发生，失效模式就会发生）。要充分详细地识别失效模式的根本原因，以便于确定适当的控制和措施计划。如果有多种原因，就要对每个原因进行单独分析。

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识别控制

?控制是预防或探测失效原因或失效模式的活动。识别控制活动时，重要的是应明确哪里出了问题，原因是什么，怎样预防或发现问题。控制适用于产品设计或制造过程。注重预防的控制将得到丰厚的回报。

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识别和评估风险

?FMEA过程的重要步骤之一是评估风险。风险评估包括严重度、频度和探测度三个方面：?严重度是评估失效对顾客影响的级别。?频度是指一个失效原因可能发生的频率。

?探测度是评估产品或过程控制对失效原因或失效模式的探测能力。

?组织需要理解顾客对风险评估的要求

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建议措施和结果

?建议措施的目的是降低整体风险和失效模式发生的可能性。推荐的建议措施用于降低严重度、频度和探测度。?为了确保实施适当的措施，可采用以下方式，包括不限于：

?确保包含可靠性在内的设计要求得以实现；?评审工程图纸和工程规范；?确认装配/制造过程，和

?评审相关的FMEAs、控制计划和作业指导书

?完成建议措施的职责和时间应当记录。

?一旦措施完成和获得结果，应当重新评估并记录严重度、频度和探测度的等级。

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管理职责

?管理者应负责FMEA过程。

?管理者对资源的选择和应用，以及确保有效地风险管理过程（包括时间安排）负有最终责任。?管理者的职责还包括通过持续评审，为小组提供直接支持，消除障碍和总结经验教训。

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FMEA成功的资源

?管理者的支持?预算?人力?时间?物力

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FMEA基本要素的组成部分

FMEA 计划

原因

失效模式

后果

频度探测度严重度

风险分析和潜在的失效模式及后果分析解释实施建议措施后分析并完成潜在的失效模式及后果分析

实施措施

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主要概念：水箱支架举例

?水箱后倾?水箱与风扇碰撞?产生异响

?水箱冷却水管被风扇刮伤?水箱冷却液泄漏

?冷却系统过热?发动机气缸损坏?汽车停驶

原因（频度）

失效模式

后果（严重度）

水箱支架断裂生产者消费者?不平道路引起的振动与车体扭转

?支架结构设计不合理、应力集中

?支架的材质不符合强度要求

?材料材质不当

功能：支撑

探测

？

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失效链

（1失效原因）（1失效模式）（1失效后果）

（2失效原因）

（2失效模式）（2失效后果）（3失效原因）（3失效模式）

（3失效后果）

汽车停驶

水箱后倾

水箱与风扇碰撞

水箱支架断裂

水箱冷却水管被风扇刮伤

水箱冷却液泄漏

冷却系统过热

发动机气缸损坏

时间

一个潜在的失效事件的发生，如果没有采取或来不及采取或事实上不可能采取措施，而使之引起下游系统/相关系统产生连锁失效事件，称为“失效链”。

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FMEA的特点

?还没有产生失效，可能发生、但不是一定会发生?核心：预防

?潜在失效模式的风险和影响进行评定?时机：在设计或过程开发阶段前开始

?持续的——指导贯穿整个过程、产品和服务周期?动态的?文件化的?系统的?

小组活动

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什么不是FMEA？

FMEA 个别（相对于小组）解决问题方法FMEA 解决问题的随意方法FMEA

失效产生后的分析

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FMEA和FMA、FTA

?FMEA是一种事前行为；

?FMA（Failure Mode Analysis）是一种事后行为。FMA是对产品/过程已经发生的失效模式分析其产生的原因，评估其后果及采取纠正措施的一种活动。类似项目的FMA是FMEA的重要的输入参考资料。?FMEA是“由下至上”进行分析——“局部到失效到上一系统、下游程序及总体系统”

?FTA（Failure Tree Analysis）是“由上至下”进行分析——“系统失效到分析造成该失效的原因”

52

潜在失效模式及后果分析与失效分析比较

失效分析FMA

?失效已经产生?核心：反应?诊断已知的失效?指引的是开发和生

产

潜在失效模式及后果分析FMEA

?失效还未产生，可能发生、但不

是一定要发生?核心：预防

?评估风险和潜在失效模式的影响?开始于产品设计和工艺开发活动之前

?指引贯穿整个产品周期

53

DFMEA与PFMEA关系

?DFMEA应当分析所有在制造或装配过程中可能发生的、且由设计导致的潜在失效模式和原因。通过设计更改可减少这些失效模式的发生（如防止零件错误装配的设计特性——防错）。当在DFMEA分析中不能减少这些失效模式时（该情况应该记录在措施计划），这些失效模式的验证、后果和控制应该传递到并包括在PFMEA中。?DFMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计不足，但它会考虑制造和装配过程中的技术和物理限制，例如：必要的拔模斜度/表面处理的限制/装配空间（如加工通道、工具可达到）/钢材淬硬性的限制/公差/过程能力/过程性能。

?DFMEA也应当考虑产品进入市场使用，产品可维修(服务)性和可回收性的技术和物理限制，如：维修或拆卸工具的可达性/诊断能力/材料分类标识(回收用)/制造过程中使用的材料/化学品。

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DFMEA与PFMEA关系

?PFMEA认为产品的设计是符合设计意图的。由设计不足引发的潜在失效模式也可以包含在PFMEA中，但它们的后果及其避免方法应在DFMEA中分析。?PFMEA不依靠产品设计更改来克服过程的局限。但是它会考虑与策划的制造或装配过程相关的产品设计特性，尽可能地保证产品符合顾客的需求和期望。例如，PFMEA的开发一般假设机械和设备均符合设计意图，因此不包含在范围之内。对于外协件和原材料的控制机制可能需要根据历史数据来考虑。?PFMEA应将DFMEA作为重要的输入，对DFMEA中标明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容。

