品质管理资料FMEAVDA精编版.docx
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品质管理资料FMEAVDA精编版
作为质量预防方法的系统FMEA应该在产品形成过程的初期阶段得到应用并找出潜在缺陷，以便采取预防措施，避免潜在缺陷的发生。
系统FMEA是一种小组工作方法，其目的在于减少开发过程与规划过程中的风险。
系统FMEA可以在初期阶段促进各学科、各相关部门之间的合作。
此外，系统FMEA记录了企业内各专家的知识。
1.3FMEA方法的发展
从表面上看，过去在使用FMEA时存在一些缺点：
·实施设计FMEA时，只考虑各构件的缺陷，而没有系统地考虑所有构件之间的功能关系。
·实施过程FMEA时，只考虑单个过程潜在的缺陷，没有系统地分析整个生产过程。
·实施FMEA时只使用FMEA表格，没有关于功能与缺陷功能之间关系的系统的描述。
因此，有必要把此方法进一步发展为产品系统FMEA和过程系统FMEA。
VDA86版FMEA表格
缺陷模式及影响分析
第页共页
型号/生产/批号:
零件号:
更改状态:
负责人:
公司:
部门:
日期:
构件/特性
潜在的缺陷
潜在的后杲
潜在的缺陷原因
V/P
A
B
E
RPZ
改进状态
V/T
A
B
E
RPZ
进入关于所分析系统结构的系统FMEA阶段
VDA96版FMEA表格
缺陷模式及其影响分析
系统FMEA过程FMEA
编号：
共页
第页
型号／生产／批号：
零件号：
更改状态：
负责人：
公司：
部门：
日期：
型号／生产／批号：
功能／任务
零件号：
更改状态：
负责人：
公司：
部门：
日期：
潜在的缺陷后果
B
潜在的缺陷
潜在的缺陷原因
避免措施
A
纠正措施
E
RPZ
V/T
B＝缺陷严重性；A＝缺陷发生率；E＝缺陷发现率；
V＝负责人；T＝完成日期；风险优先指数RPZ＝B×Ａ×Ｅ
图表1.1：
FMEA方法的发展
2产品过程的系统FMEA的基础
下列章节描述了系统FMEA的基本方法
2.1系统FMEA的定义
在为产品和过程实施系统FMEA时，必须在设计FMEA与过程FMEA中增加下列步骤：
·把要研究的系统结构化，把它分成系统元素，并说明这些元素间的功能关系；
·从已描述的功能中导出每一系统元素可想象的缺陷功能（即潜在的缺陷）；
·确定不同系统元素缺陷功能间的逻辑关系，以便能在系统FMEA中分析潜在的缺陷、缺陷后果和缺陷原因。
系统FMEA使用的对象是产品开发与过程规划。
产品系统FMEA把产品系统中的潜在缺陷功能看作为潜在的缺陷。
缺陷分析根据需要逐级深入到单个构件的设计缺陷。
产品系统FMEA的流程也可以用于对制造过程的分析。
过程系统FMEA把生产过程（如：
生产、装配、物流或运输）中的潜在缺陷功能看作为潜在的缺陷。
2.2产品系统FMEA
产品系统FMEA产品考虑了整个产品（如：
一个传动器、一套设备）潜在的功能缺陷。
需要时，要考虑到构件的故障类型。
传统的设计FMEA只考虑单个构件（如齿轮）潜在的故障类型。
产品系统FMEA的缺陷分析方法来自于下列传统的设计FMEA（图表2.1）的缺陷分析内容：
·构件缺陷（F）
构件（如传动器中的传动轴）被认为是系统中的一个元素。
一种潜在的缺陷是：
