FMEA潜在失效模式及后果分析手册模板.doc

FMEA
潛在失效模式及后果分析

Potential Failure Mode
and Effects Analysis

.07-第三版

中國汽車技術研究中心譯

元月第三版第一次印刷

目 錄

概要----------------------------------------------------------------------------------------------------頁碼
概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------１
什麼是ＦＭＥＡ--------------------------------------------------------------------------------------１
手冊格式-----------------------------------------------------------------------------------------------１
ＦＭＥＡ實施--------------------------------------------------------------------------------------２
跟蹤-----------------------------------------------------------------------------------------------------４
設計ＦＭＥＡ-----------------------------------------------------------------------------------------７
簡介------------------------------------------------------------------------------------------------------9
顧客定義---------------------------------------------------------------------------------------------9
小組努力---------------------------------------------------------------------------------------------9
設計FMEA開發-----------------------------------------------------------------------------------10
1) FMEA編號----------------------------------------------------------------------------------------13
2) 系統、子系統或零件部件名稱及編號-----------------------------------------------------13
3) 設計責任-------------------------------------------------------------------------------------------13
4) 編制者----------------------------------------------------------------------------------------------13
5) 車型年/項目---------------------------------------------------------------------------------------13
6) 關鍵日期-------------------------------------------------------------------------------------------13
7) FMEA日期----------------------------------------------------------------------------------------13
8) 关键小組-------------------------------------------------------------------------------------------15
9) 項目/功效------------------------------------------------------------------------------------------15
10) 潛在失效模式-------------------------------------------------------------------------------------15
11) 潛在失效後果----------------------------------------------------------------------------------17
12) 嚴重度(S) ------------------------------------------------------------------------------------------17
推薦DFMEA嚴重度評價準則-----------------------------------------------------------------19
13) 級別-------------------------------------------------------------------------------------------------19
14) 失效潛在起因/機理----------------------------------------------------------------------------19
15) 頻度(O) ---------------------------------------------------------------------------------------------21
推薦DFMEA頻度評價準則-----------------------------------------------------------------------23
16) 現行設計控制--------------------------------------------------------------------------------------23
17) 控測度(D) ------------------------------------------------------------------------------------------25
推薦DFMEA控測度評價準則--------------------------------------------------------------27
18) 風險順序數(RPN) --------------------------------------------------------------------------------27
19) 建議方法-----------------------------------------------------------------------------------------29
20) 建議方法和責任--------------------------------------------------------------------------------29
21) 採取方法-----------------------------------------------------------------------------------------31
22) 方法結果-----------------------------------------------------------------------------------------31
跟蹤方法------------------------------------------------------------------------------------------------31
過程FMEA---------------------------------------------------------------------------------------------33
簡介------------------------------------------------------------------------------------------------------35
顧客定義---------------------------------------------------------------------------------------------35
小組努力---------------------------------------------------------------------------------------------35
過程FMEA開發------------------------------------------------------------------------------------37
1) FMEA編號------------------------------------------------------------------------------------------37
2) 項目---------------------------------------------------------------------------------------------------37
3) 責任---------------------------------------------------------------------------------------------------39
4) 編制者------------------------------------------------------------------------------------------------39
5) 車型年/項目-----------------------------------------------------------------------------------------39
6) 關鍵日期---------------------------------------------------------------------------------------------39
7) FMEA日期-------------------------------------------------------------------------------------------39
8) 关键小組----------------------------------------------------------------------------------------------39
9) 項目/功效---------------------------------------------------------------------------------------------39
10) 潛在失效模式----------------------------------------------------------------------------------------39
11) 潛在失效後果-------------------------------------------------------------------------------------41
12) 嚴重度(S) ---------------------------------------------------------------------------------------------41
推薦DFMEA嚴重度評價準則--------------------------------------------------------------------43
13) 級別-----------------------------------------------------------------------------------------------------45
14) 失效潛在起因/機理-------------------------------------------------------------------------------45
15) (O) ----------------------------------------------------------------------------------------------------47
推薦DFMEA頻度評價準則--------------------------------------------------------------------------47
16) 現行設計控制-----------------------------------------------------------------------------------------49
17) 控測度(D) ---------------------------------------------------------------------------------------------51
推薦DFMEA控測度評價準則-----------------------------------------------------------------53
18) 風險順序數(RPN) -----------------------------------------------------------------------------------53
19) 建議方法--------------------------------------------------------------------------------------------55
20) 建議方法和責任-----------------------------------------------------------------------------------57
21) 採取方法--------------------------------------------------------------------------------------------57
22) 方法結果--------------------------------------------------------------------------------------------57
23) 跟蹤方法-----------------------------------------------------------------------------------------------57
附錄
A設計FMEA質量目標車型年/項目------------------------------------------------------------------13
B過程FMEA質量目標----------------------------------------------------------------------------------60
C設計FMEA框圖示例-------------------------------------------------------------------------------61
D設計FMEA標準表格(控制欄分1欄和2欄----------------------------------------------------62
E設計FMEA示例-----------------------------------------------------------------------------------------64
F系統FMEA------------------------------------------------------------------------------------------------65
G過程FMEA標準表格(控制欄分1欄和2欄) ---------------------------------------------------68
H過程FMEA標準表格(控制欄分1欄和2欄) ---------------------------------------------------70
I帶有PPK值頻度評價準則---------------------------------------------------------------------------71

