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1、2022-1-21陈瑞泉1 潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析 Potential Failure Mode and Effects Analysis FMEA2022-1-21陈瑞泉2潜在的失效模式潜在的失效模式 潜在的失效模式潜在的失效模式(Potential failure mode)(Potential failure mode)是指可能发生，但是指可能发生，但不一定非得发生的失效模式，这是工程技术人员在设计、制不一定非得发生的失效模式，这是工程技术人员在设计、制造和装配中认识到或感觉到的可能存在的隐患。造和装配中认识到或感觉到的可能存在的隐患。潜在失效后果潜在失效后果 潜在
2、失效后果潜在失效后果(potential effect failure)(potential effect failure)是指一种潜在失效是指一种潜在失效模式会给顾客带来的后果，这里所说的顾客，包括外部的汽模式会给顾客带来的后果，这里所说的顾客，包括外部的汽车主机厂、下一道工序、使用者直至产品的最终用户；内部车主机厂、下一道工序、使用者直至产品的最终用户；内部的顾客则包括生产流程的工序、作业部门和操作人员等。的顾客则包括生产流程的工序、作业部门和操作人员等。2022-1-21陈瑞泉3后果分析后果分析 后果分析后果分析(effect analysis)(effect analysis)指的是一
3、种失效模式若发生，会给顾指的是一种失效模式若发生，会给顾客带来多大的危害客带来多大的危害 。在。在FMEAFMEA中，危害性包含有三层意思，并且中，危害性包含有三层意思，并且都设法定量化，这三层意思是：都设法定量化，这三层意思是： 一种失效模式所产生后果的严重度一种失效模式所产生后果的严重度(seventy)(seventy)； 一种失效模式的起因发生的频度一种失效模式的起因发生的频度(frequency of occurrence)(frequency of occurrence)； 一种失效模式的起因不可探测的程度一种失效模式的起因不可探测的程度(likelihood of (likeli
4、hood of detection)detection)。 2022-1-21陈瑞泉4 2020世纪世纪5050年代初期，美国年代初期，美国GrummanGrumman公司第一次把公司第一次把FMEAFMEA思想用于一种战斗机操作系统的设计分析，取得较思想用于一种战斗机操作系统的设计分析，取得较好效果，但正式应用好效果，但正式应用FMEAFMEA技术是在技术是在6060年代中期，作为航年代中期，作为航天工业的一项革新，以后逐渐推广。天工业的一项革新，以后逐渐推广。7070年代中期，美国公年代中期，美国公布了布了FMEAFMEA的军用标准的军用标准MIL-STD-1629MIL-STD-1629
5、。19801980年又改版为年又改版为MILSTD-1629AMILSTD-1629A。 19851985年国际电工协会年国际电工协会(IEC)(IEC)公布了公布了FMEAFMEA的国际标准：的国际标准：IEC 812IEC 812，这个标准被我国等同采用，编号为，这个标准被我国等同采用，编号为GB 7826GB 782619871987系统可靠性分析技术、失效模式和效应分析系统可靠性分析技术、失效模式和效应分析(FMEA)(FMEA)程序程序。 2022-1-21陈瑞泉5 FMEAFMEA的早期应用局限在航空、航天领域，但自的早期应用局限在航空、航天领域，但自8080年代后期，在民用产品生
6、产领域，随着顾客对产品质年代后期，在民用产品生产领域，随着顾客对产品质量要求的不断提高，法律法规对制造商的产品责任框量要求的不断提高，法律法规对制造商的产品责任框架要求日趋严峻，加之市场竞争激烈，降低产品风险，架要求日趋严峻，加之市场竞争激烈，降低产品风险，缩短开发周期，减少浪费，优化成本的需求，越来越缩短开发周期，减少浪费，优化成本的需求，越来越多的企业意识到事先预防的必要性。汽车工业首先引多的企业意识到事先预防的必要性。汽车工业首先引用了用了FMEAFMEA技术力求在产品形成的早期阶段最大限技术力求在产品形成的早期阶段最大限度地识别和采取防范措施。特别在度地识别和采取防范措施。特别在909
7、0年代后期，汽车、年代后期，汽车、电机、电器等行业不但陆续将电机、电器等行业不但陆续将FMEAFMEA技术引入企业自技术引入企业自身的质量管理体系中，并且将其逐渐发展为对供应商身的质量管理体系中，并且将其逐渐发展为对供应商的要求的要求 。2022-1-21陈瑞泉6 潜在潜在FMEAFMEA作为一种可靠性分析技术，可以推动设计过程、作为一种可靠性分析技术，可以推动设计过程、制造过程或服务过程层次的质量改进，是对上述过程各个组成部制造过程或服务过程层次的质量改进，是对上述过程各个组成部分及其接口进行事先分析的方法。此种事先分析主要包括以下几分及其接口进行事先分析的方法。此种事先分析主要包括以下几项