产品投入使用时的构件物理失效（如轴颈磨损）。
·缺陷原因（FU）
应从基本数据中寻找构件每一个潜在缺陷的原因（如尺寸、表面硬度、材料）
·缺陷后果（FF）
缺陷后果是指，如当推动轴承磨损时导致了传动器的缺陷功能。
缺陷模式及影响分析
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型号/生产/批号:
零件号:
更改状态:
负责人:
公司:
部门:
日期:
构件/特性
潜在的缺陷
潜在的后杲
潜在的缺陷原因
V/P
A
B
E
RPZ
改进状态
V/T
A
B
E
RPZ
传动轴
轴颈
靡损
传动嚣功能受到干扰,车抛锚
轴颈硬度太低
图表2.1根据以前的方法实施的设计FMEA（参照VDA4，1986）
产品系统FMEA（如整车，见图表2.2）的缺陷分析如下：
·系统缺陷（F）
让我们考虑一个由若干构件组成的有限系统（如一个传动器）。
这个系统在工作状况下可能没
有完成其功能。
这个缺陷功能将在产品系统FMEA中作为一种潜在的缺陷（F）。
·系统的缺陷原因（FU）
潜在的缺陷原因将在系统元素的缺陷功能中寻找（如传动轴失效、齿轮失效、轴承失效）。
·缺陷在系统中造成的后果（FF）
潜在的缺陷后果将导致上一级系统元素的缺陷功能（如传动系统损坏），或直接导致整个系统的缺陷功能（如整车有缺陷／“不能开动”）。
统FMEA
以前的过程系统FMEA研究过程中每个环节存在的缺陷，并在FMEA表格中描述（类似于以前的设计FMEA，参照1.3节）。
然而，在过程系统FMEA中，根据系统元素“人，机，料，环（4M）”使生产过程结构化并对生产过程加以描述（如整个过程见图表2.3）。
在这种思考方式中，每一过程被理解为系统元素的任务／功能。
应根据需要，把功能研究与缺陷研究逐步延伸到生产设备的基本数据中去。
这样的思考方式与前面提及的系统FMEA产品的思考方式一致。
图表2.3有缺陷功能的整个过程的系统结构
3实施系统FMEA的五个步骤
实施系统FMEA划分为五个步骤：
图表3.1系统FMEA的五个步骤
这五个步骤介绍了系统FMEA的基本过程，下面要对这五个步骤作详细解释。
3.1系统元素与系统结构（第一步）
系统由若干个系统元素（SE）组成：
在某一个系统结构（如：
硬件设计、组织结构）中这些系统元素按结构设置与排序，用来描述它们在总系统中的结构关系。
在确定系统结构时，并没有对结构层次的数量作原则性的规定。
总系统的结构图（见图表3.2）确保每一系统元素（SE）只出现一次。
在每一系统元素（SE）下设置的结构是独立的分结构。
系统在结构化的同时，也产生了一个分结构系统元素到另一个分结构系统元素物理上的交接。
例如，这样的交接点是：
·两个不同的互相接触的系统元素（SE）（滚动面／轴密封环／轴颈与螺栓／螺母）；
·-个按所选择的系统界限被分解为多个零件的系统元素（SE）。
图表3.2系统与系统结构
通过功能结构图表（功能树与功能网）描述系统中各系统元素（包括系统中交接点）之间的功能关系。
3.2功能与功能结构（第二步）
把系统用系统元素SE结构化（结构树）的目的在于，根据需要对每个系统元素功能及缺陷功能进行分析。
对此，必须具备广泛的有关系统与系统环境条件的知识，如：
热度、冷度、灰尘、喷水、盐、结冰、振动、电干扰等.
