潜在失效模式及后果分析(FMEA)

1、潜在失效模式及后果分析 FMEA 概要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FMEAFMEA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 所有的FMEA都关注设计 无论是产品设计或是过程设计 FMEA的实施FMEA的重要作用是预防缺陷和持续改进 FMEA必须在产品和过程设计前完成 这样能够最容易 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 FMEA时的三种基本情形 情形1 新设计 技术或过程 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 FMEA的范围应集中于对设计或过程的修改 由于修改可能产生的相互影响以及现场的历史情况 情形3 将现有的设计 过程用于新的环境 场所或应用 FMEA的范围是新环境对现有设计 过程的影响 小组的努力FNEA应是小组努力的结果 小组

2、可以包括 开发 技术 制造 品质 检验 材料 测试 可靠性 供应商 顾客等 具体组成的小组应根据风险的大小 产品 过程的成熟程度确定 可能需要成立不同的小组 顾客代表应参与FMEA的分析 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 FMEA的状态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 责任工程师有几种方法来确保建议的措施得到实施 包括但不限于以下几种 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FMEA 过程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 DFMEA是对最终的项目以及与之相关的每个系统 子系统和部件都进行评估 DFMEA应针对产品存在的风险进行设计 以可以验证的方式表达 并使之规范和文件化 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

3、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初步设计 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 设计小组以及负责生产 装配和服务活动的生产 工艺工程师 DFMEA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 DFMEA不应依靠制造过程来解决问题 但应考虑制造过程可能存在的限制 必要的拔模 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

4、 性能 工具的可接近性 诊断能力 材料分类符号 用于回收 设计FMEA的开始 第一步 确定设计意图 列出设计期望做什么和不期望做什么 应仿照产品存在的风险进行设计 资料来源QFD质量功能展开产品要求生产要求风险存在 设计FMEA的开始 设计意图 潜在设计失效模式潜在关键设计要求设计问题 曾经受到制造和装配作业挑战的设计问题新设计要求 尚无制造或组装作业的经验设计验证计划和报告 DVP R 改进设计 或更改原有设计 设计FMEA的输出 对工程师进行运用设计FMEA的培训 理解设计控制概念了解对于顾客确定关键和特殊特性方法设计FMEA是一个创造性的工作 需要采用跨功能的小组应考虑包括每个零部件 审查产品的每个特性和功能需要调查研究和发挥创造力工具 在开展设计FMEA时 应采用各种问题解决方法和调查工具 包括 脑力风暴 路试问题 保修记录 因果图 整车质量竞争趋势 以前设计的经验 测试和型号资料 柏拉图 其它 顾客要求 建立设计FMEA D FMEA的实施步骤 1 确立实施对象 2 决定分析层次 3 建立系统机能方块图 5 列出潜在失效模式 9 预防与改正 8 完成FMEA表 4 建立可靠度

5、框图 6 列出可能失效起因 机理 7 列出失效造成之严重等级 运用QFD将系统机能展开并列出功能方块图 系统 车身 次系统 组件 门 门内板 窗 玻璃窗 内装 外装 密封条 门闩 D FMEA框图 D FMEA应从所要分析的系统 子系统或零部件的框图开始框图描述了所分析对象的各项目之间的主要关系 逻辑顺序 功能及其输入和输出例 系统名称 闪光灯车型 94XXFMEA 110D01工作温度 20 60 冲击 2m下落湿度 0 100 RH外部环境 灰尘零件连接方法A 灯罩1 不连接B 电池 2节 2 铆接C 开关3 螺纹连接D 灯泡总成4 卡扣连接E 电极5 压紧装接F 弹簧 开头C 灯泡总成D 灯罩A 弹簧F 极板E 电池B 2 3 4 4 5 5 1 DFMEA制作 1 FMEA编号填入FMEA文件编号 以便查询 2 系统 子系统或零部件的名称及编号注明适当的分析级别并填入被分析的系统 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 系统FMEA范围一个系统可以看作是由各个子

6、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 9 项目 功能填入

7、被分析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 如超过里程 不平的路面 仅在城市内行驶等 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

8、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 RFT 漂移注 潜在失效模式应以规范化或技术术语来描述 不必与顾客察观的现象相同 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或对法规的符合性 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 子系统或部件来说明 还应记住不同级别的部件 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不满意 分析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结果 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 不符合法规等 12 严重度 S 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

9、设计才能实现 严重度应以表2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 表2 推荐的DFMEA严重度评价准则 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的特殊特性的分级 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 机理所谓失效的潜在起因是指设计薄弱部分的迹象 其结果就是失效模式 尽可能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出 以便有针对性地采取补救的努力 典型的失效起因可包括如下但不限于 规定的材料不正确 设计寿命设想不足 应力过

10、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 行程规范不足 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 摩损 腐蚀 15 频度 O 频度是指某一特定的起因 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 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 子系统工或系统还是与其相似 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 部件的用途是否有所变化 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 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

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