55

开始DFMEA

三、设计潜在失效模式及后果分析

56

由谁来做DFMEA

?由多方论证（跨职能）小组进行DFMEA开发和维护?小组通常由负责设计的工程师领导

?依靠小组的共同努力

?小组包括但不限于装配、制造、设计、分析/试验、

可靠性、材料、质量、服务和供方的专家

?还应当与设计有关的上游和下游的总成或系统、子

系统或零部件的设计责任人员

?对有专利权的设计，可由组织制定。

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DFMEA过程概要

1.准备功能框图定义功能

头脑风暴原因和失效模式

2.确认失效模式及其原因

从以前FMEA’获

得输入

10.为减少风险排出优先措施顺序

重复步骤3-10直到RNP 达到目标

9.完成FMEA 表格和进行FMEA 分析

3.列出原因和现行控制

4.确立频度

5.针对失效模式决定探测方法

6.确立探测度

7.确认失效后果

8.确立严重度58

?

?

????

??头脑风暴

头脑风暴是为产生各种观点（想法）的一个交互作用的过程。成功的头脑风暴会议会在很短的时间内生成大量的观点（想法）。

头脑风暴法的作用：

?想出许许多多主意

?列出一长串创造性解决办法，从中选出有希望的方案

?克服创造性思考时受到的限制

59

?选择要研究的过程步骤或产品功能.?选定进行头脑风暴的小组成员.?一次只能有一人发言.

?不要有任何人在会上起主导作用(平等原则).?将会议中得到的所有IDEA 都记录下来.?在头脑风暴过程中, 不要对任何IDEA 进行评价.?重要的是IDEA 的数量，而不是质量.?将各种IDEA 按失效模式和起因进行分类.?头脑风暴之后对失效模式进行优先排序.

FMEA 头脑风暴方法指南

60

1) 选择要研究的过程步骤或设计功能.2) 对所关心的领域进行头脑风暴.

3) 将各种IDEA 按失效模式和起因进行分类.

4) 选择要研究的失效模式.5) 在FMEA 表格上填充相关信息.

Failure Mode 1

Failure Mode 2

Failure Mode 3Failure Mode 4

FMEA 头脑风暴步骤

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DFMEA－前提条件

?DFMEA关注的是将要交付给最终顾客(使用者)的产品设计。产品设计有效分析的首要任务包括：建立小组，确定范围，创建描述产品功能和要求框图或数据P图。对预期产品特性的清晰完整的定义更有助于潜在失效模式的识别。

?DFMEA应当在了解所需分析的系统、子系统或零部件的开发信息并定义其功能要求和特性的情况下开始。为了确定DFMEA的范围，小组应当考虑以下适用于零部件、子系统或系统DFMEA的问题：

?产品与什么过程、配件或系统接口？

?产品的功能或特性是否会影响其他零部件或系统？?产品实施预期功能是否需要其他零部件或系统的输入？?产品功能能否预防/探测与其连接的零部件或系统的潜在失效模

式？

?以下介绍可能帮助小组开发DFMEA的适用工具

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功能框图

?产品功能框图表示产品零部件之间的物理和逻辑关系，用不同的方法和形式创建框图。?框图显示了在设计范围内零部件和子系统之间的相互作用，这些相互作用包括：信息流、能量、力或流体。?框图的目的是理解系统的要求或输入，基于输入或所实施的功能产生的活动，以及交付或输出。?框图由代表产品主要零部件的框和框的连接线组成，这些线表示产品零部件如何关联或相互的接口。组织需要确定框图的最佳方法和格式。?用于准备DFMEA的框图应当有复印件作为DFMEA的附件?以下为框图的示例：

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翻转玻璃功能框图

4

制造工厂

环境

服务

翻转玻璃球形柱

铰链

1顾客

5

2翻转玻璃xxx N 翻转玻璃锁栓

门锁总成

xxx N 载荷

翻转玻璃装饰总成

刮水器总成

xxx N 密封载荷

升降门

翻转玻璃充气支撑柱

升降门球头销

3

线束

密封条

xxx N 载荷

单向作用/功能：

双向交互作用/功能：

边界线：

关键接口点：

关键装配点：

2

有关详细接口分析编号：图例：64

数字：连接方法相连的

：不属于此FMEA 不相连

开关C

灯座A

电池B

灯泡总成

D

弹簧正极F ＋弹簧F －

连接方法1.不连接(滑动配合)2.铆接

3.螺纹连接

4.卡扣连接

5.压紧连接

2

34

1

45

5

闪光灯功能框图

系统名称：闪光灯工作环境极限条件温度：-20~160F 耐腐蚀性:试验计划B 冲击：6英尺下落外部物质：灰尘湿度：0~100％RH

65

自行车座垫和踏板的关系框图

座

垫

座

杆

摩擦

压缩

锁紧圈摩擦

压缩

管

座水平360°水平360°焊接

范围上管下前管

焊接垂直上和下垂直上和下下后管

焊接

踏板

螺栓

轴承

滑动

链轮轴踏板曲柄

垂直

上和下

图例：力的传递：

连接：

66

参数（P）图

?参数（P）图是帮助小组理解有关设计功能的相关物理特性的结构工具。小组分析设计的预期输入（信号）和输出（响应或功能）的同时，也要分析那些影响性能的受控和不受控因素。

?产品的输入和输出，即是产品的预期功能或非预期功能，对于识别错误情况、噪音因素和控制因素是十分有用的。

?错误情况也就是DFMEA中相应的潜在失效模式。?通用催化转化器的参数图示例

67

催化转化器参数P图

信号质量

?废气成份

能量?热能?机械能?化学能?压力

机械

?壳体设计和材料

?封装材料/金属丝网衬垫/密封垫?载体

—几何尺寸(外形与长度)－网格密度－壁厚

?安装位置及体积

?流体分布(管径和锥角)化学

?涂覆技术

?贵金属涂覆量/比例

控制因素

错误情况?功能

－排气不满足排放法规?非功能－气味－噪声

－功率损失－过热(内部)－过热(外部)－排气泄漏

－发动机信号检查不准确响应

?Y 1=有规定的排放

(HC ，CO ，NOx)[gms/km]?Y 2=非规定的排放(H 2S)[ppm/测试]

