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1、FMEA失效模式及后果分析广州誉杰管理咨询有限公司目录1.FMEA概述2.DFMEA3.P-FMEA4.实例分析1.FMEA概念n是产品可靠性分析的一种重要定性方法n是一项用于确定、识别、预防或消除产品在系统、设计、服务中已知的和潜在的失效、问题、错误的工程技术。n是通过研究产品故障模式、产生的影响、可能的原因或故障机理，评价问题的重要雅，从而采取措施预防或消除产品的故障的一种方法。失效（故障）的定义和益处n一件装备或其组件或其零件结构发生任何形状，尺寸，材料性质的变化，造成这些物品处于无法充分地执行其特定的功能的状态。Collins，1981n造成的损失：n业务定义设计采购生产交付召回理赔公
2、司形象n100-101-102-103-104-105-106-107-108n提前防止故障的发生，降低成本，提高利润：n维修费用：50S 60-500%，60s 25%, 2003, USA 50强，2.5%(20B),nGM 2.8%,4.4B ; Ford 2.5% 3.5B; GE 0.74B 4.5%审核中常见问题（1/2）特殊特性审核中常见问题（2/2）FMEA的由来相关标准：MIL-STD-1629（A）-1974/1980IEC812-1985GB/T7826-1987 idt IEC 812GJB/Z 1391-2006FMEA的应用nISO14001已将FMEA作为重大环境
3、方面分析的方法nISO9004已将FMEA作为产品和过程设计、确认、更改进行风险评估的方法nISO/TS16949已将FMEA作为设计与过程分析的方法及其认证的要求nUSA汽车公司50%的质量改进通过FMEA实现n日本汽车零部件及USA航空企业100%应用FMEA，FMEA的类型1.系统/概念S/CFMEA2.设计DFMEA3.过程PFMEA4.服务SFMEA5.设备MFMEA 6.人力HFMEAOOO设计/过程概念FMEADFMEA系统子系统零部件PFMEA装配系统子系统零部件制造系统 子系统零部件设备FMEAFMEA类型（续）n1.系统/概念S/CFMEA: n 概念阶段，用于分析系统和子
4、系统n2.设计DFMEA：n 产品生产之前，设计阶段，由设计缺陷产生的故障模式分析n3.过程PFMEA：n 在生产之前，对生产和组装产生的缺陷引起的故障模式分析n4.服务SFMEA：n 在产品使用之前，系统 或过程产生的缺陷引起的故障模式分析n5.设备MFMEA（用）：n 对设备系统，分系统（电，机，控制）、组件或部件的潜在失效模式分析FMEA在APQP中的作用和地位DFMEAVP样件控制样件控制计划计划过程流程图过程流程图PFMEAPP控制计划控制计划作业标准作业标准PFMEA更改更改量产控制计划量产控制计划顾客要求顾客满意QFD/BOMFMEA内部关联图频度发生度严重度潜在失效潜在失效起因
5、起因/机理机理导致潜在失效潜在失效模式模式潜在失效潜在失效后果后果归因于可能导致预防控制预防控制探测控制探测控制现行工艺现行工艺控制控制12FMEA运作的时机n新产品开发n设计或工艺更改n零件被用于新的环境n顾客报怨n越早越好The Earlier The Better!FMEA是动态文件FMEA推进过程及要点n1 成立小组n2 确定范围n3 确定顾客n4 编写FMEA要点n4.1识别功能、要求和规范n4.2识别潜在失效模式n4.3识别潜在效果n4.4识别潜在原因n4.5识别控制n4.6识别和评估风险n4.7建议措施和结果FMEA开发小组团队（1/2）和期和期FMEA开发小组团队（2/2）FM
