DFMEA潜在设计失效模式及后果分析.docx

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POTENTIAL
FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS
IN
DESIGN
潜在设计失效模式及后果分析
(DESIGN FMEA)

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DFMEA
設計潛在FMEA是由“設計主管工程/小組＂早期采用的一种分析技 術，應用在最大范圍內保証已充分地考慮到和指明各种潛在的失效模式及其相關的起因/机理。

說明：
1 DFMEA以其最嚴密的形式總結了設計一個零部件，子系統或系統時一 個工程師和設計組的思想(其中包括根据以往的經驗和教訓對一些環節的分析)
2 評估最后的產品以及每個与之相關的系統，子系統和零部件。
3 DFMEA是一种系統方法它与一個工程師在任何設計過程中正常經歷的 思維過程是一致的，并使之規范化、文件化。

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DFMEA 的作用
· 有助于對設計要求的評估及對設計方案的相互權衡；
· 有助于制造和裝配要求的最初設計；
· 提高在設計/開發過程中已考慮潛在失效模式及其對系統和產品 (如：車輛)運行/使用影響的可能性(概率)；
· 對制定全面，有效的設計試驗計划和開發項目，提供更多的信息；
· 根据潛在失效模式對“顧客的影響，對其進行排序列表，進而建立一套改進設計和開發試驗的优先控制系統；
· 為推荐和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形式；
· 為將來分析研究現場情況、評价設計的更改及開發更先進的設計，提供參考。

說明：在設計階段使用FMEA，能夠降低產品的失效風險。

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DFMEA 團隊工作
在最初的設計潛在FMEA過程中，負責設計的工程師能夠直接地、主動地聯系所有相關部門的代表。這些部門包括(但不即于)：
· 裝配、制造、材料、質量、服務、和供方；
· 以及負責下一總成的設計部門。

說明：
1 DFMEA可成為促進有關部門間充分交換意見的催化劑，從而提高
整 個集体的工作水平。
2 任何(內部或外部的)供方設計項目應向有關設計的工程師進行咨 詢。

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DFMEA 動態性
FMEA是一份動態文件：
· 應在一個設計概念最終形成之時或之前開始；
· 而且在產品開發各階段中，當設計有變化或得到其它信息時，應及時不斷地修改；
· 并最終在產品加工圖樣完成之前全部結束。

說明：
1 考慮到制造/裝配的要求是相互聯系的，設計FMEA在体現設計意圖的 同時，還應保証制造或裝配能夠實現設計意圖。
2 制造或裝配過程中可能發生潛在失效模式和/或其原因/机理不需包含在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---------人机工程；
· 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計中潛在的缺陷，但的确要考慮制造/裝配過程中技術的因素限制。

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DFMEA 的開發
· 設計意圖
· 顧客的需求
· 產品要求文件
· 已知產品的要求和制造/裝配要求都應結合起來。

說明：
1 DFMEA應從列出設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确，就越容易識別潛在的失效模式，采取糾正/預 防措施。

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DFMEA 嚴重度(S)
推荐的評价准則

后果
評定准則：后果的嚴重度
嚴重度
無警告的 嚴重危害
這是一种非常嚴重的失效形式，它是在沒有任何失效預的情況下影響到行車安全或違反了政府的有關章程
10
有警告的 嚴重危害
這是一种非常嚴重的失效形式，是在具有失效預的前提下所發生的，并影響到行車安全或違反了政府的有關章程
9
很高
車輛(或系統)不能運行，喪失基本功能
8
高
車輛(或系統)能運行，，但性能下降，顧客不滿意
7
中等
車輛(或系統)能運行，但舒适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)能運行，但舒适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，大多數顧客發現有缺陷
4
輕微
配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發現有缺陷
3
很輕微
配合、外觀或尖響、卡嗒響等項目不符合要求，但很少有顧客發現有缺陷
2
無
無影響
1

說明：設計小組對評定准則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品分析作了修改也應致。

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DFMEA 頻度(O)
推荐的評价准則

失效發生可能性
可能的失效率
頻度數
很高：失效几乎
是不可避免的
≥1/2
10
1/3
9
高：反复發生的失效
1/8
8
1/20
7
中等：偶爾發生的失效
1/80
6
1/400
5
1/2000
4
低：相對很少發生的失效
1/15000
3
1/150000
2
极低：失效不太可能發生
≤1/1500000
1

說明：設計小組對評定准則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品分析作了修改也應致。

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DFMEA 不易探測度(D)
推荐的評价准則

探測性
評定准則：由設計控制可探測的可能生
不易探測度數
絕對不 肯定
設計控制將不能和/或不可能找出潛在的原因/机理及后續的失效模式，或根本沒有設計控制
10
很极少
設計控制只有很极少的机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
9
极少
設計控制只有极少的机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
8
很少
設計控制有很少的机會能夠找出潛 在原因/机理及后續的失效模式
7
少
設計控制有較少的机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
6
中等
設計控制有中等机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
5
中上
設計控制有中上多的机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
4
多
設計控制有較多的机會能找出潛在原因/机理及后續的失效模式
3
很多
設計控制有很多机會能夠找出潛在原因/机理及后續的失效模式
2
几乎肯定
設計控制几乎有肯定能夠找出潛在原因/机理及后結的失效模式
1

說明：設計小組對評定准則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品作了修改也應一致.

