潜在失效与后果分析

潜在失效模式与后果分析（PotentialFailureModeandEffectsAanlysis）培训讲义1失效(failure)：指产品丧失规定的功能的状态，又译为故障；2失效模式(failuremode)：产品失效的表现形式。如线路短路等；3潜在失效模式(potentialfailuremode)：指可能发生，但不一定非得发生的失效模式，也即平常所说的“可能存在的隐患”；4潜在失效后果(potentialeffectoffailure)：指潜在失效模式会给顾客(含外部顾客、内部顾客)带来的后果；5后果分析(effectanalysis)：研究潜在失效模式发生后给顾客带来的危害性有多大。危害性可用三个方面来衡量：失效模式所产生后果的严重度、失效模式起因发生的几率、失效模式起因可探测的程度。术语什么是FMEAFMEA可以描述为一组系统化地活动，是一种风险分析的工具。1.发现和评价产品/过程中潜在的失效模式及其失效后果2.找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施3.将全部过程文件化FMEA以最严密的形式，将工程师与小组全体成员在设计零组件、次系统或系统过程中的想法总结在一起（包括过去的经验和问题，对可能失效的项目所做的分析），并予以格式化与文件化。FMEA分为：设计FMEA过程FMEAFMEA的历史产生于60年代航天工业（阿波罗登月）70年代开始在非军事领域应用汽车行业：三大公司93年联合出版手册讲义：第三版，2001年7月发布实施FMEA的目的确认及评估潜在的产品或过程失效及其失效后果找到能够避免或减少潜在失效发生的措施整个过程文件化实施FMEA的益处1.改进企业产品质量、可靠性与安全性2.改进企业公司的形象与竞争力3.帮助增加客户的满意程度4.降低产品开发时间和成本5.书面规定所采取的措施以减少风险与潜在失效实施FMEA的时机最好在开发阶段进行：--体现预防思想--低成本地对产品或工艺进行修改--消除或减少实施的隐患对任何没有进行过FMEA的产品/过程，任何时候进行都不晚实施FMEA的三种形式情形1：新设计、新技术或新过程。FMEA的范围是全部设计、技术或过程情形2：对现有或过程的修改。FMEA的范围是修改及其影响情形3：将现有的设计或过程用于新的环境场所或应用。FMEA的范围是新环境或场所的影响谁编制FMEADFMEA：以产品设计工程师为主的小组如材料、上级系统的设计者、质量、服务、工艺工程师等PFMEA：以工艺设计工程师为主的小组如产品设计者、上下序的设计者、质量、服务工程师等设计中的潜在失效模式与后果分析（DFMEA）一、设计FMEA是：1.由负责设计的工程师/小组主要采用的一种分析技术2.以界定潜在失效模式3.及相关起因机理4.以减少设计过程中的失效风险5.应用于每个系统、子系统及部件二、顾客的定义1.终端顾客：最终使用者2.生产/工艺工程师，包括内部和外部3.供应链厂商4.法律法规三、DFMEA的时间性是一份动态文件，应：1.在一个设计概念最终形成之时或之前开始2.持续予以更新3.在产品加工图样完工之前全部完成4.针对设计意图并假定该设计将按此意图进行生产/装配5.生产过程中潜在失效模式无需、但也可能包含在DFMEA中6.不依靠过程控制来克服潜在的技术缺陷7.需要考虑制造过程技术的限制：必要的拔模、装配空间、公差/过程能力也可考虑到产品维护（服务）和回收利用技术的/物质的限制，如工具的可获得性、诊断能力、材料分类符号（回收利用）四、设计FMEA的开发明确设计意图：列出设计期望做什么和不期望做什么的清单，应从所要分析的系统、子系统或零件的方块图开始推荐使用工具：方块图，方块图说明了分析中的各项目之间的主要关系，并建立了分析的逻辑顺序。方块图的复制件应伴随FMEA过程“系统”的概念1、“系统”。系统是指具有全部功能并可达成要求的任务的产品，如汽车、轮船、飞机等可以称为机械系统；电脑、卫星、移动电话等可称为电子系统。2、子系统。