FMEA实践篇

FMEA实践篇

FMEA简介

FMEA是一个工具，是服务于工作的，既然是服务于工作的，就需要使用人员能很方便操作、使用，也就是说FMEA应该是很简单的。如果学习或参与培训，感觉FMEA很难，那有可能是学习或培训方法不合适，不如先重新审视一下FMEA这个工具，思考FMEA的本质，FMEA的目的是什么，能够解决什么样的问题。

FMEA强调的是预防，是在问题发生之前就将可能发生的问题提前识别、对策，确保设计的产品能够满足顾客需求；确保设计的生产过程能够生产出符合设计要求的产品，有充足的产能可以满足顾客交付，方便现场操作人员操作。FMEA在定版后需持续更新，将后期的问题完善至FMEA中，所以它也是持续改进的一部分。

设计的预防控制就是从设计能力、从经验、从设计规范或设计标准上去确保设计没有问题，是针对发生原因，针对所要设计的要素或特性进行预防，即确保所要设计的要素能满足产品功能需求或满足设计意图。所以发生度或预防控制能力，不是随便填写等级，要有证据能够证实等级评估的合理性。

FMEA是一种结构化的方法，是风险思维的表格化体现，它将风险思维的思维模式，转化成一个表单，让不具备风险思维的人员也能够按部就班的识别出潜在的风险。

风险控制要将风险识别完整，要将有限的资源优先投入于影响较大的风险控制，以期达到最大的收益。FMEA这种结构化方法，可以有助于全面的识别潜在的风险，且可以量化评估风险影响。

FMEA的目的是提前识别潜在的或可能的失效，并制定保证措施，既是支持设计的质量也是管理设计的质量。产品设计和开发是输出样件和图纸，将顾客需求转化为产品特性。过程设计的目的是搭建好合格的生产线，能够低成本高效率地输出合格产品，实现产品按期交付。

DFMEA的目的是基于客户需求和要求，在预期的环境或条件下确保设计的产品功能满足顾客需求和要求，让顾客用着满意，这是设计FMEA做的工作。

如果顾客需求和要求识别不完整，或识别错误，或者是顾客或产品的使用环境和条件识别不充分和不正确，产品设计也无法确保满足顾客需求和要求。

产品功能的发挥总是在一个环境中进行的，产品使用环境的识别一般可以按一分为二的原则进行识别（内部环境、外部环境），所以要明确各项功能在不同环境的发挥情况，发挥程度，而这些都是要求量化的，量化后的功能就是要求，在此处我们需要知道一下可靠度这个概念，可靠度就是产品在规定条件和规定时间内完成预定功能的能力。当说产品功能具体的设计要求时，都不是孤立地在说某个产品功能，而是要结合使用环境和条件，比如城市、山地等外部环境，车辆自重、结构等内部环境，而且还要考虑环境条件的组合和相互作用。

功能要求的输入渠道，比如政府法律法规、市场调研、 络查询（技术和专利等）、和顾客方签订的技术开发协议、类似产品FMEA、企标、标杆研究和分析、失效问题（顾客投诉、售后问题），不管上述哪个渠道识别功能要求，都要注意产品的使用环境中，这样才能确保输入的完整性和正确性，要不然会降低参考价值。

案例展示如下：

功能	环境
功能1：降速	内部环境1：车身重量	外部环境1：城市道路
	内部环境2：车身结构	外部环境2：矿区道路

所以产品某个下层级的特性的试验，一定是面向产品上一级和总成级的功能，不面向功能的试验验证是无意义的。为此，产品设计过程中仿真验证、样件试验等都要尽可能接近实际顾客使用环境状态，越接近实际使用状态，试验越准（样件越接近量产工装状态，试验环境越接近使用环境，试验准确度越高），所以在开发成本和周期允许情况，会以正式工装样件试验为准，才能评价是否真正满足顾客需求和法律要求。