6、EA范围的确定n功能模式QFD，方框图，界面图，PFC，特性矩阵图，示意图，PFC工艺流程图，BOMFMEA分析方式：硬件分析法（由下至上）例：发动机的节流阀FMEA分析方式：功能分析法（由上至下）例:压缩空气系统功能结构(由上而下)可靠性方块图定义FMEA的客户（4个层次）编写编写FMEA的步骤的步骤第一步第一步（1）确定“功能”， 要求和规范, （2）识别失效模式, （3）识别失效模式后果, （4）评估失效后果的严重度S(从1到10), （5）提出消除失效模式的建议措施第二步第二步 （1）识别失效模式的所有潜在原因, （2）评估失效原因发生的频度(从1到10), （3）提出消除失效原因的建
7、议措施第三步第三步 （1）寻找针对失效模式及原因的控制方法, （2）评估控制方法的有效性(从1到10), （3）针对控制方法提出建议措施2.0D-FMEAn设计FMEA是负责设计的工程师/小组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其相关的起因/机理已得到充分的考虑和说明。n对最终的项目及与之相关的每个系统，子系统，部件都应进行评估。nDFMEA包括任何由设计导致的、在制造和装配过程中发生的潜在失效模式和要因。n设计更改可以减轻失效模式如防错设计2.1FMEA的质量目标n设计改进：以此为主要目标n高风险失效模式：重视并有可实施的措施计划n分析/开发/确认或DVP&R/CP：对
8、FM进行考虑n接口：综合及衔接框图中各种FMn吸取的教训：作为FM的输入如保修费及如回nKPC及KCC：适用时在相关过程中选择n小组：选择合适的人选（有培训）和组织者n文件：文件化要完全填写n时间性（目标：The sooner The Better)2.2 DFMEA的输入(设计框图)框图是D-FMEA分析的开始,了解系统，子系统及零部件框图例22.3 DFMEA开发必备条件nDFMEA必须聚集于最终交付顾客的设计产品，其过程反映顾客或组织的R&D过程nDFMEA应在了解所需分析的系统、子系统、零部件的开发信息，功能要求和特性的情况下开始，至少包括：1）产品的构成？2）产品的功能或特性会影响其
9、它部件或系统吗？3）执行功能的其它部件或系统需要输入吗？（即关系）4）在连接的部件或系统中产品功能（包含失效模式的预防和探测吗？(即先检测后工作模式)2.4 P（Parameter）图-工具之一2.5功能要求n考虑产品总的目的和整个设计意图n安全/法规n可靠性（功能寿命）n负载和使用周期：顾客使用方面n安静的运作：噪声，震动和刺耳杂音n流动性保持力n对环境的影响 n外形n包装和运输n服务n装配设计（装配关系)n可制造性设计(制造工艺）2.6其它信息资源和工具输入n图表，图纸nBOM（物料清单）nQFD(质量功能展开）n质量和可靠性历史n内部关系矩阵图在考虑以上要求和工具的使用后，工程师在考虑以
10、上要求和工具的使用后，工程师/小组就可以按标准开始小组就可以按标准开始编写编写FMEA表格表格。2.7 FMEA表格FMEA初次应完成的日期，不应超过计划的生产设计应发布日期增加“要求”栏案例分析：潜在失效模式典型的失效模式n定义：指分析对象有可能会未达到或不能实现项目/功栏所描述的预期功能的情况。n裂纹n松动 泄漏n粘结 氧化n断裂 不传输扭矩n打滑 无支撑n变形 支撑不足 n漂移 无信号 n脱离太快 信号不足nEMC/RFI：电磁兼容/射频干扰n注：FM应使用规范化或技术术语，不必与顾客察觉的现象相同特定运行（如冷，热，粉尘)/使用（如不平路面）条件下的潜在失效应予以考虑后果的定义后果是指
