潜在失效模式及后果分析.docx
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潜在失效模式及后果分析
潜在失效模式及后果分析（FMEA）
概述 本手册介绍了潜在失效模式及后果分析（FMEA）这一专题，
给出了应用FMEA技术的通用指南。
什么是FMEA FMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是：
（a）认可 并评价产品/过程中的潜在失效以及该失效的后果；（b）确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施；（c）将全部过程形成文件。
FMEA是对确定设计或过程必须做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充。
所有的FMEA都关注设计，无论是产品设计或者是过程设计。
手册格式 本参考文件介绍了两种类型的FMEA：
设计FMEA和过程FMEA。
采用QS-9000或其等效文件的公司的供方应使用本手册。
FMEA小组可以使用手册中给出的指南，但要以对于给定情况最有效的方式使用。
FMEA的实施 由于一般的工业倾向是要尽可能持续地改进产品和过程的质量，所以将FMEA作为专门的技术应用以识别并帮助最大程度地减少潜在的隐患一直是非常重要的。
对车辆召回的研究结果表明，FMEA项目的全面实施可能会防止很多召回事件的发生。
成功实施FMEA项目的最重要因素之一是时间性。
其含义是指“事件发生前”的措施，而不是“事实出现后”的演练。
为实现最大价值，FMEA必须在产品或过程失效模式被纳入到产品或过程之前进行。
事先花时间很好地完成FMEA分析，能够最容易、低成本地对产品或过程进行更改，从而最大程度地降低后期更改的危机。
FMEA能够减少或消除实施可能会带来更大隐患的预防/纠正性更改的机会。
应在所有FMEA小组间提倡交流和协作。
图1描述了进行FMEA的顺序。
这并不是简单地填写一下表格，而是要理解FMEA的过程，以便消除风险并策划适宜的控制方法以确保顾客满意。
在进行FMEA时有三种基本的情形，每一种都有其不同的范围或关注焦点：
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：
对现有设计或过程的修改（假设对现有设计或过程已有FMEA）。
FMEA的范围应集中于对设计或过程的修改、
由于修改可能产生手工艺相互影响以及现场的历史情况。
情形3：
将现有的设计或过程用于新的环境、场所或应用（假设对现有设计或过程已有FMEA）。
FMEA的范围是新环境或场所对现有设计或过程的影响。
虽然FMEA的编制责任通常都指派到某个人，但是FMEA的输入应是小组的努力。
小组应由知识丰富的人员组成（如计、分析/试验、制造、装配、服务、回收、质量及可靠性等方面有丰富经验的工程师）。
FMEA由责任单位的工程师开始启动，责任单位可能是原设备制造厂（OEM，即生产最终产品）、供方或分承包方。
即使产品/过程看起来完全相同，将一个小组FMEA的评分结果与另一个小组FMEA的评分结果进行比较也是不适宜的，因为每个小组的环境是不同的，因而各自的评分必然是不同的（也就是说，评分是带有主观性的）。
建议根据FMEA的质量目标（见附录A和附录B）对FMEA文件进行评审，包括管理评审。
跟踪 采取有效的预防/纠正措施并对这些措施加以适当的跟踪，对这方面的要求无论怎样强调也不算过分。
措施应传递到所有受影响的部门。
一个经过彻底思考、周密开发的FMEA，如果没有积极有效的预防/纠正措施，其价值将是非常有限的。
责任工程师确保所有的建议措施都得到实际或充分的强调。
FMEA是动态文件，应始终反映最新水平以及最近的相关措施，包括开始生产以后发生的。
a. 对设计、过程及图样进行评审，以确保建议的措施得到实施，
b. 确认更改已纳入到设计/装配/制造文件中，
c. 对设计/过程FMEA、FMEA的特殊应用以及控制计划进行评审。
设计中的潜在失效模式和后果分析
（设计FMEA）
设计FMEA
简介
设计FMEA是由负责设计的工程师/小组主要采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及相关的起因/机理已得到充分的考虑和说明。
对最终的项目以及与之相关的每个系统、子系统和部件都有应进行评估。
FMEA以最严密的方式总结了设计一个部件，子系统或系统时小组的设计思想（其中包括根据以往的经验可能会出错的一些项目的分析）。
这种系统化的方法体现了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程，并使之规范化和文件化。
设计FMEA为设计过程提供支持，它以如下的方式降低失效（包括产生不期望的结果）的风险：
•为客观地评价设计,包括功能要求及设计方案,提供帮助；
•评价为生产、装配、服务和回收要求所做的设计；