概要

一. 概要
本手冊介紹了潛在失效模式及後果分析(FMEA)這一專題,給出了應用FMEA技術通用指南.
二. 什麼FMEA
FMEA能够描述為一組系統化活動,其目标是:a)認可并評價產品/過程中潛在失效和該失效後果;b)確定能夠消除或減少潛在失效發生機會方法;c)將全部過程形成文件.FMEA是對確定設計或過程必須做哪些事情才能夠使顧客滿意這一過程補充.
三. 手冊格式
本參考文件介紹了兩種類型FMEA:設計FMEA和過程FMEA.
採用QS-9000或其等效文件企业供方應使用本手冊.FMEA小組能够使用手冊中給出指南,但要以對於給定情況最有效方法使用.
四. FMEA實施
由於通常工業傾向是要盡可能持續地改進產品和過程質量,所以將FMEA作為專門技術應用以識別并幫助最大程度地減少潛在隱患一直是很关键,對車輛召回研究結果表明,FMEA項目标全方面實施可能會预防很多召回事件發生.
成功實施FMEA項目标最关键原因之一是時間性.其含義是指”事件發生前”方法,而不是”事實出現后”演練.為實現最大價值,FMEA必須在產品或過程失效模式被納入到產品或過程之前進行.事先花時間很好地完FMEA分析,能夠最轻易、低成当地對產品或過程進行更改,從而最大程度地降低后期更改危機.FMEA能夠減少或消除實施可能會帶來更大隱患預防/糾正性更改機會.應在全部FMEA小組間提倡交流和協作.

圖1描述了進行FMEA順序.這並不是簡單地填寫一下表格,而是了解FMEA過程,方便消除風險并策劃適宜控制方法以確保顧客滿意.
在進行FMEA時有三種基础情形,每一種全部有其不一样範圍或關重视點:
情形1:新設計、技術或新過程.FMEA範圍是全部設計、技術或過程.
情形2:對現有設計或過程修改(假設對現有設計或過程已经有FMEA).FMEA範圍應集中於對設計或過程修改、由於修改可能產生相互影響和現場歷史情況.
情形3:將現有設計或過程用於新環境、場所或應用(假設對現有設計或過程已经有FMEA).FMEA範圍是新環境或場所對現有設計或過程影響.]

