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故障模式影响分析（FMEA）2010年5月主讲人简介李永红，1992年北京航空航天大学飞行器设计系可靠性工程专业大学毕业，1995年北航机械结构可靠性专业硕士毕业。在航空301所从事质量与可靠性工程的研究与多个型号应用工作。其间2000-2004年在美国密西根州福特汽车公司从事汽车电子工艺参数优化和可靠性试验评价工作。目前是航空所可靠性副总师，所科技委委员，中国质量协会可靠性专家委员会委员，质量协会培训中心高级讲师，美国质量协会注册质量工程师和可靠性工程师。培训目标培训目标D/PFMEA全貌概览•FMEA术（用）语•导入FMEA工作概要•系统的FMEA故障风险优先分析方法FMEA的初步运用•基于FMEA的产品/过程潜在故障风险优先分析•基于FMEA结果的改进/控制措施的计划（策划）•基于FMEA行动结果的产品评价内容安排FMEA基础知识DFMEA应用与案例分析PFMEA应用与案例分析培训小结及讨论内容安排FMEA基础知识DFMEA应用与案例分析PFMEA应用与案例分析培训小结及讨论FMEA基础知识FMEA是什么FMEA的历史FMEA的分类FMEA关注的焦点为何实施FMEAFMEA实施时机实施FMEA的过程FMEA分析思路FMEA是什么？失效（故障）模式影响分析（PotentialFailureModeandEffectsAnalysis，简记为FMEA）是一种系统化和结构化的潜在故障分析方法，用于：分析评估产品/过程的潜在故障模式及影响确定这些潜在故障的优先等级确定可以消除或减轻故障的措施，等FMFailureModeAnalysisEAEffectFMEA是什么？FMEA不是：个人行为简单的会议FMEA必须：由团队完成集思广益(Brainstorm)FMEA是什么？FMEA小组的组成FMEA的历史20世纪60年代，起源于Apollo项目，NASA20世纪70年代后期，美国汽车工业采用FMEA作为风险评估工具20世纪80年代中期，美国汽车工业采用过程FMEA1991年，ISO9000推荐20世纪90年代以来，FMEA技术已成为风险控制的主要手段之一2006年，新版电子电器产品FMEA标准IEC60812-2006发布FMEA的分类设计上的缺陷过程中的不足“不正确”的使用服务相关风险来源设计FMEA(DFMEA)系统FMEA功能FMEA设计FMEA应用FMEA(a-FMEA)服务FMEA(s-FMEA)过程FMEA(PFMEA)FMEA关注的焦点一种全新的设计或过程对现有的设计进行改进将现有设计用于新环境针对全部的设计或过程针对设计的改进针对新环境对现有设计的影响为什么要实施FMEA？FMEA分析的是潜在故障(PotentialFailure)，是可能发生但是现在还没有发生的故障。它是“事前预防”，而不是“事后追悔”事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进减少未来更大损失的发生为什么要实施FMEA？市场竞争的压力：质量、成本和交付进度的三位一体，创立品牌的需求历史的经验教训：新近丰田汽车的案例，等国际上“生产责任指令”以及“产品安全指令”要求EU生产责任指令第一款：“由于产品缺陷引发的损失，其生产者将承担全部责任”为什么要实施FMEA？FMEA为电器行业带来的益处确保所有的风险被尽早识别并采取相应措施降低产品开发的时间和成本降低废料、返工和制造成本减少使用故障、降低保修成本降低产品“召回”的发生概率FMEA实施时机企业的困境思维和方法途径的改变与产品或过程设计同步开展＆以团队方式协同开展并影响产品和过程设计＆工作规范化和结果文件化什么时候开展FMEA？FMEA实施时机FMEA是一项耗时且具有难度的工作，但是成功的FMEA能对所有故障纠正的备选方案进行评估，所以这项工作非常值得做。FMEA不是孤立的工作项目，与其他质量与可靠性工作项目配合应用，互为输入输出关系。实施FMEA的过程1.成立FMEA小组2.收集数据和资料3.FMEA会议讨论4.FMEA信息输入5.纠正措施的落实6.FMEA闭环评审FMEA分析思路当前是怎么设计的？可能会发生哪些问题？这些问题会导致什么后果？当前采用什么办法控制？效果如何？还需要做什么？过去发生过什么问题？还会发生什么问题？经验积累设计准则设计经验冗余设计工程计算试验确认进一步分析试验确认设计修改实际上这就是FMEA！常规的设计思路FMEA分析思路风险在那里？设计缺陷过程问题使用问题服务问题风险的原因是什么？风险的后果有多严重？发生几率有多大？当前控制措施是什么？风险评价风险排序要解决哪些风险？控制措施是什么？效果如何？相对定量评价RPN｛风险1、风险2….｝排在前面的资源允许的可以解决的谁来做？什么时候做？预计效果试验效果实际效果FMEA简单分析流程工序/输入潜在故障模式故障影响SEV故障原因OCC当前控制方法DETRPN推荐的措施00000000000000000000输入是什么？输入如输入如何出错何出错？？对输出的对输出的影响是什影响是什么？么？要因是什要因是什么？么？这些如何发这些如何发现或预防？现或预防？多坏多坏？？频度？频度？多好多好？？能做些什能做些什么？么？表格形式，同一语言、系统化方式、自下而上结构化方式内容安排FMEA基础知识DFMEA应用与案例分析PFMEA应用与案例分析培训小结及讨论DDFMEA相关知识设计人员主要采用的一种分析技术。最大限度保证各种产品潜在故障模式及相关的起因/机理得到充分考虑。对项目以及与之相关的部件都应进行评估。将设计人员的设计思想系统化、规范化、文件化。DFMEA应用与案例分析DFMEA分析表格（参考）分析表格说明关键日期：填入初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的生产设计发布/投入生产日期。FMEA日期：填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。核心小组：列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名。