• 提高潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响已在设计和开发过程中得到考虑的可能性；
•为完整和有效的设计、开发和确认项目的策划提供更多的信息；
•根据潜在失效模式后果对“顾客”的影响，开发潜在失效模式的排序清单，从而为设计改进、开发和确认试验/分析建立一套优先控制系统；
•为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式；
•为将来分析研究现场情况，评价设计的更改及开发更先进的设计提供参考（如获得的教训）。
顾客的定义 设计FMEA中“顾客”的定义，不仅仅是“最终使用者”，而且也包括负责整车或更高一层总成设计的工程师/设计组以及负责生产、装配和服务活动的生产/工艺工程师。
小组的努力 在最初的设计FMEA过程中，希望负责设计的工程师能够直接地、主动地联系所有有关部门的代表。
这些专长和责任领域应包括（但不限于）装配、制造、设计、分析/试验、可靠性、材料、质量、服务和供方以及负责更高或更低一层次的总成或系统、子系
统或部件的设计领域。
FMEA应成为
促进各相关部门之间相互交换意见的
一种催化剂，从而推进小组协作的工
作方式。
除非负责的工程师有FMEA和团队工
作推进经验，否则，有一位有经验的
FMEA推进员来协助小组的工作是非常有益的。
设计FMEA是一份动态的文件，应：
•在一个设计概念最终形成之
时或之前开始；
•在产品开发的各个阶段，发生
更改或获得更多的信息时，持
续予以更新
•在产品加工图样完工之前全
部完成
考虑到制造/装配需求已经包容在内
，设计FMEA针对设计意图并且假
定该设计将按此意图进行生产/装配
。
制造或装配过程中可能发生的潜在
失效模式和/或其原因/机理不需、但
也可能包括在设计FMEA当中。
当
这些未包含在设计FMEA当中时，
它们的识别、后果及控制应包括在过
程FMEA当中。
设计FMEA不依靠过程控制来克服
潜在的设计缺陷，但是它的确要考虑
制造/装配过程的技术/身体的限制，
例如：
•必需的拔模（斜度）
•表面处理的限制
•装配空间/工具的可接近
性
•钢材淬硬性的限制
•公差/过程能力/性能
设计FMEA还应该考虑产品维护
（服务）及回收的技术/身体的限制
，例如：
•工具的可接近性
•诊断能力
•材料分类符号（用于回收）
设计FMEA的开发
负责设计的工程师掌握一些有益于设
计FMEA准备工作的文件是有帮助的
。
设计FMEA从列出设计期望做什么
和不期望做什么的清单，即设计意图
开始。
顾客的希望和需求---可通过质
量功能展开（QFD）、车辆要求文件、
已知的产品要求和/或制造/装配/服务/
回收要求等确定，应包括在内。
期望
特性定义的越明确就容易识别潜在的
失效模式，以便采取预防/纠正措施。
设计FMEA应从抽要分析的系统、子
系统或零部件的框图开始。
附录C给出了框图的一个示例。
框图
还可以批示信息、能源、力、流体等
的流程。
其目的是要明确向方框交付
的内容（输入），方框中完成的过程（
功能）以及由方框所交付的内容（输
出）。
框图说明了分析中的各项之间的主要
关系，并建立了分析的逻辑顺序。
在
FMEA准备工作中所有的框图的复制
件应伴随FMEA过程。
为了便于潜在失效模式及其影响后果
分析的文件化，附录D给出了设计F
MEA的空白表。
1）FMEA编号 填入FMEA文件编号,以便查询。
注：
1-22项的举例见表一。
2）系统、子系统或零部 注明适当的分析级别并填入被分析的系统、
件的名称及编号 子系统或部件的名称及编号。
FMEA小组必须
为他们特定的活动确定系统、子系统或部件的
组成。
划分系统、子系统和部件的实际界限是
任意的并且必须由FMEA小组来确定。
下面给
出了一些说明，具体示例见附录F。
系统FMEA的范围
一个系统可以看作是由各个子系统组成的。
这些
子系统往往是由不同的小组设计的。
一些典型的
系统FMEA可能包括下列系统：
底盘系统、传动
系统、内饰系统等。
因此，系统FMEA的焦点是
要确保组成系统的各子系统间的所有接口和交互作
用以及该系统与车辆其他系统和顾客的接口都要覆
盖。
子系统FMEA的范围
一个子系统FMEA通常是一个大系统的一个组成部
分。
例如，前悬挂系统是底盘系统的一个组成部分。
因此，子系统FMEA的焦点就是确保组成子系统的
各个部件间的所有的接口和交互作用都要覆盖。
部件FMEA的范围
部件FMEA通常是一个以子系统的组成部分为焦点
的FMEA，例如，螺杆是前悬挂（底盘系统的一个子
系统）的一个部件。
3）设计责任 填入整车厂、部门和小组。
如适用，还包括供方的名
称。
4）编制者 填入负责编制FMEA的工程师的姓名、电话和所在
公司的名称
5）车型年/项目 填入所分析的设计将要应用和/或影响的车型年/项目
（如已知的话）
6）关键日期 填入初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计
划的生产设计发布日期
