FMEA潜在失效模式及后果分析培训教材

• 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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1.6 FMEA的分析方式
• 是属于“事前行为”，而不是“事后行为”； • FMEA是从分析零部件/工序入手，分析到对
系统的后果，是“自下而上”的分析路径； • 使用统一表格，形成文件并保存。
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失效起因确定
• 找出失效根源
–要注意内因,外因是客观存在无法消除
• 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， 该手册于1995年2月出版了第2版,2001年7月出第三版， 2008年7月出第四版。
• 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。
DFMEA； –初始工程标准； –初始特殊特性明细表。 • 建立系统/子系统或零部件的逻辑框图
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DFMEA框图示例
灯泡总成 3 D 4
极板
5
E+
开关 C 2
灯罩 A
1
电池 B
连接方法： 1 不连接 2 铆接 3 螺纹连接 4 卡扣连接 5 压紧安装
4
5
弹簧
F-
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DFMEA方块图示例
• DFMEA应从所要分析的系统、子系统或零部 件的框图开始；
潜在的失效模式及后果分析 （FMEA）
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1.概述
1.1什么是FMEA • Potential Failure Mode and Effects
Analysis.简称FMEA • FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段，对
构成产品的子零件、系统，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、频度和探测度， 从而预先采取必要的措施，以提高产品质量 的一种系统化的活动。
所使用的术语应该与顾客要求、使用在其他设计和开发和分析中 一致，以确保可追溯性。
功能（a1）
填入根据顾客要求和小组讨论必须符合设计目的的需要进行分析 的项目的功能或界面。
如果功能超过1个以上，应单独列出每一个功能和相关的失效模 式
要求（a2）
填入需要分析的每一个功能的要求。如果功能有1个以上要求，
则单独列出每一项
• FMEA与FTA(事故树分析法)的区别
–FMEA是 “由下至上”进行分析； –FTA（Failure Tree Analysis）失效树分析,是 “由上至
下”进行分析；
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1.5 FMEA的历史
• 世界上首次采用FMEA是在本世纪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;
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示例
变速箱功能
–起步时输出较大扭矩； –行驶过程中，通过合理的速比满足整个行驶速度
范围内的扭矩输出； –倒车时，改变传动方向； –发动机制动状态下，传递相反方向的扭矩； –变速 –空档 –卡车变速箱有的还要有功率输出功能
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2.2.3 潜在失效模式：
• 对每个功能/要求，列出每一个潜在的失效模式。 • 每一种功能可能有多种失效模式。单一的一种功能被
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1.3FMEA与FMA、FTA的区别
• FMEA与FMA(故障模式分析))
–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。 –FMA是进行FMEA的重要的资料。
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FMEA 同 VDA6.1 的关系
• VDA－6.1有关提问
–06.3* 是否有识别产品 风险的程序?
–8.4* 设计、开发样品 和样件和批量生产前， 是否有质量评审的程序 和方法？
–08.7 产品开发经验是 否形成文件,并供有关 部门使用？
–09.7 过程策划和过程 开发的经验是否形成文 件,并供有关部门使用?
