设计失效模式分析-DFMEA

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1、(Design Failure Mode and Effect Analysis),设计失效模式及后果分析,课程大纲,一、FMEA简介 二、FMEA展开时机 三、FMEA演变历程 四、FMEA作用 五、DFMEA简介 六、DFMEA展开时机 七、DFMEA作用 八、顾客的定义 九、小组的努力 十、DFMEA作业流程,十一、DFMEA小组成员 十二、DFMEA表格组成及 内容填写 十三、严重度标准说明 十四、发生度标准说明 十五、检测度标准说明 十六、 RPN标准说明 十七、降低严重度、发生度、检测度的方法 十八、总结,一、FMEA简介,FMEA 是一种用于确保在产品设计和过程开发(APQP)中

2、对潜在问题予以考虑和阐述的分析方法学。它最直观的结果是跨功能小组的集体知识的文件化。即FMEA是一种方法，消除或减少已知或潜在问题一种方法。FMEA 必须在存在潜在失效模式的产品设计或过程执行前进行。它是一种事前行为，而不是一种事后演习。,一、FMEA简介,FMEA 必须包含以下几个方面： 潜在的产品或过程失效符合期望 潜在结果 失效模式的潜在要因 现有控制的应用 风险的级别 降低风险在FMEA 文件开始前，小组必须确定项目的范围和收集现有的那些促进FMEA 开发过程有效性和效率的信息。,FMEA基本结构: 功能、要求和产品的可交付性或需要分析的过程当功能要求不符时的失效模式 后果和失效模式的

3、结果 失效模式的潜在要因 对所述失效模式的要因的措施和控制 预防失效模式发生的措施,二、FMEA展开时机,1：新设计、新技术、新过程。作用是完善设计、技术和过程。 2：现有设计和过程的修改。FMEA 聚焦于设计或过程的修改，及由于修改和市场上历史反映可能引起的交互作用。包括法规要求的更改。 3： 现有设计或过程在新环境、场所、应用中的使用或使用概况（包括工作周期，法规要求等）FMEA 的范围聚焦于新环境，场所或应用的使用对现有设计或过程的影响。,三、FMEA演变历程,FMEA是克莱斯特、福特和通用公司的作为帮助供应商做设计和过程开发的参考手册。 第一版 1993 年2 月出版， 第二版 199

4、5 年2 月出版， 第三版 2001 年7 月出， 第四版 2008 年7 月出版,四、FMEA作用,指出设计上可靠性的弱点，提出对策 针对要求规格、环境条件等，利用实验设计或模拟分析，对不适当的设计，实时加以改善，节省无谓的损失 有效的实施FMEA，可缩短开发时程及开发费用 FMEA发展之初期，以设计技术为考虑，但后来的发展，除设计阶段使用外，制造工程及检查工程亦可适用,五、DFMEA简介,何谓DFMEA？DFMEA 是一种分析技术，系由负责设计的工程师或小组使用，在尽可能的范围内用来确保所有潜在的失效模式及其原因均已纳入考虑并予以处理。最终成品及其所有相关的系统、子系统及零组件，都应纳入评

5、估，DFMEA是设计小组集体智慧之摘录(包括依据经验有可能失效事项之分析)。,DFMEA 是一个随时需要更新的文件 。,六、DFMEA展开时机,在设计概念定案前开始； 在更改发生时或产品开发阶段获得补充信息时进行更新； 在生产设计放行前完成。,七、DFMEA作用,有助于对设计包括功能要求和设计方案在内的设计进行客观评价； 对制造、装配、服务和回收要求的最初设计进行评价； 提高在设计/开发过程中，考虑潜在失效模式极其对系统和车辆运行影响的可能性； 为全面、有效的的设计、开发和项目确认的策划提供更多的信息； 根据潜在失效模式对“顾客”的影响，对其进行分级列表，进而建立一套设计改进、开发和验证试验/

6、分析的优先系统； 为建议和跟踪降低风险的措施，提供一个公开的讨论形式； 为将来阐述售后市场关切情况、评价设计更改及开发先进的设计提供参考（如：学到的经验）。,八、顾客的定义,顾客就是产品或服务的接收者。顾客分内部顾客和外部顾客。FMEA手册主要有四个顾客定义: 终端顾客：使用产品的人员或组织。下一工站 供应链厂商：生产材料和零件的加工、制作或组装的供应商场所。 法规：政府机构确定要求以及监控服从那些对产品或过程有影响的安全和环境规范。,九、小组的努力,DFMEA 由负责的设计工程师领导的具有代表性的多学科（或跨功能）小组进行开发和维护。 负责设计的工程师被预期能够直接地、主动地联系所有有关部门

7、的代表。这些专家和负责的领域应包括，但不限于装配、制造、设计、分析/试验、可靠性、材料、质量、服务和供方，以及下一个较高阶或低阶的组装或系统、子系统或零组件设计部门。,十、DFMEA作业流程,组成DFMEA小组,资料收集,制订DFMEA计划,建立功能方块图,产品功能树,设计可靠度展开(DQFD),决定分析之项目功能,进行DFMEA分析,选则失效模式,纠正预防,填写纠正风险系数,故障树分析,DFMEA报告,纪录保存,设计审查,选择关键失效模式,RPN小 于规定值？,Y,Y,N,N,十一、 DFMEA小组成员,设计工程师通常的小组领导 检验工程师 可靠性工程师 制造工程师 最终服务工程师 项目经理

8、 质量工程师 顾客联系人 其他，包括：销售、 开发、过程、QA/QC等。,附加资源,十二、DFMEA表格组成及内容填写,填寫內容,表頭,十二、DFMEA表格组成及内容填写,十二、DFMEA表格组成及内容填写,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。 3）设计责任-填入整车厂、部门和小组。如适用， 还包括供方的名称。 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

