DFMEA教材.docx

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产品设计潜在失效模式分析培训资料
—— 陈志源
简要介绍QS9000的基础知识。
QS9000是由日本和美国的三大汽车公司，为能提高产品质量提出的一种质量控制手段。QS9000包含了五大工具：PPAP（零件件生产批准作业程序，SPC（生产过程稳定性控制），MSA（测量系统分析），FMEA（产品潜在失效模式分析，分为DFMEA和PFMEA（产品质量控制计划），APQP产品的先期策划。
DFMEA目的
产品设计开发初期，分析产品潜在的失效模式及它可能造成的后果，找出能避免或减少这些潜在失效发生的措施，建立有效的品质控制计划。
DFMEA范围
（1）.重要产品的开发设计阶段，样品的核准到原型样品的制作阶段，在一个设计概念最终形成之时开始，在最终产品图完成之前结束。
定义
可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能能力。
功能：设计意图要求，包括环境信息，即说明设计这个零部件做什么？
失效效：不能完成规定的功能就是失效。
失效模式：失效的表现形式。
职责
组成一个包括设计、制造、装配、售后服务、质量在开始一个产品设计时，通过小组各成员的共同努力，分析考虑所有可能的问题和状态，由负责设计的工程师/工程师小组制定。
DFMEA制订：研发部（研发小组）
DFMEA审查：组长（研发小组负责人）
DFMEA核准：工程研发部经理
内容
（1）分析失效模式应包含的工作内容依“流程图”。
（2 ）DFMEA编号
（3） 项目名称：
填入分析系统、子系统或零件名称和编号。
（4） 设计责任者:
填入设计小组责任人及供应商名称。
（5） 编制者
填入负责制定DFMEA的工程师姓名。
（6）型号/年份:
填入分析/制造的产品及年份。
（7 ）生效日期:
填入DFMEA预定的完成日期,且该日期不能超过计划的生产设计日期。
（8 ）FMEA修改记录日期:
填入最初DFMEA的完成日期和最新的修订日期。
（9） 核心小组:
列出参与或执行这项工作的责任部门或个人。
（10）工序/部件:
填入要分析的零部件名称,尽可能简洁地填入被分析零部件设计意图的功能，包括这个零部件相关的资料，如果零部件的功能是多项且有不同的潜在失效模式时，必须把所有的功能全部列出，不能遗漏。
（11） 潜在失效模式:
潜在失效模式是指系统、子系统或零部件有可能未达到或未完成在项目/功能栏中所描述的设计意图(如：预期的功能丧失等)，它可能是较高级，子系统或系统之失效原因或较低级零组件的失效后果，对每一个项目和功能列出的每一个潜在失效模式，可能发生于某些作业条件下(如:热、冷、干、多灰质的条件等)和某些使用条件下。典型的失效模式有两大类：Ⅰ类失效指的是不能完成规定的功能，它又可分成突发型（断裂、碎裂、漏水、不能止水、弯曲变形等等）和渐变型（磨损、腐蚀、性能下降、渗漏等）。Ⅱ类失效，是指产生了有害的非期望功能，如：噪声等等。
（12） 潜在失效后果:
潜在失效后果是指失效模式可能带来的对完成规定功能的影响，以致带来顾客的不满意和不符合安全及政府法规，一般在讨论失效后果时，应先检讨失效发生时所产生的影响，然后顺着产品的组合结构层次，逐层分析所可能造成的影响，要站在顾客发现或经历的情况的角度来描述失效的后果。（顾客可能是内部的也可能是外部的最终顾客）,常见的失效后果包括：工作不正常、失去功能、性能衰退等等。

