DFMEA設(shè)計失效模式及后果分析
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由誰進行設(shè)計失效模式及后果分析？
由對設(shè)計具有影響的各部門代表組成的跨部門小組進行
供應商也可以參加
切不要忘記客戶
小組組長應是負責設(shè)計的工程師
跨職能部門小組
5-9人，來自：
系統(tǒng)工程
零部件設(shè)計工程
試驗室
材料工程
工藝過程工程
裝備設(shè)計
制造
質(zhì)量管理
怎樣進行設(shè)計失效模式及后果分析？
提要
組建跨職能部門設(shè)計失效模式及后果分析DFMEA小組
列出失效模式、后果和原因
評估
the severity of the effect (S) 影響的嚴重程度
the likelihood of the occurrence (O) 可能發(fā)生的機會
and the ability of design controls to detect failure modes and/or their causes (D) 探測出失效模式和/或其原因的設(shè)計控制能力
怎樣進行設(shè)計失效模式及后果分析？
提要
Calculate the risk priority number (RPN) to prioritize corrective actions 計算風險優(yōu)先指數(shù)(RPN)以確定應優(yōu)先采取的改進措施
怎樣進行設(shè)計失效模式及后果分析？
提要
Plan corrective actions 制訂糾正行動計劃
Perform corrective actions to improve the product 采取糾正行動，提高產(chǎn)品質(zhì)量
Recalculate RPN 重新計算風險優(yōu)先指數(shù)(RPN)
怎樣進行設(shè)計失效模式及后果分析？
提要
先在草稿紙上進行分析；當小組達成一致意見后，再將有關(guān)信息填在設(shè)計失效模式及后果分析FMEA表上
use fishbone and tree diagrams liberally 充分利用魚骨圖和樹形圖
trying to use the FMEA form as a worksheet leads to confusion and messed-up FMEAs 若將FMEA表當做工作單使用，就會造成混亂，使FMEA一塌糊涂
建議
1. 組建一個小組并制訂行動計劃
絕不能由個人單獨進行設(shè)計失效模式及后果分析，因為：
由個人進行會使結(jié)果出現(xiàn)偏差
進行任何活動，都需要得到其他部門的支持
應指定一個人(如組長)保管設(shè)計失效模式及后果分析FMEA表格
應將小組成員的姓名和部門填入設(shè)計失效模式及后果分析FMEA表格
2. 繪制產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)圖
一種圖示方法，其中包括：
用塊表示的各種組件(或特性)
用直線表示的各組件之間的相互關(guān)系
適當?shù)脑敿毘潭?br />
結(jié)構(gòu)圖
3. 列出每個組件的功能
功能系指該組件所起的作用
以下列形式說明功能：
Verb + Object + Qualifier
動詞+賓語+修飾詞
例如：
insulates core 使型芯絕緣
assures terminal position in connector 確保端子與接頭連接到位
protects tang from smashing, etc. 防止柄腳被壓碎， 等
Don't forget auxiliary functions as well a primary functions 不要忘記基本功能和輔助功能
Often, components work together to perform a function 通常，多個組件一起行使某一功能
Hint: Use the Block Diagram! 提示：利用結(jié)構(gòu)圖！
4. 列出質(zhì)量要求
a customer want or desire 客戶的期望或要求
could seriously affect customer perception 有可能嚴重影響客戶的看法
could lead to a customer complaint 有可能導致客戶投訴
Hint: Use QFD 提示：使用質(zhì)量功能展開
5. 列出潛在的失效模式
a defect, flaw, or other unsatisfactory condition in the product that is caused by a design weakness 由設(shè)計缺陷造成的產(chǎn)品缺陷、瑕疵或其它令人不滿意的情況
典型的失效模式
- breaks - cracks
破碎 斷裂
- corrodes - sticks
腐蝕 粘結(jié)
- unseats - deforms/melts
未到位 變形/熔化
提示
從前兩個步驟做起：
功能
質(zhì)量要求
AIAG將失效模式定義為產(chǎn)品不能實現(xiàn)其設(shè)計意圖的一種方式。本教材所列第5個步驟中的提示通過列舉功能和質(zhì)量要求，扼要闡述了設(shè)計意圖。注明“無功能”的中間步驟則是指設(shè)計意圖無法實現(xiàn)。
用你自己的話，對下列情況舉例說明：
failure = no function
失效=無功能
failure = not enough function
失效=功能不強
failure = too much function
失效=功能過強
同樣：
failure = no quality requirement, etc.
