失效模式与后果分析讲义FMEA.docx

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失效模式与后果分析讲义FMEA

TS/16949系列教材

潜在失效模式和后果分析

（FMEA）

培训教材

失效模式与后果分析讲义

1.FMEA简要说明

1）它是一种严密的策划过程；是一种主动、积极、有效的预防方法；

2）是一种在问题还未发生之前或设计早期进行的分析技术；是一种科学性很强的结构化方法；

3）FMEA分析是将失效模式数据化，将感性的认识变成数据，使跨功能小组人员一看就一目了然；

4）FMEA是一个动态文件，它不仅体现了最新的设计水平，还体现了最新采用的有关措施。

实际工作中，有很多的质量活动是一次性的，设计活动也一样，如果不进行选项策划或失效模式与后果分析，就可能将不当的或错误的设计写入文件中；在汽车行业，不进行FMEA分析，有可能导致安全事故的发生；工程师应主动直接联系相关部门的代表，使FMEA成为大家交换意见的催化剂；从而提高整个集体工作的水平。

做好FMEA，设计工程师应具备先知先觉的能力；经验丰富，收集以往资料的能力；借助以往问题报告，透过头脑风暴（脑力激荡法）达到共识的能力；做FMEA分析前，应建立跨功能小组，利用工艺流程图；产品/过程的特殊特性等信息来制定。

2.FMEA流程图

FMEA

持续改善

注：

FMEA内容须包括所有特殊特性

3.设计失效模式与后果分析（DFMEA）

1）分析对象：

以系统、子系统或零部件为分析对象；

2）典型的设计失效模式有：

裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路（电器）、氧化、断裂等。

潜在失效模式要使用规范化、专业性术语；

3）典型的设计失效后果有：

噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、运行中断、粗糙、不起作用、异味、工作减弱等。

失效后果是一道工序或客户的感受；

4）DFMEA从严重度（S）、频度（O）、探测度（D）三个方面进行定级，并计算RPN风险顺序数，RPN值高的定义要明确。

5）严重度评估分1～10个等级，严重度评价准则如下表：

附件四DFEMA严重度评定准则

影响

判定准则：

后果的严重度

严重

度数

无警告的严重危害

潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重程序很高，失效发生时无警告。

10

有警告的严重危害

潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重程度很高，失效发生时有警告。

9

很高

车辆项目/系统无法运行，丧失基本功能。

8

高

车辆/项目能运行，但性能下降，顾客非常不满意。

7

中等

车辆/项目能运行，但舒适性方便性项目失效，顾客不满。

6

低

车辆/项目能运行，但有些舒适性或方便性项目性能下降。

5

很低

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，多数（>75%）顾客注意到有缺陷。

4

轻微

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，50%顾客发现有缺陷。

3

很轻微

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，25%顾客发现有缺陷。

2

无

不可辨别的影响。

1

从上表可以看出：

如果是10级，它是一种无警告的严重危害，是种非常严重的失效形式，是在没有任何失效预兆的情况下影响到行车安全或/和不符合政府的法规；如果是8级，那么车辆（或系统）不能运行，丧失基本功能，如果是3级，就会有配合、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。

6）频度是失效起因/机理发生的频率。

分为1～10级，频度评价准则如下表：

附件五DFEMA频度评定准则

失效发生的可能性

可能的失效率

PPK

级别

很高：

持续性发生的失效

≥100件/千件

10

50件/千件

9

高：

反复发生的失效

20件/千件

8

10件/千件

7

中等：

偶尔发生的失效

5件/千件

6

2件/千件

5

低：

相对很少发生的失效

1件/千件

4

0.5件/千件

3

极低：

失效不太可能发生

0.1件/千件

2

≤0.010件/千件

1

从上表可看出：

如果频度10级，那么失效可能性很高几乎是不可避免的，可能的失效率大于或等于二分之一；如果是6级，那么失效可能性中等；只是偶尔发生失效，可能的失效率为八十分之一；如果是2级，那么失效可能性低，相对很少发生失效，可能的失效率是十五分之一。

