. F M E A. 潜在失效模式及后果分 析 Potential Failure Mode and Effects Analysis 本演示文稿可能包含观 众讨论和即席反应。 使用 PowerPoint 可 以跟踪演示时的即席 反应， 在幻灯片放映中，右 键单击鼠标 请选择“会议记录” 选择“即席反应”选项 卡 必要时输入即席反应 单击“确定”撤消此框 此动作将自动在演示文 稿末尾创建一张即席 反应幻灯片，包括您 的观点。 1 课程目标 l失效模式及其后果分析 l为可靠性工程中常用的手法，美国军方于80年代正 式订为军方规范（MILSTD-1629A）其目的在改善 产品和制造的可靠性，在设计、生产阶段就可提升 设计和制造的质量，降低损失成本，为近代常用手 法之一。 l掌握FMEA之根本精神和用意，了解可靠性工程是 在设计规划阶段就可以加以规划和改善的，并运用 实例，使学员有学以致用的机会，亲自直接领略 FMEA之好处，并符合TS16949的要求。 2 第一章 FMEA概述 1.1何谓FMEA FMEA是一组系统化的活动.是一种以团队为 基础的、用来帮助用户识别、消除或减少在 产品或过程设计和服务传递中潜在故障因素 影响的解决问题工具。其目的是： l发现、评价产品过程中潜在的失效及其后 果。 l找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措 施。 l书面总结上述过程。 3 1.2 FMEA的基本步骤 l确定分析的开始点。 l收集所有支持分析的相关输入项。 l确定潜在的故障模式。 l量化与各个潜在故障相关的风险。风险评估以严酷 度、发生频度和故障检测为基础。 l为最重要的风险制定纠正措施计划。 l重复分析直到所有潜在故障呈现“可以接受”的风险水 平。怎样的风险算是“可以接受”的必须由FMEA授 权的人员清晰定义。 l编写成果文件 l报告或递交成果 4 1.3 FMEA团队成员 一个FMEA团队成员至少应配备 以职能部门的代表人选： l设计过程 l制造过程 l生产 l质量与可靠性 l采购与材料控制 l销售与市场 l顾客 5 1.4 FMEA的输入 l过程流程图或职能模块图 l设计说明书 l顾客需求/规范 l测试数据/结果 l其他相似过程的数据和设计技术 l质量保证数据 l故障与返工数据 l设计与结构更改数据 l以前的各种FMEA l定量分析的结果（DOE/SPC/过程能力评估 、可靠性评估等） 6 1.5 FMEA的输出 l故障模式与影响分析文件 l系统、子系统、设计、过程和/或服务 交付文件 l建议报告 l纠正措施报告 l设计更改 l符合性报告 l汇报与展示 7 1.6 FMEA与其他质量工具 l因果图 l过程决策程序图 l直方图 l帕柆托图 l连线图 l力场分析 l故障树图 l根本原因分析 8 1.7 FMEA风险评估与组成 FMEA风险因素-严重度、发生频度、检测度。 l严重度（S）：发生失效时对下序零件、系 统或顾客影响后果的严重程度。严重度的评 估分为1到10级。 l频 度（O）：指某一特定的失效起因出现 的可能性。频度的评估分为1到10级。 l探测度（D）：指在零件或系统投产之前， 检测失效起因的能力的指数。检测的评估分 为1到10级。 9 EMEA风险优先序数 RPN 严重度（S）频度（O）探测度（D） RPN的取值范围是： RPNmin = 1, RPNmax = 1000 10 1.8 根据RPN采取行动 l一般情况下，对潜在失效采取纠正 行动是根据风险序数的降序排列。 n帕拉狄策略:(当案例中RPN的结果相同时) l消除发生频率 l减小严重度 l减小发生频率 l提高检测度 l在执行文件中作出界限规定。譬如，规定当RPN 达到200时，应当采取措施。 