雖然FMEA編制責任通常全部指派到某個人,不过FMEA輸入應是小組努力.小組應由知識豐富人員組成(如設計、分析/試驗、製造、裝配、服務、回收、質量及可靠性等方面有豐富經驗工程師).FMEA由責任單位工程師開始啟動,責任單位可能是原設備製造廠(OEM,即生產最終產品)、供方或分承包方.即使產品/過程看起來完全相同,將一個小組FMEA評分結果與另一個小組FMEA評分結果進行比較也是不適宜,因為每個小組環境是不一样,所以各自評分肯定是不一样(也就是說,評分是帶有主觀性).
建議根據FMEA質量目標(見附錄A和附錄B)對FMEA文件進行評審,包含管理評審.
跟蹤
採取有效預防/糾正方法對這些方法加以適當跟蹤,對這方面要求怎樣強調也不算過分.方法應傳遞到全部受影響部門.一個經過徹底思索、周密開發FMEA,假如沒有積極有效預防/糾正方法,其價值將是很有限.
責任工程師負責確保全部建議方法全部得到實施或充足強調.FMEA是動態文件,應始終反应最新水平和最近相關方法,包含開始生產以后發生.
責任工程師有幾種方法來確保建議方法得到實施,包含但不限於以下幾種:
a. 對設計、過程及圖樣進行評審,以確保建議方法得到實施.
b. 確認更改已納入到設計/裝配/製造文件中.
c. 以設計/過程FMEA、FMEA特殊應用和控制計劃進行評審.

設計中潛在失效模式和後果分析
(設計FMEA)
簡介
設計FMEA是由負責設計工程師/小組关键採用一種分析技術,用以最大程度地保證各種潛在失效模式及其相關起因/機理已得到充足考慮和說明.對最終項目和與之相關每個系統、子系統和部件全部應進行評估.FMEA以最嚴密方法總結了設計一個部件,子系統或系統時小組設計思想(其中包含根據以往經驗可能會出錯部分項目标分析).這種系統化方法體現了一個工程師在任何設計過程中下沉經歷思維過程,並使之規範化和文件化.設計FMEA為設計過程提供支持,它以以下方法降低失效(包含產生不期望結果)風險:
‧ 為客觀評價設計,包含功效要求及設計方案,提供幫助;
‧ 評價為生、裝配、服務和回收要求所做初步設計;
‧ 提升潛在失效模式及其對系統和車輛運行影響已在設計和開發過程中得到考慮可能性.
‧ 為完整和有效設計、開發和確認項目标策劃提供更多信息;
‧ 根據潛在失效模式後果對”顧客”影響,開發潛在失效模式排序清單,從而為設計改進、開發和確認試驗/分析建立一套優先控制系統;
‧ 為推薦和跟蹤降低風險方法提供一個公開討論形式;
‧ 為將來分析研究現場情況,評價設計更改及開發更先進設計提供參考(如獲得教訓).
‧
顧客定義
設計FMEA中”顧客”定義,不僅僅是”最終使用者”,而且也包含負責整車或更高一層總成設計工程師/設計組和負責生產、裝配和服務活動生產/工藝工程師.
小組努力
在最初設計FMEA過程中,期望負責設計工程師能夠直接地、主動地聯繫全部關部門代表.這些專長和責任領域應包含(但不限於)裝配、製造、設計、分析/試驗、可靠性、材料、質量、服務和供方和負責更高或更低一層次總成或系統、子系統或部件設計領域.FMEA應成為促進各相關部門之間相互交換意見一種催化劑,從而推進小組協作工作方法.
除非負責工程師有FMEA和團隊工作推進經驗,否則,有一位有經驗FMEA推進員來協助小組工作是很有益.
設計FMEA是一份動態文件,應:
‧ 在一個設計概念最終形成之時或之前開始;
‧ 在產品開發各個階段,發生更改或獲得更多信息時,持續给予更新
‧ 在產品加工圖樣完工之前全部完成
考慮到製造/裝配需求已經包容在內,設計FMEA針對設計意圖並且假定該設計將按此意圖進行生產/裝配.製造或裝配過程中可能發生潛在失效模式和/或其原因/機理不需、但也可能包含在設計FMEA當中.當這些未包含在設計FMEA當中時,它們識別、後果及控制應包含在過程FMEA當中.
設計FMEA不依靠過程控制來克服潛在設計缺点,不过它確要考慮製造/裝配過程技術/身體限制,比如:
‧ 必需拔模(斜度)
‧ 表面處理限制
‧ 裝配空間/工具可靠近性
‧ 鋼材淬硬性限制
‧ 公差/過程能力/性能
設計FMEA還應考慮產品維護(服務)及回收技術/身體限制,比如:
‧ 工具可靠性
‧ 診斷能力
‧ 材料分類符號(用於回收)
‧
設計FMEA開發

