潛在設(shè)計失效模式及后果分析培訓(xùn)教材

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POTENTIAL

FAILUREMODEANDEFFECTSANALYSIS

IN

DESIGN

潛在設(shè)計失效模式及后果分析

(DESIGNFMEA)

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DFMEA

設(shè)計潛在FMEA是由“設(shè)計主管工程/小組"早期采用的一種分析技

術(shù)，應(yīng)用在最大范圍內(nèi)保證已充分地考慮到和指明各種潛在的失效模式及其

相關(guān)的起因/機理。。

說明：

1DFMEA以其最嚴密的形式總結(jié)了設(shè)計一個零部件，子系統(tǒng)或系統(tǒng)時一

個工程師和設(shè)計組的思想（其中包括根據(jù)以往的經(jīng)驗和教訓(xùn)對一些環(huán)節(jié)的分

析）

2評估最后的產(chǎn)品以及每個與之相關(guān)的系統(tǒng)，子系統(tǒng)和零部件。

3DFMEA是一種系統(tǒng)方法它與一個工程師在任何設(shè)計過程中正常經(jīng)歷的思

維過程是一致的，并使之規(guī)范化、文件化。

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DFMEA的作用

?有助于對設(shè)計要求的評估及對設(shè)計方案的相互權(quán)衡；

?有助于制造和裝配要求的最初設(shè)計；

?提高在設(shè)計/開發(fā)過程中已考慮潛在失效模式及其對系統(tǒng)和產(chǎn)品

（如：車輛）運行/使用影響的可能性（概率）；

?對制定全面，有效的設(shè)計試驗計劃和開發(fā)項目，提供更多的信息；

?根據(jù)潛在失效模式對“顧客的影響，對其進行排序列表，進而建立

一套改進設(shè)計和開發(fā)試驗的優(yōu)先控制系統(tǒng)；

?為推薦和跟蹤降低風(fēng)險的措施提供一個公開的討論形式；

?為將來分析研究現(xiàn)場情況、評價設(shè)計的更改及開發(fā)更先進的設(shè)計，

提供參考。

說明：在設(shè)計階段使用FMEA,能夠降低產(chǎn)品的失效風(fēng)險。

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DFMEA團隊工作

在最初的設(shè)計潛在FMEA過程中，負責(zé)設(shè)計的工程師能夠直接地、主

動地聯(lián)系所有相關(guān)部門的代表。這些部門包括（但不即于）:

?裝配、制造、材料、質(zhì)量、服務(wù)、和供方；

?以及負責(zé)下一總成的設(shè)計部門。

說明：

1DFMEA可成為促進有關(guān)部門間充分交換意見的催化劑，從而提高

整個集體的工作水平。

2任何（內(nèi)部或外部的）供方設(shè)計項目應(yīng)向有關(guān)設(shè)計的工程師進行咨

詢。

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DFMEA動態(tài)性

FMEA是一■份動態(tài)文件：

?應(yīng)在一個設(shè)計概念最終形成之時或之前開始；

?而且在產(chǎn)品開發(fā)各階段中，當設(shè)計有變化或得到其它信息時，應(yīng)及

時不斷地修改；

?并最終在產(chǎn)品加工圖樣完成之前全部結(jié)束。

說明：

1考慮到制造/裝配的要求是相互聯(lián)系的，設(shè)計FMEA在體現(xiàn)設(shè)計意圖的同

時，還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計意圖。

2制造或裝配過程中可能發(fā)生潛在失效模式和/或其原因/機理不需包含在

DFMEA當中，此時它們的識別影響及控制是由DFMEA來解決。

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DFMEA技術(shù)制約因素

例如：

?必要的拔模（斜度）-----注塑、壓鑄等；

?要求的表面處理-------噴油、電鍍；

?裝配空間/工具可接近-----人機工程；

?要求的材料------硬度、拉伸、耐熱、耐寒;

?過程能力/性能------Cp

說明：DFMEA不是靠過程控制克服設(shè)計中潛在的缺陷，但的確要考慮制造/

裝配過程中技術(shù)的因素限制。

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DFMEA的開發(fā)