7）探测度是指在零部件、子系统或系统投产之前，用现行设计控制方法来探测潜在失效起因/机理（设计薄弱部分）的能力评价指标，分1～10级：

探测度评价准则如下表：

8）

探测性

评价准则：

由设计控制可探测的可能性

探测度

绝对不肯定

设计控制将不能或不可能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式或根本没有设计控制

10

很极少

设计控制只有很极少的机会能够找出潜在起因/机理及后续的失效模式

9

极少

设计控前有极少的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

8

很少

设计控前有很少的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

7

少

设计控前有少的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

6

中等

设计控前有中等的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

5

中上

设计控前有中上的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

4

多

设计控前有多的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

3

很多

设计控前有很多的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

2

几乎肯定

设计控前有几乎肯定的机会能够找出潜在潜在起因/机理及后续的失效模式

1

从上表可以看出：

如果是10级，那么探测性是绝对不肯定。

也就是用现行的设计控制将不能或不可能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式，或根本没有设计控制；如果是6级，那么用现行设计控制有较少的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式。

现行设计控制的方法有三种：

防止起因/机理或失效模式/机理或失效模式/后果的出现或减少它们的出现率；查出起因/机理并找到纠正措施；查明失效模式。

现行设计控制一般采用评审、试验或研究的方法来进行。

如整车耐久性试验，用最差的蜡头进行设计辅助调查等。

8）风险顺序数RPN=S×O×D，取值范围在1～1000之间，风险顺序数的评估，企业应确定风险顺序数高的含义，可依据下面三点决定是否采取措施，

1RPN>100（或依顾客要求）时,应采取后续改进措施;

2S≥8时应采取后续改进措施;

3当RPN≦100,S<8时,对RPN从大到小排序,针对前四位采取后续改进措施.

4.过程失效模式与后果分析（PFMEA）

1）分析对象:

以加工工艺过程的每道工序为分析对象;

2）典型的过程失效模式有:

弯曲、粘合、毛刺、转动损坏、断裂、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损等；

3）过程的失效后果分两种：

a）下道工序而言：

有无法坚固、无法钻孔/攻丝、无法加工表

面、危害操作者、不配合、不连续、损坏设备等；

b）对最终使用者而言：

有噪声、工作不正常、不起作用、不稳定、牵引动力、外观不良、粗糙、费力、异味、工作减弱、

间歇性工作、车辆控制减弱等。

4）PFMEA从严重度（S）、频度（O）、探测度（D）三个方面进行定级，并计算RPN风险顺序数，RPN值高的定义要明确

5）严重度评估分1～10个等级，10级最高，1级最低，严重

度评价如下表

附件七PFMEA严重度评定准则

影响

判定准则：

后果的严重度

对最终用户/制造/装配。

最终用户要首先考虑。

若同时有影响，取高分值。

对顾客的影响

判定准则：

后果的严重度

对最终用户/制造/装配。

最终用户要首先考虑。

若同时有影响，取高分值。

对制造/装配的影响

严重

度数

无警告的严重危害

潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重程序很高，失效发生时无警告。

或可能危害机器或装配操作者，失效发生时无警告。

10

有警告的严重危害

潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项，严重程度很高，失效发生时有警告。

或可能危害机器或装配操作者，失效发生时有警告。

9

很高

车辆项目/系统无法运行，丧失基本功能。

或100%的产品可能报废，或车辆/项目在维修部门修理时间超过1小时。

8

高

车辆/项目能运行，但性能下降，顾客非常不满意。

或产品需筛选，部份（低于100%）报废，或车辆/项目在维修部门修理时间在0.5-1小时内。

7

中等

车辆/项目能运行，但舒适性方便性项目失效，顾客不满。

或部份（低于100%）产品报废（不筛选），或车辆/项目在维修部门修理时间小于0.5小时。

6

低

车辆/项目能运行，但有些舒适性或方便性项目性能下降。

或产品需要100%返工，或车辆/项目在线外修理，但不需到维修部门去修理。

5

很低

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，多数（>75%）顾客注意到有缺陷。

或生产经筛选，无报废，部份（少于100%）需要返工。

4

轻微

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，50%顾客发现有缺陷。

或部分（少于100%）需要生产线上，但在工位外返工，无报废。

3

很轻微

装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，25%顾客发现有缺陷。

或部分（少于100%）需要生产线，工位上返工，无报废。

2

无

不可辨别的影响。

或对操作/操作者轻微不方便，或没有影响。

1

从上表可以看出：

如果是10级，是一种无警告的严重危害，严重度很高，可能危害机器或装配操作者，潜在失效模式严重影响整机安全或不符合政府法规；如果是6级，危害程度中等，部分产品报废（不筛选），整机能运作，但性能稍有下降，顾客不太满意；