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DFMEA 應用

1) FMEA編號；
2) 系統、子系統或零部件的名稱及編號；
3) 設計責任；
4) 編制者；
5) 產品型號/車型；
6) 關鍵日期；
7) FMEA日期；
8) 核心小組；
9) 項目/功能；
10) 潛在失效模式；
11) 潛在失效后果；
12) 嚴重度(S)；

13) 分級(重要程度)；
14) 潛在失效的起因/机理
15) 頻度(O)；
16) 現行設計控制；
17) 不易探測度(D)；
18) 風險順序數(RPN)
19) 建議措施；
20) 責任(對建議措施)
21) 采取的措施；
22) 糾正后的RPN。

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DFMEA 應用
1) FMEA編號
填入FMEA文件編號，以便查詢。
2) 系統、子系統或零部件的名稱及編號
注明适當的分析級別并填入所分析系統、子系統或零部件的名稱、編號.
3) 設計責任
填入整車厂(OEM)部門和小 組。如果知道、還應包括供方的名稱。
4) 編制者
填入負責FMEA准備工作的工程師的姓名，所在公司的名稱、電話。
5) 產品型成(年型/車型)
填入將使用和/或正被分析的設計所影響的預期的產品型號(年型及車型)
6) 關鍵日期
填入FMEA初次預定完成的日期，該日期不應超過計划的生產設計發布的日期。
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
列出有權确定和/或執行任務的責任部門和個人姓名。

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DFMEA 應用
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計水平。在最初發布之前，應使用試驗性編號。

說明：
1 用盡可能簡明的文字來說明被分析項目要滿足設計意圖的功能
、包括該系統運行的環境信息(如說明溫度、壓力、溫度范圍)。
2 如果該項目有多种功能，且有不同的失效模式、應把所有功能 都單獨列出。

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DFMEA 應用
10) 潛在失效模式
潛在失效模式是指系統、子系統或零部件有可能來達到設計意圖的形式，它有可能引起更高一級子系統、系統的潛在失效，也可能是它低一級的零部件潛在失效的影響后果。

(注：應用規范化、專業性的術語來描述潛在失效模式而不同于顧客所見的現象。)

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，前提是這种失效可 能發生但不一定發生 。
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點。
3. 只可能在特定的運行環境條件下，以及特定的使用條件下發生的潛在失效模式也應當考慮。(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 應用
11)潛在失效后果

潛在失效的后果，就是失效模式對系統功能的影響，就如顧客成受的一樣；(產生噪聲、工作不正常、不良外觀、不穩定、間歇性運行、粗糙、不起作用、异味、工作感弱等)

說明：
1. 要根据顧客內或外可能發現或經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不符。
3. 失效的后果必須依据所分析的具体系統、子系統或零部件來說明。還應記住不同級別系統、子系統和零件之間還存在著系統層次上的關系。
4. 例：一個零件的斷裂可能引起總成的振動，從而導致系統間歇性的運行。這种間歇性的運動會引起性能下降，最終導致顧客的不滿。因此就需要集体的智慧盡可能預見失效的后果。

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DFMEA 應用
12)嚴重度(S)

嚴重度是潛在失效模式發生時對下序零件、子系統、系統或顧客影響后果的嚴重程度的評价指標。

說明：
1. 嚴重度僅适用于后果。評估分為1~10級。
2. 要減少失效嚴重度級別數值，只能通過修改設計來實現。

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DFMEA 應用
13) 分級(重要程度)

填入產品特性分級：如：關鍵、主要、重要、重點。

說明：
1. 本欄目可用于對零件、子系統或系統的產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用适當的字母或符號在設計FMEA表格中的“分級＂欄中注明，并應在“建議措施＂欄中記錄.
3. 每一個在設計FMEA中標明有特殊過程控制要求的對象在過程FMEA當中應標明即些特殊的過程控制。

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DFMEA 應用
14) 潛在失效起因/机理
潛在失效起因是指一個設薄弱部分的跡象，其作用結果就是失效模式。在盡可能廣的范圍內，列出每個失效模式的所有可以想到的失效起因和/或机理。盡可能簡明扼要，完整地將起因/机理列出來，使得相對應的起因能采取适當的糾正措施。

說明：
1. 典型的失效起因可能包括但不限于下列情況：規定的材料不 對、設計壽命估計不當、應力過大、洋滑不足、維修保養說明不當、環境保護不夠、計算錯誤。
2. 典型的失效机理可能包括但不限于：屈/伸、疲勞、材料不穩定 性、蠕變、磨損和腐蝕。

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DFMEA 應用
15) 頻度(O)
 頻度是指某一特定失效起因或机理出現的可能性。
‚ 潛在失效起因/机理出現頻度的評估分為1~10級。
ƒ 描述頻度級別數著重在其意義而不是具体的數。