必须递送规定转矩 抗力到轮轴
未能有效递送转矩抗力
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2.2.4潜在失效后果：
• 定义：潜在的失效后果，是指顾客感受到的 失效模式对功能的影响，以致带来顾客的不 满意，和不符合安全和政府的法规。
• 失效后果分析：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。
• 站在顾客的角度来描述失效的后果（顾客可 能是内部的顾客，也可能是外部最终顾客）。
车辆不能停止
在干燥的公路上用
规定的力量在规定 车辆在超过规定的距离外
按要求停止车辆 的距离内停止车辆 停止
行驶（考虑环境 行驶
车辆在超过双倍的制动力
情况如湿度、干
下停止
燥）
没有行驶要求下活动：或
允许未受制动的车 汽车行驶部分受阻
辆在没有系统要求
下继续行驶
没有行驶要求下活动：汽
车不能行驶
允许传动力从刹 车片到轮轴
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2.2.5 严重度(S)：
• 为了对失效模式的后果之严重程度进行评估， 把对后果的定性描述进行量化
• 严重度是失效模式发生时对顾客影响后果的 严重程度的评价指标。
• 要减少失效的严重度级别数值，只能通过修 改设计来实现。
• 严重度的评分采用1－10分。 • 详见严重度的推荐评价准则表（P37）。
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过程FMEA的益处：
• 帮助确认已列出的与产品相关的过程失效模式及它 们的后果；
• 指明相应的起因/机理； • 指明降低或消除失效出现的机会的措施； • 指明潜在的制造或装配过程失效的原因； • 指明过程变差，如果受控，可降低失效出现的频度
或提高失效条件的不易探测度； • 帮助对纠正措施进行优先排序； • 制造工艺极好的参考； • 记录过程FMEA的过程。
• DFMEA不能依靠过程检测作为控制措施 • PFMEA不应依靠改变产品设计来克服过程失效 • 产品设计应充分考虑可制造与可装配性问题，由于
产品设计中没有适当考虑制造中的技术与操作者体 力的限制，可能造成制造失效模式的发生；
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2.如何做FMEA
成立核心小组
选定分析对象
准备资料
填写便于检索存档的表头
的量产设计发布日期） • 7 FMEA日期（原始稿日期与最新修订日期） • 8 核心小组（组长、成员的姓名、单位、电话等）
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2.2.2 项目/功能/要求（a）
• 项目/功能（a1）可分为两栏（或更多）或合并成一栏来表述
项目（a1）
输入通过方块图、P图、图表和其他图纸以及由小组进行的其他分 析所识别的项目、界面或零件。
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2.2.4潜在失效后果(举例)：
• 定性的失效后果应根据产品或系统性能来阐述
项目
失效模式
后果
车辆不能停止
汽车在超过规定的距离 后停止
车辆在双倍制动力下停 盘式刹车系统 止
在没有下活动，车辆食 性部分受阻
在没有需求下，车辆不 能行驶
车辆控制减弱；与法规不符 车辆控制减弱；与法规不符 与法规不符 减短刹车片寿；降低汽车控制 顾客不能驾驶车辆
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FMEA同ISO/TS16949的关系
• 16949:2002有关章节 –7.3.3.1产品设计输 出应包括:DFMEA
–7.3.3.2过程设计输 出应包括:PFMEA
• APQP
–第二章 产品设计和开发 2.1 DFMEA;
–第三章 过程设计和开发 3.6 PFMEA
• PPAP
–第I部分I.4.1提交要求中 的 4 DFMEA 6 PFMEA
• 框图指示出信息、能量、力、流体等的流程；
–显示系统、子系统或零部件的基本功能
• 框图说明包括的各项目之间的主要关系，建 立分析的逻辑顺序；
–有助于理解系统的结构和工作情况
• FMEA准备工作中，方块图的复制件应伴随 FMEA的过程
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2.2.1 DFMEA表头填写：
• 1 FMEA编号：文件编号，以便查询 • 2 系统、子系统、零部件的名称及编号 • 3 设计责任:填入负有设计职责的OEM、组织和部门或小组 • 4 编制者（姓名、电话、部门等） • 5 车型年/车型（该系统/零部件应用的年型/车型） • 6 关键日期（预定FMEA完成的日期，不应超过计划
识别出大量的失效模式可能表示要求没有得到很好的 定义。 • 所谓“潜在”是指可能发生，也可能不发生;所谓失效， 就是丧失功能。而失效模式，就是失效表现的形式。 • 应用规范化、专业化的术语来描述失效模式。 • 确定所有的失效模式后，应对分析的完整性进行确认。
盘式刹车系统 刹车转轴
设计图样完成）之时完成FMEA工作； –产品开发各阶段不断进行修改,FMEA是一个动态的文件；
● 什么时候做PFMEA?