9）频度是指具体的失效起因/机理发生的频率，评估分1～10个等级，10级最高，1级最低，频度评价表如下表；

附件八PFEMA发生度评定准则

失效发生的可能性

可能的失效率

Cpk

频度数

很高：

失效几乎是不可避免的

≥100/千件

＜0.55

10

50/千件

≥0.55

9

高：

一般与以前经常发生失效的过程相似的工艺有关

20/千件

≥0.78

8

10/千件

≥0.86

7

中等：

一般与以前有时的失效发生，但不占主要比例的过程相类似的工艺有关

5/千件

≥0.94

6

2/千件

≥1.00

5

1/千件

≥1.10

4

低：

很少几次与相似过程有关的失效

0.5/千件

≥1.20

3

很低：

很少几次与几乎完全相同的过程有关的失效

0.1/千件

≥1.30

2

极低：

失效不大可能发生，几乎完全相同的过程也未有过失效

≤0.010/千件

≥1.67

1

从上表可以看出:

如果是10级,失效发生的可能性很高,几乎是不可避免的,可能失效率≥1/2,Cpk<0.33;如果是5级,失效发生的可能性中等,时有失效发生,可能失效率是1/400,Cpk≥1.00。

10）探测度是指零部件（半成品、成品）在制造或装配过程中，利用现行工艺控制的方法，找出失效起因/机理过程缺陷的可能性的评价指标，或利用现行工艺控制方法找出后续发生的失效模式的可能的评价指标，评价指标为1～10级，探测度评价准则如下表：

附件九PFMEA探测度评定准则

不可探测性

评价标准

检验类型

建议的探测方法范围

打分

A

B

C

几乎不可能

绝对不可探测

V

不能探测，或不检查控制

10

很微小

现行控制探测度非常微小

V

不直接的，或仅仅随机检查控制

9

微小

现行控制探测度微小

V

仅仅目视检查控制

8

很小

现行控制探测度很小

V

仅进行两次自视检查控制

7

小

现行控制可以探测出

V

V

采用图表方法控制，如SPC

6

中等

现行控制探测度中等

V

在零件离开工位后，采用计量型检具进行控制，或计数型检具检验进行100%检验进行控制。

5

中上

现行控制探测度中上

V

V

在后续操作中进行差错探测，或作业准备检查和首件检验（仅针对作业设定起主导原因的过程）

4

高

现行控制探测度高

V

V

在工位上的差错探测或在后续操作中通过多种认可进行差错探测：

供给、选择、配装、验证，不会接受偏差零件。

3

很高

现行控制探测度很高

V

V

在工位上的差错探测（带自动停止功能的自动监测），偏差零件不会被通过。

2

几乎肯定

现行控制肯定探测得出

V

不会制造出偏差零件，因为已通过过程产品设计，采用了防错。

1

注:

检查类型:

A防错B测量C人工检查

从上表可以看出：

如果是10级，探测性几乎不可能，没有已知是现行工艺控制方法找出失效模式；如果是6级，探测性小，现行工艺控制方法找出失效模式的可能性小；如果是2级，探测性很高，用现行工艺控制方法找出失效模式可能很高。

11）风险顺序数RPN=S×O×D，取值范围在1～1000之间，风险顺序数的评估，企业应确定风险顺序数高的含义，可依据下面三点决定是采取措施，

1RPN>100（或依顾客要求）时,应采取后续改进措施;

2S≥8时应采取后续改进措施;

3当RPN≤100,S<8时,对RPN从大到小排序,针对前四位采取后续改时措施

4.设计FMEA示例

FMFA编号:

1234①

…X…子系统（设计FMEA）页码：

共1页第1页

…零部件:

