DFMEA失效分析简介

DFMEA失效分析简介
失效分析是人们认识事物本质和发展规律的逆向思维和探索，是变失效
为安全的基本环节和关键，是人们深化对客观事物的认识源头和途径。

原理
在失效分析中，通常将失效分类。

从技术角度可按失效机制、失效零件类型、引起失效的工艺环节等分类。

从质量管理和可靠性工程角度可按产品
使用过程分类。

失效率曲线通常称浴盆曲线，它描述了失效率与使用时间的关系。

早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部
件经长期使用后进入失效期。

机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。

失效按其工程含义分为
暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效，按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。

产品的种类和状态繁多，失效的形式也千差万别。

因此对失效分析难以规定统一的模式。

失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析，也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。

失效分析的工作程序通常分为明确要求，调查研究，分析失效机制和提出对策等阶段。

失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。

失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。

此过程的诱发因素有内部的和外部的。

在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。

在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解
决的主要失效机制、方位和部位。

任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统-单机-部件 (组件)-零件(元件)-材料。

上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。

越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

基本概念
1.1失效和失效分析
产品丧失规定的功能称为失效。

判断失效的模式，查找失效原因和机理，提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。

1.2失效和事故
失效与事故是紧密相关的两个范畴，事故强调的是后果，即造成的损失
和危害，而失效强调的是机械产品本身的功能状态。

失效和事故常常有一定的因果关系，但两者没有必然的联系。

1.3失效和可靠
失效是可靠的反义词。

机电产品的可靠度R(t)是指时间t内还能满足
规定功能产品的比率,即n(t)/n(O),n(t) 为时间t内满足规定功能产品的数
量,n(0)为产品试验总数量。

累积失效概率F(t)就是时间t内的不可靠度，即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0) 。

1.4失效件和废品
失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件，而废品则是指进入商
品流通领域前发生质量问题的零件。

废品分析采用的方法常与失效分析方法
一致。

1.5失效学
研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。

失效学与相关学科的边界还不够明确，它是一个发展中的新兴学
科。

失效的分类
2.1按功能分类
由失效的定义可知，失效的判据是看规定的功能是否丧失。

因此，失效的分类可以按功能进行分类。

例如，按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷(包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面)来划分材料失
效的类型。

对机械产品可按照其相应规定功能来分类。

2.2按材料损伤机理分类
根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程
特征差异，
2.3按机械失效的时间特征分类
(1)早期失效可分为偶然早期失效和耗损期失效。

(2)突发失效可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。

2.4按机械失效的后果分类
(1)部分失效
(2)完全失效
(3)轻度失效
⑷危险性(严重)失效
(5)灾难性(致命)失效
失效分析的分类
失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为：
(1)狭义的失效分析主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。

(2)广义的失效分析不仅要找出引起产品失效的直接原因，而且要找出技术管理方面的薄弱环节。

(3)新品研制阶段的失效分析对失效的研制品进行失效分析。

(4)产品试用阶段的失效分析对失效的试用品进行失效分析。

(5)定型产品使用阶段的失效分析对失效的定型产品进行失效分析。

(6)修理品使用阶段的失效分析对失效的修理品进行失效分析。

失效分析
可靠性工程中研究产品失效现象的特征和规律、分析失效产生的原因并提出
相应对策的一种系统分析方法。

产品丧失规定的功能称为失效，可修复的失效称为故障。

失效分析可以为可靠性设计、可靠性试验和可靠性评价提供使用现场的信息以及分析数据。

简史19世纪以来随着近代科学技术的发展开始对产品失效作系统的科学的
分析研究。

人类在生产与科学实践活动中经常遇到严重的产品事故，如火车运行中车轴断裂、桥梁的脆性破裂、飞机的失事、导弹和运载火箭的失控爆炸等。

为了查明产生事故的原因，寻求防止产品失效的方法，曾作了大量试验和研究工作，在此过程中发展了失效分析技术。

随着产品日趋复杂，失效分析工作也日益受到重视。

现代大型产品往往是由上万个、甚至上百万个零部件组成的复杂系统，这类产品的失效或故障会造成巨大的灾害和经济损失。

1986年1月28日美国航天飞机“挑战者”号第10次飞行中因固体助推器密封环失效而引起空中爆炸，造成直接经济损失近20亿美元，7名航天员死亡，航天飞机的飞行也被迫中断近 2 年。

现在失效分析的研究已不限于已发生的事故，而更重视产品失效的潜在因素，
基本内容在失效分析中，通常将
失效分类。

从技术角度可按失效机制、
失效零件类型、引起失效的工艺环节等
分类。

从质量管理和可靠性工程角度可
按产品使用过程分类。

图1所示的失效
率曲线通常称浴盆曲线，它描述了失效
率与使用时间的关系。

早期失效率高的
原因是产品中存在
合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。

机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。

失效按其工程含义分为暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效，按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。