随时间/里程的变化?堵塞/气流限制?焊缝老化/疲劳

?载体保持(封装力衰退)?载体腐蚀/破损?催化剂化学老化?外壳腐蚀?隔热罩松动噪声因素

外部环境

?周围环境温度?公路载荷/振动?野外——碎片/岩石?道路上的盐/污泥/水

零件间的变差

?材料变差?载体涂层成份?封装影响－夹紧力－捆紧程度－卷曲力?装配过程

－制造错误/贴错标签－定位和对中

－装配间隙(壳体内径、衬垫厚度与载体外径)－总成尺寸?焊接过程

顾客使用

?短里程/低速行驶?带拖车高速行驶

?燃油类型和质量/含硫量?维修损坏?野蛮装运

?发动机带故障运行

系统交互作用

?隔热罩/NVH 衬垫的压力?焊接的排气歧管泄漏?发动机熄火、过热?燃油污染

?动力传动系统加载振动?动态加载(包括发动机)?标定?背压

输入

输出

68

功能要求

?DFMEA 过程的另一步骤是编辑设计的功能要求和接口要求，包括以下内容：

?总则：产品的用途及其整体设计意图?安全?政府法规?可靠性（功能寿命）?装载和使用周期:顾客产品使用

?安静操作：噪声、振动和刺耳杂音（NVH）

?液体保持?人体工程学?外形?包装和运输?服务?可装配性设计?可制造性设计

69

其他工具和信息资源

?帮助小组理解和确定设计要求的其他工具和信息资源还可包括：

?示意图、图样等?材料清单（BOM）?关系矩阵图?接口矩阵图

?质量功能展开（QFD）?质量和可靠性历史

?这些工具的使用，受工程师经验和历史数据的支持，它们可以帮助确定要求和功能。

70

DFMEA示例

示例为车前门总成，产品有如下几个功能要求：?便于出入汽车（入口和出口）?使汽车乘员有和谐安全的环境：

?温度（舒适）?噪音（舒适）

?侧面碰撞（安全）?车门硬件的固定，包括：

?镜子?门铰链?门锁

?车窗调控器

?为外观处理提供适合的表面

?涂漆?软内饰

?保持车门内板的完整

?最终的DFMEA包括对所有这些要求的分析。示例包括要求分析的一部分：“保持车门内饰板的完整”

71

DFMEA－表头填写

?表格表头应当清楚地说明FMEA的关注点，以及文件开发和控制过程的相关信息。包括：

?FMEA编号(A)：填入FMEA文件编号，用于文件控制。?系统、子系统或零部件的名称及编号(B)：填入被

分析的系统、子系统或零部件的名称及编号(见确定范围P 34)。

?设计责任(C)：填入负责设计的整车厂、组织、部

门和小组，适用时，还包括供方的名称。

?车型年/项目(D)：填入被分析的设计将应用或影响

的车型年/项目（如已知的话）。

72

DFMEA－表头填写

?关键日期(E)：初始FMEA预定完成日期，该日期不

应超过计划的生产设计完成日期。

?FMEA日期(F)：填入初始FMEA完成日期及最新的

修订日期。

?小组成员(G)：填入负责开发DFMEA小组成员及其联系方式(如：姓名、组织、电话号码和E-mail)，可记录在另一份补充文件内。

?编制者(H)：填入负责编制FMEA的工程师的姓名、

联系方式和所属组织的名称。

73

DFMEA－项目/功能/要求(a)

?项目/功能可以分成两栏(或更多栏)，也可合并成一栏。

?接口（作为分析的“项目”）可以合并或独立分栏。?零部件可以在项目/功能栏列出来，也可以另加一栏

来描述该项目的功能或要求。?对“项目”、“功能”和“要求”的描述如下：?项目（a1）

输入已由小组通过框图、参数图、示意图表或其他图所识别的项目、接口或零件。为了确保可追溯性，所使用的术语应与顾客要求、其他设计开发文件和分析保持一致。

74

DFMEA－项目/功能/要求(a)

?对“项目”、“功能”和“要求”的描述如下：(续)?功能（a1）

输入被分析的项目或接口的功能，它应达到顾客要求或小组讨论的设计意图。如项目或接口里有多个含有潜在失效模式下的功能，则强烈建议将每个功能及其相应的失效模式单独列出。

?如果项目和功能分成两栏，则功能变为a2.(此为关键段落—下同)

?要求(a2)

?可另外添加“要求”一栏来进一步细分失效模式的分析。输入每项功能的要求（基于顾客的要求和小组的讨论：见前提条件）.如果功能里多个含有不同的潜在失效模式的要求，则强烈建议将每个要求和功能单独列出。

?如果项目和功能分开成两栏a1 和a2，则要求就变成a3。

75

DFMEA－功能的分析

?给出完成功能的重要的环境条件

?如大气温度、湿度、大气压、道路、灰尘和腐蚀介质等?如变速箱的润滑系统的正常工作与环境温度有重要关系?给出设计要求的寿命

?以上这些要求都应尽可能给出可度量的（即定量的）的要求?如各档速比，传递的扭矩、功率、工作温度，等等。

?满足最终顾客的要求;满足直接顾客和中间顾客的要求;满足可制造性和装配性的要求

?一个产品在产生满足顾客期望的功能的同时，有时还会产生顾客非期望的功能。这些非期望功能常常与安全及政府法规的符合性相关。

?诸如：噪声、振动、电磁干扰、环境污染、能源消耗、材料回收再循环等。

?许多产品对维修性、服务和后勤保障性还有要求，也应列入功能项目之中。

76

DFMEA－潜在失效模式(b)

