FMEA綜合技術的分析

魏紅品

（襄陽汽車職業技術學院 湖北襄陽 441021）

FMEA綜合技術的分析

魏紅品

（襄陽汽車職業技術學院 湖北襄陽 441021）

本文主要介紹FMEA綜合技術的概念、分類，二汽現行FMEA分析步驟，并舉例分析失效的原因以及措施從而提高產品的可靠性。

FMEA綜合技術 概念 分類

面對著國際汽車工業產品發展方向趨向環保、節能，汽車業零部件全球采購和生產裝配模塊化等形勢的沖擊，FMEA是一種綜合分析技術，FMEA有助于對設計中問題的早期發現，從而避免和減少后期修改帶來的損失，降低開發成本。二汽基地目前正在開始研究用FMEA這一分析技術，使FMEA文件化，用來分析生產流水線中存在或可能存在的失效模式。為了提高二汽產品的可靠性，必須根據產品的具體結構、失效模式進行后果分析，找出它們的薄弱環節和潛在問題，并把失效模式和后果分析以文件形式反饋給工藝、裝配及供應和售后服務等部門，以便從工藝、裝配供應及質保等各方面采取對策和措施提高產品的可靠性

一、FMEA的概念

失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis：簡稱FMEA）最早是在60年代中期，由美國國家宇航局（NASA）形成的一套分析模式，之后被美國海軍與國防部所應用。70年代后期作為設計評審工具在美國的汽車工業屆廣泛使用。FMEA是在工程應用可靠性分析中最常用的方法，它是分析產品設計和制造工藝潛在故障對其可靠性的影響，用來提高產品可靠性的分析技術。以其產品的零件，部件或系統為研究對象，通過相關人員邏輯思維的分析，預測可能的裝配結構元素或潛在的故障部分的問題。同時研究問題和失敗的原因，以及其對產品質量的影響程度的嚴重性，提出可能的改進預防措施，以提高產品的質量和可靠性。

二、FMEA的分類

FMEA根據應用對象的不同分為四種類型，設計FMEA、過程FMEA、系統FMEA、服務FMEA、設備FMEA、環境FMEA、軟件FMEA是設計FMEA的變體，最常用的是設計FMEA和過程FMEA。

設計FMEA（DFMEA），是一種分析技術，是由工程師負責的設計小組使用，以盡可能確保所有潛在的失效模式及其原因已考慮并予以處理，在分析產品生產階段之前，FMEA關注的是由于設計缺陷產生的故障模式。設計FMEA的輸出是：根據潛在失效模式的RPN排序列表；潛在的關鍵和重要特性清單；對故障模式的消除，安全問題和減少故障的改進設計列表；需要進行適當測試、檢查和檢測方法的參數清單；針對潛在的危害所采用的改進措施清單。實施設計FMEA的好處是：改進設計優先權的建立；為通過驗證和測試的產品設計提供信息；協助在產品開發的早期階段確定產品缺陷。最終產品和所有相關的系統，子系統和部件，都應包括在評估中，FMEA是設計團隊的思想（包括對可能的失效事件的經驗分析的基礎上）。

過程FMEA（PFMEA），是在生產和裝配過程中，對有關的生產或裝配缺陷引起的失效模式進行分析。過程FMEA的輸出是：根據潛在失效模式的RPN排序列表；嚴重的潛在關鍵特性列表；針對潛在危害性和關鍵特性所采取的推薦改進措施清單。實施設計FMEA的好處是：確定過程的缺陷，提供糾正的計劃，制定糾正措施的優先事項，協助對生產和裝配過程進行分析。系統FMEA，是在產品概念設計的早期階段對系統和子系統的分析。系統FMEA主要針對由于系統缺陷而引起系統功能間的潛在故障模式。

三、二汽現行FMEA分析步驟：

1.明確分析范圍，根據系統的復雜程度、重要程度、技術成熟性、分析工作的進度和費用約束等，確定系統中進行FMEA的范圍。

2.系統任務分析，描述系統的任務要求及系統在完成各種任務時所處的環境條件。

3.系統功能分析，分析明確系統中的對象在完成不同的任務時所應具備的功能、工作方式及工作時間等。

4.確定失效依據，制定與分析系統及判斷系統中的產品正常與失效的準則。

5.選擇FMEA方法，根據研發的目的和系統的分析，選擇相應的FMEA方法，制定FMEA的實施步驟及實施規范。

6.實施FMEA分析，FMEA分析包括失效模式、失效原因、失效影響、失效探測方法分析與改進措施分析等步驟。失效模式分析是找出每一個產品的系統（或生產要素，功能，生產設備，工藝流程等）的所有可能的失效模式。失效原因分析是找出每一個失效模式產生的原因。

7.給出FMEA結論，根據失效模式的影響分析結果，找出系統中的缺陷和薄弱環節，并制定和實施各種改進控制措施，以提高產品（或生產要素，功能，生產設備，工藝流程等）的可靠性（或有效性，合理性）。

四、實例分析

問題：K4發動機裝配線OP270工位在進行曲軸回轉力矩檢測時，發現有批量性的數值超差質量問題發生，主要表現為：檢測后的最大值超過規定的上限50N/M，此問題的后果會導致發動機在正常運行過程中曲軸異常磨損，導致發動機壽命降低，最終引起顧客的抱怨。基于此問題的發生，二汽FMEA小組對此進行了分析。

失效模式的原因分析：FMEA小組從人機料法環5個方面對此問題的失效原因進行了初步分析，分析結果如下：

（1）人的因素：這是個自動測量工位，所以人的因素可以不進行考慮。（2）機的因素：FMEA小組請第三方測量單位對設備的檢測精度進行了標定，結果顯示設備的精度沒有偏離，設備的運行狀態一切正常。（3）料的因素：從零件的質量角度考慮，FMEA小組要求SQE進行零件缺陷分析，從分析結果來看，油封的各項尺寸都滿足圖紙要求。（4）法的因素：主要原因在于缸體在機加工時隨行夾具夾緊力變化離散度很大，造成缸體曲軸孔尺寸超差，最終引發失效。（5）環的因素：本工位的操作環境對裝配結果沒有很大的影響因素，所以不進行考慮分析。

綜上所述，導致此失效模式的主要原因在于缸體在機加工時隨行夾具夾緊力變化離散度很大，造成缸體曲軸孔尺寸超差，最終引發失效。采取的措施：針對問題發生的原因，FMEA小組建議機加工車間調整隨行夾具的夾緊力，并對每一臺夾緊力進行實時監控。該措施的好處在于可以在線探測出尺寸超差的缸體，防止不合格品進入裝配流水線，從而造成最終問題的發生。

［1］胡璽良.基于汽車可靠性技術的工藝潛在失效模式及影響分析（PFMEA）研究.合肥工業大學學位論文，2007；

［2］D H Stamatis.故障模式影響分析FMEA從理論到實踐［M］.北京：國防工業出版社，2005.

魏紅品，襄陽汽車職業技術學院，主要從事機械制造及其自動化專業的教學與研究，主代課程有液壓、數控、摸具、汽車類等。