功能
不论它在系统中排列在什么位置，每一系统元素SE在系统中有不同的功能或任务（见图表3）.一般来说，每一系统元素为了完成自己的功能还需要其它系统元素的功能。
这些功能可分为输出功能、输入功能和内部功能。
·输出功能是指某一系统元素的功能，是它对该系统元素的上一级元素起的作用或通过交接点对其它分结构的系统元素起的作用。
·输入功能是指来自下一级系统元素或交接点的功能，是它对所观察的元素起的作用。
·某一系统元素的内部功能是指其分结构中被观察元素的功能，这些功能不需要经过交接点就能在功能结构中表示出来（与图表3.4比较）。
图表3.3具有各种功能的系统元素
功能结构
可以用功能结构图表（功能树／功能网）把多个系统元素对某一个输出功能的共同作用表示出来。
在确定某一个系统元素的功能结构时必须考虑相关的输入功能与内部功能。
把综合起来描述一项功能的各个分功能按其在功能结构中的逻辑层次位置连接起来。
图表3.4系统输出功能1的功能结构
图表3.4表明，只有在SE1与SE2实现了功能贡献后，才能实现系统功能1。
同样，只有在SE2.1、SE2.2及SE3.5实现了功能贡献后，才能实现SE1与SE2的功能贡献。
3.3缺陷分析（第三步）
可以对系统描述中所观察的所有系统元素（SE）进行缺陷分析。
·SE的潜在缺陷（F）是指：
从已知功能中导出的所描述的缺陷功能，如：
没有完成功能或功能受到限制。
·潜在的缺陷原因是（FU）指：
下一级此SE及通过交接点与此SE相关的SE的所有可以想象的缺陷功能。
·潜在的缺陷后果（FF）是指：
给上一级SE及通过交接点所涉及的SE所造成的缺陷功能。
缺陷功能结构
系统FMEA的缺陷分析是以已知的功能与功能结构为基础，而导出缺陷功能，并确定缺陷功能结构（缺陷树／缺陷功能树／缺陷网），见图表3.5。
图3.5缺陷功能1的缺陷功能结构
把确定的缺陷功能结构分别填入系统FMEA表格中的“潜在的缺陷后果”、“潜在的缺陷”及“潜在的缺陷原因”栏内，见图表3.6。
潜在的缺陷后果潜在的缺陷潜在的缺陷原因
图表3.6作为FMEA表格基础的缺陷功能结构
根据缺陷结构的深度，可以在不同的层次制定系统FMEA表格，并把缺陷功能结构的内容填入表格中的三栏。
缺陷分析完成之后，就是风险评价。
3.4风险评价（第四步）
应对每种缺陷原因的风险进行评价。
为了能对给定的系统进行风险评价，就要在开发与规划阶段考虑已制定的预防措施与发现缺陷的措施。
风险评价的尺度是风险优先指数（RPZ），它由三个要素组成：
B用来评价缺陷后果的严重性
A用来评价缺陷原因发生的概率
E用来评价缺陷原因、缺陷或缺陷后果发生后被发现的概率
对于B、A和E采用了10～1分的评价值。
风险优先指数（RPZ）的计算方法是：
RPZ＝Ｂ×Ａ×Ｅ
严重性B
根据缺陷后果对整个系统及最终消费者（外部顾客）所产生的影响来确定B值的大小。
例如，如果存在安全风险、没有满足法律规定或发生的缺陷导致车辆不能行驶，则B值的大小为“10”或“9”。
如果缺陷后果对最终消费者只产生微不足道的影响，则B为“1”。
此外，可以从内部顾客的观点出发，制定与第11章附录表11.3中表1及表2相类似的标准，来评价B值的大小。
例如，在过程系统FMEA中内部顾客是生产链中的接受者（见第7章和8章中的实例）。
预防措施与发现缺陷的措施
根据已制订的预防措施与发现缺陷的措施的有效性来评价缺陷发生的概率与发现缺陷的概率（A与E）。
在系统FMEA中，对缺陷原因分析得越详细，A与B的评价结果的变化就越大。
在系统FMEA中，可以根据经验值（如类似系统的可靠性率）来评价A值与E值。
如果在一个新系统中包含有已评价的子系统，则必须根据可能改变的边界条件来验证评价结果（见第7章和第8章的实例）。
发生率A
在评价缺陷原因的发生率时要考虑制定的所有预防措施。