8、内容：项内容： (1)(1)查明上述过程中可能存在的各种潜在失效模式；查明上述过程中可能存在的各种潜在失效模式； (2)(2)评价每个失效模式可能产生的后果评价每个失效模式可能产生的后果( (对顾客对顾客) )，以及严重程，以及严重程度；度； (3)(3)评价每个失效模式的起因及其发生可能性的大小；评价每个失效模式的起因及其发生可能性的大小； (4)(4)找出减少失效模式发生或失效发生的控制变量，由此确定找出减少失效模式发生或失效发生的控制变量，由此确定一个失效模式可控程度，我们称之为不易探测度；一个失效模式可控程度，我们称之为不易探测度； (5)(5)提出建议的措施，预防风险最大一个或几个失
9、效模式的发提出建议的措施，预防风险最大一个或几个失效模式的发生；生； (6)(6)书面总结上述分析结果。书面总结上述分析结果。 2022-1-21陈瑞泉7 FMEA是一组系统化的活动，其目的是： 1）发现、评价产品/过程中潜在的失效及其失效后果； 2）找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施； 3）将上述整个过程文件化。 它是对设计过程的更完善化，以明确必须做什么样的产品设计和制造过程设计才能满足顾客的需要。 2022-1-21陈瑞泉8 所有FMEA的重点在于设计，无论是用在产品的设计还是制造过程的设计。 全面实施FMEA能够避免许多事件的发生。要完成FMEA需依靠集体的协作，必须综合每个人的
10、智慧，需要有设计、制造、装配、售后服务、质量及可靠性等各方面的专业人才。2022-1-21陈瑞泉9 及时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个“事前的行为”，而不是“事后的行为”。为达到最佳效益，FMEA必须在设计设计或过程过程失效模式被无意地纳入设计产品之前进行。事先花时间很好地进行综合的FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。FMEA能够减少或消除因修改而带来更大损失的机会。适当地应用 FMEA是一个相互作用的过程，永无止境。2022-1-21陈瑞泉10 设计设计FMEAFMEA与过程与过程FMEAFMEA 设计设计 FMEAFMEA（DFME
11、ADFMEA）是产品设计与开发阶）是产品设计与开发阶段的输出文件，是产品制造过程设计与开发阶段的段的输出文件，是产品制造过程设计与开发阶段的输入。输入。 过程过程 FMEAFMEA（PFMEAPFMEA）是产品制造过程设计）是产品制造过程设计与开发阶段的输出文件，是产品验证与确认阶段的与开发阶段的输出文件，是产品验证与确认阶段的输入。输入。2022-1-21陈瑞泉11设计设计FMEAFMEA与过程与过程FMEAFMEA 设计设计FMEAFMEA不是靠制造过程设计（过程控制）来不是靠制造过程设计（过程控制）来克服产品设计中潜在的缺陷；克服产品设计中潜在的缺陷； 过程过程FMEAFMEA不依靠产品
12、设计变更来克服过程中不依靠产品设计变更来克服过程中的潜在失效。的潜在失效。2022-1-21陈瑞泉12设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别使用对象的区别 设计FMEA .最终使用者。.整车设计或更高一级的工程师们、设计组。.在生产过程中负责生产、装配和售后服务的工程师们。 过程FMEA .最终使用者。.后续的或下一道制造、装配工序，以及服务工作。 请考虑谁是你公司设计FMEA的使用对象？ 谁是你公司过程FMEA的使用对象？2022-1-21陈瑞泉13 设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别实施时段的区别 设计FMEA 开始于设计概念，直至产品图纸完成。 过程FMEA 从可
13、行性研究开始，直至产品与过程的确认、保证最终产品满足顾客要求和期望的全过程。2022-1-21陈瑞泉14设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别参加者的区别侧重面的区别 设计FMEA 设计FMEA参加的人员较广。设计FMEA是为了避免或降低在产品设计过程中发生失效的风险。 过程FMEA 过程FMEA参加的人员较窄一些。过程FMEA是为了避免或降低在制造过程中发生失效的风险。2022-1-21陈瑞泉15 设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA 实施要求的区别所有的新部件、更改过的部件、应用或环境有变化的沿用零件。所有新的部件/过程，更改过的部件/过程