（13）严重度(附表1)
严重度是假定失效模式发生时对子系统、系统或顾客产生后果的严重程度的评价指标,要减少失效的严重度级别，只能通过修改设计来实现，严重度的评分采用1—10分。
（14）等级
本栏位用来指出产品特性的重要性，如特殊、关键、主要、重要等，当严重度 8时，应确认为特殊特性；当严重度为5～8，而频度数为3时，可确认为重要特性。任何被认为是特殊特性的项目，将以适当的特征或符号列入DFMEA的等级栏位内，并在建议措施栏位中提出，每个DFMEA列出的项目,将在PFMEA的过程控制中被列出。
（15） 潜在失效的原因
潜在失效的起因及机理是指引起失效模式的可能的设计薄弱点，要简明扼要，尽可能全面地列出可能想到的失效的原因和机理，注意不要把产品的工作环境作为我们的分析目标，工作环境是造成失效的重要外因，但它是客观存在难以控制的，我们要分析的是在外因作用下的内因。
潜在失效的起因有两个方面：
15.1.与制造、装配无关的原因，即在制造与装配符合工程规范的情况下发生的失效。
15.2.与制造、装配有关的原因，即是产品设计时考虑的可制造性和装配性问题。
（16）频度（附表2）
频度是指对某一失效起因或机理出现的可能性大小的评估，通过设计更改来消除或控制失效起因或机理是降低频度的唯一途径，参考类似零部件的资料以及相对改动的程度按可能性大小给出1～10的评定分。
（17）现行设计控制
现行设计控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施，可以比喻成预防潜在失效变成现实或减少其出现可能性的防线。典型的控制措施有：设计评审、失效与安全设计、数学研究、可行性评审、样件试验等等，有两种类型的设计控制可以考虑。
现行预防控制：防止失效的起因/机理或失效模式出现或者降低其出现的机率。
现行探测控制：在项目投产之前，通过分析方法或通过物理方法，探测出失效的起因/机理或者失效模式。
如果可能，最好的途径是先采用预防控制，其次是探测出失效的起因/机理，采取措施，最后才是查明失效模式的方法。
（18） 探测度(附表3)
探测度是指零部件在投产前用设计探测控制方法来探测潜在的起因/机理（设计薄弱部份）的能力，或探测可发展为后续的失效模式的评价指标。评估探测度时：首先确定现有的设计控制是否能用来检出失效模式的原因/机理，其次应评价其检出失效模式的有效性。正确选择试验条件，增加试验样品的数量，能提高设计控制方法的有效性。
（19）风险顺序数（RPN）
风险顺序数是严重度(S)、频度(O),和探测度(D)的乘积：RPN=(S)×(O) ×(D)它是一项设计风险指标,RPN的数值在1～1000之间，其值的大小为解决问题的优先顺序提供参考。当RPN较高时（RPN＞64）,设计小组必须采取纠正措施来降低RPN值，但不管RPN多大，只要严重度高时（S≥8）就要特别注意，以确保通过现有的设计控制或预防/纠正措施能够满足降低风险的要求。
（20） 建议措施:
当失效模式依RPN值排列其风险顺序时,针对最高等级的影响和关键项目提出纠正措施,任何建议措施的目的都是为了降低频度、严重度和探测度三者中任何一个或全部的等级。增加设计验证只可能降低探测度，要降低严重度和频度只能通过修改设计来解决，其包括试验设计、修改试验计划、修改设计、修改材料性能等。所有这些措施都是针对产品设计而言，不能依赖过程检验的强化措施。当一个已经确认的潜在失效模式的效应可能对最终使用者产生危害时，应考虑预防/纠正措施，以排除减轻或控制该起因来避免失效模式的发生，在这之后，还应继续针对其他的失效模式进行评估并采取措施，满足减少严重度、频度、探测度的目的。
预防/纠正措施的优先顺序：
消除失效模式起因
降低失效模式后果（改变设计或过程）
减少失效模式的发生频率
改进失效模式的探测方法
如果DFMEA对某特定的失效模式/机理的控制没有建议措施，则填写“无”。
（21） 负责人与日期:
填入建议措施的责任部门或个人及预定的完成日期.
（22）执行措施结果:
当实施纠正措施后,简要记录执行情况并记录生效日期.
（23 ）RPN结果：
纠正措施实施后, 所有纠正后的RPN值都应复审，经鉴定、评估并记录严重度、频度和探测度的结果，计算措施后的RPN，而且如果有必要考虑进一步的措施，还应重复19至20的分析步骤。
（24）追踪确认:
设计工程师应负责确认所有的建议措施均已执行或有适合的对策。DFMEA相关文件应能反应出最新的设计水平及最新的有关措施，包括开始批量生产后发生的设计更改和措施。
设计工程师可由下列方法（不限于此）确认所有建议措施已被执行:
A、保证达到设计要求。
B、审查工程图样和规范。
C、组装或制造文件确认。
D、审查过程FMEA和控制计划。
（25）动态更新:
DFMEA是一个动态的过程，当发生下列情况时应更新DFMEA：
A、设计变更。
B、新的失效模式出现。
C、产品有重大顾客抱怨。
D、重大质量事故。
附表1：DFMEA严重度评价准则
后果
判定标准：后果的严重性
等级
程度