7）FMEA日期 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。
8）核心小组 列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个
人的姓名（建议所有参加人员的姓名、部门、电话
地址都应记录在一张分发表上。
）
9）项目/功能 填入被分析项目的名称和其他相关信息（如编号、
零件级别等）。
利用工程图纸上标明的名称并指明设
计水平。
在初次发布（如在概念阶段）前，应使用试
验性编号。
用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意
图的功能，包括该系统运行环境（规定温度、压力、
湿度范围、设计寿命）相关的信息（度量/测量变量）。
如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把
所有的功能单独列出。
10）潜在失效模式 所谓潜在失效模式是指部件、子系统或系统有可能
会未达到或不能实现项目/功能栏中所描述的预期功
能的 情况（如预期功能失效）。
这种潜在的失效模式可能会是更高一级的子系统或系统的潜在失效模式的起因或者是更低一级的部件的潜在失效模式的影响后果。
对于特定的项目及其功能，列出每一个潜在的失效模式。
前提是这种失效可能发生，但不一定发生。
推荐
将对以往TGW（运行出错）研究、疑虑、报告和小组头脑风暴结果的回顾作为起点。
只可能出现在特定的运行条件下（如热、冷、干燥、粉尘，等）和特定的使用条件下（如超过平均里程、不平的路面、仅供参考在城市内行驶等）的潜在失效模式应予以考虑。
典型的失效模式可包括，但不限于：
裂纹 变形
松动 泄漏
粘结 氧化
断裂 不传输扭矩
打滑（不能承受全部扭矩） 无支撑（结构
的）
支撑不足（结构的） 刚性啮合
脱离太快 信号不足
信号间断 无信号
EMC/RFI 漂移
注：
潜在失效模式应以规范化或技术术语来描述，不必与顾客察觉的现象相同。
11）潜在失效的后果 潜在失效的后果定义为顾客感受到的失效模式对功能的影
响。
要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果，要记
住顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。
如果失效模
式可能影响安全性右对法规的符合性，要清楚地予以说明。
失效的后果应按照所分析的具体的系统、子系统和系统之间存在着一种系统层次上的关系。
例如，一个零件可能会断裂
，这样会引起总成的振动、从而导致一个系统间歇性运行。
系统的间歇性运行可能会造成性能的下降并最终导致顾客的不满。
分析的意图就是在小组所拥有的知识层次上，尽可能地预测到失效的后果。
典型的失效后果可能是但不限于以下情况：
噪音 粗糙
工作不正常 不起作用
外观不良 异味
不稳定 工作减弱
运行间歇 热衰变
泄漏 不符合法规
12）严重度 严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。
严重度
是单一的FMEA范围内的相对定级结果。
严重度数值的降低只有通过改变设计才能够实现。
严重度应以表2化为导则进行估算：
推荐的评价准则
小组应对评定准则和分级规则达成一致意见，尽管个别产品分析可做修改。
（见表2）
注：
不推荐修改确定为9和10的严重度数值。
严重度数值定级为1的失效模式不应进行进一步的分析。
注：
有时，高的严重度定级可以通过修改设计、使之补偿或减轻失效的严重度结果来予以减小。
例如，“瘪胎”可以减轻突然爆胎的严重度，“安全带”可以减轻车辆碰撞的严重程度。
12）严重度（S）（续）
表2．推荐的ＤＦＭＥＡ严重评价准则
后果 评定准则：
后果的严重度 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不符合政府的法规 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，影响到行车安全和／或不符合政府的法规。
９
很高 车辆／项目不能运行（丧失基本功能） ８
高 车辆／项目可运行，但性能下降，顾客非常不满意 ７
中等 车辆／项目可运行，但舒适性／方便性项目不能运行，顾客不满意。
６
低 车辆／项目可运行，但舒适性／方便性项目的性能下降，顾客有些不满意。
５
很低 配合和外观／尖响和卡嗒响等到项目不舒服。
大多数顾客（75%以上）能感觉到有缺陷。
４
轻微 配合和外观/尖响和卡嗒响等项目不舒服。
50%的顾客能感觉到有缺陷。
３
很轻微 配合和外观/尖响和卡嗒响等项目不舒服。
有辨识能力的顾客（25%以下）能感觉到有缺陷。
2
无 无可辨别的后果。
1
13）级别 本栏目可用于对那些可能需要附加的设计或过程控制的
部件、子系统或系统的产品特殊性的分级（如关键、主要、
重要、重点）。
本栏目还可用于突出高优先度的失效模式，以便在小组认为
有所帮助时或部门管理者要求时进行工程评价。