14、及应用或环境有变化的原有部件/过程。 2022-1-21陈瑞泉16设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA潜在失效模式的区别 指系统、子系统或零部件有可能未达到设计意图的形式。它可能引起更高一级子系统、系统的潜在失效，也可能是它低一级的零部件潜在失效的影响后果。 指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式，是对某具体工序不符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潜在失效模式，也可能是上一道工序潜在失效的后果。2022-1-21陈瑞泉17设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA典型的失效模式 潜在的失效后果 可以是但
15、不限于下列情况：裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路（电器）、氧化、断裂等。 失效模式对系统功能的影响，就如顾客感受的一样。 可能是但不限于下列情况：弯曲、粘合、毛刺、转运损坏、断裂、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损等。 失效模式对顾客的影响。顾客可以是下一道工序、代理商或车主。2022-1-21陈瑞泉18设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA潜在失效的起因/机理 是指一个设计薄弱部分的迹象，其作用结果就是失效模式。起因可能包括：规定的材料不对、设计寿命估计不当、应力过大、润滑不足、维修保养寿命不当、环境保护不够、计算错误。 机理可能包括
16、屈服、疲劳、材料不稳定性、蠕变、磨损和腐蚀。 是指失效是怎么发生的，要在尽可能广的范围内，列出每个可以想到的失效原因。如扭矩、焊接、测量、热处理不正确，润滑不当或无润滑、零件漏装或错装。 2022-1-21陈瑞泉19设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA严重度 （S） 潜在失效模式发生时，对下序零件、子系统、系统或顾客影响后果的严重程度的评价指标。 潜在失效模式发生时对下序零件、子系统、系统或顾客影响后果的严重程度的评价指标。频 度 （O） 探测度 （D） 某一特定失效起因或机理出现的可能性。分为110级。 用现行设计控制方法来探测潜在失效原因/机理以及探
17、测可发展为后续的失效模式能力的评价指标。 某一特定失效起因或机理出现的可能性。分为110级。 用现行过程控制方法来找出失效起因/机理过程缺陷的可能性以及找出后续发生的失效模式的可能性的评价指标。2022-1-21陈瑞泉20 推荐的推荐的DFMEA严重度评价准则严重度评价准则后 果评定准则：后果的严重度严重度无警告的严重危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合法律、法规的要求。失效发生时无预警。10有警告的严重危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合法律、法规的要求。失效发生时有预警。9很高车辆系统无法运行（丧失基本功能）。8高车辆系统能运行，但性能下
18、降。顾客很不满意7中等车辆系统能运行，但舒适性方便性方面性能下降。顾客不满意。6低车辆系统可运行，但舒适性方便性方面性能下降。顾客有些不满意。5很低装配和外观尖响声和卡嗒响声不符合要求。多数顾客（75%以上）发现有缺陷。4轻微装配和外观/尖响声和卡嗒响声不符合要求。50%的顾客发现有缺陷。3很轻微装配和外观/尖响声和卡嗒响声不符合要求。有辨识能力的顾客（25%以下）发现有缺陷。2无没有可识别的影响。12022-1-21陈瑞泉21 推荐的推荐的DFMEA频度评价准则频度评价准则失效发生的可能性可能的失效率级别很高：持续性发生的失效100件 每1000辆车10 50件 每1000辆车9高：反复发生
19、的失效 20件 每1000辆车810件 每1000辆车7中等：偶尔发生的失效 5件 每1000辆车6 2件 每1000辆车5 1件 每1000辆车4低：相对很少发生的失效 0.5件 每1000辆车3 0.1件 每1000辆车2极低：失效不太可能发生 0.010件 每1000辆车12022-1-21陈瑞泉22推荐的推荐的DFMEA探测度评价准则探测度评价准则 探测度评价准则：被设计控制探测出来的可能性 级别绝对不肯定设计控制将不能和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很极少设计控制只有很极少的机会能找出潜在起因机理及后续的失效模式极少设计控制只有极少的机会能找出潜在起因