11 1.9 FMEA的应用领域 FMEA被应用于4个方面，它们是： l系统的FMEA l设计的FMEA l过程的FMEA l服务交付的FMEA 1.10 FMEA表格 FMEA是一个文件化的过程,以下列示两个只要表 格. 12 潜在失效模式与后果分析（DFMEA） 项 目 / 功 能 潜 在 失 效 模 式 潜 在 失 效 影 响 严 重 度 级 别 潜 在 失 效 原 因 / 机 理 发 生 频 度 现 行 设 计 控 制 可 检 测 度 R. P. N. 建 议 采 取 行 动 职 责 于 任 务 完 成 日 期 行 动 结 果 采 取 的 行 动 严 重 度 发 生 频 率 探 测 度 R. P. N. 13 潜在失效模式与后果分析（PFMEA） 过 程 功 能 要 求 潜 在 失 效 模 式 潜 在 后 果 影 响 严 重 度 级 别 潜 在 失 效 原 因 / 机 理 发 生 频 度 现 行 过 程 控 制 可 检 测 度 R. P. N. 建 议 采 取 行 动 职 责 于 任 务 完 成 日 期 行 动 结 果 采 取 的 行 动 严 重 度 发 生 频 率 探 测 度 R. P. N. 14 第二章 设计FMEA (DFMEA) l顾客的定义 设计FMEA中“顾客”的定义，不仅仅是指“最终 使用者”，还包括内部顾客如生产过程中负责 制造、装配和售后服务的工程师。 lDFMEA的开发（开始点） 设计FMEA从设计意图开始。确定顾客需 求并明确定义期望特性，是成功实施设计 FMEA的前提。 15 失效模式 典型的故障模式包括： l裂纹 l变形 l松动 l泄漏 l粘结 l短路（电器） l氧化 l断裂，等等 16 潜在失效后果 典型的失效后果包括： l噪声 l工作不正常 l不良外观 l不稳定 l运行中断 l粗糙 l不起作用 l异味 l工作减弱，等等 17 潜在失效的原因和机理 典型的失效起 因 l规定的材料不正 确 l设计寿命估计不 足 l应力过大 l润滑不足 l维修保养说明不 当 l环境保护不够 l计算错误等 其机理包括： 屈服 疲劳 材料不稳定 蠕变 磨损和腐蚀 级别 级别用于对零件、系统或子系统的产品特性分级。一般分 为：关键、主要、重要、重点。 18 设计FMEA 严重度判别标准表2.3 影响 严严重度判别标别标 准 等级级 危险的，没有预兆 非常高的严酷度等级，潜在故障模式会影响到安 全操作或违反规章。故障在没有预兆情况下出现 10 危险的，有预兆 非常高的严酷度等级，潜在故障模式会影响到安 全操作或违反规章。故障在有预兆的情况下出现 。 9 非常高 项目和产品不适合操作功能缺损。用户非常不满 8 高 项目和产品不适合操作，功能缺损。用户不满。 7 中等项目和产品可操作，但是不舒服。不方便。用户 使用不便。 6 低项目和产品可操作，但舒适性、便利性表现欠佳 。顾客有一定程度上的失望。 5 很低某些特性不相配，并被大多数顾客所注意。 4 微小某些特性不相配，并被一定数量的顾客所注意。 3 很微小 某些特性不相配，并被数量可忽略的顾客所意。 2 无 没有影响。 1 19 设计FMEA 发生频度判别标准 表 2.4 故障概率 可能故障的比例 等级级 非常高，故障几 乎不可避免 1/2 1/3 10 9 高，反复故障 1/8 1/20 8 7 中等，偶然故障 1/80 1/400 1/2000 6 5 4 低，相对很少的 故障 1/15000 1/150000 3 2 极少，故障不太 可能发生 1/150000 1 20 设计FMEA 探测度判别标准 表 2.3 影响 探测测度的判别标别标 准 等级级 完全不确定 设计 控制无法或者不能检测 到潜在原因和后续故障模式， 或者根本没有设计 控制。 