失效=無質(zhì)量要求，等
具體說明每種情況發(fā)生的方式:
使用“技術(shù)”術(shù)語具體說明
采用工程技術(shù)判斷和/或分析
參考歷史資料，如顧客戶抱怨等
“組件或特性，導致無功能”
例如：線束夾＋螺釘＋車身面板上的孔眼
功能=固定線束
無功能=夾子不能將線束固定在車身面板上，失效模式：
夾子在彎頭處出現(xiàn)裂紋或斷裂
夾子從固定孔眼中脫落
功能不足=夾子不能將線束夾緊，失效模式：
夾子太大
夾子未鎖定
功能過強=夾子將線束夾得過緊，失效模式：
夾子的金屬邊夾破了電線
夾子對不齊
6. 推導各種失效模式的潛在后果
失效的結(jié)果（衍生物）
有可能后果
最終客戶或中間客戶
政府法規(guī)，或
系統(tǒng)層次中的某一部分
顧客的抱怨是有用的信息來源
其后果可能是：
功能完全喪失，或
性能或質(zhì)量下降
許多失效模式有不止一種影響！
提示：從你在上面所提到的“無功能”情況出發(fā)
失效的后果通常表現(xiàn)為從直接后果到對客戶的最終后果等一系列連鎖反應
建議對每一種失效模式建立這種關(guān)系鏈，并記錄在失效模式及后果分析FMEA表上
運用樹形圖（故障樹）
6. 說明
無功能=夾具不能將電線固定住
失效模式：夾具彎曲處出現(xiàn)裂縫
后果：線束松脫
可能纏住或絆住
可能喪失電氣功能
功能不足=夾子不能將電線夾緊
失效模式：線束松動
后果：線束發(fā)出咔嗒聲
客戶感覺到嗓音
功能過強=夾子將線束夾的過緊
失效模式：夾具不對中
后果：使線束變形
有可能使接頭移位
有可能使電氣系統(tǒng)喪失功能
6. 失效的后果
如果影響了安全或?qū)φㄒ?guī)的符合性，就應如實講清。
7. 評估每種后果的嚴重性
AIAG嚴重性評估標準是針對車輛發(fā)生的失效制訂的。它有助于將這個表格轉(zhuǎn)換成你的特定產(chǎn)品的術(shù)語。
嚴重性打分：Severity Rating (S):
9-10 unsafe 不安全
7-8 loss of primary function 喪失基本功能
5-6 discomfort 不舒適、不方便
2-4 noticeable 具有明顯的影響
1 no effect 無影響
嚴重性列表 AIAG Severity Table
影響的嚴重性 Severity of Effect (S):
10 unsafe or out of compliance, with no warning to the customer 不安全或不符合法規(guī)，未告誡客戶
9 unsafe or out of compliance, but a warning is given 不安全或不符合法規(guī)，但發(fā)出了警告
8 inoperable 不能操作
7 operable, but at reduced performance 可操作，但性能降低
6 comfort or convenience item is inoperable 舒適方便的項目不能操作
5 comfort or convenience item is operable, but at reduced performance 舒適方便的項目能操作，但性能降低
4 noticeable by most customers 絕大多數(shù)客戶感覺明顯
3 noticeable by average customer 一般客戶感覺明顯
2 noticeable by discriminating customer 辨別能力強的客戶感覺明顯
1 no effect 無影響
0 THERE IS NO SCORE OF ZERO. 無零分
7a. Classify special product characteristics 特殊產(chǎn)品特性分類
如果影響到安全或違反法規(guī)(嚴重性為9或10分)而且發(fā)生率或探測性（occurrence or detection）評分也很高(如3分以上)...這些產(chǎn)品特性須特別加以控制。
Control Plan 控制計劃
8. 確定每種失效模式的潛在原因
形成失效模式的設(shè)計缺陷是造成失效的原因
是產(chǎn)品設(shè)計后所固有的
與產(chǎn)品的使用有關(guān)