20、机理及后续的失效模式很少设计控制只有很少的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式少设计控制有较少的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式中等设计控制有中等多的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式中上设计控制有中上多的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式多设计控制有较多的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式很多设计控制有很多的机会能找出潜在的起因机理及后续的失效模式几乎肯定设计控制几乎肯定能找出潜在的起因机理及后续的失效模式2022-1-21陈瑞泉232022-1-21陈瑞泉24 严重度、频度与探测度严重度、频度与探测度 如果潜在失效的严重度很高，分析时就应如果潜在失效的严重度很
21、高，分析时就应该直接考虑该直接考虑“建议措施建议措施”了。了。 如果潜在失效的频度很高，分析时也应该如果潜在失效的频度很高，分析时也应该直接考虑直接考虑“建议措施建议措施”了。了。 某些顾客提出对组织的某些顾客提出对组织的FMEAFMEA文件进行审查文件进行审查和批准，其目的就是审查组织产品和制造过程和批准，其目的就是审查组织产品和制造过程设计的可靠性。设计的可靠性。 严重度、频度、探测度三者之间没有必然严重度、频度、探测度三者之间没有必然的因果关系。的因果关系。2022-1-21陈瑞泉25推荐的推荐的PFMEA 严重度评价准则严重度评价准则后果 评价准则：后果的严重度这级别导致当一个潜在失效
22、模式造成了在最终顾客和/或制造/装配厂的缺陷。应该随时首先考虑到最终顾客。如果在两者都发生缺陷，则采用较高一级的严重度。 （顾客后果顾客后果）评价准则：后果的严重度这级别导致当一个潜在失效模式造成了在最终顾客和/或制造/装配厂的缺陷。应该随时首先考虑到最终顾客。如果在两者都发生缺陷，则采用较高一级的严重度。 （制造制造/组装后果组装后果）级别无警告的严重危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合法律法规情形。失效发生时无警告。或，可能危及作业人员（机器或组装）而无警告。10有警告的严重危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符合法律法规情形。失效发生时有警
23、告。或，可能危及作业人员（机器或组装）但有警告。9很高车辆/系统无法运行（丧失基本功能）或，产品100%不能使用，或者车辆/系统要在修理部门花上1个多小时来加以返工修理。8高车辆/系统能运行，但性能下降。顾客非常不满意。或，产品必须要挑选，且一部分（少于100%）不能使用，或车辆/系统要在修理部门花上0.51小时来加以返工修理。72022-1-21陈瑞泉26 推荐的推荐的PFMEA 严重度评价准则严重度评价准则中等车辆/系统能运行，但舒适性/方便性项目失效。顾客不满意或，产品不需要挑选，且一部分（少于100%）不能使用，或车辆/系统要在修理部门花上少于0.5小时的时间来加以返工修理。6低车辆/
24、系统能运行，但舒适性/方便性项目运行性能下降。或，100%的产品需要重新修整，或车辆/系统要在生产线外修理调整，但不用到专门的修理部门。5很低装配和外观/尖响声和卡嗒响声等项目令人不舒服。大多数（75%以上）顾客发现有缺陷或，产品可能必须要挑选，能够使用，但一部分（少于100%）的产品需要在线外调整。4轻微装配和外观/尖响和卡嗒响声令人不舒服。50%的顾客发现有缺陷。或， 产品不需要挑选，能够使用。一部分（少于100%）产品必须要在生产线外的工位进行调整。3很轻微装配和外观/尖响和卡嗒响声令人不舒服。很少顾客（25%以下）发现有缺陷。或，产品能够使用，一部分（少于100%）产品必须要在生产线外
25、的工位上重新调整。2无没有可识别的影响或，轻微的对作业或操作者不方便，或没有影响。12022-1-21陈瑞泉27 推荐的推荐的PFMEA频度评价准则频度评价准则失效发生的可能性可能的失效率级别很高：持续性发生的失效100件 每1000件1050件 每1000件9高：反复发生的失效20件 每1000件810件 每1000件7中等：偶尔发生的失效5件 每1000件62件 每1000件51件 每1000件4低：很少有关的相似失效0.5件 每1000件30.1件 每1000件2极低：失效不大可能发生0.010件 每1000件12022-1-21陈瑞泉28 推荐的推荐的PFMEA探测度评价准则探测度评价