无警告的危险
当失效模式影响到产品使用安全或牵涉到违反政府法规且当失效发生时无警告。
10
可能造成人员的安全性或环境破坏、产品品质的损坏

有警告的危险
当失效模式影响到产品操作安全和/或牵涉到违反政府法规但当失效发生时有警告产生。
9

非常高的
产品不能使用，丧失基本功能，如：壳体爆裂，漏水无法使用、不能关闭，顾客非常不满意。
8

高的
产品可以使用，但降低功能等级，如：水花杂乱、部分功能丢失，顾客不满意。
7
可能导致客户的退货、抱怨

中等的
产品可使用，但方便性/舒适性方面功能失效，如：冷热调节功能失效、流量调节失效、多功能性失效，顾客不满意。
6

低的
产品可使用，但方便性/舒适性方面性能下降, 如：寿命降低、 流量偏大等其它功能性降低，顾客感觉不舒服。
5

非常低的
部分项目不符合要求，如：外观不良，保证书之内失效，多数顾客能发现有缺陷（多于75%）。
4

轻微的
某些项目不符合要求，如：装配不方便，或偏紧，不符合保证书之外的失效， 50%的顾客能发现的缺陷。
3
可能导致信誉的降低

很轻微的
少数项目不符合要求，如：轻微的外观缺陷或其它非专业人员很难发现的缺陷，很少顾客能发现有缺陷（少于25%）。
2

无
没有可识别的影响，如：客户在使用若干年后能发现的隐藏缺陷。
1

附表2：DFMEA频度评价准则
失效发生可能性
可能的失效率
级别

很高：持续性发生的失效
≥10%
10

5%
9

高：反复发生的失效
2%
8

1%
7

中等：偶尔发生的失效
0.5%
6

0.2%
5

低：相对很少发生的失效
0.1%
4

0.05%
3

极低：失效不太可能发生
0.01%
2

0.001%
1

附表3：DFMEA探测度评价准则
探测度
评价准则：被设计控制探测的可能性
级别

绝对不肯定
设计控制将不能和/或不可能找出潜在起因/机理及后续的失效模式；或根本没有设计控制
10

很微小
设计控制只有很微小的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
9

极少
设计控制只有极少的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
8

很少
设计控制有很少的机会能够找出潜在起因/机理及后续的失效模式
7

少
设计控制有较少的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
6

中等
设计控制有中等机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
5

中上
设计控制有中上多的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
4

多
设计控制有较多的机会能找出潜在起因/机理及后续的失效模式
3

很多
设计控制有很多的机会能够找出潜在起因/机理及后续的失效模式
2

几乎肯定
设计控制几乎肯定能够找出潜在起因/机理及后续的失效模式
1

DFMEA作业流程图

责任单位 流程图 应用表单

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用一款产品做实际讲解。
各同仁提出疑问。

OK

计算改善后的RPN

限定责任人及完成日期

提出纠正措施

计算风险顺序数RPN

评估失效发生的频度（O）

评估不易探测度（D）

现行预防/侦测设计

潜在失效的原因分析

评估严重度（S）

潜在失效后果

潜在失效模式

产品项目功能分析

分析比较