?潜在失效模式是指零部件、子系统或系统可能潜在的不能满足或不能实现项目栏中描述的预期功能的情况。?识别与功能/要求相关的潜在失效模式，对每个项目和功能，列出每一个潜在的失效模式。

?一个功能可能有多个失效模式。如果一个功能被识别出大量的失效模式，则说明要求可能没有很好的定义。?“潜在”是指可能发生也可能不发生；失效就是丧失功能，而失效模式就是失效表现的形式。

?潜在失效模式应当用专业技术术语描述，不同于顾客察觉的现象，还要避免使用地方性、行业性哩语。

77

DFMEA－潜在失效模式(b)

?应当考虑可能只在与特定的运行条件（如热、冷、干燥、灰尘环境等）和特定的使用状态（如超过平均里程、不平的路段、仅在城市行驶等）的情况下发生的潜在失效模式。

?在确定了所有的失效模式后，可通过对以往运行不良的研究、关注点、问题报告及小组“头脑风暴”的评审来确认分析的完整性。

?潜在失效模式也可能是上级子系统或系统潜在失效模式的原因，或者下级零部件潜在失效模式导致的后果。

78

DFMEA－两类失效模式

?常用的有两大类失效：I类失效、II类失效。

?I 类失效，指的是不能完成规定的功能,包括：丧失功能、部分超过/低于功能、间歇功能。如：

?突发型：断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变型、失稳、短路、断路、击穿、泄漏、松脱等等。

?渐变型：磨损、腐蚀、龟裂、老化、变色、热衰退、

蠕变、低温脆变、性能下降、渗漏、失去光泽、褪色等等。

?II类失效，指的是产生了有害的非期望功能，如：

–噪声、振动、电磁干扰、有害排放等等。

79

潜在失效模式示例

项 目功 能

要 求

失 效 模 式

盘式刹车系统

按要求停止车辆行驶

汽车不停止

(考虑行驶环境条件，如湿度、干燥等)

汽车在超过规定的距离外停车。汽车在制动力超过XXg的情况下停车。

在没有接到指令的情况下自行启

动；汽车行驶部分受阻。在没有接到指令的情况下自行启

动；汽车无法行驶。

制动盘

允许制动力从刹车片向轮轴传递

必须给轮轴施加规定

的阻力矩

施加的阻力矩不足够

在规定的距离和规定

的制动力作用下，使行驶在干燥的沥青公路上的汽车停止。

在没有系统要求的情况下允许未受制动的车辆继续行驶。80

DFMEA－潜在失效后果(c)

?潜在的失效后果的定义是：顾客感受到的失效模式对功能的影响。?失效后果是指对系统功能的影响（最终后果），要根据顾客可能发现或经历的情况来描述，顾客既可以是内部顾客也可以是外部最终用户。

?如果失效模式可能影响到安全性或对法规的符合性，要清楚地予以说明。

?失效后果要按具体的系统、子系统或零部件分析说明，要运用失效链分析方法，搞清楚直接后果、中间后果和最终后果。?根据小组的专业知识程度，尽可能预测潜在的失效后果。

81

DFMEA－潜在失效后果

?

失效后果可以从以下几方面考虑：?对完成规定功能的影响；

?对上一级系统完成功能的影响；?对系统内其他零件的影响；?对顾客满意的影响；

?对安全和政府法规符合性的影响；?对整车系统的影响。

?典型的后果举例：噪声,工作不正常,外观不良,不稳定,运行间歇,粗糙,不起作用,异味,工作减弱,泄漏,热衰变,不符合法规等。

82

潜在失效后果示例

项 目失 效 模 式

失 效 后 果

盘式刹车系统

汽车不停止

车辆控制减弱；不符合法规。

汽车在超过规定的距离外停车。车辆控制减弱；不符合法规。

汽车在制动力超过XXg的情况下

停车。

不符合法规

在没有接到指令的情况下自行启动；汽车行驶部分受阻。刹车片寿命缩短；汽车控制程度降低。在没有接到指令的情况下自行启

动；汽车无法行驶。

顾客无法驾驶汽车

83

DFMEA－严重度(S) (d)

?

严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的评价级别。严重度是单一FMEA范围内的相对定级结果。?严重度数值的降低只有通过改变设计才能够实现。?小组应对评定准则和分级规则达成一致意见，尽管个别产品分析可做修改。

?严重度的评分采用1－10分。分数愈高，后果愈严重。?不推荐更改确定为9或10的严重度数值；严重度为1的失效模式不应当做进一步的分析。

84

DFMEA－推荐的严重度评价准则(S)

后 果

判定准则：产品后果严重度（对顾客的后果）

严重度潜在失效模式在没有任何失效预警的情况下发生，影响到汽车的安

全运行和/或不符合政府的法规。

10潜在失效模式在有失效预警的前提下发生，影响到汽车安全运行和/或不符合政府的法规。9丧失基本功能（汽车无法运行，但不影响安全操作）8基本功能降低（汽车可以运行，但性能下降）

7次要功能丧失（汽车可以运行，但舒适性/便捷性功能不能运行）6次要功能降低（汽车可以运行，但舒适性/便捷性功能下降）5有外观、噪音、汽车操作项目上的问题，并且被绝大多数顾客（＞75%）察觉到。

4有外观、噪音、汽车操作项目上的问题，并且被许多数顾客（50%）察觉到。

3有外观、噪音、汽车操作项目上的问题，但只被少数识别能力敏锐的顾客（＜25%）察觉到。2没有影响

没有可识别的后果。

1不符合安全性

和/或

法规要求

基本功能丧失或功能降低

次要功能丧失或功能降低

干扰

85

DFMEA－分类(e)