客户有什么需求啊？拿手机的设计举例，顾客用手机时，肯定不想手机掉地上了屏幕直接就坏了。这个问题设计怎么考虑啊？什么材质、什么厚度、什么角度、落地时的受力部位和受力大小、怎么去加固？这是DFMEA要做的工作。本质是所设计的每一个尺寸每一个特性都是为了支撑它的功能，这尺寸、厚度应该设计为多少呢？这是产品设计就要考虑的。

除了产品功能外，DFMEA还需要考虑什么呢？要考虑制造和装配的效率和可行性。如果产品结构设计出来加工比较困难， 废比较高，模具不好设计。或者产品结构设计出来了容易出问题，还需要模具或工装、工艺参数去保证，那就增加质量风险和成本。例如：我们所说的公差分配，设计间隙，也是考虑了是否容易装配。

DFMEA的其他作用还有，比如尺寸不合格，超出规格范围了，不合格评审时怎么怎么判断啊？有什么影响啊？能否让步接收？品技职能应该懂一些产品的，这是职能定位，还有呢？在保密情况下DFMEA可以给出答案，如果DFMEA还说不清的话。，可以看一下设计规范，这个尺寸的公差是怎么算出来的，安全量留了多少。10%、5%不一样，设计规范应该体现这个。

PFMEA的目的也是制造过程的目的，即通过制造过程设计，用最少的成本能制造加工出满足图纸和顾客要求的产品，尽量不制造和不流出不合格品，确保员工作业安全和职业健康，符合法律法规的要求（如环保），产品成本有竞争力，满足预期的利润率，满足产能需求或交付，尽量让员工轻松工作等。

PFMEA的作用：①是防错的基础，即根据失效的风险和严重程度，列出防错的优先等级，计算投入产出比；②是控制计划和现场管控（标准作业）的基础；③是制程经验的积累；④是产品的不良问题经验的积累；⑤是SPC的基础。

衡量制造过程设计的绩效指标，就是将PFMEA或制造过程设计的目的进行量化，比如制造费用占产品成本的比例、不合格率、返工返修比率和成本、 废率、设备和工装的投入成本、标准工时或生产力、用工人数或人工成本等。

DFMEA与PFMEA的关系

DFMEA的目的是为了确保设计的产品满足顾客及相关方的需求，顾客及相关方（最终使用者、政府、生产现场等）需求的是产品功能，并要求产品功能在相应的环境下都能得到满足，这也就是功能/要求，不符合功能/要求就是失效模式。对于具有一定功能的分总成和总成产品来讲，产品的功能是通过产品的什么特性支持的呢？是产品材质、结构、尺寸和软件设计等要素，因此产品材质、结构、尺寸和软件设计等设计错误，就会导致产品功能无法实现，进而导致顾客需求无法满足，所以失效原因就是产品材质、结构、尺寸和软件设计不合理。DFEMA应用的过程是产品从无到有的过程，是为了选择最合适的下层功能、材质、结构、尺寸、软件设计等设计要素。

PFMEA的目的是为了确保设计的过程可以安全、高效率、低成本地生产出满足设计要求的产品。PFMEA设计时顾客需求已转换为产品特性，只要生产的产品符合产品设计要求（质量要求）即可满足最终顾客需求，所以产品设计要求是PFMEA的一个重要输入，除此之外做PFMEA时还需要考虑产品交付、作业安全、法规要求等，这也是PFMEA的输入，也需要重点满足。产能要求、质量要求、安全要求、法规要求等，这就是过程设计需要满足的要求，不满足要求就叫失效。也就是说产品要求是PFMEA的输入。另外，产品设计不足的情况，要靠PFMEA去补充。即产品设计不合理，要通过过程设计去弥补或靠制程去管控。