01、03车身密封②设计责任：

车身工程部编制者：

泰特-X6412-车身工程师④车型年/车辆型：

199X/狮牌4门/旅行车⑤关键日期：

年月日

FMEA日期：

（编制）8X0322（修订）8X0714⑦

核心小组：

T.Fender—汽车产品、C.切利得期—生产部、J.总装部（Dalon.Fraser.Henley.总装厂）⑧

项目

功能

潜在

失效

模式

潜在失

效后果

严重度

级

别

潜在失效起因/机理

频度

现行设计控制

探测度

风险顺序数RPN

建议措施

责任和目标完成日期

措施结果

采取的措施

严重度

频度

探测度

R

P

N

左前车门

﹒上下车﹒免受天气、噪音、

侧碰撞的影响

﹒车门附件如后视镜、门锁、门较链及门窗升降器等的固定支撑

﹒为外观装饰项目提供适当的表面

﹒喷漆和软内饮

车门内板下部腐蚀

车门寿命降低导致：

﹒因漆而生锈，使客户外观不满

﹒使车门内附件功能降低

7

车门内板保护蜡上限太低

6

整车耐久性试验

7

294

增加试验室强化腐蚀试验

泰特一车身工程

根据试验结果上边界技术条件提高125mm

7

2

2

28

蜡层厚度不足

4

整车耐久性试验

7

196

同上，并应蜡层厚度进行试验设计

结合观察和试验验证蜡的上边界

试验结果表明要求的厚度是合适的试验设计表明要求的厚度在25%范围内变化可以接受

7

2

2

28

蜡的配方不当

2

理化试验室报告

2

28

无

混入的空气阻止蜡进入边角部分

5

用非功能喷头进行设计辅助调查

8

280

增加集体评价，利用正式生产喷蜡设备和特定的蜡

车身工程和装配部门

7

1

3

21

蜡堵塞车门排水孔

3

用最差的蜡和孔尺寸进行试验室试验

1

21

无

根据试验，在有关区域增设3个通气孔

车门板之间空间不够容入不下喷头

4

喷头入口的样评定

4

112

利用辅助设计模型和喷头进行集体评审

车身工程和装配部门

评定表明入口合适

7

1

1

7

5.过程FMEA示例

（过程FMEA）FMFA编号：

1250

页码：

第1页共1页

项目名称：

左前门/H8HX-000-A工艺责任部门：

车身工程部/装配部编制者：

J.X6521-装配部门

车型年/车辆类型-199X/狮牌4门/旅行车关键日期：

年月日工位号1FMEA日期9X0517（修订）9X1106

核心小组：

A泰特-车身工程J史密斯-操作控制R詹姆斯-生产部J约翰-维修部

过程

功能

要求

潜在

失效

模式

潜在失

效后果

严重度

级

别

潜在失效起因/机理

频度

现行设计控制

探测度

风险顺序数RPN

建议措施

责任和目标完成日期

措施结果

采取的措施

严重度

频度

探测度

R

P

N

为覆盖车门内侧，车门下层表面涂以最小厚度的蜡，以延缓腐蚀

规定表面涂蜡不足

车门寿命降低导致：

由于生锈使顾客对外观不满意

车内门附件功能下降

7

人工插入喷头不够深入

8

每小时进行目测检查，每班检查一次喷腊厚度（深度仪）和

范围

5

280

给喷蜡器加装深度限位器

制造工程9X1015

增加限位器，在线上检查喷机

7

2

5

70

使喷蜡自动化

制造工程9X1015

由于同一条线上不同门的复杂程度不同，因此取消该项

喷头堵塞

粘度太高

温度太低

压力太低

5

在开始和停机后试验喷务形状，按照预防维护程序清洗喷头

3

105

使用试验

设计确定

粘度、温度和压力

制造工程9X1001

确定了温度和压力限值安装了限值控制器，控制图显示过程受控CPK=1.85

7

1

3

21

因冲击

喷头变形

2

按预防维护程序维护

喷头

2

28

无

喷蜡时间

不足

8

按操作规程进行批量抽样（每班10个门），检查重要部分喷蜡范围

7

392

安装喷蜡

定时器

维修部门9X0915

安排了自动喷蜡定时器，操作者打开喷头，定时器控制关闭，控制图显示过程受控

CPK=2.05

7

1

7

49