产品的种类和状态繁多，失效的形式也千差万别。

因此对失效分析难以规定统一的模式。

失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析，也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。

失效分析的工作程序通常分为明确要求，调查研究，分析失效机制和提出对策等阶段。

失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。

失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。

此过程的诱发因素有内部的和外部的。

在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。

在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。

任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统—单机—部件（组件）—零件（元件）—材料。

上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。

越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

故障树分析法是60年代以
来迅速发展的系统可靠性分析方法，这
种方法用树状图对系统进行演绎分析,从
所定义的“不希望事件”开始,在给定的
边界条件下，按系统失效的规律，分析
到系统的硬件故障、人为差错、环境影
响等。

通过故障树可以把系统故障的有
关因素联系起来进行分析，便于找出系
统的薄弱环节和故障谱，还可定量地求
出系统的失效概率及其他可靠性参量，
为评估与改善系统可靠性提供定量数
据。

图
2为一航天器的多层次故障树。

故障树分析法广泛应用于系统可靠性评估、系统安全分析与事故分析、系统设计改进、风险评价、系统故障诊断等方面。

失效模式分析
目录
简介
适用范围编辑本段简介
失效模式分析（Failure Modes Analysis ，FMA）
用来分析当前和以往过程的失效模式数据，以防止这些失效模式将来再发生的正式的结构化的程序。

失效一词乃指出物品的功能失去原先设定的运用效果，所以失效的原因可能来自：*错误
*遗漏
*没有或仅部分动作
*产生危险
*有障碍
等与原先产品设定机能的目标不符的情形。

这些状况的产生会造成顾客对制造者与销售者的不满，可能产生的情形有大有小、也因使用时间有长有短而发生，对于设计、生产乃至检验者而言，都需要对自己负责的部分将隐藏的失效因素排除。

所以失效是客户抱怨的主要来源，必须依照一定的步骤予以分析解构，将这样具模组化的作业方式整合成一种模式，称之为失效模式分析 (FMEA。

编辑本段适用范围
失效模式分析对产品从设计完成之后，到首次样品的发展而后生产制造，到品管验收等阶段都可说皆有许多适用范围，基本上可以活用在3个阶段, 兹说明如下：
第一阶段设计阶段的失效模式分析
1.针对已设计的构想作为基础，逐项检讨系统的构造、机能上的问题点及预防策略。

2.对于零件的构造、机能上的问题点及预防策略的检讨。

3.对于数个零件组或零件组之间可能存在的问题点作检讨。

第二阶段试验计划订定阶段的失效模式分析
1.针对试验对象的选定及试验的目的、方法的检讨。

2.试验法有效的运用及新评价方法的检讨。

3.试验之后的追踪和有效性的持续运用。

第三阶段制程阶段的FMEA
1.制程设计阶段中，被预测为不良制程及预防策略的检讨。

2.制程设计阶段中，为了防止不良品发生，而必须加以管理之特性的选定，或管理重点之检讨。

3.有无订定期间追踪的效益。

除了上述所用的范围可以运用此一分析技巧外，使用者亦可自行运用在合适的地方。

但是在运用上要注意到：
1.要充分收集失效模式分析检讨对象的资讯情报。

如能在事前收集好对象产品、制程、机能等的相关资讯情报，对于分析有很大的帮助。

在收集资料上要把握不要轻言放弃可能的因素，如果真的难以判断，就交由专案小组讨论确定。

2 .参与分析检讨的人员要足够
为防止分析时的偏差导致失之毫厘，差之千里的谬误并能收集思广益之功，一定的人数参与是必要的，至于多少人才算足够，当视分析对象的特征或公司能力而定。

对这一点，固然在量上面要足够，质方面也要考量各个层面的代表性，每个功能别组织要有，专业技术和管理人员都有则能更具周延性。

对于初次导入失效模式分析手法的企业而言，也许延聘外部顾问或指导
者，进行人员训练、执行协助等是一项可行的作法。

3.考虑开发计划时间上的整合
由于绝大部分进行此类分析的人员，都有既定的原本任务，一方面要能进行日常工作，另一方面要能顺遂分析工作，因此开发时间的妥善安排是非常重要的，可以专案性工作组织来进行失效模式分析可以获得更有利的分工＜
同时，也要明示设计审查的检讨对象，界定谁有权利作最后定案的人。

4.实施结果要加以追踪
任何专案工作都须订定追踪日期，比较好的作法是将追踪的作业也当成分析工作的一部分，并且在工作计划中也安排进去，当然，负责排定工作的人也要对追踪工作安排负责人，最好能对追踪情形定期提一份报告给公司执行长。

专案进度是检视失效模式分析成就多寡的重要指标，依照后叙的实施步骤，建立一套模式化的分析流程。