如果缺陷原因发生的概率很高，则A值为“10”。
如果缺陷原因不可能发生，则A值为“1”（见第7章和第8章的实例）。
发现率E
在评价已发生缺陷原因的发现率时要考虑制定的所有发现措施。
也可以利用发现缺陷与缺后果的措施来评价缺陷原因的发现率E。
这样，对已发现的缺陷或已发现的缺陷后果的所有缺陷原因来说，这些发现措施将得出共同的发现率E。
一般在原因链/影响链中发现缺陷的可能性越早越好。
如果没有计划采取发现措施，如试验措施或检验措施，则评价值E为“10”。
如果在开发阶段通过所有的试验措施能完全确定某一缺陷原因或在生产过程中保证能在缺陷发生的地点发现缺陷，则评价值E为“1”。
A值与E值评价说明的意义
A值的评价结果说明了缺陷产品发生的概率，而E值的大小则说明了已产生的缺陷产品被及时发现的概率。
A×Ｅ说明了有缺陷产品流入顾客的概率（见第7章和第8章的实例）。
评价标准实例
同附录11.3中的表1和表2。
表1:
设计FMEA评价标准
严重性评价B
发生率评价A
缺陷率（ppm）
发现率评价E
验证方法的有效性
特别严重缺陷
10安全风险，没有满足法律要求
9车辆不能运行（抛锚）
非常高
10缺陷原因发生的频率很高
9不能使用或不合适的设计
500.000
100.000
非常低
10不能发现已发生的缺陷原因
9没有或不能验证设计的可靠性，验证方法的不可靠
90%
严重缺陷
8车辆的功能受到强烈的限制
7需立即强制性地送到维修站，重要子系统的功能受到限制
高
8缺陷原因重复发生
7有问题的不成熟的设计
50.000
10.000
低
8已发生缺陷原因的发现率很低
7不能验证设计的可靠性，验证方法不可靠
98%
中等严重缺陷
6车辆的功能受到限制
5立即送到维修站维修
4不需立即强制性地送到维修站，重要的操纵系统与舒适性受到限制
中等
6缺陷原因偶尔发生
5合适的设计
4比较成熟
5.000
1.000
500
中等
6可以发现已发生的缺陷原因
5可以验证设计的可靠性，
4验证方法比较不可靠
99.7%
轻微缺陷
3对车辆的功能影响较小
2须在下次按计划到维修站维修时排除，操纵系统与舒适性受到限制
低
3缺陷原因很少发生
2可靠的设计
100
50
高
3已发生的缺陷原因被发现的概率很高
2通过了许多互相独立验证方法的验证
99.9%
非常轻微的缺陷1对车辆的功能几乎没有影响，只有专业人员才能察觉
很低
1缺陷原因不可能发生
1
很高
1肯定能发现已发生的缺陷原因
99.9%
表2:
过程FMEA评价标准
严重性评价B
发生率评价A
缺陷率（ppm）
发现率评价E
验证方法的有效性
特别严重缺陷
10安全风险，没有满足法律要求
9车辆不能运行（抛锚）
非常高
10缺陷原因发生的频率很高
9不能使用或不合适的过程
500.000
100.000
非常低
10不能发现已发生的缺陷原因
9没有或不能检验缺陷原因.
90%
严重缺陷
8车辆的功能受到强烈的限制
7需立即强制性地送到维修站，重要子系统的功能受到限制
高
8缺陷原因重复发生
7有问题的不成熟的过程
50.000
10.000
低
8已发生缺陷原因的发现率很低
7低或者不能被发现,检验不可靠.
98%
中等严重缺陷
6车辆的功能受到限制
5立即送到维修站维修
4不需立即强制性地送到维修站，重要的操纵系统与舒适性受到限制
中等
6缺陷原因偶尔发生
5过程的问题较少
4少
5.000
1.000
500
中等
6可以发现已发生的缺陷原因
5检验比较可靠，
4
99.7%
轻微缺陷
3对车辆的功能影响较小
2须在下次按计划到维修站维修时排除，操纵系统与舒适性受到限制
低
3缺陷原因很少发生
2可靠的设计
100
50
高
3已发生的缺陷原因被发现的概率很高
2概率很高,检验可靠,如多种互相独立的检验.