負責設計工程師掌握部分有益於設計FMEA準備工作文件是有幫助.設計FMEA從列出設計期望做什麼和不期望做什麼清單,即設計意圖開始.顧客期望和需求__可通過質量功效展開(QFD)、車輛要求文件、已知產品要求和/或製造/裝配/服務/回收要求等確定,應包含在內.期望特征定義越明確越轻易識別潛在失效模式,方便採取預防/糾正方法.
設計FMEA應從應所要分析系統、子系統或零部件框圖開始.
附錄C給出了框圖一個示例.框圖還能够指示信息、能源、力、流體等步骤.其目标是要明確向方框交付內容(輸入),方框中完成過程(功效)和由方框所交付內容(輸出).
框圖說明了分析中各項目之間关键關係,並建立了分析邏輯順序.在FMEA準備工作中全部框圖復制件應伴隨FMEA過程.
為了便於潛在失效模式及影響後果分析文件化,附錄D給出了設計FMEA空白表.

設計FMEA順序

1) FMEA編號
填入FMEA文件編號,方便查詢.
注:1-22項舉例見表一
2) 系統、子系統或零件名稱及編號
注明適當分析級別并填入被分析系統、子系統或部件名稱及編號.FMEA小組必須為她們特定活動確定系統、子系統或部件組成.劃分系統、子系統和部件實際界限是任意並且必須由FMEA小組來確定.下面給出了部分說明,具體示例見附錄F.
系統FMEA範圍
一個系統能够看作是由各個子系統組成.這些子系統往往是由不一样小組設計.部分经典系統FMEA可能包含下列系統:底盤系統、傳動系統、內飾系統等.所以,系統FMEA焦點是要確保組成系統各子系統間全部接口和交互作用和該系統與車輛其它系統和顧客接口全部要覆蓋.
子系統FMEA範圍
一個子系統FMEA通常是一個大系統一個組成部份.比如,前懸持系統是底盤系統一個組成部份.所以,子系統FMEA焦點就是確保組成子系統各個部件間全部接口和交互作用全部要覆蓋.
部件FMEA範圍
部件FMEA通常是一個以子系統組成部份為焦點FMEA,比如,螺杆是前懸挂(底盤系統一個子系統)一個部件.
3) 設計責任
填入整車廠、部門和小組.如適用,還包含供方名稱.
4) 編制者
填入負責編制FMEA工程師姓名、電話和所在企业名稱.
5) 車型年/項目
填入所分析設計將要應用和/或影響車型/項目(如已知話)
6) 關鍵日期
填入首次FMEA應完成時間,該日期不應超過計劃生產設計發佈日期.
7) FMEA日期
填入編制FMEA原始稿日期及最新修訂日期.
8) 关键小組
列出有權確定和/或執行任務責任部門名稱和個人姓名(建議全部參加人員姓名、部門、電話、地址等全部應記錄在一張分發表上.)
9) 項目/功效
填入被分析項目标名稱和其它相關信息(如編號、零件級別等).利用工程圖紙上標明名稱并指明設計水平.在首次發佈(如在概念階段)前,應使用試驗性編號.用盡可能簡明文字來說明被分析項目滿足設計意圖功效,包含該系統運行環境(規定溫度、壓力、溫度範圍、設計壽命)相關信息(度量/測量變量).假如該項目有多種功效,且有不一样失效模式,應把全部功效單獨列出.
10) 潛在失效模式
所謂潛在失效模式是指部件、子系統或系統有可能會未達到或不能實現項目/功效欄中所描述預期功效情況(如預期功效失效).這種潛在失效模式可能會更高一級子系統或系統潛在失效模式起因或是更低一級部件潛在失效模式影響後果.