26、准则（A 防错 B 测量 C 人工检查） 探测度评价准则检查类型推荐的探测度分级方法级别ABC几乎不可能确定绝对无法探测X无法探测或没有检查10很微小现行控制方法将不可能探测X只能通过间接或随机检查来达到控制9微小现行控制方法只有很小的机会去探测X仅能以目测检查来达到控制8很小现行控制方法只有很少的机会去探测X仅能以双重的目测检查来达到控制7小现行控制方法可能可以探测XX以图表的方法，如SPC（统计过程控制）来达到控制6中等现行控制方法可能可以探测X在零件离开工位之后以计量测量来控制，或在零件离开工位后100%执行Go/No Go的测量52022-1-21陈瑞泉29推荐的推荐的PFMEA探测度
27、评价准则探测度评价准则（A 防错 B 测量 C 人工检查）中上现行控制方法有好的机会去探测XX在后续的作业中来探测错误，或执行作业前准备和首件的测定检查（仅适用发生于作业前准备）4高现行控制方法有好的机会去探测XX当场侦错，或以多重的接收准则在后续作业中探测错误，如库存、挑选、设置、验证。不接受缺陷零件。3很高现行控制方法几乎确定可以探测XX当场探测错误（自动测量并自动停机）。缺陷零件不能通过。2几乎肯定现行控制方法肯定可以探测X该项目在过程/产品设计中采用了防错措施，不会生产出缺陷零件。12022-1-21陈瑞泉302022-1-21陈瑞泉31设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别
28、 RPNSOD 设计FMEA 过程FMEA风险顺序数（RPN） 风险顺序数是严重度数、频度数和探测度数的乘积，是对设计风险性的度量。 风险顺序数是严重度数、频度数和探测度数的乘积，用于对过程中的那些担心事项进行排序。2022-1-21陈瑞泉32设计设计FMEA与过程与过程FMEA的区别的区别 设计FMEA 过程FMEA 纠正后的RPN 当明确了纠正措施后，计算并记录纠正后的RPN值。所有纠正后的RPN值都应复查，而且如果有必要考虑进一步的措施，还应重新提出纠正措施、予以实施并进行纠正后的RPN计算，以度量风险的降低程度。 当明确了纠正措施后，计算并记录纠正后的RPN值。所有纠正后的RPN值都应
29、复查，而且如果有必要考虑进一步的措施，还应重新提出纠正措施、予以实施并进行纠正后的RPN计算，以验证风险是否降低到可接受的程度。2022-1-21陈瑞泉33关于潜在失效模式风险的评价关于潜在失效模式风险的评价 关于风险评价的风险顺序数（RPN）。RPN = S(严重度)O（频度）D（不可探测度），它表示一个FMEA的风险程度。需要说明的是，判定是否需要对一个FMEA采取针对性的措施，RPN值不应作为唯一推荐的方法。我们现在首先假定RPN是一个相对的风险大小的测量（实际情况往往不是），同时还假定先不考虑其持续的改进。2022-1-21陈瑞泉34 关于潜在失效模式风险的评价 例如：如果顾客要求将R
30、PN值为100的失效模式风险作为必须采取措施的界限；那么作为生产件组织只需要对下面例子中的B项采取措施就可以了，因为它的风险顺序数是112。 项目 S(严重度) O（频度） D（不可探测度） RPN A A 9 9 2 2 5 5 9090 B B 7 74 4 4 41121122022-1-21陈瑞泉35 关于潜在失效模式风险的评价 可供选择的方法：SO(SO)。某些组织可能选择关注严重度（S）和频度（O）的方法。SO指数是产品失效严重度和频度的等级数。通过这个指数，组织可以考虑采取什么样的预防措施来降低频度（O）。对于那些最高的SO指数，还可以通过进一步开展D（不可探测度）的改进来降低。
31、 可供选择的方法：SOD，SD。某些组织选择使用SOD或SD作为区分风险优先顺序的工具。SOD是严重度（S）、频度（O）和不可探测度（D）等级的非算术组合。例如：SOD S =7 O =3 D =5，SOD是735。而SD S =7 D =5 SD是75。 这里采取的是降序排列的方法，首先考虑的是严重度，其次是频度，再其次是不可探测度。2022-1-21陈瑞泉36 关于潜在失效模式风险的评价关于潜在失效模式风险的评价 上面的表格，向你展示的是相同的RPN值，不同的风险状况。请注意，上述表格表述的是相同的RPN值，但却是非常不同的风险状况，分析小组应综合考虑上述风险情况。我们还要告知的是，即使是SOD方法，也同样具有局限性。例如SOD指数为711，风险等级比较高；但是当SOD指数为599时，难道不应引起注意吗？ SODRPN SODSD773147773737371477377737714737737