11、潜在失效模式发生后，能预计到的事故后果是指潜在失效模式发生后，能预计到的事故案例分析：潜在失效后果典型的失效后果n不合法规n噪声 粗糙n工作异常n不工作n外观不良n报废 异味n运行中断n热衰变n不稳定n工作减弱，机能减退 n顾客不满意严重度和分级不建议修改排序值为9和10的准则；后果评定准则：产品后果的严重度（顾客后果）级别未能符合安全和/或法规要求潜在失效后果影响车辆安全行驶和/或涉及不符合政府法规，失效发生时无预警10潜在失效后果影响车辆安全行驶和/或涉及不符合政府法规，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
12、等级降低）7次要功能的损失或降低次要功能损失（车辆可行驶，但舒适度/便利性功能丧失）6次要功能减弱（车辆可行驶，但舒适度/便利性性能等级降低）5其他功能不良外观或噪音不符合要求，汽车可行驶，大多数顾客（75%），抱怨不舒适4外观或噪音不符合要求，汽车可行驶，很多顾客（50%），抱怨不舒适3外观或噪音不符合要求，汽车可行驶，被有识别能力的顾客（25%），抱怨不舒适2没有影响没有可辨别的影响1严重度评估标准（S）失效的原因/机理n定义：是指导致失效的设计薄弱环节，其结果是失效模式。应简明而全面列出，以便针对性地采取措施。n主要要因：主要要因：n规定的材料不正确； 设计寿命设想不足；n应力过大 ；
13、维护说明书不充分；n算法不正确； 行程规范不当；n表面精加工规范不当； 公差不当；n过热； 软件规范不当n主要机理：主要机理：n屈服； 化学氧化； 疲劳； 电移；磨损；n材料不稳定性； 蠕变（缓慢变形 ）； 腐蚀 发生度（O）失效可能性评价准则：针对DFMEA要因发生率（设计寿命/项目可靠性/车辆）评价准则：针对DFMEA要因的发生率（事件/项目/车辆）严重度非常高 没有历史的新技术/新设计100次每1000个中， 1次每10辆10高新设计、新应用或使用寿命/操作条件的改变情况下不可避免的失效50次每1000个，1次每20辆9新设计、新应用或使用寿命/操作条件的改变情况下很可能发生的失效20次
14、每1000个，1次每50辆8新设计、新应用或使用寿命/操作条件的改变情况下不确定是否会发生的失效10次每1000个，1次每100辆7一般与类似设计相关或在设计模拟和测试中频繁失效2次每1000个，1次每500辆6与类似设计相关或在设计模拟和测试中偶然发生的失效 0.5次每1000个，1次每2000辆5与类似设计相关或在设计模拟和测试中较少发生的失效 0.1次每1000个，1次每10000辆4低仅仅在与几乎相同的设计关联或在设计模拟和测试发生的失效0.01次每1000个，1次每100000辆3在与几乎相同的设计关联或在设计模拟和试验时不能观察的失效0.001次每1000个，1次每1000000辆
15、2非常低失效通过预防控制来消除失效通过预防控制来消除1发生度评估标准（O）指某要因机理在设计寿命内出现的可能性现行设计分类两种设计控制：预防和探测控制预防：预防：防止失效的起因/机理或失效模式的出现，或降低其出现的几率。探测：探测：在项目投产前，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。案例分析“措施”如果是在一栏中则在措施前注明P或D以示区别探测机会评价准则：被设计控制发现的可能性等级 探测可能性没有探测机会没有现有设计控制，不能探测或不能分析10几乎不可能在任何阶段不可能探测设计分析/探测有微弱的探测能力，实际的分析（如CAE、FEA等）与期望的实际操作条件不相关9非常细
16、微快速冻结设计，预先投放在设计冻结以及在试验（具体如乘坐、操作、出货评价等接受准则下的子系统或系统试验）通过/失败的情况预先投放后的产品验证/确认8细微在设计冻结和在失效测试试验（直到失效发生、系统相互作用试验为止的子系统或系统试验）的情况下的预先投放后的产品验证/确认7非常低在设计冻结以及在降低试验情况下预先投放后的产品验证/确认（在耐力试验后的子系统或系统试验，如功能检查）6低预先冻结设计使用通过/失效试验进行产品验证（可靠性试验、开发或确认试验）预先冻结设计（如：性能、功能检查接受准则等）5一般使用失效试验（如：直到泄露、屈服、破裂等）预先冻结设计的产品确认（可靠性试验、开发或确认试验）