?这栏用来强调高优先级别的失效模式及其相关原因。?作为分析的结果，小组可利用此信息识别特殊特性。?产品特殊特性和过程特殊特性的符号及其使用可依据顾客特殊要求确定。

?设计记录指定的特殊特性，但在DFMEA中没有识别出与该特性相关的设计潜在失效模式，则被认为是设计过程中存在的不足。

86

DFMEA－潜在失效的原因与机理(f)

?在FMEA的开发过程中，识别失效模式的所有潜在原因是后续分析的关键。尽管有各种方法（如头脑风暴法）用于确定失效模式的潜在原因，但建议小组应聚焦于理解每种失效模式的失效机理。?失效模式的潜在机理(f1)

?失效机理是指导致失效模式的物理、化学、电、

热或其他过程。需注意：失效模式是可“观察到的”或“外部的”影响，不应当把失效模式和失效机理，失效模式背后的实际物理现象、退化过程或导致失效模式的连锁事件相混淆。

87

DFMEA－潜在失效的原因与机理(f)

?失效模式的潜在机理(f1)(续)

?在最大的程度上，应当尽可能将每种失效模式的

每个潜在机理简明且完整地列出来。

?对于一个系统，失效机理是跟随在零部件失效后

面的错误传递过程，从而导致系统失效。

?一个产品或过程可能由于一个共同的失效机理，

而有多个相互关联的失效模式。

?确保过程后果被作为DFMEA过程的一部分。

88

DFMEA－潜在失效的原因与机理(f)

?失效模式的潜在原因(f2)

?失效的潜在原因是指设计过程的失效是怎样发生,应依据可

纠正或可控制的原则来描述。潜在失效原因是设计不足或过程弱点的体现，其后果就是失效模式。

?原因就是导致或激活失效机理的环境。

?识别失效的潜在原因时，对失效的特定原因使用简明扼要

的描述，如特定的螺钉电镀会产生氢脆。不应使用模棱两可的词语，如设计不足或不恰当的设计。

?原因调查时，应关注失效的模式而非失效的后果。确定原

因时，小组应当通过讨论，假设存在的原因会导致失效模式发生（即：失效模式的发生并不要求有多种原因）。

89

DFMEA－潜在失效的原因与机理(f)

?失效模式的潜在原因(f2) (续)

?通常来说，各种不同的原因每个都可能引发失效模式，从

而导致失效模式的原因有多种（原因分支）。

?尽可能地将每种失效模式/失效机理的每个潜在原因简洁和

完整的列出。以便对各个原因详细分析，进而采取不同的测量、控制和纠正措施。

?本节下面的示例是前面失败模式的原因举例，包含的失效

机理。显示了失效模式、失效机理及原因之间的关系。

?在编制DFMEA时，假定该设计将按照设计意图制造和装配。

经过小组斟酌，可以对历史资料显示制造过程的不足作为例外来排除。

90

DFMEA－潜在失效的原因与机理

（1）与制造、装配无关的原因（当制造与装配符合技术规范的情况下，发生了失效）

分析潜在失效原因/机理可以采用以下途径：?现有的类似产品的FMA资料；

?应用失效链，找出直接原因，中间原因和最终原因；?应用“五个为什么”,例如：

门锁扣不上。

为什么？锁舌与锁座错位。为什么？车门下沉。为什么？门铰链变位。

为什么？固定门铰链的框架变形。为什么？框架刚度不足

91

DFMEA－潜在失效的原因与机理

?应用因果图，从人、机、料、法、环等方面分析；?应用排列图，相关分析，试验设计等方法，从可能的多因素原因中找出主要原因；?应用失效树分析（FTA）找出复杂系统的失效原因与机理；?充分发挥小组的经验，采用头脑风暴法，对可能的原因进行归纳分析。?注意:不要把产品的工作环境（如道路产生的振动、冲击、气温的变化湿度、粉尘、电磁干扰等）作为我们的分析目标。工作环境是造成失效的重要外因，但它是客观存在，难以控制的。我们要分析的是，在外因作用下的内因。

92

DFMEA－潜在失效的原因与机理

（2）与制造/装配有关的原因?

指由于所拟定采用的制造/装配设计在技术上或操作者体力上的限制与难度，以及容易产生误操作而引起的潜在失效，也就是与产品设计中可制造性与装配性有关的问题。?

纯属制造与装配过程有关的问题，原则上由PFMEA来进行。

93

DFMEA－潜在失效的原因与机理

（3）典型的起因有：

?材料选择不当、设计寿命设想不足、应力过大、润滑不足、维护说明书不充分、算法不正确、软件规范不当、表面精加工规范不当、行程规范不足、规定的摩擦材料不当、过热、规定的公差不当等。（4）典型的失效机理有：?屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀、氧化、电移等．

94

DFMEA－潜在失效原因机理示例

失 效 模 式

机 理

原 因

汽车不停止

从刹车踏板到刹车片没有传递制动力

由于防腐蚀保护不充分，引起机械连接断裂。

由于密封设计，引起制动主缸真空锁闭。

由于连接器力矩规范不正确的导致液压管松动，引起制动液泄漏。

由于水管材料不恰当导致液压管褶皱/压缩，引起制动液泄漏。

汽车在超过规定的距离外停车。

减低了从刹车踏板到刹

车片的制动力

由于润滑不足，引起机械连接处僵硬。由于防腐蚀保护不充分，引起机械结合点腐蚀。

由于水管材料不恰当导致液压管褶皱/压缩，引起部分制动液泄漏。

汽车在制动力超过XXg的情况下停车。

从刹车踏板到刹车片制动力的传递过大/过快

由于密封设计，制动主缸内累积压力上升。

在没有接到指令的情况下自行启

动；汽车行驶部分受阻。

刹车片不松开

由于表面加工没有形成良好的自动清洁和防腐蚀保护，引起横杆和衬耳的腐蚀率和弃置率增加。

在没有接到指令的情况下自行启

动；汽车无法行驶。

液压不释放

由于密封设计，引起制动主缸真空锁闭。95

DFMEA－频度(O) (g)