說明：
1. 通過設計更改來消除或控制一個或更多的失效起因或机理是降 低頻度數的唯一途徑。
2. 在确定級數估計值時，需考慮下列問題；
2.1 類似零部件或子系統的維修檔案及維修服務經驗？
2.2 零部件是否為以前使用的零部件或子系統、還是与其相似？
2.3 相對先前水平的零部件或子系統所作的變化有多顯著？
2.4 零部件是否与原來的有根本不同？
2.5 零部件是全新的？

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DFMEA 應用
2.6 零部件的用途有無變化？
2.7 有那些環境改變？
2.8 針對該用途、是否作了工程分析來估計其預期的可比較的頻度數？
3. 應動用一致的頻度分級規則、以保証連續性。
3.1 “設計壽命的可能失效率＂是根据零部件、子系統或系統在設計的壽命過程中預計發生的失效(故障)數确定的。
3.2 頻度數的取位与失效范圍有關，但并不反應實際出現的可能性.

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DFMEA 應用
16) 現行設計控制
列出預防措施設計确認/驗証(DV)或其它活動，這些活動將保証該設計對于所考慮的失效模式和/或机理來說是恰當的。現行的控制方法指比如：道路試驗的是，那些已經用于或正用于相同或相似設計中的那些方法

說明：
1. 設計評審、失效与安全(減壓間)計算研究、台架/試驗室試驗，和使用試驗等
2. 有三种設計控制方法可考慮，它們是：(1)防止起因/机理或失效模式/后果的出現，或減少它們出現率；(2)查出起因/机理并導致找到糾正措施；(3)查明失效模式。
3. 如有可能應优運用第(1)种控制方法，然后再用第(2)种，最后是第(3)种方法。
4. 如果把它們所用作為設計意圖的一部分，則是最初的失效頻次等級受到第(1)种控制方法的影響。
5. 如果樣件和車型代表設計意圖，則最初的不易探測度數有將取決于第(2)、(3)种 現行方法。

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DFMEA 應用
17) 不易探測度(D)

不易探測度是指在零部件、子系統或系統投產之前，用第(2)种現行設計控制方法來探測潛在失效原因/机理(設計薄弱部分)能力的評价指標，或者用第(3)种設計控制方法探測可發展為后序的失效模式能力的評价指標。

說明：
1. 為了取得較低的不易探測度數，計划的設計控制(如預防、确 認、和/或驗証等活動)需要不斷地改進。

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DFMEA 應用
18) 風險順序(RPN)
RPN=(S)x (O)x(D)
風險順序數是嚴重度數(S)、頻率數(O)和不易探測數(D)三者的乘 積。
風險順序數RPN是對設計風險性的度量。

說明：
1. 風險順序數應當用于對設計中那些擔心事項進行排序(如用比例 圖)。
2. RPN取值在1~1000之間，如果RPN很高設計人員必須采取糾正 措施努力關減小該值。
3. 在一般實踐中，不管RPN大小如何，當嚴重度(S)高時，就應予特別注意。

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DFMEA 應用
19) 建議措施
· 試驗設計(特別是在多种因素或相互作用時)；
· 修改試驗設計；
· 修改設計；
· 修改材料性能要求。
如果對某一特定的原因沒有建議措施則此欄內填寫“無＂。

說明：
1. 當失效模式按RPN排出次序后，應首先對級數最高的事和最關鍵的項 目采取糾正措施。
2. 任何建議措施的目的都是為了減小出現頻次(O)、嚴重度(S)及不易探測度三者中的任一個或所有的數值。
3. 增加設計确認/驗証工作只能減小“D＂。
‚通過修改設計來消除或控制一個或多個失效模式的起因/机理來實現：減小“O＂及“S＂。

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DFMEA 應用
20) 責任(對建議措施)
把負責建議措施執行的組織和個人及預計完成的日期填寫在本欄中。
21) 采取的措施 當實施一次措施后，簡要記載一下具体的措施和生產日期。
22) 糾正后的RPN
當明确了糾正措施后，估算并記錄下糾正后的嚴重度，出現頻次及不易探測度數值。計算并記錄RPN結果。如果沒采取什么糾正措施，將“糾正后的RPN＂欄及對應的取值欄空白即可。
‚所有糾正后的RPN都應复查，而且如果有必要考慮更進一步的措施，還應重复(19)到(22)的步驟。

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DFMEA 跟蹤
1. 設計主管工程師應負責保証所有的建議措施已被實施或已妥善地落實。FMEA是一個動態文件，而且應永遠体現最新的設計水平及最新采取的有關措施，包括開始生產后發生的設計更改和措施。
2. 設計主管工程師有几种方式來保証找出了所擔心的問題以及建議措施的實施，這些方式包括但不限于下列情況：
· 保証達到設計要求；
· 复查工程圖樣和規范；
· 确認与裝配/制造文件的結合和一致性；
· 复查過程FMEA和控制計划。