2.4 设计FMEA步骤四：失效分析

2.4.1 目标

设计失效分析的目的是识别导致产品失效的原因、模式及其影响，并揭示它们之间的相互关系，作为后续风险评估的基础。设计失效分析主要目标是：

• 确认每个产品功能的潜在失效影响、失效模式和失效起因，构建完整的“失效链”。
• 加强顾客与供应商间的协作，特别是在失效影响方面。
• 为编写FMEA表格中失效记录和风险分析提供详细的依据。

2.4.2 失效

失效模式来源于功能

图2.4-2 失效定义

潜在失效模式可能包含但不限于以下几种：

• 功能丧失： 即功能突然中断，无法操作。
• 功能退化： 性能随时间逐渐下降。
• 功能间歇性： 操作过程不稳定，时断时续。
• 部分功能丧失： 部分性能降低。
• 非预期功能： 功能表现异常，如错误的时间或方向反应，性能不均等。
• 功能超范围： 超出预期操作范围。
• 功能延迟： 功能反应滞后于预期时间间隔。

失效模式类型：

系统或子系统的失效模式描述的是功能损失或退化。

如：方向盘打向左而车辆却向右转动，这是一个非预期功能的展现。在必要时，应包括整车的操作条件，如车辆启动或熄火时失去转向助力。

组件/零件的失效模式应由名词和失效描述组成，例如：“密封件扭曲”。

对失效的描述一定要清楚，以便阅读人员能看懂，这一点很重要。例如“未满足”、“不好”、“有缺陷”和“坏了”这样的陈述都是不充分的。

一个功能可能会有多个失效，因此团队不能识别出一个失效后就停止。他们应当问：“还有没有其他的失效？”
 

2.4.3 失效链

图2.4-3 失效链理论模型

在FMEA中，失效分析涵盖三个核心方面：

• 失效影响（FE）：对下一个工序人员、所在公司、客户、产品最终使用者、法律法规的影响。
• 失效模式（FM）：因过程变异，导致功能及其要求未得到满足的表现形式。
• 失效起因（FC）：过程变异即：在制造或生产过程中，人（操作员）、机（设备）、料（材料）、法（方法）、环（环境）等因素发生的变异。

失效链：失效链包括失效模式、失效起因、失效影响，
关注要素：也就是你要做失效分析的对象，失效分析的对象要有一个上级系统要素、至少一个下级系统要素，这样才能分析失效模忒的影响和起因。

2.4.4 失效影响

失效影响指失效模式导致的后果，它可能

• 对下一级产品集成产生影响（内部影响）
• 对最终用户产生影响（外部影响）
• 对适用法规产生影响（监管）

在设计失效模式及效应分析（DFMEA）中，描述顾客影响时，应明确指出用户可能注意到的情况或者他们可能经历的问题，特别是那些可能危及用户安全的问题。这样做的目的是为了根据团队当前的知识水平，尽可能准确地预测出由于产品或系统的某个部分失效而可能产生的后果。换句话说，团队需要基于他们对产品的理解和经验，合理推测失效可能导致的具体影响。

此外，单一的失效模式可能对内部和外部顾客产生一个或多个的影响。内部顾客可能是指公司内部的其他部门或团队，他们依赖这个部件或系统的正常工作来完成他们的任务；而外部顾客则是产品的最终用户或消费者。例如，一个电子部件的失效不仅可能导致生产线上的延误（内部影响），也可能导致车辆突然熄火，危及驾驶员的安全（外部影响）。

作为设计协作的一部分，OEM可以和供应商和次级供应商分享这些影响。

失效影响的严重度评级遵循10分制（表格D1），

2.4.5 失效模式

失效模式是无法满足或实现预期功能的方式。失效模式包括：组件级失效模式、系统级失效模式：

组件级失效模式：

某组件/零件 + 功能失效现象（使用技术术语描述）

组件级失效模式示例包括但不限于以下：

系统级失效模式：

系统级失效模式示例包括但不限于以下：

•机液完全滤失                                                              •脱离的太快

•不脱离                                                                         •不传递转矩

•不保持充分扭矩                                                          •结构支撑不足

•支撑结构损失                                                              •无信号/间歇信号

•提供太多的压力/信号/电压                                          •提供的压力/ /电压/信号不足

•不能承受负载/温度/震动

系统是由多个组件组成的整体，就不能按照组件的方式描述失效模式了，使用技术性术语描述功能失效即可，不一定要使用最终产品用户注意到的异常现象进行描述。例如：最终产品普通使用者感知到的异常现象：充电器无法充电。应当使用技术术语描述失效模式：主板短路。

2.4.6 失效起因

失效模式发生的原因，即失效起因。这些起因直接导致了失效模式的出现。为了有效地采取补救措施，需要尽可能全面地识别并明确每种失效模式的所有潜在起因。这包括但不限于设计不足、系统交互作用、时间变化带来的影响、外部环境的挑战、用户的错误操作行为、制造设计缺陷以及软件问题等。

2.4.7 失效分析

失效网和失效链

在不同的设计级别（系统、子系统、组件）上，失效可以是失效影响、失效模式或失效起因。

图2.4-4从整车层面到特性层面逐级描述失效模式、失效起因和失效影响之间的级联关系。OEM级别的失效起因在下一个（一级供应商）级别上可能成为失效模式。

2.4-4 不同级别的失效结构

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失效结构树

失效结构可在失效分析阶段创建

图2.4-5 使用结构树进行失效分析的示例

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失效表

图2.4-6 使用电子表格进行失效分析的例子

再次遵循表头编号（1、2、3）和颜色标注，通过检查功能分析中的各个项目，开始构建失效链。
1. 失效影响（FE）：
功能分析中与“上一较高级别要素和/或最终用户”相关的失效影响。
2.失效模式（FM）：
功能分析中与“关注要素”相关的失效模式（或类型）
3.失效起因（FC）：
结构树中与“下一较低级别要素或特性”相关的失效起因

2.4.8 失效分析文件化

结构分析、功能分析和失效分析完成后，

DFMEA表格如下：

2.4.9 顾客和供应商之间的协作（失效影响）

根据客户协议和供应商共享需求，故障分析的结果可以在风险分析步骤之前或之后由客户和供应商进行评审。

2.4.10 风险分析的基础

对潜在失效的完整定义将为步骤五“风险分析”的完整实施提供基础，因为严重度、频度和探测度的评级都基于失效描述。如果潜在失效过于模糊或缺失，可能导致风险分析不完整。