?频度是指某一特定的原因/机理在设计寿命内出现的可能性。出现的可能性的级别数是一个相对评价，而不是绝对评价。?为了保持连续性，应持续使用一致的频度分级规则。频度数是FMEA范围内的相对级别，它不一定反映实际出现的可能性。?小组应对评定准则和定级方法达成共识，尽管对个别产品分析可作调整，也应当一致性地使用。潜在失效起因/机理出现的频度应采用下表中1～10的等级作为准则进行评价。?确定频度值时，需考虑以下问题：

?类似的零部件、子系统或系统的维修史/现场经验如何？?零部件是沿用先前水平的零部件、子系统或系统或是与其

相类似？

96

DFMEA－频度(O) (g)

?在确定频度值时，需考虑以下问题（续）：

?相对于先前水平的零部件、子系统或系统变化有多显著？?零部件是否与先前水平的零部件是否有根本的不同？?零部件是否是全新的？?零部件的用途是否有变化？?环境有何变化？

?针对该用途，是否采用了工程分析（如可靠性）来评价其

预期的可比较的频度数？

?是否采取了预防性控制措施？

97

DFMEA－推荐的频度(O)评价准则

失效的可能性

评价准则：原因的发生频度

（在项目或汽车可靠性/设计寿命内）

评价准则：原因的发生频度(每个项目/每辆汽车的事件)

频度很高

没有前期历史的新技术/新设计

≥100/1000≥1/1010在工作循环/操作条件下，对于新设计、新应用或变更，失效是不可避免的。

50/10001/209在工作循环/操作条件下，对于新设计、新应用或变更，失效是可能的。

20/10001/508在工作循环/操作条件下，对于新设计、新应用或变更，失效是不确定的。

10/10001/1007相似设计、或在设计模拟和测试时频繁失效。

2/10001/5006相似设计、或在设计模拟和测试时偶尔失效。0.5/10001/20005相似设计、或在设计模拟和测试时个别失效。0.1/10001/100004几乎相同的设计、或在设计模拟和测试时仅有的个别失效。

0.01/10001/100,0003几乎相同的设计、或在设计模拟和测试时没有观察到失效。

≤0.001/1000≤1/1,000,0002很低

通过预防控制消除失效

通过预防控制消除失效

1高

中等

低

98

DFMEA－现行设计控制(h)

现行控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施。

?现行设计控制是设计过程中已实施或承诺的活动，它将确保设计时充分考虑设计功能和可靠性的要求。?

要考虑两种类型的设计控制：

?预防消除(预防)失效的原因/机理或失效模式发生，或者降低其发生的几率。

?探测在项目投产之前，通过分析方法或通过物理方法，识别(探测)失效的原因/机理或失效模式的存在。

?如果可能，应优先采用预防控制方法。若将预防控制作为设计意图的一部分，则将影响最初的发生频度定级。

?

探测控制应当包括探测失效模式的活动，还包括探测失效原因/机理的活动。

99

DFMEA－现行设计控制(h)

?小组应当考虑分析、试验、评审等其他活动，以确保设计的充分性。如：?预防控制：

?标杆分析研究（基准确定）?失效安全设计

?设计和材料标准（内部和外部）

?文件---从相似设计中学到的最佳实践、经验教训等记录?模拟研究---概念分析，确定设计要求?防错

?探测控制：

?设计评审?样件试验?确认试验

?模拟研究---设计确认

?试验设计，包括可靠性试验。?

使用相似零部件的模型

100

DFMEA－现行设计控制(h)

?对于设计控制，本手册中的设计FMEA表中设有两栏（即单独的预防控制栏和探测控制栏），以帮助小组清楚地区分这两种类型的设计控制，这便可迅速而直观地确定这两种设计控制均已考虑。

?最好采用这样的两栏表格；如果使用单栏表格，应使用下列前缀:在所列的每一个预防控制前加上一个字母“P ”；在所列的每一个探测控制前加上一个字母“D ”。?通过设计更改或设计过程变更来预防或控制失效模式的原因/机理是降低频度的唯一途径。

101

DFMEA－设计控制预防和探测示例

失效模式原 因

预防控制

探测控制汽车不停止

由于防腐蚀保护不充分，引起机械连接断裂。按材料标准MS-845设计环境应力试验03-9963由于密封设计，引起制动主缸真空锁闭。沿用相同工作循环要求的设计

压力可变性测试--系统等级

由于连接器力矩规范不正确的导致液压管松动，引起制动液泄漏。按扭矩规范-3993设计震动步骤-压力测试18-1950由于水管材料不恰当导致液压管褶皱/压缩，引起制动液泄漏。按材料标准MS-1178设计试验设计—管道回复能力

102

DFMEA－探测度（D）(i)

?探测度是指现行设计控制探测栏中所列的最佳探测控制相关联的定级数。当识别出一种以上控制时，建议对每种控制的探测度定级数包括在控制描述内，并在探测度栏记录最低定级数。?现有设计控制探测度的建议方法是:假设失效已经发生，然后评价现有设计控制探测此失效模式的能力。

?不要因为发生频度低，就理所当然地假设探测度也一定低。在设计放行过程中，评价设计控制探测低频率的失效模式，或降低该失效模式进入设计发布过程的风险的能力是很重要的。?探测度是在某一FMEA范围内的相对级别。为了获得一个较低的定级，就应当对设计控制（分析或验证活动）予以改进。?小组应就评价准则和定级方法达成共识，尽管对个别的产品分析可作调整，也应始终应用此准则。?定级数1专用作已证实的设计方案的失效预防。