17、4有多高使用降级试验（如：数据趋势、之前/之后值等）预先冻结设计的产品确认（可靠性试验、开发或确认试验）3高实质性分析有相关设计分析/探测控制有强探测能力。在实际或期望运行条件下预先停止设计与实质性分析（如：CAF、FEA等）高相关2非常高探测不需用到，失效预防通过设计解决方案（如已证实的数据标准、最好惯例或普通材料）充分执行预防，失效要因或失效模式将不会发生1几乎一定探测度评估标准（D）确定优先行动其它的RPN评估例：密封盖不密封因反了：标识或非对称结构设计O及D的变化有何不同RPN评估案例分析DFMEA改进途径即防呆设计 POKA YokeDFMEA的输出DFMEA与PFMEA的关系3.0
18、过程FMEA（PFMEA）nPFMEA是负责制造或装配的工程师/小组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其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述。nPFMEA以最严密的方式总结了开发一个过程时设计小组的思想，这种系统的方法体系了任何制造策划过程中正常经因的思维的过程并规范化3.1FMEA的质量目标n过程改进：以此为主要目标，重点是防错方法n高风险失效模式：重视并有可实施的措施计划nCP控制计划：所有CP对FM进行考虑n综合：考虑DFMEA，PFC，PFMEA，CP并一致n吸取的教训：作为FM的输入如保修费及召回nKPC及KCC：适用时在相关过程中选择n小组：选择合适的人选
19、（有培训）和组织者n文件：文件化要完全填写n时间性（目标：ASAP且带来VA增值)3.2PFMEA的“顾客”nPFMEA的“顾客”通常是“最终使用者”，但也可以是后续的制造或装配工序，维修工序或政府法规等。3.3小组的努力n初始的PFMEA，是小努力的结果。n小组成员要包括所有关联领域的代表，如设计，装配，制造，材料，质量，服务，供方以及“顾客”，应有一位有FMEA经验的向导或组织者3.4PFMEA的特点n初始的PFMEA，也是一份动态文件。nA)在可行性阶段或之前进行nB)在生产工装到位之前完成nC)考虑到部件及总成的所有制造工序nD)假定所设计的产品能满足设计要求nE）不依靠改变产品设计来
20、克服过程中的薄弱环节但必须考虑与过程有关的产品设计特性（有时有因果或关联关系）3.5 PFMEA的开发1）必备条件-PFC2）PFC与PFMEA信息一致，并包括所有活动3）其它工具和信息来源（DFMEA，图纸和设计记录，过程清单，关系矩阵图，内外部不符合，质量和可靠性历史）在考虑以上要求和工具的使用后，工程师在考虑以上要求和工具的使用后，工程师/小组就可以按标准开始小组就可以按标准开始编写编写FMEA表格表格。3.6过程PFMEA表要求 潜在失效模式失效模式的潜在后果严重度S分类失效的潜在要因现行过程探测度DRPN建议措施职责&目标完成日期措施结果控制预防发生率O控制探测采取的措施和生效日期S
21、O DRPN过程步骤功能工序/功能是什么？会是什么问题？-无功能-部分功能/功能过强/功能降级-功能间歇-非预期功能后果是什么？有多糟糕？起因是什么？发生的频率如何？怎样能得到 预防和探测？该方法在探测时有多好？能做些什么？-设计更改-过程更改-特殊控制-标准、程序或指南的更改其要求是什么？3.7PFMEA 作业说明(FMEA展开流程)编制过程流程图编制过程流程图确定过程确定过程功能功能确定过程确定过程失效模式失效模式三种三种评价评价完成完成？（S * O * D )确认失效后果确认失效后果评价严重度评价严重度确认失效确认失效原因原因评价发生率评价发生率确认确认目前管制目前管制评价探测度评价探