子系统是系统的构成部分，能达成系统的部分功能，如汽车的动力系统、电脑的显示系统等。3、构成件。构成件是构成子系统和系统的单元，可分为功能件、组件和零件。（1）功能件。功能件由零件组成，有独立的功能，如汽车电瓶、手机电池等。（2）组件。组件是两个以上零件的组合品，如汽车轮胎上的轴承。（3）零件。零件是非破坏条件下无法再分的单品，如汽车上的一个螺丝、垫片等。FMEA的分析层次FMEA是一种确定系统或装置等故障原因的方法，当构成系统的子系统或构成发生故障时，FMEA可用来分析该故障对系统造成的影响，并确定造成重大影响的构成件。确定分析层次对FMEA分析至关重要，图1-1表示了FMEA的分析层次：构成零件FMEA的分析层次组件功能件子系统系统人、环境等零件故障对组件的影响对人和环境等的影响图1-1FMEA的影响分析层次对功能件的影响对子系统的影响对系统的影响设计FMEA的一个关系方块图（分析中所考虑的项目）开关灯罩灯泡总成极板电池弹簧也可用其他形式的方块图1234554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.压紧装接五、分析说明1.FMEA的编号：填入FMEA文件编号，以便查询2.系统、子系统或部件名称及编号：注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称及编号3.设计责任：填入整车厂（OEM）、部门和小组。如果适用，还包括供方的名称4.编制者：填入负责FMEA准备工作的工程师姓名、电话和所在公司的名称5.车型年度/项目：填入将使用和/或将被分析的设计影响的预期车型年度/项目（如果已知的话）6.关键日期：填入FMEA初次预定完成的日期，该日期不能超过计划的量产发布的日期7.FMEA日期：填入编制FMEA原始稿的完成日期及最新修订的日期8.核心小组：列出被授权以确定和/或执行任务的责任个人和部门名称9.项目/功能：填入将被分析项目的名称和其他适当的信息（如编号、零件等级等）10.要求：需要分析的每一个功能的具体要求11.潜在失效模式：系统、子系统或零部件有可能未达到或未完成在项目/功能栏中所描述设计意图的种类。这种失效可能发生，也可能不发生。建议将以往运行不良的研究、关注点、问题报告以及小组的“头脑风暴”的评审作为出发点。潜在失效可能只发生在特定的运行环境条件下（如热、冷、干燥、灰尘等），以及在特定的使用条件下（如超过平均里程、不平的路段、仅在城市行驶等），都应考虑。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（考虑环境情况，如湿度、干燥等）在沥青公路上用规定的力量在规定的距离内停止车辆的行驶车辆不能停止车辆在超过规定的距离内停止车辆在超过双倍制动力下停止允许未受制动的车辆在没有系统要求下继续行驶汽车行驶部分受阻汽车不能行驶典型的失效模式可以是，但不局限于下列情况：破碎变形松动泄露粘结氧化断裂无传递扭力滑动（无法保持全扭力）无法支撑（构造的）支撑不足（构造的）粗糙的接合脱离过快信号不适当间歇信号无信号EMC/RFI漂移应该用“物理的”、专业性的术语来描述潜在失效模式，而不同于顾客所见的现象12.潜在失效的后果：就是失效模式对功能的影响，就如顾客（包括内部和外部）感受的一样;客户的发现或经历；影响安全性或法律法规符合性须清楚说明项目失效模式失效后果盘式刹车系统车辆不能停止车辆控制减弱；与法规不符车辆在超过规定的距离内停止车辆控制减弱；与法规不符车辆在超过双倍制动力下停止与法规不符汽车行驶部分受阻降低刹车片寿命；降低汽车控制汽车不能行驶顾客不能驾驶汽车典型的失效后果可能是，但不限于：噪音粗糙运行不稳无法运作外观不良不适的异味不稳定运行减损间歇运行发热泄露定期的不符合13.严重度（S）：是对一个已假定失效模式的最严重影响的评价等级。严重度是在单独FMEA范围内的一个比较级别。要减少失效严重度级别数值，只能通过设计变更来实现。