FMEA潛在失效模式及后果分析詳述
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何謂FMEA
FMEA是一組系統(tǒng)化的活動(dòng)，其目的是：發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品／過(guò)程中潛在的失效及其后果；找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施；書(shū)面總結(jié)上述過(guò)程；為確保客戶(hù)滿(mǎn)意，這是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的完善。
FMEA發(fā)展歷史
雖然許多工程技術(shù)人員早已在他們的設(shè)計(jì)或制造過(guò)程中應(yīng)用了FMEA這一分析方法。但首次正式應(yīng)用FMEA技術(shù)則是在六十年代中期航天工業(yè)的一項(xiàng)革新。
FMEA的實(shí)施
由于不斷追求產(chǎn)品質(zhì)量是一個(gè)企業(yè)不可推卸的責(zé)任，所以應(yīng)用FMEA技術(shù)來(lái)識(shí)別并消除潛在隱患有著舉足輕重的作用。對(duì)車(chē)輛回收的研究結(jié)果表明，全面實(shí)施FMEA能夠避免許多事件的發(fā)生。
雖然FMEA的準(zhǔn)備工作中，每項(xiàng)職責(zé)都必須明確到個(gè)人，但是要完成FMEA還得依靠集體協(xié)作，必須綜合每個(gè)人的智能。例如，需要有設(shè)計(jì)、制造、裝配、售后服務(wù)、質(zhì)量及
可靠性等各方面的專(zhuān)業(yè)人才。
及時(shí)性是成功實(shí)施FMEA的最重要因素之一，它是一個(gè)“事前的行為”，而不是“事后的行為”，為達(dá)到最佳效益，F(xiàn)MEA必須在設(shè)計(jì)或過(guò)程失效模式被無(wú)意納入設(shè)計(jì)產(chǎn)品之前進(jìn)行。
事前花時(shí)間很好地進(jìn)行綜合的FMEA分析，能夠容易、低成本地對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程進(jìn)行修改，從而減輕事后修改的危機(jī)。
FMEA能夠減少或消除因修改而帶來(lái)更大損失的機(jī)會(huì)。
適當(dāng)?shù)膽?yīng)用FMEA是一個(gè)相互作用的過(guò)程，永無(wú)止境。
DFMEA（設(shè)計(jì)FMEA）
簡(jiǎn)介
設(shè)計(jì)潛在FMEA是由“設(shè)計(jì)主管工程師／小組”早期采用的一種分析技術(shù)，用來(lái)在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到并指明各種潛在失效模式及與其相關(guān)的起因／機(jī)理。
應(yīng)評(píng)估最后的產(chǎn)品以及每個(gè)與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。
FMEA以其最嚴(yán)密的形式總結(jié)了設(shè)計(jì)一個(gè)零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)工程師和設(shè)計(jì)組的設(shè)計(jì)思想(其中包括，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)對(duì)一些環(huán)節(jié)的分析)。
這種系統(tǒng)化的方法與一個(gè)工程師在任何設(shè)計(jì)過(guò)程中正常經(jīng)歷的思維過(guò)程是一致的，并使之規(guī)范化、文件化。
在設(shè)計(jì)階段使用FMEA時(shí)，能夠用以下方法降低產(chǎn)品的失效風(fēng)險(xiǎn)
有助于對(duì)設(shè)計(jì)要求的評(píng)估及對(duì)設(shè)計(jì)方案的相互權(quán)衡。
有助于對(duì)制造和裝配要求的最初設(shè)計(jì)。
提高在設(shè)計(jì)／開(kāi)發(fā)過(guò)程中已考慮潛在失效模式及其對(duì)系統(tǒng)和車(chē)輛運(yùn)行影響的(概率)可能性。
對(duì)制定全面、有效的設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)劃和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，提供更多的信息。
根據(jù)潛在失效模式對(duì)“顧客”的影響，對(duì)其進(jìn)行排序列表，進(jìn)而建立一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)試驗(yàn)的優(yōu)先控制系統(tǒng)。
為推薦和跟蹤降低風(fēng)險(xiǎn)的措施提供一個(gè)公開(kāi)的討論形式。
為將來(lái)分析研究現(xiàn)場(chǎng)情況，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的更改及開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)，提供參考。
集體的努力