對於特定項目及其功效,列出每一個潛在失效模式.前提是這種失效可能發生,但不一定發生.推薦將對以往TGW(運行出錯)研究、疑慮、報告和小組頭腦風暴結果回顧作為起點.
只可能出現在特定運行條件下(如熱、冷、乾燥、粉塵,等)和特定使用條件下(如超過平均里程、不平和路面、僅在城市內行駛等)潛在失效模式應给予考慮.
经典失效模式可包含,但不限於:
裂紋 變形
松動 泄漏
粘結 氧化
斷裂 不傳輸扭矩
打滑(不能承受全部扭矩) 無支撐(結構)
支撐不足(結構) 剛性嚙合
脫離太快 信號不足
信號間斷 無信號
EMC/RFI 漂移
注:潛在失效模式應該以規範化或技術術語來描述,无须與顧客察覺現象相同.
11) 潛在失效后果
潛在失效後果定義為顧客感受到失效模式對功效影響.
要根據顧客可能發現或經歷情況來描述失效後果,要記住顧客既可能是內部顧客也可能是最終用戶.假如失效模式可能影響安全性或對法規符合性,要清楚地给予說明.失效後果應根据所分析具體系統、子系統或部件來說明.還應記住不一样級別部件、子系統和系統之間存在著一種系統層次上關係.比如,一個零件可能會斷裂,這樣會引发總成振動、從而導致一個系統間歇性運行.系統間歇性運行可能會造成性能下降并最終導致顧客不滿.分析意圖就是在小組所擁有知識層次上,盡可能地預測到失效後果.
经典失效後果可能是不限於以下情況:
噪音 粗糙
工作不正常 不起作用
外觀不良 異味
不穩定 工作減弱
運行間歇 熱衰變
泄漏 不符正当規
12) 嚴重度(S)
嚴重度是一給定失效模式最嚴重影響後果級別.嚴重度是單一FMEA範圍內相對定級結果.嚴重度數值降低只有通過發改設計才能夠實現.嚴重度應以表2為導則進行估算:
推薦評價準則
不組應對評定準則和分級規則達成一致意見,盡管個別產品分析可做修改.(見表2)
注:不推薦修改確定為9和10嚴重數值.嚴重度數值定級為1失效模式不應進行進一步人分析.
注:有時,高嚴重度定級能够通過修改設計、使之補償或減輕失效嚴重度結果來给予減小.比如,”癟胎”能够減輕忽然爆胎嚴重度,”安全帶”能够減輕車輛碰撞嚴重程度.
表2. 推荐DFMEA嚴重度評價準則.
后果
評價準則: 后果嚴重度
嚴重度
無警告嚴重危害
這是一種很嚴重失效模式 , 它是在沒有任何失效預兆情況下影響到行車安全或不符合政府法規.
10
有警告嚴重危害
這是一種很嚴重失效模式 ,是在含有失效預兆前提下所發生 , 影響到行車安全和/或不符合政府法規.
9
很高
車輛/項目不能運行(喪失基础功效)
8
高
車輛/項目可運行 , 但性能下降 , 顧客很不滿意
7
中等
車輛/項目可運行 , 但舒適性/方便性項目不能運行 , 顧客不滿意
6
低
車輛/項目可運行 , 但舒適性/方便性項目标性能下降 , 顧客有些不滿意
5
很低
配合和外觀/尖響和卡塔響等項目不舒适 , 大多數顧客(75%以上)能感覺到有缺点.
4
輕微
配合和外觀/尖響和卡塔響等項目不舒适 , 50%顧客能感覺到有缺点.
3
很輕微
配合和外觀/尖響和卡塔響等項目不舒适 , 有辯識能力顧客(25%以下)能感覺到有缺点.
2
無
無可辯識后果
1