22、测度轻重缓急轻重缓急柏拉图分析柏拉图分析遴选遴选最重要最重要失效模式失效模式知道如知道如何影响何影响严重度严重度？发生？发生率？探率？探测度？测度？收集数据收集数据进行变更进行变更确认改变确认改变执行改变执行改变收集数据收集数据原因順序原因順序影响要因影响要因确认改变确认改变否否是是是是否否更新更新文件文件重订优先顺序重订优先顺序PFMEA的展开过程流程图过程流程图-格式格式案例分析：过程的要求（输入）典型过程失效模式n弯曲（变形）n毛刺n孔错位n断裂n孔太浅（深）n漏开孔n转运损坏n表面太粗（光滑）n短路（开路）n贴错标签注意用规范或技术术语案例分析工序步骤/名称要求潜在失效模式潜在后果操作
23、20：用转矩枪把座位垫固定在位置上4个螺丝少于4个螺丝最终使用者:座垫松动和噪音制造和装配:停止出货，对影响部分额外挑选和返工规定的螺丝使用错误螺丝(比规定螺丝大)制造和装配:不能在位置上安装螺丝装配系列：右前方洞装第一个螺丝螺丝装在任何其他的洞制造和装配:难于安装螺丝在原来的位置螺丝完全固定螺丝没有完全固定最终使用者:座垫松动和噪音制造和装配:对有影响部分挑选和返工螺杆转矩到加速转矩的规范螺丝扭矩太高最终使用者:由于螺丝破裂座垫松动和噪音制造和装配:对有影响部分挑选和返工螺丝扭矩太低最终使用者:由于螺丝逐步松动座垫松动和噪音制造和装配:对影响部分挑选和返工典型过程失效后果（对顾客产生的影响）
24、n噪音n粗糙n不工作n工作异常（减弱，过强，间歇，不稳定）n费力n异味n牵引阻力n外观不良n返工返修n车控制减弱n报废n顾客不满意n对下工序：无法紧固，配合，钻孔或攻丝，连接，安装n无法加工表面，引起过度磨损，损坏设备，危害人员PFMEA严重度评估标准（S）后果后果标准：标准：对产品的后果严重度对产品的后果严重度级别级别后果后果标准标准: :对过程对过程的严重度的严重度（制造和装配后果）（制造和装配后果）未能符合安全和/或法规要求没有预警情况下，潜在失效模式影响车辆安全操作和/或设计不符合政府法规10失效符合安全和/或法规要求可能在没有预警下危害操作者（机械或装配）没有预警情况下，潜在失效模式
25、影响车辆安全操作和/或设计不符合政府法规9可能在有预警下危害操作者（机械或装配）基本功能的损失或降级基本功能损失（车辆不能操作，但不影响车辆安全操作）8大规模中断100%的产品是废品，流水线停止或停止出货基本功能损失（车辆可操作，但降低了功能的等级）7显著中断生产运转一定会产生部分废品。背离最初过程包括流水线速度降低或增加舒适功能的损失或降级舒适功能损失（车辆可操作，但舒适/便利功能损失）6一般100%需脱线返工，是被承认的舒适功能降级（车辆可操作，但舒适/便利功能降低）5部分需脱线返工，是被承认的令人不舒服的项目外观或听见噪音，车辆可操作，不符合项被大部分顾客注意到（75%）4一般中断在加工
26、前100%须在位置上返工外观或听见噪音，车辆可操作，不符合项被很多顾客注意到（50%）3在加工前部分须在位置上返工外观或听见噪音，车辆可操作，不符合项被有辨别能力的顾客注意到（25%）2微小中断过程、操作或操作者的轻微不便利没有影响没有可辨别的后果1没有后果没有可辨别的后果对每个失效模式确定潜在要因典型的失效要因n扭力过大或小n焊接不当n测量不精n热处理不当n浇口或通风不足n润滑不足或无n漏装或错装n磨损的定位或工装n损坏的工装n错误的程序n坏的或脏的设备，工装等PFMEA发生率评估标准（O）失效可能性准则：PFMEA要因发生率 （对应PPK时）等级非常高：持续性发生失效100个每1000个