99.9%
非常轻微的缺陷1对车辆的功能几乎没有影响，只有专业人员才能察觉
很低
1缺陷原因不可能发生
1
很高
1肯定能发现已发生的缺陷原因
99.9%
3.5优化（第五步）
RPZ值与单个的B、A、E值清楚地说明了系统风险。
当RPZ值或单个的B、A、E值很大时，必须采取改进措施。
按下列顺序采取优化措施：
1.设计更改、消除缺陷原因或降低缺陷后果的严重性；
2.提高设计的可靠性，减少缺陷原因的发生率；
3.采取有效的发现缺陷原因的措施（尽可能避免附加的检验）。
对于所制定的优化措施必须在FMEA表格中指定负责人与完成日期。
在确定提高可靠性或发现率的措施后，需重新进行临时的风险评价。
当实施完规定的措施并验证其有效性后，应进行最终的风险评价，并确定RPZ值。
当设计发生重大更改时，要按上述五个步骤对其涉及的零件重新进行系统FMEA。
风险优先指数RPZ的分析
在很多数情况下，RPZ的绝对值并不能足以说明是否需要采取优化措施。
同样，把某一“确定的”RPZ值作为企业控制界限是不合理的，因为各个系统FMEA的评价标准可能不同。
4系统FMEA的搭接
本部分将描述搭接点的一种形式。
这些搭接点不仅在被研究的系统内部才能存在，而且在不同的系统FMEA之间也可能存在。
4.1系统内部
在系统不同的层次上确定系统FMEA之间的搭接点是处理复杂系统（如传动器）的前提条件。
借助于这样的确定，在处理复杂的系统FMEA时就可以实现有条理的分工。
对于零部件（如球轴承）的生产厂家来说，这就意味着他的系统FMEA是从一个确定的范围开始，比如：
传动器壳体孔内的球轴承外环座处。
为了确定搭接点，需要选择SE来描述系统。
不同研究层次上的系统FMEA之间的界限与联系可以通过确定搭接点来实现.
搭接点
SE
FF
F
FU
系统FMEA层次1
FF
F
FU
系统FMEA层次2
FF
F
FU
系统FMEA层次3
系统
图表4.1不同的系统FMEA的搭接
图表4.1表明了系统FMEA的搭接，某一确定SE的缺陷功能分析体现在3个不同深度的系统FMEA中。
在层次1的系统FMEA中，在搭接点被研究的SE的缺陷功能是缺陷原因（FU）。
在层次2的系统FMEA中，该SE的缺陷功能被认为是缺陷（F）。
在层次3的系统FMEA中，该SE的缺陷功能是缺陷后果（FF）。
4.2不同的系统之间
在产品系统FMEA与过程系统FMEA之间也存在着系统FMEA的搭接。
这样的搭接支持了开发部门与生产部门之间的合作。
如图表4.2所表示的那样，可以根据系统的复杂性来采用不同程度的搭接。
SE
搭接点（产品/过程）
FF
F
FU
产品系统FMEA层次1
FF
F
FU
产品系统FMEA层次2
FF
F
FU
产品系统FMEA层次3
（设计FMEA）
FF
F
FU
过程系统FMEA层次1
FF
F
FU
过程系统FMEA层次2
（过程FMEA）
图4.2过程FMEA与设计FMEA的搭接点
5系统FMEA的表格
图表5.1所示的系统的FMEA表格是根据第三章中阐述的缺陷分析与风险评价重新设计的。
缺陷模式及其影响分析
产品系统FMEA过程系统FMEA
编号：
1
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型号／生产／批号：
1
零件号：
1
更改状态：
负责人：
1
公司：
部门：
1
日期：
型号／生产／批号：
2
功能／任务
零件号：
2
更改状态：
负责人：
2
公司：
部门：
2
日期：
潜在的缺陷后果
B
潜在的缺陷
潜在的缺陷原因
避免措施
A
纠正措施
E
RPZ
V/T
5
6
14
3
4
7
12
8
12
14
9
12
10
12
