失效理论

潜在失效模式及后果分析
FMEA
50年代初期，美国Grumman 公司第一次把FMEA 思想用于一种战斗机的操纵系统的设计分析，取得较好效果，以后逐渐推广。

60年代中期用于美国航天工业。

（阿波罗）
1974年用于美国海军（MIL-STD-1629）
1980年美国军方又改版为MIL-STD-1629A ；
1985年IEC 公布了FMEA 标准: IEC812，
这个标准被我国等同采用为GB 7826-87：
《系统可靠性分析技术.失效模式和效应分析(FMEA)程序》
一、FMEA应用
FMEA的应用与发展
80年代后期，在民用产品生产领域应用
90年代后期汽车、电机、电器等民用工业在自身质量保证体系中, 规定在产品/工艺设计确认之前进行FMEA,以确保无缺陷/无隐患。

并且将其发展为对供应商的要求。

如：QS 9000 质量体系要求
——美国汽车工业行动集团（AIAG）VDA6.1质量体系审核
——德国汽车汽车工业联合会（VDA）
二、FMEA基本概念
2.1、失效
2.2、失效模式
2.3、失效后果
2.4、失效原因/机理
2.5、顾客 2.6、KCDS 2.7、KPC 2.8、KCC 2.9、FMEA的定义2.10、FMEA的类别
2.1 失效（Failure）
——产品失去了完成其功能的能力
产品？
PFMEA
SFMEA
失效=不合格吗？
失效=事故？
潜在？
2.2 失效模式（Failure Mode）——失效的表现形式
•系统、子系统、零件未达到设计意图的形式•过程不满足过程要求的形式
•典型的失效模式：
裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、
短路、氧化、断裂
•潜在失效模式：指可能发生，可预见的失效模式
2.3 失效后果（Failure Effect）
——失效给顾客带来的影响
•典型的失效后果：
噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、间歇性工作
粗糙、无法坚固、无法钻孔、无法攻丝
•后果分析：指的是一种失效模式会给顾客带来危险性有多大
2.4 失效的起因/机理
——引起失效的原因：物理的/化学的——连杆断裂的机理：晶体开裂、回火脆性
失效起因/机理、失效模式、失效后果的关系失效起因/机理
失效模式
失效后果上一过程产品/过程下一过程
谁是顾客？过程目标顾客铸造装配
过程
铸件顾客2.5 顾客（Customer ）
——不仅仅是“最终使用者”
，还可以是后续或下一工序的使用者
内部
外部
2.6 KCDS_质量金字塔
PC KPC 特殊关注 SPC 附加关注 S/C (safe/compliment)
F/F
(fuction/fit)
一般关注
SPC（standard product characteristic)


2.7 KPC
——影响安全、国家法律法规、功能、配合的质量特性
SPC （standard)
Product characteristic
PC KPC (key)
S/C F/F SCC （standard) CC KCC (key)


2.8 KCC：
——影响关键质量特性（KPC）的过程参数
料 机 KCC2 KPC KCC1 KCC3 测 环 法 人


2.9 FMEA定义
Potential Failure Mode and Effects Analysis 潜在失效模式及后果分析 FMEA是一种系统化的可靠性定性分析方法。

通过对系统各组成部分进行事前分析，发现、评价产品/过程中潜 在的失效模式，查明其对系统的影响程度，以便采取措施进行预 防的分析方法。

后经发展，对可能造成特别严重后果的失效模式进行单独分析， 称危害度分析（CA:Criticality Analysis），称FMECA。

目前被普遍简称为FMEA 常被读作[feime]或各字母单独发音为F,M,E,A 。

FMEA定义
• 系统化结构化方法: – 识别产品或过程失效的方式 – 估计涉及特殊原因的风险 – 对减小风险的措施优先排序 – 评价设计验证计划(产品) 或当前的控制计 划(过程)


风险来源?
模糊的顾客期望 潜在的安全威胁 差的控制计划 & 标准 化作业（SOP） 差的过程能力 装运、安装服务
累积风险
量规工艺标准
组装（Packaging） 原材料波动
机器的可靠性
测量波动 (在线检测 和质量控制)
不反映顾客需求的规 范界限
D. H. Stamatis, FMEA:FMEA from Theory to Practice, Quality Press, 1995