–开始于过程设想，并在工装制造之前； –PFMEA在过程设计任务（如过程设计文件）完成之前完
成； –PFMEA是一个动态的文件；
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设计FMEA的益处：
• 帮助确认已列出的潜在失效模式及它们的后果； • 指明相应的起因/机理； • 指明降低或消除失效出现的机会的措施； • 辅助设计要求及方法的客观评价； • 辅助起草制造及装配设计的要求； • 增加在设计阶段就考虑失效模式及后果的可能性； • 辅助设计试验及开发项目； • 从顾客的观点出发对失效进行评定； • 对风险降低措施进行跟踪和记录； • 对未来的分析及设计是极好的参考； • 记录设计FMEA的过程。
• 应清晰阐明失效后果是否影响安全和法律法规不符
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2.2.4潜在失效后果：
• 失效后果可以从以下几方面考虑：
–（1）对完成规定功能的影响； –（2）对上一级系统完成功能的影响； –（3）对系统内其他零件的影响； –（4）对顾客满意的影响； –（5）对安全和政府法规符合性的影响； –（6）对整车系统的影响。 • 典型的后果举例：噪声、工作不正常、不良外观、工作不 稳定、间歇性工作、粗糙、失去功能、异味、性能衰退等。
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1.9 由谁来做FMEA
PFMEA: • 由制造主管工程师或工程师小组制定； • 依靠小组的共同努力 • 主管工程师应直接、主动地同有关部门联系，
这些部门包括：装配、制造、材料、质量、 服务和供方，以及负责下一总成的部门。因 此它是集体努力的结果。
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1.10 DFMEA与PFMEA关系
• 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
–另外在 EAQF 94版的 4.设计控制 中也多次 提到 FMEA的应用。
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产品质量策划时间安排图
概念 提出/批准
项目批准
样件
试生产
投产
策划
策划
DFMEA FMA
产品设计和开发
过程设计开发 产品与过程确认
PFMEA 故障模式分析 生产
反馈、评定和纠正措施
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FMEA手册的“前言”中说明：
–组织在应用FMEA技术时，应采用手册的报告格式； –手册提供了FMEA的总体指南， –手册没有给出如何完成每一项目的具体说明。
• 上一个失效模式是下一个失效模式的起因 • 再没有任何措施的情况下,失效将发展到更
严重的失效模式 • 失效链发展常会有分支
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1.7 FMEA的分析时机
● 什么时候做DFMEA?
–开始于一个设计概念最终形成之时； –设计方案初步确定时应该开始FMEA初稿的编制 –FMEA作为设计活动的一部分，应该在设计任务完成（如
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1.9 由谁来做FMEA
DFMEA: • 由设计主管工程师或工程师小组制定。 • 依靠小组的共同努力 • 组成一个包括设计、制造、装配、售后服务、质量
及可靠性等方面的专家小组。 • 吸收与设计有关的上游（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 • 对有专利权的设计，可由供方制定；
顾客的定义: • 终端顾客 • OEM安装和制造中心（工厂） • 供应链厂商 • 法规
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2.1 FMEA的准备工作：
• 建立小组：设计、制造、装配、检验、供方以及更高或更低系统。 • 必须的资料：
–设计要求； –产品可靠性和质量目标； –产品的使用环境； –类似产品的失效分析（FMA）；以往类似产品的
DFMEA
PFMEA
将产品按零件、部件、系统等列表 将产品按工序列表，过程流程图
计算RPN
对所列项目作失效分析
潜在失效的后果 失效的起因和机理
探测度
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2.如何做FMEA
需采取的措施落实责任和目标 对所提出的措施，确定优先地位 按RPN大小排列
实施措施，重新评价RPN值
持续改进
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2.如何做DFMEA
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DFMEA－严重度评价准则(S)
后果
评 定 准 则：后 果 的 严 重 度
严重度
潜在失效后果影响车辆安全行驶和/或涉及不符合政府法规，失效 未能符合安全和/或法 发生时候无预警
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规要求
潜在失效后果影响车辆安全行驶和/或涉及不符合政府法规，失效 发生时候有预警