10 可能性非常 小 设计 控制只有非常小的可能性检测 到潜在原因和后续故障 模式， 9 可能性小 设计 控制有很小可能性测到潜在原因和后续故障模式8 很低 设计 控制有很低的可能性检测 到潜在原因和后续故障模式7 低设计 控制有低的可能性检测 到潜在原因和后续故障模式， 6 中等设计 控制有中等程度的可能性检测 到潜在原因和后续故障 模式， 5 中等偏高 设计 控制有很低中等偏高的可能性检测 到潜在原因和后续 故障模式， 4 高设计 控制有高程度的可能性检测 到潜在原因和后续故障模 式， 3 很高设计 控制有非常高可能性检测 到潜在原因和后续故障模式 2 几乎肯定 设计 控制几乎肯定会检测 到潜在原因和后续故障模式.1 21 建议措施 l当失效模式按RPN排出次序后，应 当首先对级数最高的和最关键的项 目采取纠正措施。 l减少严重度、频度和检测度的途径 包括： l实验设计 l修改实验设计 l修改设计 l修改材料性能要求 22 措施后的RPN结果分析： l每次采取措施后，重新得到严酷度、频度和可检测 度评估参数.并计算和计算和记录RPN的结果。 l所有措施后的RPN都应评审，如果有必要则考虑更 进一步的措施，直到每一个潜在故障的风险评估对 于顾客和/或FMEA授权代表来说已经“可以接受”。 n跟踪 负责设计的工程师应保证所有的建议措施都已被 妥善的实施。FMEA是一个动态文件，它不仅体现 最新的设计水平，还体现最新的纠正措施，包括设 计更改。 -本章完- 23 第三章 过程FMEA (PFMEA) l典型的失效模式包括： l弯曲 l粘合 l毛刺 l运转损坏 l断裂 l变形 l脏污 l安装调试不当 l接地 l开路 l短路 l工具磨损 24 潜在失效后果-分两种情况 l对最终顾客而言，失效后果用产品性能来描述： l噪声 l工作不正常 l不起作用 l不稳定 l牵引阻力 l外观不良 l粗糙 l费力 l异味 l工作减弱 l间歇性工作 l控制减弱等 25 潜在失效后果-第二种种情况 l如果顾客是下道工序，失效后果应用过程性 能来描述： -无法紧固 -无法钻孔/攻丝 -无法安装 -危害操作者 -不配合 -不匹配 -损坏设备等 26 潜在失效起因/机理 l扭矩过大或过小 l焊接不正确电流、时间、压力不正确 l测量不精确 l热处理不正确时间、温度有误 l润滑不当或无润滑 l零件漏装或错装 27 过程FMEA 严重度判别标准 表3.1 影响 严严重度判别标别标 准 等级级 危险的， 没有预兆 可能会给机器或流水线操作人员带来危险。非常高的严酷度等级， 潜在故障模式会影响到安全操作或违反规章。故障在没有预兆的情 况下出现。 10 危险的， 有预兆 可能会给机器或流水线操作人员带来危险。非常高的严酷度等级， 潜在故障模式会影响到安全操作或违反规章。故障在有预兆情况下 出现 9 非常高 对生产线有非常严重的破坏作用。可能导致100的产品报废。项 目不适合操作，主要功能缺损。用户非常不满。 8 高 对生产线有较小的破坏作用。可能导致部分产品分类挑选和报废。 项目可操作，但水准不高，用户不满意 7 中等 对生产线有较小的破坏作用。可能导致部分产品报废（不分类挑选 情况下）。项目可操作，但是不舒服。不方便。用户使用不便。 6 低 对生产线有较小的破坏作用。可能导致100的产品的再加工。项 目可操作，但舒适性、便利性表现欠佳。顾客有一定程度上的失望 。 5 很低 对生产线有较小的破坏作用。可能导致产品的分类挑选并且有部分 产品需要再加工。小的调整不起作用，由用户发现 缺陷。 4 微小 对生产线有较小的破坏作用。产品可能需要在线再加工。小的调整 不起作用，并被一定数量的用户发现 缺陷 3 很微小 对生产线有较小的破坏作用。产品可能需要在线再加工。小的调整 不起作用，并被数量可以忽略的用户发现 缺陷。 2 无没有影响。 1 28 过程FMEA 发生频度判别标准 表3.2 故障概率 可能故障的比例 等级级 非常高，故障几乎不可避免 1/2 1/3 10 9 高，通常与以前的相似过程相关 1/8 1/20 8 7 中等，通常与以前偶然的相似过程 相关 1/80 1/400 1/2000 6 5 4 低，单独的故障与相似的过程相关 1/150003 非常低，只有单独的故障与几乎相 同的过程相关 1/150000 2 极少，故障不太可能发生。没有故 障与几乎相同的过程相关 1/150000 1 2