2.10 FMEA的类型
SFMEA —— 对产品开发、过程策划综合评估， 通过系统、子系统、分系统不同层次展开， 自上而下逐级分析，更注重整体性、逻辑性。

DFMEA —— 对设计输出评估，识别和消除产品 及每一零部件的设计缺陷。

PFMEA —— 对工艺流程的评估，识别和消除 制造/服务过程中每一环节的潜在隐患。

三、FMEA策划
3.1 为什么要做FMEA？ 3.2 何时需要做FMEA？ 3.3 谁来做FMEA？ 3.4 FMEA成功的要素 3.5 如何做FMEA？


3.1 为什么要FMEA?
1）预测：可以预先发现或评估产品/过程中潜在的失效及影响 2）持续改进：不但改进并积累经验，并将其文件化，程序化 3）防错：避免同类错误的发生 4）客户要求：部分客户要求供应商有FMEA，并不断更新 5）审核要求：为通过QS9000,VDA 6.1，ISO/TS16949等标准审核必 须有FMEA • • • • • • 首先集中有限的资源于高风险项降低开发成本 提高产品功能保证和可靠性 缩短开发周期 改善内部信息交流 将责任和风险管理联系起来 减轻售后服务的压力


3.2 何时需要做FMEA？
1. 关注焦点 ① 新 / 更改环境、新 / 更改使用条件 —— SFMEA ② 新 / 更改过程 ③ 新 / 更改设计、新 / 更改技术 2. 事前行为 及时性是成功实施FMEA的最重要因之一。

在产品 正式定型之前和过程正式实施之前， FMEA作为设 计与工艺评审的有效工具，有助于预防缺陷，减少 损失。

—— PFMEA —— DFMEA


3. 在产品形成的全过程中
PFM EA
策 划 产品设计开发 过程设计开发
SFMEA
生 产
DFMEA


3.3 谁来做FMEA？
集体智慧
熟悉产品 了解过程 富有经验 掌握信息和资料
设计 工艺 制造 生产 服务 质量 试验 可靠性
专 业 人员
多方合作


团队： FMEA是系统化的专业活动 多功能小组会议是FMEA的主要活动形式 多功能小组通常有相关专业人员组成，有时包括相关 的工人代表，甚至可包括客户或供应商 V F
FMEA 团队
E
M


3.4 FMEA成功的要素
顾客要求
1.人 2.相关信息 3.时机
法律法规 相关标准 设计意图 同类产品的经验/教训 供应商提供的资料 ……


3.5 如何做FMEA？
失效模式及影响分析
S E V O C C D E T R P N 日期： P R P N 零件/过程 失效模式 后果 原因 控制 措施 P S P O P D
1.描述对象/过程 2.确定潜在的失效模式 3.描述失效的影响 4.评估严重度(SEV) 5.确定原因 6.评估频度(OCC)
7.描述目前的控制方法 8.评估探测度(DET) 9.计算RPN值 10.建议及采取措施 11.评定措施被采取后的结果


开始
确定对象 失效分析 风险评估
纠正 /预防 措 施 Yes
失效模式后果原因 现行控制/预防措施 失效后果严重度： S 失效发生的频度： O 探测度 ： D 风险度：RPN=S*O*D
高风险？ No
结束


DFMEA
DFMEA的时机： 1 一般在一个项目概念确定之后，设计和开发计划 编制之前；在APQP过程中，最大价值。

2 产品出现设计缺陷时。

价值降低。

四、FMEA的过程
——DFMEA
表头（1-8）
4.1、基本信息
对象（9）
4.2、DFMEA分析（1018） 4.3、DFMEA改进（1922） 4.4、跟踪验证




表头基本信息
4.1.1 FMEA文件编号及页码 4.1.2 系统、子系统、部件的名称及称号 4.1.3 设计责任 4.1.4 编制人 姓名、电话、EMAIL、职称（或职位） 4.1.5 车型年/车辆类型 4.1.6 关键日期（预定FMEA的完成日期） 4.1.7 FMEA日期 原始日期、最新修订日期 4.1.8 核心小组成员