9、-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(生效日期)。 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 (建议所有参加人员的姓名、部门、电话地址都应记录在一 张分发表上。）,十二、DFMEA表格组成及内容填写,9）项目/功能- 填入被分析项目的名称和其他相关 信息（如编号、件级别等）。1.利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平。在初次发布（如在概念阶段）前，应使用试验性编号。2.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

10、寿命）相关的信息（度量/测量变量）。3.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-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功能的情况(如预期功能失效）。列出特别项目和功能的每一潜在失效模式。 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。,十二、DFMEA表格组成及内容填写,11）潜在失效的后果-被客户查觉在功能特性上失效模式的后果。( 对系统或设备以及操作时使用的人员所造成的影响)1.要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果，(顾客:

11、内部顾客或是最终用户)。2.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。3.失效的后果应按照所分析的具体的系统、子系统和系 统之间存在着一种系统层次上的关系。(一般在讨论失效后果时，先检讨失效发生时对于局部所产生的影响，然后循产品的组合架构层次，逐层分析一直到最高层级人员、装备所可能造成的影响)。,十三、严重度标准说明,何谓严重度？严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。 严重度是在单独FMEA 的范围内的相对排序。 不建议修改排序值为9 和10 的准则。 严重度为1 的失效模式不应再进行进一步分析。,十三、严重度标准说明,FMEA 手册 标准,十三、严重度标准说明,A

12、CES 标准,十四、发生度标准说明,何谓发生度？发生度是在设计寿命内由特定要因/机理将导致失效模式发生的可能性。 小组在评价准则和排序系统应达成一致意见，并保持持续应用。,建议评价要素： 类似的零部件、子系统或系统的服务历史和市场试验是什么？ 零部件是为沿用或相似于以前版本的零部件、子系统或系统？ 较以前同水平项目所作变更有多显著？ 与以前的同水平项目有根本不同吗？ 项目是全新的吗？ 应用是什么？或环境变化是什么？ 针对该应用，是否作了工程分析（如可靠性）用于评价预期可比较的发生率？ 提出适当的预防控制了吗？,十四、发生度标准说明,FMEA 手册 标准,十四、发生度标准说明,ACES 标准,十

13、五、检测度标准说明,何谓检测度？ 检测度是与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级数。 现有设计控制检测度的建议方法是假设失效已经发生，然后评价现有设计控制检测失效模式的能力。,评价准则： 小组应对相互一致的评定准则和定级方法达成一致意见，以及持续应用它们。尽管对个别产品分析可作调整。,十五、检测度标准说明,FMEA 手册 标准,十五、检测度标准说明,ACES 标准,十六、 RPN标准说明,RPN即风险优先系数。 公式如下： RPN=严重度（S） X 发生度（O） X 检测度 （D）使用风险优先系数是协助把措施优先排序的一种方法 在单独的FMEA 范围内，这个值可以在1 到1000 范围内。

14、 对于确定是否有措施需要，不建议使用RPN 极限。,一旦小组已经完成了最初的失效模式和后果、要因以及控制的识别，包括对严重度、发生度和检测度的排序，他们必须确定是否需要进一步努力来减少风险。由于在资源、时间、技术和其他因素方面的内在限制，小组必须选择如何优先这些措施。 当严重度等级为9 或10 时，小组必须强制确保风险通过存在的设计控制或建议措施来陈述（在FMEA 中予以文件化）。,十六、 RPN标准说明,举例：如果顾客应用以下100 为RPN极限，供方将被要求对RPN 值为112 的特性B 采取措施。例子中，特性B 的RPN 较高，但是优先措施应该为严重度等级较高的9 的特性A 工作，尽管它

15、的RPN 较低，而且90 也低于极限。RPN 指数是个有用的工具。但需要理解RPN 的使用局限。一般实务上，会特别注 意严重度较高之失效模式,十七、降低严重度、发生度、检测度的方法,降低严重度方法： 降低严重度级别：只有设计修改才能降低严重度等级。 高严重度等级的失效模式可通过 设计修改来降低，设计修改可弥补或减轻失效的导致的严重度。 任何设计更改小组都应该进行评审以确定对产品功能性和过程导致的后果。 为了达到这种方法的最好效果和最大效率，设计更改应在开发过程的早期执行。替换材料需要在开发周期的早期进行考虑以消除腐蚀严重度。,降低发生度方法： 发生度等级的降低可能受由设计修改来消除或控制失效模

16、式的一种或多种要因或机理的影响。以下措施应予以考虑，但不限于这些： 为消除失效模式的防错设计 修改设计几何尺寸和公差 修改设计以降低压力或替代不耐用（高失效可能性）零部件。 增加冗余 修改材料规范,十七、降低严重度、发生度、检测度的方法,降低严重度方法： 降低检测度级别（D）：推荐方法是使用防错装置。 设计确认/验证措施的增加仅仅导致检测度级别的降低。在一些案例中，为增加检测的可能性（也就是降低检测度级别），特定零部件的设计更改是必需的。此外以下应予以考虑： 试验设计（特别是多种或相互作用的要因存在时） 修改试验计划,如果对于一种特定的失效模式/要因/控制组合的评价没有建议措施，则应在这栏填入“无”来指。如果填入“无”，这种符合基本原理的做法是有助于理解的，尤其是在高严重度案例中。 对于设计措施考虑使用下列： 设计DOE 结果或可靠性试验确定方案的有效性，不引进新的潜在失效模式的设计分析（失效的可靠性、结构或物理） 确定目标特征物理更改的图纸、图表或模式 设计评审的结果对给定的工程标准或设计指南进行更改 可靠性分析结果,