不建议修改等级9和10的评价准则，严重度为1时可不再进行分析后果判定准则：产品后果严重度（顾客后果）级别未能符合安全或法规要求影响车辆安全行驶或不符合政府法规，失效发生时无预警10影响车辆安全行驶或不符合政府法规，失效发生时有预警9基本功能的损失或降级基本功能损失（车辆不能运转，但不影响安全操作）8基本功能降级（车辆可运转，但功能等级降低）7次要功能的损失或降低次要功能损失（车辆可行使，但舒适性/便利性功能损失）6次要功能减弱（车辆可行使，但舒适性/便利性功能等级降低）5其他功能不良外观或噪音不符合，汽车可行使，大多数顾客（＞75%）抱怨不舒适4外观或噪音不符合，汽车可行使，大多数顾客（50%）抱怨不舒适3外观或噪音不符合，汽车可行使，大多数顾客（＜25%）抱怨不舒适2无影响没有可辨识的影响114.分类：用来对需要附加设计或过程控制的零部件、子系统或系统的任何特殊产品特性等级加以分类（如关键、主要、重要等）15.潜在失效起因/机理：设计薄弱部分的迹象，其结果就是失效模式。典型的失效起因有：规定的材料不准确设计寿命估计不足压力过大润滑能力不足规定的公差不当过热规定的摩擦材料不当流程规范错误表面加工规范错误维修保养说明错误演算法不适当维修保养说明不适当16.发生率（O）：在设计的寿命中某一特定失效起因/机理发生的可能性。描述发生率的级别数重在其含义，而不是具体的数值。通过设计更改更改来预防或控制该失效模式的起因/机理是降低发生率级别数的唯一途径。确定等级需考虑：维修历史情况部件是否全新设计环境有无变化用途有何变化是否采取了预防性控制措施针对用途，是否作了工程分析（如可靠度）来估计17.现行的设计控制：列出已经完成或承诺要完成的预防措施、设计确认/验证（DV）或其它活动，并且这些活动将保证设计对于所考虑的失效模式和/或起因/机理来说是充足的。现行控制指的是那些已经用于或正在用于相同或相似设计中的那些措施（如道路试验、设计评审、失效与安全、数学研究、台架/试验室试验、可行性评审，样件试验和使用试验等）。小组应一直致力于设计控制的改进；如，在实验室创立新的系统试验或创立新的系统模型化运算方法等。要考虑两种类型的设计控制：预防：预防失效起因/机理或失效模式的出现，或减少它们的发生率探测：在项目投产前，以任何解析的或物理的方法，查出失效或失效模式或起因/机理应优先运用预防控制的方法，让预防控制方法作为设计意图的一部分18.探测度（D）：结合了列在设计控制中最佳的探测控制等级。探测度是一个在某一FMEA范围内的相对级别。为了获得一个较低的定级，通常计划的设计控制（如确认和/或验证等活动）必须不断地改进。探测度应用下表作为估算导则。19.风险优先数（RPN）：是产品严重度（S）、发生率（O）和探测度（D）的乘积在单独的FMEA范围中，该值（1至1000之间）可被用来对设计中关注的等级排序对于是否有措施需要，不建议使用RPN值极限项目严重度发生率探测度RPNA92590B744112没有特定的RPN值要求强制措施1、小组的焦点应该定位于严重度最高等级的失效模式，当严重度等级为9或10时，必须强制确保风险通过存在的设计控制或建议措施来陈述2、对于严重度等级为8或8以下的失效模式，应考虑最高发生率和探测度的要因。20.建议的措施：降低发生率等级（O）可由设计修改消除或控制失效模式一种或多种失效要因或机理的影响，可以是但不限于：1、为消除失效模式的防错设计；2、修改设计几何尺寸或公差；3、修改材料规范；4、修改设计替代不可用零部件；降低探测度等级（D）推荐使用防错装置，有时为增加探测的可能性（也就是降低探测度等级）特定零部件的设计更改是必须的，可考虑但不限于：1、设计确认/验证；2、试验设计；3、修改试验计划；21.对建议措施的责任：把负责建议措施的组织和个人，以及预计完成的日期填在本栏中22.采取的措施：当明确一项措施后，简要记载具体的执行情况，并记下生效日期23.措施执行后的RPN：当确定了预防/纠正措施后，估算并记录措施执行结果的严重度、发生率及探测度数值。所有的更改后的等级都应该被评审。而且如果有必要考虑更进一步的措施，重复