在最初的設(shè)計(jì)潛在FMEA過(guò)程中，希望負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師們能夠直接地、主動(dòng)地聯(lián)系所有有關(guān)部門(mén)的代表。這些部門(mén)應(yīng)包括(但不限于)：裝配、制造、材料、質(zhì)量、服務(wù)和供方，以及負(fù)責(zé)下一總成的設(shè)計(jì)部門(mén)。
FMEA可成為促進(jìn)有關(guān)部門(mén)間充分交換意見(jiàn)的催化劑，從而提高整個(gè)集體的工作水平。
此外，任何(內(nèi)部或外部的)供方設(shè)計(jì)項(xiàng)目應(yīng)向有關(guān)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師進(jìn)行咨詢(xún)。
設(shè)計(jì)FMEA是一份動(dòng)態(tài)文件，應(yīng)在一個(gè)設(shè)計(jì)概念最終形成之時(shí)或之前開(kāi)始，而且，在
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段中，當(dāng)設(shè)計(jì)有變化或得到其它信息時(shí)，應(yīng)及時(shí)，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。
考慮制造／裝配的要求是相互聯(lián)系的，設(shè)計(jì)FMEA在體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的同時(shí)，還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。制造或裝配過(guò)程中可能發(fā)生的潛在失效模式和／或其原因／機(jī)理不需包含在設(shè)計(jì)FMEA當(dāng)中，此時(shí)，它們的識(shí)別，影響及控制是由過(guò)程FMEA來(lái)解決。
設(shè)計(jì)FMEA不是靠過(guò)程控制來(lái)克服設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，但的確要考慮制造／裝配過(guò)程中技術(shù)的／體力的限制，例如：必要的拔模(斜度)；要求的表面處理；裝配空間／工具可接近；要求的鋼材硬度；過(guò)程能力／性能；設(shè)計(jì)FMEA的開(kāi)發(fā)；主管設(shè)計(jì)工程師擁有許多用于設(shè)計(jì)FMEA準(zhǔn)備工作的文件。
設(shè)計(jì)FMEA應(yīng)從列出設(shè)計(jì)希望做什幺及不希望做什幺開(kāi)始，如設(shè)計(jì)意圖。顧客需求(正如由
QFD之類(lèi)活動(dòng)所確定的一樣)、車(chē)輛要求文件、已知產(chǎn)品的要求和制造／裝配要求都應(yīng)結(jié)合起來(lái)。
期待特性的定義越明確，就越容易識(shí)別潛在的失效模式，采取糾正措施。
設(shè)計(jì)FMEA應(yīng)從所要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的框圖開(kāi)始。附錄A給出了一個(gè)框圖的示例，這個(gè)框圖也可指示出信息、能量、力、流體等的流程。其目的在于明確對(duì)于框圖的(輸入)，框圖中完成的過(guò)程(功能)，以及來(lái)自框圖的(輸出)。
框圖說(shuō)明了分析中包括的各項(xiàng)目之間的主要關(guān)系，并建立了分析的邏輯順序。
用于FMEA的準(zhǔn)備工作中這種框圖的復(fù)制件應(yīng)伴隨FMEA過(guò)程。
目的：生產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)初期，分析產(chǎn)品潛在失效模式與相關(guān)產(chǎn)生原因提出未來(lái)分析階段注意事項(xiàng)，建立有效的質(zhì)量控制計(jì)劃。
定義：
失效：在規(guī)定條件下(環(huán)境、操作、時(shí)間)不能完成既定功能。在規(guī)定條件下，產(chǎn)品參數(shù)值不能維持在規(guī)定的上下限之間。產(chǎn)品在工作范圍內(nèi)，導(dǎo)致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現(xiàn)象。
為了便于將潛在的失效模式及其影響后果分析成文，已設(shè)計(jì)出專(zhuān)用表格。
下面介紹這種表格的具體應(yīng)用，所述各項(xiàng)的序號(hào)都相應(yīng)標(biāo)在表上對(duì)應(yīng)的欄目?jī)?nèi)，完成的設(shè)計(jì)FMEA表格的示例見(jiàn)附錄B：
• FMEA編號(hào)
填入FMEA文件編號(hào)，以便查詢(xún)。
系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱(chēng)及編號(hào)
• 設(shè)計(jì)責(zé)任
填入整車(chē)廠(chǎng)（OEM）部門(mén)和小組，如果知道，還應(yīng)包括供方的名稱(chēng)。
4）編制者
填入負(fù)責(zé)FMEA準(zhǔn)備工作的工程師的姓名、電話(huà)和所在公司的名稱(chēng)。
• 年型/車(chē)型
填入將使用和/或正被分析的設(shè)計(jì)所影響的預(yù)期的年型及車(chē)型（如果已知的話(huà)）。
• 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(guò)計(jì)劃的生產(chǎn)設(shè)計(jì)發(fā)布的日期。
• FMEA日期