103

探测机会评价准则：被设计控制探测到的可能性探测度探测可能性没有探测机会没有现行设计控制；无法探测或未作分析

10几乎不可能在任何阶段不容易探测设计分析/探测控制的探测能力很弱；虚拟分析（如CAE，FEA等等）与预期的实际操作条件没有关联。9

很微小

在设计定稿后，设计发布前，使用通过/不通过试验对产品进行验证/确认。（用接受准则测试系统或子系统，如

乘坐、操作、运输评价等）

8微小

在设计定稿后，设计发布前，通过试验到失效的试验对产品进行验证/确认。（对系统或子系统进行测试，直到失效发生；进行系统相互作用试验等）。

7很低

在设计定稿后，设计发布前，通过老化试验对产品进行验证/确认。（在耐久性试验后，进行系统或子系统测试，如功能检查）。

6低

设计定稿前，对产品进行确认（可靠性试验，开发或确认试验），使用通过/不通过来确认（如：性能、功能检查接收准则等）。

5中等

设计定稿前，对产品进行确认（可靠性试验，开发或确认试验），使用试验到失效的试验来确认（如：持续试验直到泄漏、弯曲、破裂等现象）。

4中等偏高

设计定稿前，对产品进行确认（可靠性试验，开发或确认试验），使用老化试验来确认（如数据趋势、前/后的数值等）。

3高

虚拟分析--相

关

设计分析/探测控制的探测能力很强。虚拟分析（如CAF、

FEA 等）在设计定稿前与实际或预期的操作条件关联性很

高.2很高

探测不适用；

失效预防

由于设计方案（如已证实的设计标准、最佳实践或常用材

料等）充分地实施了预防，失效原因或失效模式无法发生

。

1几乎可确定

设计定稿后，设计发布前设计定稿前

推荐的

DFMEA

探测度评价准则

104

DFMEA－确定优先措施

?当小组完成失效模式和后果、原因及其控制的初始识别，包括严重度、频度和探测度的定级后，小组必须确定是否需要进一步采取措施降低风险。由于在资源、时间、技术等其他因素固有限制，小组必须选择最佳的优先措施。?小组的首要关注的应当是严重度级别最高的失效模式。当严重度级别为9 或10 时，小组必须确保该风险已通过现有的设计控制或建议措施（在FMEA中有记录）得到处理。?对于严重度级别小于等于8的失效模式，小组应当考虑具有最高发生频度或探测度的原因。小组有责任关注已识别的信息，探讨方法，确定如何将降低风险的措施作最优化的排序，以更好地服务于组织和顾客。

105

DFMEA－风险评估:风险顺序数(RPN ) (j)

?

RPN －Risk Priority Number

潜在失效的风险评估

RPN =（S）×（O）×（D ）

?帮助决定优先措施的方法之一就是使用风险顺序数

?在单独的FMEA 范围内，RPN 的数值在1～1000之间变化；?本手册不推荐使用RPN临界值来决定是否需要采取措施。?使用临界值意味着RPN是衡量相对风险的方法（但它们通常却不是），而且不要求持续改进（但实际上却是要求的）。?例如：顾客如果在下例中不合理地应用100为临界值，供方将会对RPN值为112的特性B采取措施。

112

4

4

7B 90529A RPN 探测度

频度严重度项目106

DFMEA－风险评估:风险顺序数(RPN ) (j)

?这个例子中，虽然特性B的RPN更高，但应当优先处理A，因为其严重度为9，尽管它的RPN较低，而且也低于临界值。

?使用临界值的另一个问题是：没有一个要求强制采取措施的RPN 值。

?另外，建立临界值会促使小组成员产生错误的行为：即小组成员花时间去试图求证一个低发生频度或低探测度等级的数值，以降低RPN值。这种做法是不可取的！因为这种行为会使得引起失效模式的真正问题得不到解决，只是使RPN低于临界值。所以在特定的项目里程碑（如：新车投产），确定“可接受”风险时能意识到这一点十分重要。优先级别的选取应当建立在对严重度、发生频度和探测度分析的基础上，而不是通过RPN临界值来决定。

?小组讨论时，RPN值可成为有效的工具，但需要理解RPN的使用局限，而且不建议用RPN临界值决定采取措施的优先级别。

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DFMEA－建议措施(k)

?总的来讲，预防措施（即降低发生频度）比探测措施更好。例如：和设计定稿后的产品验证/确认相比，使用已证实的设计标准或最佳实践更加可取。?建议措施的目的在于改进设计。在识别措施时，应当按照严重度、发生频度和探测度的顺序来降低级别。以下例子是解释降低这些级别的方法：

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DFMEA－建议措施(k)

?降低严重度级别：只有设计更改才能降低严重度级别。?某些时候，设计更改可弥补或降低失效导致的严重度，从而降低高严重度等级。例如：对轮胎的要求是“使用时保持适当的气压”。“气压快速流失”失效模式的后果之严重度比“完全瘪气”轮胎失效模式的后果之严重度是低的。?设计更改并不意味着严重度会降低。任何设计更改都应当经过小组评审，以确定其对产品功能和过程的影响。?为了达到这种方法的最好有效性和最佳效率，产品和过程设计的任何更改应当在开发过程的早期实施。例如在开发周期的早期阶段，就需要考虑准备代用材料，以消除腐蚀严重度的问题。

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DFMEA－建议措施(k)

?降低发生频度级别：只有通过设计更改消除或控制失效模式的一个或多个原因/机理，才能有效地降低频度级别。?应当考虑但不限于的措施有：

?防错设计，以消除失效模式?修改设计的几何尺寸和公差

?修改设计以降低压力，替换薄弱(失效可能性高)的零

部件。

?增加冗余(备援系统)?修订材料规范

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DFMEA－建议措施(k)