27、1次 每10辆中(0.55)10高：经常性发生失效50个每1000个 1次 每20辆中(0.55)920个每1000个 1次 每50辆中(0.78)810个每1000个 1次 每100辆中(867一般：偶然性失效 5个每1000个 1次 每200辆中(0.94)62个每1000个 1次 每500辆中(1.0)51个每1000个 1次 每1000辆中(1.1)4低：很少失效0.01个每1000个 1次 每2000辆中(1.2)3 0.001个每1000个 1次 每10000辆中(1.3)2非常低：失效不太可能失效通过预防控制消除 1次 每100000辆中(1.67)1现行过程控制要因和控制案例要
28、求失效模式要因预防控制探测控制螺丝转矩完全得到固定螺丝没有完全固定螺母不能保持在垂直直面操作培训操作者包括螺母用角辩向器控测十字螺纹，不让它从固定面移动，直到固定符合要求为止。螺丝转矩到加速转矩的规范螺丝转矩太高转矩被不合格设置人员设置太高密码保护控制板（仅设置人员有权限）包括设置程序在内转矩验证和验证运转的优先权转矩被设置人员设置太高设备人员培训包括设置程序在内转矩验证和验证运转的优先权设备操作指导书螺丝转矩太低转矩被不合格设置人员设置太低密码保护控制板（仅设置人员有权限）包括设置程序在内转矩验证和验证运转的优先权转矩被设置人员设置太低设备人员培训包括设置程序在内转矩验证和验证运转的优先权设
29、备操作指导书针对每个起因列举目前的控制方法PFMEA探测度评估标准（D）探测机会评价准则：过程控制探测的可能性级别探测可能性 没有探测机会没有现有控制，不能探测或不能解析10几乎不可能在任何阶段不太可能探测失效模式和/或错误（要因）不容易探测（如：随机检查）9非常微小加工后问题探测 操作者通过目测/排列/耳听法的事后失效模式探测8微小开始时问题探测操作者通过直观/目测/排列/耳听法在位置上做失效模式探测或操作者通过使用特性测量（行/不行、手动转矩检查等）做加工后探测7非常低加工后问题探测操作者通过使用变量测量或操作者在位置上通过使用特性测量事后失效模式探测（行/不行、手动转矩检查等）6低开始时
30、问题探测操作者在位置上使用变量测量或通过位置上的自动控制探测差异零件和通知操作者（光、杂音等）。在设置上或首件检查时执行测量（仅对于设置要因）5一般加工后问题探测 由自动控制探测差异零件并锁住零件预防进一步加工的事后失效模式探测4一般高开始时问题探测由自动控制在位置上探测变异零件并在位置上自动锁住零件预防进一步加工的失效模式探测3高错误探测和/或问题预防由自动控制在位置上探测错误并预防制造中的变异零件的错误（要因）探测2非常高探测不能用，防错以夹具设计、机械设计或零件设计所做的错误（要因）预防。因为过程/产品设计的防错项目，不会产生变异零件1几乎肯定确定优先行动其它的RPN评估例：密封盖放反：
31、标识或夹具设计O及D的变化有何不同RPN评估案例分析PFMEA的关联过程PFMEA的输出将PFMEA联接到控制计划FMEA 改善作业流程图FMEA低优先顺序低优先顺序高高RPNS防呆法防呆法?修订修订FMEA是否客戶之是否客戶之重要特性重要特性?优先持续优先持续改善改善防呆措施防呆措施定出其定出其特殊特性特殊特性之防呆作业之防呆作业列于列于控制计划控制计划中中管制管制列于列于作业指导书作业指导书NoNoNoYesYesYesFMEA文件的动态变化如何降低风险？4 FMEA分析和编制练习n以公司1个产品为例，按部件分组（如3 个部件分3组）进行D-FMEA及P-FMEA分析（产品复杂时）n以公司产品分类（如有3种产品分3组）进行D-FMEA及P-FMEA分析（产品简单时）总结