产品或过程特殊特性符号及其使用服从于特定的公司规定，在本文件中不予以标准化。
14）失效的潜在起因/ 所谓失效的潜在起因是指设计薄弱部分的迹象，其结果就是
机理 失效模式。
尽可能性地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效
机理。
起因/机理应尽可能简明而全面地列也，以便有针对性
地采取补救的努力。
14）失效的潜在起因/ 典型的失效起因可包括但不限于：
机理（续）
规定的材料不正确
设计寿命设想不足
应力过大
润滑能力不足
维护说明书不充分
算法不正确
维护说明书不当
软件规范不当
表面精加工规范不当
行程规范不当
规定的磨擦材料不当
过热
规定的公差不当
典型的失效机理包括但不限于：
屈服 化学氧化
疲劳 电移
材料不稳定性 蠕变
磨损 腐蚀
15）频度（O） 频度的指某一特定的起因/机理在设计寿命内出现的可能性。
描述出现的可能性的级别数具有相对意义，而不是绝对的数值。
通过设计变更或设计过程变更（如设计检查表、设计评审、设计导则）来预防或控制失效模式的起因/机理是可能影响频度数降低的唯一的途径。
（见表3。
）
潜在失效起因/机理出现频度的评估分为1到10级。
在确定此值时，需考虑以下问题：
•类似的部件、子系统或系统的维修史/现场经验如何？
•部件是沿用先前水平的部件、子系统或系统还是与其相类似？
•相对于先前水平的部件、子系统或系统变化有多显著？
•部件是否与先前水平的部件有着根本的不同？
•部件是否是全新的？
•部件的用途是否有变化？
•环境有何变化？
•针对该用途，是否采用了工程分析（如可靠性）来
估计其预期的可比较的频度数？
•是否采取了预防性控制措施？
15）频度（O）（续） 应采用一致的频度分级规则，以保持连续性。
频度数是FMEA
范围内的相对级别，它不一定反映实际出现的可能性。
推荐的评价准则
小组应对相互一致的评定准则和定级方法达成一致意见，尽
管对个别产品分析可作调整。
（见表3。
）频度应采用表3做
导则来进行估算：
注：
级数1专用“极低：
失效不太可能发生”的情况。
表3．推荐的ＤＦＭＥＡ频度评价准则
失效发生可能性 可能的失效 频度
很高：
持续性发生 ≥100个 每1000辆车/项目 10
50个 每1000辆车/项目 9
高：
经常性失效 20个 每1000辆车/项目 8
10个 每1000辆车/项目 7
中等：
偶然性失效 5个 每1000辆车/项目 6
2个 每1000辆车/项目 5
1个 每1000辆车/项目 4
低：
相对很少发生的失效 0.5个 每1000辆车/项目 3
0.1个 每1000辆车/项目 2
极低：
失效不太可能发生 ≤0.010个 每1000辆车/项目 1
16）现行设计控制 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，并且这些活动将确保设计对于所考虑的失效模式和/或起因/机理是足够的。
现行控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施（如设计评审，失效与安全设计（减压阀），数学研究，台架/试验室试验，可行性评审，样件试验，道路试验，车队试验）。
小组应一直致力于设计控制的改进；例如，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。
要两种类型的设计控制：
预防：
防止失效的起因/机理或失效模式出现，或者降低
其出现的几率。
探测：
在项目投产之前，通过分析方法或物理方法，探测出失效的起因/机理或者失效模式。
如果可能，最好的途径先采用预防控制。
假如预防性控制被
融入设计意图并成为其一部分，它可能性会影响最初的频度
定级。
探测度的最初定级将以探测失效起因/机理或探测失效模式的设计控制为基础。
对于设计控制，本手册中的设计FMEA表中设有两栏（即单独的预防控制栏和探测控制栏），以帮助小组清楚地区分这两种类型的设计控制。
这可迅速而直观地确定这两种设计控制均已得到考虑。
最好采用这样的两栏表格。
注：
在这里的示例中，小组没有确定任何预防控制。
这可能是因为同样或类似的设计没有应用过预防控制。
设计控制如果使用单栏表格，应使用下列前缀。
在所列的每一个预防控制前加上一个字母“P”。
在所列的每一个探测控制前加上一个字母“D”。
一旦确定了设计控制，评审所有的预防措施以决定是否在需要变化的频度数。
17）探测度（D） 探测度是与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级
数。
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/或验证活动）必须予以改进。
推荐的评价准则
小组应对相互一致的评定准则和定级方法达成一致意见，尽
管对个别产品分析可作调整。
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