比如：①因为产品设计的制约或限制，设计规格值距离风险临界值有风险，那么要靠制程能力降低发生和流出风险；②制程是产品设计的下游，产品设计影响过程设计；③基于工艺水平，制约产品设计；④根据DFMEA确定的产品特性（严重度）决定过程设计的资源分配。

过程的功能、要求是依靠过程的要素支撑的。过程要素分为加工方式、人员技能、作业方法、工艺参数、生产环境等，如果过程要素出现问题就会导致过程失效，这也就是过程失效的原因。为了确保失效不会发生，需要选择合适的过程并对过程要素进行监控。所以PFMEA应用的过程是过程从无到有的过程，是为了选择合适的过程要素并控制过程要素。值得注意的是，如果过程失效会导致产品不符合设计要求，进而导致产品功能无法满足顾客需求，这时候产品的失效模式与过程的失效模式造成的影响是一样的。

从上述的两段话可以看出来，DFMEA和PFMEA的功能要求是不一样的，失效模式也是不一样的，失效原因也是不一样的。但是DFMEA与PFMEA之间存在一定的关联性，即产品要求是过程设计的输入，过程设计需确保能够生产出满足质量要求的产品。同时过程设计是产品设计的下游顾客，产品设计需考虑过程设计可否实现，即考虑基于现有技术设计的过程，能否生产出满足设计要求的产品。

PFMEA中的失效模式与DFMEA中的失效原因可能存在一定的关联性，但不是完全对应的关系。比如产品设计原因导致制造过程容易出现不合格。DFMEA中的失效原因指的是产品设计本身的不足，也就是产品本身的结构、材质、尺寸的不足，当DFMEA分析到失效原因时，产品各个特性的值并未确定，而是通过后序的控制预防、控制探测，必要时采取进一步措施等一系列手段再得出合理的产品特性值，即结构、材质、尺寸的具体值。得出的产品特性值再加上产品功能是过程设计的一个输入，过程的目的之一就是输出满足产品的这些特性要求，这些特性值就是评价生产的产品是否符合要求的标准。过程的目的是过程的功能，达不到预期的功能就是失效，不能生产出满足要求的产品，也就是PFMEA中的失效模式。

FMEA的实施过程

FMEA是一个工具方法，需要在公司的管理体系中有合理的定位，才能真正发挥出FMEA的作用。在IATF16949标准实施、APQP、质量改善活动、六西格玛等工作中都有可能会用到FMEA，而这些活动也应有各自的定位，不能各自为战，只有统一策划才能让公司的体系有序并且高效和有效地运行起来，不能说因为不同的工作属于不同的职能或部门，彼此不管不顾而影响公司整体效率。

因为FMEA的开发或编制可能涉及多个职能或部门，所以从管理角度要有一个部门和人员对FMEA的进度和质量总体负责，以利于FMEA的顺利实施。

以下这些问题是实际工作中的问题，有的问题可能感觉很“简单”，但的确是实际工作中的疑问。没有低级的问题，只有低级的答案。鼓励大家学好理论知识，理论结合实践，能解答好各种问题。

问：产品结构会影响产品的功能，产品结构又由尺寸组成，需先定产品结构再定结构中的各个尺寸和公差，产品结构设计的不合理算是一种失效原因吗？这种结构选型需要在DFMEA中进行分析吗？

答：先整体设计或总体设计，再细节设计；或者是先有方案和框架，再进行详细设计。方案属于上一层次，细节属于下一层次，属于两个不同的分析层次，都需要进行风险分析，至于是否用FMEA的格式，那不重要，关键在于是否进行了风险分析。

问：DFMEA功能识别的时候，框图、边界图的作用是什么？

答：框图、边界图的作用是识别接口关系、功能界限。在识别功能、要求的时候，合理的把握接口、界面很重要。如果接口、界面把握不好，就会造成失效模式识别不全，可能导致后期出现问题。无论是接口还是界面，只要内部统一，能够达到应有的作用即可。实际工作中识别接口关系还相对容易一点，定义功能界限的边界才是真正需要下功夫的地方。