?降低探测度级别：最好的方法是采用防错技术。设计验证/设计确认的增加只能降低探测度级别。在某些情况下，特定零件的设计更改，可能会增加探测的可能性（即降低探测度级别）。此外，还应考虑：

?试验设计（尤其是失效模式的原因有多个或交相作用时）?修订试验计划

?如果对一个特定的失效模式/原因/控制评价后，没有建议措施，则该栏填入“无”。填入“无”的同时还要注明理由，特别在严重度高的情况下将非常有用。

?对于设计措施,可考虑使用：试验设计或可靠性试验结果/设计分析(可靠性失效、结构失效或物理失效模式) ：它将确定解决方案的有效性，且不引进新的潜在失效模式/用制图、图示或模型证实目标特性的物理更改/设计评审的结果/对已有工程标准或设计指南的更改/可靠性分析结果

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DFMEA－原因控制和建议措施示例

项 目失效模式

原 因

预防控制

探测控制

建议措施

盘式刹车系统汽车不停止由于防腐蚀保护不充分，引起机械连接断裂。按材料标准MS-845 设计环境应力试验

03-9963

改用不锈钢材料

由于密封设计，引起制动主缸真空锁闭。沿用相同工作循环要求的设计压力可变性测

试--系统等级沿用密封设计

由于连接器力矩规范不正

确的导致液压管松动，引

起制动液泄漏。

按扭矩规范-3993设计

震动步骤-压力测试18-1950把连接器从螺钉连接改为快速连接

由于水管材料不恰当导致

液压管褶皱/压缩，引起

制动液泄漏。

按材料标准MS-1178 设计试验设计—

管道回复能力

将软管设计从MS-1178更改为MS-2025，以提高强度112

DFMEA－职责和目标完成日期(l)

?填入负责完成每项建议措施的个人和组织的名字，包括目标完成日期。负责设计的工程师/小组领导人应当确保所有建议措施均已实施或得到妥善处理。

DFMEA－措施结果(m-n)

?这部分包括所有措施的实施结果，及其对严重度、频度、探测度和RPN值的影响。

DFMEA－采取措施和完成日期（m）

?措施实施后，填入已采取措施的简要描述，以及实施的实际完成日期。

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DFMEA－严重度、频度、探测度和RPN （n）

?预防措施/纠正措施实施后，确定并记录其严重度、频度和探测度级别。

?计算并记录衍生措施(风险)优先系数（如RPN）。?所有级别的修订都应评审。仅仅实施纠正措施并不能确保问题的解决，因此还应当对其进行适当的分析和试验以验证是否满足要求，直到可接受为止。?如有必要进一步实施纠正措施，实施完成后仍需分析。?焦点永远是持续改进！

114

维护DFMEA

?

DFMEA是一个动态文件，任何按要求作出的产品设计更改和更新都应当经过评审。建议措施的更新及其最

终结果（起作用的和不起作用的）应当包括在后续的DFMEA中。

?DFMEA的持续维护还应当应包括对DFMEA的评价级别做定期评审。要特别关注发生频度和探测度，尤其是当改进是通过产品变更或设计控制的改进来实现时，更显重要。此外，当现场有问题发生时，应当对级别作出相应的调整。

115

利用DFMEA

?

如果一个新项目或新应用在功能上与现有产品相似，只要经顾客同意，可以使用统一的DFMEA。以一个基本完整的基准DFMEA为起始点，就可以最大几率地利用过去的经验和知识。如有轻微差异，小组应当识别并着重分析这些差异所产生的后果。

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联系

?DFMEA并不是一个“孤立”的文件。例如：DFMEA的输出可作为后续产品开发过程的输入。它是小组讨论分析的总结。下图显示了一些常用文件的联系。

DFMEA 信息相互关系流程

框图、参数图等

DFMEA

设计验证计划和报告(DVP&R)，PFMEA等

DFMEA和PFMEA之间也有重要联系。例如，过程(PFMEA)失效模式或设计(DFMEA)失效模式可能导致相同的产品失效后果。在这种情况下，设计失效模式后果应当在DFMEA和PFMEA 的后果和严重度中反映出来。DFMEA 和DVP&R 有重要的联系。DFMEA 识别和记录了现行设计的预防控制和探测控制，这成为DVP&R试验描述的输入。DFMEA 识别了要控制的是“什么”，DVP&R给出的是“怎样”控制，如接收准则、程序和样本量。

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开始PFMEA

四、过程潜在失效模式及后果分析

118

由谁来做PFMEA

?由多方论证（跨职能）小组进行PFMEA开发和维护?小组通常由负责制造过程设计的工程师领导?依靠小组的共同努力

?负责的工程师应直接、主动地同

有关部门联系，这些部门包括但不限于：设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方的专家及后续的装配部门。

?过程FMEA应当成为不同部门交换意见的一种催化剂，从而推进小组协作的工作水平。

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PFMEA过程概要

1.准备流程图定义功能

头脑风暴原因和失效模式

2.确认失效模式及其原因

从以前FMEA’获

得输入

10.为减少风险排出优先措施顺序

重复步骤3-10直到RNP 达到

目标

9.完成FMEA 表格和进行FMEA 分析

3.列出原因和现行控制

4.确立频度

5.针对失效模式决定探测方法

6.确立探测度

7.确认失效后果

8.确立严重度

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PFMEA－前提条件

?PFEMA开始时，首先应当使用过程流程图。这个流程图识别与每一个操作相关的产品/过程特性，另外还包括与DFMEA相应的产品后果的识别。用于PFMEA准备工作的流程图复印件应当随附其后。

?PFMEA开始前，应当收集信息，以便于理解所分析的制造和装配操作，并确定它们的要求。

?过程流程图是PFMEA最主要的输入，流程图的作用是：在制造系统设计过程中帮助建立分析范围。