填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。
• 核心小組
列出有權(quán)確定和/或執(zhí)行任務(wù)的責(zé)任部門(mén)和個(gè)人姓名（建議所有參加人員的姓名、部門(mén)、電話(huà)、住址等都應(yīng)記錄在一張分發(fā)表上）。
• 項(xiàng)目/功能
填入被分析項(xiàng)目的名稱(chēng)和編號(hào)，盡可能簡(jiǎn)潔地填入被分析項(xiàng)目的功能符號(hào)，設(shè)計(jì)意圖。包括這個(gè)系統(tǒng)作業(yè)相關(guān)的信息(如: 說(shuō)明溫度、壓力、濕度范圍)如果項(xiàng)目包含一個(gè)以上有不同潛在失效模式功能時(shí)，則列出所有個(gè)別功能。
• 潛在失效模式
為零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)于符號(hào)設(shè)計(jì)意圖過(guò)程中可能失效的種類(lèi)，也可能是較高階子系統(tǒng)或系統(tǒng)之失效原因，或較低階零組件的失效效應(yīng)。
列出特別項(xiàng)目和功能的每一潛在失效模式。假設(shè)失效是將發(fā)生的但不是必須發(fā)生的，潛在失效模式或盡可能發(fā)生于某些作業(yè)條件下(如: 熱、冷、干燥、灰塵等)和某些使用條件下。
一般的失效模式包含下列各項(xiàng)，但不限于此：裂紋、變形、松弛、泄漏、粘結(jié)、短路、生銹氧化、斷裂。
• 潛在失效后果
為被客戶(hù)察覺(jué)在功能特性上失效模式的后果，也就是: 失效模式一旦發(fā)生時(shí)，對(duì)系統(tǒng)或裝備以及操作使用人員所造成的影響。
一般在討論失效后果時(shí)，先檢討失效發(fā)生時(shí)對(duì)干部所產(chǎn)生的影響，然后循產(chǎn)品的組合架構(gòu)層次，逐層分析一直到最高層級(jí)人員，裝備所可能造成的影響。
常見(jiàn)的失效后果包括: 噪音、漏氣、操作費(fèi)力、電動(dòng)窗不作用、煞車(chē)不靈、跳動(dòng)、亂檔、冷卻不夠、車(chē)輛性能退化，產(chǎn)生臭氣，外觀(guān)不良等。
• 嚴(yán)重度 （S）
嚴(yán)重度是潛在失效模式發(fā)生時(shí)對(duì)下序零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)或顧客影響后果的嚴(yán)重程度（列于前一欄中）的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
嚴(yán)重度僅適用于后果
要減少失效的嚴(yán)重度級(jí)別數(shù)值，光能通過(guò)修改設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重度的評(píng)估分為1到10級(jí)。
• 分級(jí)
這個(gè)字段用來(lái)區(qū)分任何對(duì)零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)、將要求附加于制程管制的特殊產(chǎn)品特性(如關(guān)鍵的、主要的、次要的)。
任何項(xiàng)目被認(rèn)為是要求的特殊過(guò)程控制，將被以適當(dāng)?shù)奶卣骰蚍?hào)列入設(shè)計(jì)FMEA的分級(jí)字段內(nèi)，并將于建議措施字段被提出。
每一個(gè)于設(shè)計(jì)FMEA列出的項(xiàng)目，將在過(guò)程FMEA的特殊過(guò)程管制中被列出。
• 潛在失效的起因/機(jī)理
• 潛在失效起因是指一個(gè)設(shè)計(jì)薄弱部分的跡象，其作用結(jié)果就是失效模式。
• 一般失效原因包括下列，但不局限于此：
• 錯(cuò)誤的原物料規(guī)格。
• 不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)壽命假設(shè)。
• 超過(guò)壓力。
• 潤(rùn)滑或加油能力不足。
• 不適當(dāng)?shù)木S護(hù)作業(yè)。
• 缺乏環(huán)境保護(hù)。
• 錯(cuò)誤的算法。
一般裝備失效包括下列，但不局限于此
生產(chǎn)效益率低。
金屬疲勞。
原物料材質(zhì)不穩(wěn)定。
欠流暢。
磨損。
腐蝕。
• 頻度（0）
頻度是指某一特定失效起因或機(jī)理（已列于前欄目中）出現(xiàn)的可能性
發(fā)生機(jī)會(huì)：為原因或裝備可能發(fā)生的事。可能發(fā)生的等級(jí)是一個(gè)值。透過(guò)設(shè)計(jì)變更是唯一能刪除或管制，因各種原因或裝備所產(chǎn)生的失效模式。
潛在失效起因/機(jī)理出現(xiàn)頻度的評(píng)估分為1到10級(jí)，在確定這個(gè)估計(jì)值時(shí)，需要考慮下列問(wèn)題：
相似零件或子系統(tǒng)的過(guò)去服務(wù)取得資料和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?
零件、或前一等級(jí)類(lèi)似零件或子系統(tǒng)是否漬銷(xiāo)?
從前一等級(jí)的零件或子系統(tǒng)，改變的程度大小?
零件與前一等級(jí)零件，基本上是否有差異?
零件是否為全新的產(chǎn)品?零件使用條件是否改變?
作業(yè)環(huán)境是否改變?
是否運(yùn)用工程分析去評(píng)估，實(shí)施執(zhí)行與期望發(fā)生比率可組相提并論?