在做FMEA的时候，零部件是放到系统里分析还是单独作为零部件分析不重要，重要的是分析的时候不漏东西,而且相互关系还要全面，就是谁和这个零部件有关系，这也是重点。

边界、范围是自己定的，尤其是一些小零件、有时没有必要单独进行分析，有时候放到总成里进行分析完全是可以的，甚至是比较有利的。

FMEA分析的重要原则是：①不漏内容；②放到合适的界面、层级进行分析，确保能够提高分析的效率。例如挂钩，适合放在总成中进行分析，不必非放到分总成中进行分析，因为总成与整车的连接部位就是挂钩，这时候在总成分析的时候就能识别挂钩的下一级特性要求，不必非要在分总成或零部件中分析。

使用工具的时候不要犯教条主义的错误，只要我们能够划分的合理，分析不会遗漏内容，那划分的就合适。如挂钩的焊道分析，直接挂钩中可能不利于分析可焊性，这时候放到分总成或总成中进行分析更合适。原则是，应该放到总成、分总成分析的就不要在零件层单独分析，其它的放到分总成并不会影响分析效果及效率的，可以单独分析，也可以放到系统里进行分析。

问：在设计某总成时，如果总成漏油会导致总成内部齿轮之间的摩擦增大，影响内部齿轮的可靠性，这时候“液体保持”功能不足会导致产品的“可靠性”功能不足，在开发DFMEA的过程中，分析“可靠性”功能时，“液体保持”是不是要放到“失效原因”栏？

如果把漏油当作可靠性的失效原因，要解决漏油问题还是通过密封性的设计来解决，相当于绕弯了。相互作用的确也可能会导致失效，各自确保质量即可。就像DFMEA时不要分析零部件不合格，因为零部件的质量靠零部件的FMEA去确保。比如两个功能互相影响，在设计时要互相考虑，在分析原因时就没必要互相当做失效原因了。如果非要当做失效原因，也没关系，因为要想解决这是失效原因，还是要回到这个功能的设计，相当于绕弯了。

所以FMEA的基础模板或基础FMEA很重要，把分析思路直接固化下来，直接填写设计值即可，不用被这些FMEA 的应用技巧问题所困扰，能降低FMEA应用的难度，提升FMEA或设计效率。

问：是否需要进行SE是根据影响而定的，失效影响对应的是失效模式，再往上追溯是功能和要求，但是在实际SE的时候是研讨的某个特性值，仅是功能要求的原因之一，这矛盾吗？

答：顾客给出设计要求或功能需求，供应商需要满足顾客要求或功能要求，这是供应商负责设计的内容，怎么设计这些特性才能满足顾客功能和要求？属于供应商设计的内容就是供应商可能需要研讨或SE的内容。

问：（特殊特性）分类用来标注高优先级别的失效模式及其相关原因，怎么理解？

答：某个原因导致某个失效模式，进而产生失效影响，就相当于原因影响了某个功能，功能是特殊的，这个原因也是特殊。分类是为了控制，尤其是额外控制。

FMEA参考手册说得很简单，就是说了说原理和原则，有的事情需要进一步思考，要不然应用时就会有疑问。

问：对于FMEA文件来说，是表格化的。分类那一列，如果一个分类符 是按一个产品特性要求标的，那就按产品特性要求合并所在行；若是按一个失效模式标的，那就按每个失效模式要求合并所在行，若是按每个失效起因标的，那就不能合并行。如果分类是对应设计特性或失效原因，但是失效原因后边又很多行，这个符 要标在哪一行？

答：一个特性可能会导致不同的失效模式，不同的失效模式的影响也不同，需要按最高的影响或严重度标记失效原因。从应用角度，分类针对的是失效原因的分类，也就是设计特性的分类。其实就是对将每一个需要额外控制的特性进行分类。