?設(shè)計意圖

?顧客的需求

?產(chǎn)品要求文件

?已知產(chǎn)品的要求和制造/裝配要求都應(yīng)結(jié)合起來。

說明：

1DFMEA應(yīng)從列出設(shè)計希望做什么及不希望做什么開始；

2期望特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式，采取糾正/預(yù)防

措施。

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DFMEA嚴重度（S）

推薦的評價準則

后果評定準則：后果的嚴重度嚴重度

無警告的這是一種非常嚴重的失效形式，它是在沒有任何失效預(yù)的情況下影響到行車安全10

嚴重危害或違反了政府的有關(guān)章程

有警告的這是一種非常嚴重的失效形式，是在具有失效預(yù)的前提下所發(fā)生的，并影響到行9

嚴重危害車安全或違反了政府的有關(guān)章程

很高車輛（或系統(tǒng)）不能運行，喪失基本功能8

高車輛（或系統(tǒng)）能運行，，但性能下降，顧客不滿意7

中等車輛（或系統(tǒng)）能運行，但舒適性或方便性部件不能工作，顧客感覺不舒服6

低車輛（或系統(tǒng)）能運行，但舒適性或方便性項目性能下降，顧客感覺有些不舒服5

很低配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，大多數(shù)顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷4

輕微配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷3

很輕微配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，但很少有顧客發(fā)現(xiàn)有缺陷2

無無影響1

說明：設(shè)計小組對評定準則和分級規(guī)則應(yīng)意見一致，即使因為個別產(chǎn)品分析

作了修改也應(yīng)致。

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DFMEA頻度(0)

推薦的評價準則

失效發(fā)生可能性可能的失效率頻度數(shù)

很高：失效幾乎21/210

是不可避免的1/39

1/88

局：反復(fù)發(fā)生的失效

1/207

1/806

中等：偶爾發(fā)生的失效1/4005

1/20004

1/150003

低：相對很少發(fā)生的失效

1/1500002

極低：失效不太可能發(fā)生W1/15000001

說明：設(shè)計小組對評定準則和分級規(guī)則應(yīng)意見一致，即使因為個別產(chǎn)品分析

作了修改也應(yīng)致。

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DFMEA不易探測度(D)

推薦的評價準則

不易探測

探測性評定準則：由設(shè)計控制可探測的可能生

度數(shù)

絕對不肯設(shè)計控制將不能和/或不可能找出潛在的原因/機理及后續(xù)的失效模式，或根本10

定沒有設(shè)計控制

設(shè)計控制只有很極少的機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式

很極少9

極少設(shè)計控制只有極少的機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式8

很少設(shè)計控制有很少的機會能夠找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式7

少設(shè)計控制有較少的機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式6

中等設(shè)計控制有中等機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式5

中上設(shè)計控制有中上多的機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式4

多設(shè)計控制有較多的機會能找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式3

很多設(shè)計控制有很多機會能夠找出潛在原因/機理及后續(xù)的失效模式2

幾乎肯定設(shè)計控制幾乎有肯定能夠找出潛在原因/機理及后結(jié)的失效模式1

說明：設(shè)計小組對評定準則和分級規(guī)則應(yīng)意見一致，即使因為個別產(chǎn)品作了

修改也應(yīng)一■致.

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DFMEA應(yīng)用

1）FMEA編號；13）分級（重要程度）；

2）系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號;14）潛在失效的起因/機

3）設(shè)計責(zé)任；理

4）編制者;15）頻度（O）;

5）產(chǎn)品型號/車型；16）現(xiàn)行設(shè)計控制；

6）關(guān)鍵日期；17）不易探測度（D）;

7）FMEA日期；18）風(fēng)險順序數(shù)（RPN）

8）核心小組；19）建議措施；

9）項目/功能；20）責(zé)任（對建議措施）

10）潛在失效模式；21）采取的措施；

11）潛在失效后果；22）糾正后的RPN。

12）嚴重度（S）;

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DFMEA應(yīng)用

1）FMEA編號

填入FMEA文件編號，以便查詢。

2）系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號

注明適當?shù)姆治黾墑e并填入所分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱、編號.