13) 級別
本欄目可用於對那些可能需要附加設計或過程控制部件、子系統枵系統產品特殊特征分級(如關鍵、关键、关键、重點).
本欄目還可用於突出高優先度失效模式,方便在小組認為有所幫助對部門管理者要求時進行工程評價.
產品或過程特殊屬特征符號及其使用服從於特定企业規定,在本文件中不给予標準化.
14) 失效潛在起因/機理
所謂失效潛在起因是指設計微弱部份跡象,其結果就是失效模式.

盡可能地列出每一失效模式每一個潛在起因和/或失效機理.起因/機理應可能簡明而全方面地列出,方便有針對性地採取補救努力.
经典失效起因可包含但不限於:
規定材料不正確
設計壽命設想不足
應力過大
潤滑能力不足
維護說明書不充足
算法不正確
維護說明書不當
軟件規範不當
表面精加工規範不當
行程規範不足
規定磨擦材料不當
過熱
規定公差不當
经典失效機理包含但不限於:
屈服化學氧化
疲勞電移
材料不穩定性蠕變
磨損腐蝕
15) 頻度(O)
頻度是指某一特定起因/機理在設計壽命內出現可能性.描述出現可能性級別數含有相對意義,而不是絕對數值,通過設計變更或設計過程變更(如設計檢查表、設計評審、設計導則)來以預防或控制失效模式起因/機理是可能影響頻度數降低唯一途徑.(見表3)

潛在失效起因/機理出現頻度度評估分為1到10級.在確定此值時,需考慮以下問題:
‧ 類似部件、子系統或系統維修史/現場經驗怎样?
‧ 部件是沿用先前水平部件、子系統或系統不是與其類似?
‧ 相對於先前水平部件、子系統或系統變化有多明顯?
‧ 部件是否與先前水平部件有著根本不一样?
‧ 部件是否是全新?
‧ 部件用途是否有所變化?
‧ 環境有何變化?
‧ 針對該用途,是否採用了工程分析(如可靠性)來估計其預期可比較頻度數?
‧ 是否採用了預防性控制方法?
應採用一致頻度分級規則,以保持連續性.頻度數是FMEA範圍內相對級別,它不一定反应實際出現可能性.
推薦評價準則
小組應對相互一致評定準則和定級方法達成一致意見,盡管對個別產品分析可能作調整.(見表3)頻度應採用表3做導則來進行估算:
注:級數1專用於”极低:失效不太可能發生”情況.
16) 現行設計控制列出已經完成或承諾要完成預防方法、設計確認/驗證(DV)或其它活動,並且這些活動將確保設計對於所考慮失效模式和/或起因/機理是足夠.現行控制是指已被或正在被同樣或類似設計所採用那些方法(如設計評審,失效與安全設計(減壓閥),數學研究,台駕/試驗室試驗,可行性評審,樣件試驗,道路試驗,車隊試驗).小組應一直致力於設計控制改進;比如,在實驗室創立新系統試驗或創立新系統模型化運算方法等.
要考慮兩種類型設計控制:
預防:预防失效起因/機理或失效模式出現,或降低其出現幾率.
探測:在項目投產之前,通過分析方法或物理方法,探測出失效起因/機理或失效模式.
假如可能,最好途徑是先採用預防控制.假如預防性控制被融入設計意圖并成為一部份,它可能會影響最初頻度定級.探測度最初定級將以探測失效起因/機理或探測失效模式設計控制為基礎.
對於設計控制,本手冊中設計FMEA表中設有兩欄(即單獨預防控制欄和探測控制欄),以幫助小組清楚地區分這