許多失效模式是多種原因造成的！
將導致失效的條件文件化
例如：應力超過強度
考慮“可預見的對產(chǎn)品的錯誤使用”
如用一根20A保險絲代替10A保險絲
此外，還應考慮產(chǎn)品的使用壽命
失效通常是由一系列的事件造成的，從直接原因到最終原因等
建議為每一種失效模式建立這種鏈并記錄到失效模式及后果分析表
可利用故障樹或魚刺圖加以闡述
因果圖
例如：線束夾子
失效模式：夾具彎曲處斷裂
原因：
彎曲半徑太小，無法承受較大的應力<< 設(shè)計標準不明確
振動<< 安裝方向不對<< 受到空間限制
設(shè)計失效模式及后果側(cè)重于設(shè)計缺陷。然而有時在失效的“設(shè)計”原因與“過程”原因之間并無明顯區(qū)別。
示例：即使所有加工尺寸都符合規(guī)格，但累積公差仍有可能造成一小部分零部件失效。這實際上屬于設(shè)計缺陷。
如果確信某項設(shè)計特別易受過程變差的影響，就應將此也視為一種設(shè)計缺陷，并應列入設(shè)計失效模式及后果分析中。
9. 評估每種失效原因出現(xiàn)的可能性
如果依據(jù)現(xiàn)有設(shè)計進行生產(chǎn)的話
利用歷史資料
注重改進
考慮產(chǎn)品使用壽命
利用可靠性模型，與類似的產(chǎn)品進行比較。
Occurrence Rating (O):發(fā)生率評分(0)：
9-10 failure is almost inevitable 失效幾乎是不可避免的
7-8 repeated failures likely 有可能重復失效
4-6 occasional failures likely 有可能偶爾失效
2-3 relatively few failures 很少失效
1 failure is unlikely 不可能失效
O ccurrence Rating (O):發(fā)生率評分(0)
AIAG Occurrence Table 發(fā)生率表
10 > 1 in 2
2項發(fā)生1次 failure is almost inevitable 失效幾乎是不可避免的
9 1 in 3
3項發(fā)生1次 -
8 1 in 8
8項發(fā)生1次 repeated failures likely 有可能重復失效
7 1 in 20
20項發(fā)生1次 -
6 1 in 80
80項發(fā)生1次 occasional failures likely 有可能偶爾失效
5 1 in 400
400項發(fā)生1次 -
4 1 in 2000
2000項發(fā)生1次 -
3 1 in 15,000
15,000項發(fā)生1次 relatively few failures 很少失效
2 1 in 150,000
150,000項發(fā)生1次 -
1 < 1 in 1,500,000
1,500,000項發(fā)生1次 failure is unlikely 不可能失效
Be conservative in assigning numbers. 在評分時應持保守態(tài)度
No clue? Assume a score of 10 to "flag" the RPN. 沒有線索怎么辦？可評10分“標明”風險順序數(shù) RPN。
10. 編制現(xiàn)有設(shè)計控制清單
設(shè)計控制：能夠保證合理設(shè)計的任何技術(shù)
可制造性分析DFM Analysis
Sneak Circuit Analysis (System FMEA)潛行回路分析(系統(tǒng)FMEA)
耐久性/驗證試驗
有限元分析Finite Element Analysis
模擬方法Simulation
其它
設(shè)計失效模式及后果分析的目的：
核實失效模式及其原因
產(chǎn)品確實能夠以這種方式失效嗎？
產(chǎn)品還會以其它方式失效？
是否已識別失效的真正原因？
...或者防止發(fā)生失效
失效模式如同疾病，設(shè)計控制則象醫(yī)生采取的診斷方法
no false negatives 無虛假否定
no false positives 無虛假肯定
(doctor prefers prevention) (醫(yī)生喜歡采取預防方法)
提示