3）設(shè)計責(zé)任

填入整車廠（OEM）部門和小組。如果知道、還應(yīng)包括供方的名稱。

4）編制者

填入負責(zé)FMEA準備工作的工程師的姓名，所在公司的名稱、電話。

5）產(chǎn)品型成（年型/車型）

填入將使用和/或正被分析的設(shè)計所影響的預(yù)期的產(chǎn)品型號（年型及車型）

6）關(guān)鍵日期

填入FMEA初次預(yù)定完成的日期，該日期不應(yīng)超過計劃的生產(chǎn)設(shè)計發(fā)布

的日期。

7）FMEA日期

填入編DFMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。

8）核心小組

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DFMEA應(yīng)用

9）項目/功能

填入被分析項目的名稱和編號。利用工程圖紙上標明的名稱并指明

設(shè)計水平。在最初發(fā)布之前，應(yīng)使用試驗性編號。

說明：

1用盡可能簡明的文字來說明被分析項目要滿足設(shè)計意圖的功能

、包括該系統(tǒng)運行的環(huán)境信息（如說明溫度、壓力、溫度范圍）。

2如果該項目有多種功能，且有不同的失效模式、應(yīng)把所有功能都單

獨列出。

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DFMEA應(yīng)用

10）潛在失效模式

潛在失效模式是指系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件有可能來達到設(shè)計意圖的

形式，它有可能引起更高一級子系統(tǒng)、系統(tǒng)的潛在失效，也可能是它

低一級的零部件潛在失效的影響后果。

（注：應(yīng)用規(guī)范化、專業(yè)性的術(shù)語來描述潛在失效模式而不同于顧客所見的現(xiàn)象。）

說明：

1.對一個特定項目及其功能、列出每一個潛在失效模式，前提是這種失效可能發(fā)生

但不一定發(fā)生。

2.可以將以往TGW（運行不良）的研究問題報告以及小組集思廣益的平審作為出發(fā)

點。

3.只可能在特定的運行環(huán)境條件下，以及特定的使用條件下發(fā)生的潛在失效模式也

應(yīng)當考慮。（如熱、冷、干燥、灰塵等。如汽車超過平均里程、行駛在不平的路段

等）。

4.典型的失效模式可以是但不限于下列情況：裂紋、變形、松動、泄漏、粘性、短

路（電器）氧化、斷裂等。

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DFMEA應(yīng)用

11）潛在失效后果

潛在失效的后果，就是失效模式對系統(tǒng)功能的影響，就如顧客成受

的一樣；（產(chǎn)生噪聲、工作不正常、不良外觀、不穩(wěn)定、間歇性運行、

粗糙、不起作用、異味、工作感弱等）

說明：

1.要根據(jù)顧客內(nèi)或外可能發(fā)現(xiàn)或經(jīng)歷的情況來描述失效的后果。

2.要清楚地說明該功能是否會影響到安全性或法規(guī)不符。

3.失效的后果必須依據(jù)所分析的具體系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件來說

明。還應(yīng)記住不同級別系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零件之間還存在著系統(tǒng)層

次上的關(guān)系。

4.例：一個零件的斷裂可能引起總成的振動，從而導(dǎo)致系統(tǒng)間歇性

的運行。這種間歇性的運動會引起性能下降，最終導(dǎo)致顧客的不

滿。因此就需要集體的智慧盡可能預(yù)見失效的后果。

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DFMEA應(yīng)用

12)嚴重度(S)

嚴重度是潛在失效模式發(fā)生時對下序零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)或顧客

影響后果的嚴重程度的評價指標。

說明：

1.嚴重度僅適用于后果。評估分為1?10級。

2.要減少失效嚴重度級別數(shù)值，只能通過修改設(shè)計來實現(xiàn)。

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DFMEA應(yīng)用

13）分級（重要程度）

填入產(chǎn)品特性分級：如：關(guān)鍵、主要、重要、重點。

說明：

1.本欄目可用于對零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)的產(chǎn)品特性分級它們可能須

要附加的過程控制。

2.任何需要特殊過程控制的對象應(yīng)用適當?shù)淖帜富蚍栐谠O(shè)計FMEA

表格中的“分級"欄中注明，并應(yīng)在“建議措施"欄中記錄.