14
11
12
15
13
B＝严重性评价；Ａ＝发生率评价；E＝发现率评价；Ｖ＝负责人；
Ｔ＝落实日期；风险优先指数ＲＰＺ＝Ｂ×Ａ×Ｅ
图表5.1VDA96版系统FMEA表格
5.1VDA96版系统FMEA表格的内容
（1）基本数据
要根据各产品和过程的要求，把数据填入表头或系统FMEA首页。
这些数据必须能表明被评价的系统。
（2）系统元素／功能／任务
描述被研究的系统元素及其功能／任务。
（3）潜在的缺陷
填入
（2）中SE可能存在的缺陷（缺陷功能）。
（4）潜在的缺陷原因
分析各种缺陷的潜在原因，并填入本栏。
对此，可能用到：
质量记录、售后市场经验、寿命数据、可靠性数据、使用条件（如热度、冷度、清洁度、电流供应的波动）等。
（5）潜在的缺陷后果
描述缺陷或缺陷功能对整个系统或对最终消费者可能造成的影响。
（6）严重性评价（B）
根据缺陷后果对整个系统所造成的影响程度来确定严重性B值的大小（见第3章中的表1与表2）
（7）预防措施
对于每个潜在的缺陷原因来说，那些在研究时间点已落实的预防措施应作为风险评价的基础；只有在进行完风险评价之后才能确定在将来要实施的预防措施。
产品系统FMEA的预防措施是设计措施，这些设计措施能在设计阶段减少缺陷原因的发生率或达到技术上的可靠性。
（8）发生率评价（A）
确定每一缺陷原因的发生率时，应考虑所有有效的预防措施（见第3章中的表1与表2）
（9）发现措施
发现措施是指那些能发现缺陷原因、缺陷和缺陷后果的措施，那些在研究时间点时已有效的发现措施对风险评价很重要。
（10）发现率评价（E）
确定每一缺陷原因的发现率时，应考虑所有有效的发现措施（见第3章中的表1与表2）
（11）风险优先指数（RPZ）
风险优先指数是B、A和E的乘积。
它向系统的使用者表明了系统风险的大小，并作为是否需要对系统采取优化措施的决定标准（RPZ＝Ｂ×Ａ×Ｅ）
（12）优化
当RPZ值或单个的A、B和E值较大时必须采取优化措施。
A、B、E及RPZ值说明了系统风险，并表明了系统优化的切入点。
（13）需确定落实措施的负责人（V）与完成日期（T）。
（14）优化后的风险评价按（6）、（8）和（10）条进行。
（15）重点确定风险优先指数按（11）条进行。
5.2VDA96版FMEA表格的优点
（1）适合于产品系统FMEA与过程系统FMEA过程；
（2）每个系统元素的基本数据均可填入表头（更改状态、零件号、……）成为一个FMEA表；
（3）能在表头中以行的形式填入功能／任务而不需另外增加栏；
（4）通过增加表头的行能反应出是否采取了设计更改措施；
（5）改变了排序：
潜在的缺陷后果／潜在的缺陷／潜在的缺陷原因；
（6）分开描述预防措施与发现措施；
（7）在评价栏旁增加了相应的分析栏；
（8）增加了栏的宽度，可以把优化措施填入栏中；
（9）适合于计算机的格式（A4纸）；
（10）V／T栏中的记录表明了FMEA已完成的与未完成的关键项目（快速浏览）；
（11）对更改状态的数量没有限制（竖排列）
按VDA86版表格实施的FMEA也有效。
当基本内容不变时，其它的格式也同样有效。
6系统FMEA的组织流程
6.1在小组中制定系统FMEA
必须由有组织工作小组（图表6.1）实施系统FMEA，该工作小组由各负责的职能部门系统专家和方法专家组成。
其原因是：
·可以利用许多人的知识和经验；
·增加系统FMEA结果的认可度；
·促进跨部门的联系与合作；
·通过方法专家的支持，保证了系统的有效的工作。
系统FMEA小组的组成
图6.1系统FMEA小组的组成
系统FMEA
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