To continue the analogy, the FMEA is like a list of suspicions that a doctor has based on the symptoms he sees. The design controls are the tests that the doctor proposes to either confirm or throw out those suspicions. 繼續(xù)進行類比。FMEA恰似一名醫(yī)生根據(jù)他所看到的病癥作出的一系列診斷。設(shè)計控制就是醫(yī)生用于證實或排除這些診斷的試驗。
設(shè)計控制有三種類型：
(1) 防止失效產(chǎn)生的原因；
(2) 查明失效的原因；
(3) 檢測失效模式
在FMEA表上指定用于相同或類似設(shè)計的設(shè)計控制手段
設(shè)計控制對應于控制失效模式或原因
可以采取任何類型：1，2 或3，或其中的任意組合。
如果沒有，可寫“無”。
11.探測失效
探測評分----衡量第2或第3種設(shè)計控制能力，告訴我們
潛在的失效模式是否是真正的失效模式，或
潛在的原因是否是真實的原因
還可以對第1種“預防性”控制的有效性進行評分
Detection Rating (D):探測評分(D)
9-10 remote chance of detecting failure 查明失效的可能性極小
7-8 very low chance 可能性很小
5-6 low to moderate chance 可能性不大
2-4 good chance 可能性較大
1 will almost certainly detect failure (if it passes this, it won’t fail) 幾乎肯定能探測到失效(如能通過這項探測，就不會失效)
注意：
這是一種數(shù)值判斷
其目的是評估現(xiàn)有設(shè)計控制能力
Controls designed to force failure may mask real failure modes! 用于強行防止失效的設(shè)計控制手段有可能掩蓋真正的失效模式！
(應小心謹慎，并自己作出判斷)
12.估算風險優(yōu)先數(shù)(RPN)
RPN= S x O x D
RPN =Severity of Effect x Occurrence Rating x Detection Rating
RPN =后果的嚴重性x失效發(fā)生概率評分x探測評分
重點放在較高的RPN上
措施
從最大的RPN項目開始
不要憑直覺隨意確定優(yōu)先“減小”數(shù)值
13. 糾正措施
應采取哪些改進措施來降低：嚴重性、發(fā)生率或探測評分
減輕嚴重程度--更改設(shè)計，以控制其后果
降低發(fā)生率--更改設(shè)計，以控制其產(chǎn)生原因
改進探測--改進試驗或模擬方法
如果嚴重性的評分為9或10分時，應予以特別注意
你不建議采取糾正措施嗎來降低風險優(yōu)先數(shù)RPN？
不要在表上留下空格不填。應填寫“無”
某些項目可能需要與PFMEA小組討論。將這一點記在表上。
14. 職責和預定日期
FMEA以采取行動為主
必須確定職責并記錄履行日期
指定最適合履行職責的個人或小組
被指定的個人或小組應該是FMEA小組成員。
15. 采取的糾正措施
記入表內(nèi)，以便追蹤進展情況
將“充分的關(guān)注”文件化（理智的、知識豐富的、負責任的人員應確保產(chǎn)品的設(shè)計、制造和交付符合適用的政府標準和法規(guī)。為實現(xiàn)充分的關(guān)注并符合顧客的其它要求，在執(zhí)行關(guān)鍵特性標識系統(tǒng)是，應將標準關(guān)注、附加關(guān)注和特殊關(guān)注設(shè)計到質(zhì)量體系中。）
完成日期和簡要說明
16. 重新計算風險優(yōu)先數(shù)RPN
評價建議采取的糾正行動
然后重新評估
嚴重程度severity,
發(fā)生率，和/或occurrence, and/or
探測能力detection.
重新計算風險優(yōu)先數(shù)RPN
利用支持數(shù)據(jù)確認改進措施
結(jié)果：
有可能對失效重新排序
有可能導致進一步糾正措施