3.每一個在設(shè)計FMEA中標明有特殊過程控制要求的對象在過程

FMEA當中應(yīng)標明即些特殊的過程控制。

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DFMEA應(yīng)用

14）潛在失效起因/機理

潛在失效起因是指一個設(shè)薄弱部分的跡象，其作用結(jié)果就是失效

模式。在盡可能廣的范圍內(nèi)，列出每個失效模式的所有可以想到的失

效起因和/或機理。盡可能簡明扼要，完整地將起因/機理列出來，使

得相對應(yīng)的起因能采取適當?shù)募m正措施。

說明：

1.典型的失效起因可能包括但不限于下列情況：規(guī)定的材料不對、

設(shè)計壽命估計不當、應(yīng)力過大、洋滑不足、維修保養(yǎng)說明不當、

環(huán)境保護不夠、計算錯誤。

2.典型的失效機理可能包括但不限于：屈/伸、疲勞、材料不穩(wěn)定

性、蠕變、磨損和腐蝕。

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DFMEA應(yīng)用

15)頻度(O)

①頻度是指某一特定失效起因或機理出現(xiàn)的可能性。

②潛在失效起因/機理出現(xiàn)頻度的評估分為1?10級。

③描述頻度級別數(shù)著重在其意義而不是具體的數(shù)。

說明：

1.通過設(shè)計更改來消除或控制一個或更多的失效起因或機理是降低

頻度數(shù)的唯一途徑。

2.在確定級數(shù)估計值時，需考慮下列問題；

2.1類似零部件或子系統(tǒng)的維修檔案及維修服務(wù)經(jīng)驗？

2.2零部件是否為以前使用的零部件或子系統(tǒng)、還是與其相似？

2.3相對先前水平的零部件或子系統(tǒng)所作的變化有多顯著？

2.4零部件是否與原來的有根本不同？

2.5零部件是全新的？

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DFMEA應(yīng)用

2.6零部件的用途有無變化？

2.7有那些環(huán)境改變？

2.8針對該用途、是否作了工程分析來估計其預(yù)期的可比較的頻度

數(shù)？

3.應(yīng)動用一致的頻度分級規(guī)則、以保證連續(xù)性。

3.1”設(shè)計壽命的可能失效率“是根據(jù)零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)在設(shè)計

的壽命過程中預(yù)計發(fā)生的失效（故障）數(shù)確定的。

3.2頻度數(shù)的取位與失效范圍有關(guān)，但并不反應(yīng)實際出現(xiàn)的可能性.

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DFMEA應(yīng)用

16）現(xiàn)行設(shè)計控制

列出預(yù)防措施設(shè)計確認/驗證（DV）或其它活動，這些活動將保證該

設(shè)計對于所考慮的失效模式和/或機理來說是恰當?shù)摹，F(xiàn)行的控制方法

指比如：道路試驗的是，那些已經(jīng)用于或正用于相同或相似設(shè)計中的

那些方法

說明：

1.設(shè)計評審、失效與安全（減壓間）計算研究、臺架/試驗室試驗，和使用試驗等

2.有三種設(shè)計控制方法可考慮，它們是：（1）防止起因/機理或失效模式/后果的出現(xiàn)，

或減少它們出現(xiàn)率；（2）查出起因/機理并導(dǎo)致找到糾正措施；（3）查明失效模式。

3.如有可能應(yīng)優(yōu)運用第⑴種控制方法，然后再用第（2）種，最后是第⑶種方法。

4.如果把它們所用作為設(shè)計意圖的一部分，則是最初的失效頻次等級受到第（1）種控

制方法的影響。

5.如果樣件和車型代表設(shè)計意圖，則最初的不易探測度數(shù)有將取決于第（2）、（3）種現(xiàn)

行方法。

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DFMEA應(yīng)用

17）不易探測度①）

不易探測度是指在零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)投產(chǎn)之前，用第⑵種現(xiàn)

行設(shè)計控制方法來探測潛在失效原因/機理（設(shè)計薄弱部分）能力的評價

指標，或者用第⑶種設(shè)計控制方法探測可發(fā)展為后序的失效模式能力

的評價指標。

說明：

1.為了取得較低的不易探測度數(shù)，計劃的設(shè)計控制（如預(yù)防、確認、

和/或驗證等活動）需要不斷地改進。

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18)風(fēng)險順序(RPN)

RPN=(S)x(O)x(D)

風(fēng)險順序數(shù)是嚴重度數(shù)(S)、頻率數(shù)(O)和不易探測數(shù)(D)三者的乘積。

風(fēng)險順序數(shù)RPN是對設(shè)計風(fēng)險性的度量。

Ml----------------------------------------------------------------------------------------

1.風(fēng)險順序數(shù)應(yīng)當用于對設(shè)計中那些擔(dān)心事項進行排序(如用比例

圖)。

2.RPN取值在1?1000之間，如果RPN很高設(shè)計人員必須采取糾正

措施努力關(guān)減小該值。

3.在一般實踐中，不