4.1.9 项目/功能
——项目的名称和编号
——项目的功能
——尽可能用简洁的语言描述
DFMEA 的研究对象
4.2.1 潜在失效模式
——可能发生但不一定发生的失效——专业化规范化的语言描述
——每种失效模式尽可能单列出来
4.2.2 潜在失效后果
——失效模式对系统功能的影响——根据顾客可能的发现和经历来评价——需要集体的智慧
4.2.3 严重度（S）
——对失效后果的严重程度的评价——只能通过修改设计来降低DFMEA 分析
设计失效严重度评价准则(QS9000)
后果评定准则：后果的度严重度
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，是在具有失效预兆的前提下
所发生的，并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、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•使用时，可将车辆改为产品（以下同）
4.2.4 级别
——产品质量特性分为一般质量特性和关键质量特性——对关键质量特性在分级栏中应用适当的字母或符号注明
4.2.5 潜在失效起因/机理
——一个设计薄弱部分的迹象/征兆
——列出所有可能想到的起因/机理
4.2.6 频度（O）——评价准则见P23
——描述失效起因/机理出现的可能性
——频度值参考现行控制P
——设计更改是降低频度数的唯一途径
4.2.7 现行设计控制
——用于或正用于相同或相似设计中的那些方法——有三种设计控制方法
预防起因/机理的出现——P
查出失效起因/机理——D
查出失效模式——D
4.2.8 探测度（D）
——查出失效模式、起因、机理的探测能力的度量——表格见P27
控制
控制FMEA 模式后果
后果内部顾客或下游过程
步骤
原因
原因失效模式(缺陷
)失效模式(缺陷)过程步骤
材料或过程输入
控制控制FMEA 模式
后果后果内部顾客或下游过程
步骤
原因原因失效模式(缺陷)失效模式(缺陷)过程步骤
材料或过程输入
预防
检查检查
检查
哪一个是最佳状况? 哪一个
是最差的状况?
4.2.9 风险顺序数（RPN）
——描述对象风险的大小
——RPN=（S）×（O）×（D）
——按RPN值的大小确定优先改进顺序——S值高，不管RPN值大小如何都必须关注
DFMEA改进
4.3.1 建议措施
——按RPN值的大小确定改进顺序以及S值高的项目——任何建议措施的目的都是为减小RPN值，即S、O、D 4.3.2 责任及目标完成日期
——落实措施的执行组织和个人
——预计完成的日期
4.3.3 采取的措施
——措施的简单说明
——措施的生效日期
4.3.4 措施结果
——重新评价采取措施后的RPN值
——按照统一标准判断是否FMEA结束
——设计确认和验证不能降低探测度
4.4 跟踪
——设计主管工程师负责建议措施的实施与落实——FMEA是一份动态文件，永远体现当前最新设计水平
PFMEA
PFMEA的时机：
1 一般在过程流程确定之后，控制计划编制之前；在APQP过程中，最大价值。

2 出现产品/过程不符合时。

价值降低。

五、FMEA的过程
——PFMEA
5.1、基本信息
5.2、PFMEA分析（10-
18）
5.3、PFMEA改进（19-
22）
5.4、跟踪验证
表头（
1-8）对象（9
）
表头基本信息
5.1.1 FMEA文件编号及页码
5.1.2 项目
5.1.3 过程责任
5.1.4 编制人
姓名、电话、EMAIL、职称（或职位）5.1.5 车型年/车辆类型
5.1.6 关键日期（预定FMEA的完成日期）5.1.7 FMEA日期
原始日期、最新修订日期
5.1.8 核心小组成员
5.1.9 过程功能/要求
——填入被分析过程的简要说明（过程名称），建议有过程/工序编号。

——可以说明工序的目的。

PFMEA 的研究对象
5.2.1 潜在失效模式
——可能发生不能满足过程功能/要求的意图，是上一过程的后果，下一过程的起因。

——假设接收的材料/零件正确
——每种失效模式尽可能单列出来
5.2.2 潜在失效后果
——失效模式对顾客（内部和外部）的影响
——安全、法规的影响
5.2.3 严重度（S）
——对失效后果的严重程度的评价
——只能通过修改设计来降低
严重度（Severity）评价准则
等级标准举例
10影响车辆操作或危害操作者对顾客或操作者造成安全性危害9违反政府的有关法规排放项目、法规项目
8失效将导致顾客严重不满意顾客步行回家，耐久性事项
7使顾客不满意，或影响整车
厂装配
外
部
销售商返修，召回
6严重影响生产线整
车
厂
在最终检验时发现缺陷，装配线
大量返工
5轻微影响生产线在最终检验或装配线发现缺陷，装配线轻微返工或报废
4给后续工位带来不便，轻微
返修
缺陷流到下一工序
3给后续工位带来微小不便，
轻微返修
缺陷在后续工序发现（在线）
2给本工位带来微小不便，轻
微返修
缺陷在操作时被发现并纠正（在
工位处）
1顾客可能不会注意到工
厂
没有影响
5.2.4 级别
——产品特性/过程特性分级
——对特殊特性在分级栏中应用适当的字母或符号注明5.2.5 潜在失效起因/机理
——失效是怎样发生的？（人、机、法、环）
——列出所有可能想到的起因/机理
5.2.6 频度（O）
——描述特定失效起因/机理发生的可能性
——过程更改是降低频度数的唯一途径。