一个功能可能有多个的设计特性支持，但不一定每个特性都影响功能。举个例子，比如某个产品是安全件或功能件，那这个产品的每个尺寸都影响安全或功能吗？不一定！但是FMEA是按结果和原因进行承接，也就是只罗列导致失效模式的失效原因，所以有列出的失效原因都会导致失效模式，所以这个分类可以既是对失效模式及其影响的分类，也是对设计特性或失效原因的分类。

也就是说一个功能可能有不同的产品特性支持，这些产品特性或者设计特性就是潜在失效原因，因为这几个设计特性或失效原因都能造成这个失效模式，表示这几个特性的影响也是一样的，那就是相同的符 。相当于让分类符 对应功能失效模式和影响，后面支持功能的特性自然就找到组织了。在实际工作中，比参考手册的案例要复杂点。

问：在第四版FMEA案例中，为了降低风险，做了一次验证，但是最后不仅探测度降低了，发生度也降低了，这里边的原理是什么？

答：其实是改变了设计特性，然后对设计更改的效果进行试验验证。案例中说得不详细，所以不易理解。想一想，为什么会有建议措施？肯定是想改变或提升，有设计上的改变才可能有提升。

答：需要在设计完成之前。想解决设计上的风险，不在设计完成之前合适吗？如果产品设计还需要更改，但是因为项目进度，只能先开模具（后期可以修改），也只能这样，这是实际工作！工具方法需要结合实际工作。如果因为特殊情况无法解决设计问题，后续更改可能需要承担一定的风险或更多的费用。FMEA能识别出风险即可，这是重点。

现行的预防控制如果不满足控制需求，也可以在设计时更改控制措施啊！比如之前因为设计能力或经验不足，但在这次设计时提升了设计能力，或者设计方法有了改进，这很正常。

实际工作中，探测控制的实施除了起到把关的作用，还可以起到经验沉淀、指导和优化设计的作用。在做FMEA的时候，可利用FMEA表单将所需要做的试验一一列出来，并将开展试验的试验规范和试验后的试验 告编 链接到表单中。第一可根据试验规范，指导试验过程，确保试验的有效性。第二可通过对试验结果进行评审，识别探测的有效性。

探测度的评分是依据探测的时机和难易程度决定的，如DFMEA在设计初始阶段通过简单的测量、试验就能发现问题，那探测度评分就低，在设计快要结束的时候，通过对样件进行台架或实车等试验才能发现问题，那探测度评分就高。其本质是越难将问题探测出来，探测度评分就越高，越容易将问题探测出来，探测度评分就越低，越早能有效发现，探测度评分就越低。

还有个重点是要形成试验或设计的基础数据，这些数据需要系统地整理，能为以后的设计提供支撑，并且为设计规范和试验规范的完善提供支撑，更是设计能力提升的重要基础。

另外，不管是建议措施中的试验结果还是现行控制的试验结果，最好都能在FMEA中体现，也需要根据试验结果策划下一步工作，以实现PDCA，方便查看和参考。对于试验结果也可能需要进行设计评审，以持续改进设计能力。

增加功能要求值和设计值，增加实际结果，记录问题，形成PDCA，形成一个完整的经验沉淀过程。对于试验出问题的，再在建议措施上增加措施，如果采取了多次措施，也保留每次措施及其实施效果，这样形成的基础FMEA模板，会有更大的价值。

问：有的公司的DFMEA中，将产品的各个尺寸、结构放到了前边的“项目/功能栏”然后再识别这些尺寸、结构的功能要求和后续失效模式及原因？这样对吗？换句话说，在DFMEA中，产品的结构/尺寸应该放在前边的“项目栏”吗？

答：要设计的内容属于失效原因，要满足的功能属于顾客需求或要求。具体的尺寸属于要设计的内容，这是失效原因要分析的内容，不应放在前面的“项目/功能栏”。

问：针对供应商提供的黑盒子件，DFMEA中需要分析到哪个层次？

答：黑盒子件，指的是由供应商自主开发，满足顾客或整车厂的安装边界要求和功能需求的零部件。公司仅需根据系统或子系统的功能需求，明确对此黑盒子件的功能和装配的要求即可，具体的和下一层次的内部设计由供应商完成。

问：严重度或RPN值较高（如安全件），需填写建议措施。若多个项目存在，前几个项目已填写建议措施且应用，后期项目可否无建议措施?