分析表格说明内容说明严重度和RPN值作为改进的依据每一个分析对象单独填写一张表格同一个分析对象可以有一个或多个功能同一个项目功能可以有一个或多个故障模式同一个故障模式可以有一个或多个故障原因，每个故障原因独立占一栏一个故障模式可能对应一系列故障后果，均填写在同一栏DFMEA实施流程确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页DFMEA实施流程接上页是否要纠正？建议纠正措施确定责任人和完成日期纠正措施效果判定是否满足要求？生成控制计划评审通过否是是否DFMEA实施案例（液晶显示器）相关资料的收集和整理产品功能分析DFMEA分析DFMEA输出相关资料的收集技术规范和研制方案：确定产品的环境条件、工作原理图和故障判据设计方案论证报告：有助于确定可能的故障模式和原因设计数据和图纸：确定执行各种系统功能的每项产品及结构，从系统级开始直至系统的最低一级产品对系统的内部和接口功能进行阐述以往经验：获得相似产品的故障信息、维修措施和改进方案等相关资料的整理故障判据产品结构和接口关系故障模式库（初步构成）故障判据产品结构和接口关系（液晶屏）故障模式库故障模式库数据来源相关标准（IEC60812等）相似产品历史数据功能分析、故障分析，等建议的故障模式库形式建议故障模式库按照产品的层次结构建立建议的故障模式库形式故障模式库的形式为系统名称+故障模式+故障描述系统的每个节点挂接下表所示的故障模式产品功能分析液晶显示器的结构组成如下。产品功能分析对17inchMask变更的影响要素进行分析，Mask设计变更主要影响液晶屏部分，而对于驱动电路和背光单元的影响很少，故针对液晶屏部分开展DFMEA。将QFD用于产品功能分析，确定关键项目。产品功能分析液晶屏的组成如下图所示。对于17inchMask变更产品，评价及设计要素为TFT器件(单元Pixel)、Mask设计和周边回路。本例从这三方面进行DFMEA分析。液晶屏DFMEA分析Step1确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页液晶屏DFMEA分析Step1功能反映了产品的设计意图或功能需求。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step2确定故障模式确定产品的故障模式可以遵循以下几种思路：功能丧失(NoFunction)；功能降低(Partial/DegradeFunction)；间歇性功能(IntermittentFunction)；非预期功能(UnintendedFunction)。液晶屏DFMEA分析Step2元器件/零部件、子系统或系统可能发生的潜在故障而不能达到或交付项目/功能列中描述的期望的功能。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step3根据故障模式确定故障后果液晶屏DFMEA分析Step3顾客能够感知的故障模式对功能的影响。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step4故障风险分析建立风险判别准则严重度发生频度检测度计算风险顺序数RPN＝严重度×发生频度×检测度风险判别（一维）严重度（二维）严重度&发生频度风险矩阵（三维）风险顺序数值严重度判别准则严重度：是一给定故障模式最严重的影响后果的级别。判别准则并不唯一，可根据产品具体特点和实际需要进行制定。本例中采用的严重度判别准则如右表所示：严重度判别流程故障影响安全吗？87丧失降低Yes910无预警有预警Yes65丧失降低Yes432多数用户部分用户少量用户Yes影响基本功能吗？No影响附加功能吗？No是用户不满意的缺陷吗？No1No液晶屏DFMEA分析Step4严重度是故障模式最严重的影响后果的级别。严重度数值的降低只有通过改变设计才能够实现。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step5确定故障原因确定产品故障原因的思路个体差异(PP)（如：加工、装配缺陷等）内部环境(SI)（如：内部结构、布局、兼容性、参数等）顾客使用(CU)（如：顾客使用习惯、频次、负荷等）随时间改变(DG)（如：腐蚀、磨损、疲劳、电迁移等机理）外部环境(EE)（如：温度、湿度、电磁、振动等环境）确定故障原因故障模式的收集途径：头脑风暴故障树分析因果分析、功能/流程分析Pareto分析相似产品分析历史故障数据的总结，等确定故障原因利用故障树确定故障原因（以静电击穿故障模式为例）——最小割级分析液晶屏DFMEA分析Step5是设计薄弱环节的指示，其后果是故障模式。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step6发生频度判别准则发生频度：产品故障起因/机理在设计寿命内出现的可能性。可根据需要自行定义，本例中采用的判别准则如下表所示：液晶屏DFMEA分析Step6确定的故障原因在设计寿命内出现的概率。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step7当前设计控制措施设计控制措施是否已采取了纠正预防措施？是否已具备相应故障检测方法和试验手段？液晶屏DFMEA分析Step7已经在相同或相似设计中使用的控制措施。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step8检测度判别准则检测度：与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级数，可根据需要自行定义。本例中采用的准则如下：液晶屏DFMEA分析Step8与设计控制中所列的最佳探测控制相关联的定级数。液晶屏DFMEA分析确定功能鉴别故障模式故障后果鉴别故障原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页Step9液晶屏DFMEA分析Step9严重度、发生频度和检测度三者的乘积。液晶屏DFMEA分析接上页是否要纠正？建议纠正措施确定责任人和完成日期纠正措施效果判定是否满