答：建议措施是需要实施的，前几个项目填写了建议措施，能确保现在的项目能实施这些建议措施吗？现在的项目需要这些建议措施吗？

建议措施是对现行控制的补充，如果现行控制方法没有变更，当现行控制方法不能确保设计质量时，就需要建议措施。

问：现在有针对成本化、轻量化的设计变更，在修改DFMEA的填写内容时，如果涉及到改了材质，在建议措施那里增加设计变更的内容，SOD值都是不变的，这样感觉很奇怪。是不是应当在哪里写上成本和重量的内容，可是怎么添加呢？

答：成本和轻量化都是设计的输入，也是设计的要求，需要在功能和要求栏明确。这在很多公司都容易忽略。做产品设计时能不考虑成本吗？能不考虑重量吗？

成本和重量依附的是设计特性（如材质，尺寸等，这是最基础的设计特性，基础设计特性支撑结构，强度，刚度等更高层次的特性，结构强度刚度等支撑使用功能），设计特性改变才能改变成本和重量；设计特性改变就会影响功能，SOD是针对功能失效，如果换了材质但功能没变化的可能性不大，功能应该会有变化，只是变化大小的问题。如果是很成熟的设计经验，SOD可能没变化，如果是变了材质，没有相关经验，SOD应是有变化的。

问：新设计的产品和以往产品有类似功能，还要编制FMEA有点重复。

答：类似不是一样或等同，尤其是功能要求是否相同？都是工薪族，比如都是SQE或体系工程师，一个月挣一万和一个月挣两万，所需的技能和资格要求一样吗？

问：同一产品在不同车型使用时需重新编制DFMEA存在浪费，是否可以仅针对变化点进行修正（类似于DRBFM形式）？

答：有完善的基础FMEA，并且充分识别变化点（包括环境的变化和使用的变化）和变化点的影响后，可以使用DRBFM，这也是DRBFM的优点。

问：如何将潜在失效识别完整？

答：用过程方法的语言来说就是输入的完整性，正确性。对功能有什么要求？使用功能时有什么要求？在什么条件和环境下有什么要求？每一个在特定环境或条件下的功能的要求，决定了失效模式。可以从失效模式和失效原因两个方向一起进行，并且能互相验证。

从失效模式来说，要将以往发生的所有问题都需要输入至FMEA文件中，这是最基本的。

从失效原因来说，DFMEA设计的是产品，失效原因指的是产品本身的设计不足，也就是产品本身的特性如尺寸、材质、结构及软件程序的设计的不足。对于总成和分总成的特性就是指功能而言。产品固有特性设计的是否合理，只有经过分析才能确定，所以产品本身固有的特性均应在DFMEA的失效原因中进行分析，比如零部件要分析到每一个尺寸或结构，如细化到面、孔、倒角等；总成或分总成需要分析到每一个功能需求和要求。

在FMEA研讨时，需将产品使用环境条件，以及实际使用情况考虑清楚，比如以下问题会更有助于风险分析：故障会在何时出现？故障会在何地出现？故障以何种形式出现？

以上其实就是现地现物现象的分析原则，尽量还原出故障的发生环境和故障现象，有利于识别出失效原因。

PFMEA设计的是过程，失效原因指的是过程要素的不足，也就是人、机、料、法、环、测等的不足。人、机、料、法、环、测等各个过程要素中，能够对过程造成影响，这些影响要素就是失效原因。