FMEA综合技术的分析

魏红品

（襄阳汽车职业技术学院 湖北襄阳 441021）

FMEA综合技术的分析

魏红品

（襄阳汽车职业技术学院 湖北襄阳 441021）

本文主要介绍FMEA综合技术的概念、分类，二汽现行FMEA分析步骤，并举例分析失效的原因以及措施从而提高产品的可靠性。

FMEA综合技术 概念 分类

面对着国际汽车工业产品发展方向趋向环保、节能，汽车业零部件全球采购和生产装配模块化等形势的冲击，FMEA是一种综合分析技术，FMEA有助于对设计中问题的早期发现，从而避免和减少后期修改带来的损失，降低开发成本。二汽基地目前正在开始研究用FMEA这一分析技术，使FMEA文件化，用来分析生产流水线中存在或可能存在的失效模式。为了提高二汽产品的可靠性，必须根据产品的具体结构、失效模式进行后果分析，找出它们的薄弱环节和潜在问题，并把失效模式和后果分析以文件形式反馈给工艺、装配及供应和售后服务等部门，以便从工艺、装配供应及质保等各方面采取对策和措施提高产品的可靠性

一、FMEA的概念

失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis：简称FMEA）最早是在60年代中期，由美国国家宇航局（NASA）形成的一套分析模式，之后被美国海军与国防部所应用。70年代后期作为设计评审工具在美国的汽车工业届广泛使用。FMEA是在工程应用可靠性分析中最常用的方法，它是分析产品设计和制造工艺潜在故障对其可靠性的影响，用来提高产品可靠性的分析技术。以其产品的零件，部件或系统为研究对象，通过相关人员逻辑思维的分析，预测可能的装配结构元素或潜在的故障部分的问题。同时研究问题和失败的原因，以及其对产品质量的影响程度的严重性，提出可能的改进预防措施，以提高产品的质量和可靠性。

二、FMEA的分类

FMEA根据应用对象的不同分为四种类型，设计FMEA、过程FMEA、系统FMEA、服务FMEA、设备FMEA、环境FMEA、软件FMEA是设计FMEA的变体，最常用的是设计FMEA和过程FMEA。

设计FMEA（DFMEA），是一种分析技术，是由工程师负责的设计小组使用，以尽可能确保所有潜在的失效模式及其原因已考虑并予以处理，在分析产品生产阶段之前，FMEA关注的是由于设计缺陷产生的故障模式。设计FMEA的输出是：根据潜在失效模式的RPN排序列表；潜在的关键和重要特性清单；对故障模式的消除，安全问题和减少故障的改进设计列表；需要进行适当测试、检查和检测方法的参数清单；针对潜在的危害所采用的改进措施清单。实施设计FMEA的好处是：改进设计优先权的建立；为通过验证和测试的产品设计提供信息；协助在产品开发的早期阶段确定产品缺陷。最终产品和所有相关的系统，子系统和部件，都应包括在评估中，FMEA是设计团队的思想（包括对可能的失效事件的经验分析的基础上）。

过程FMEA（PFMEA），是在生产和装配过程中，对有关的生产或装配缺陷引起的失效模式进行分析。过程FMEA的输出是：根据潜在失效模式的RPN排序列表；严重的潜在关键特性列表；针对潜在危害性和关键特性所采取的推荐改进措施清单。实施设计FMEA的好处是：确定过程的缺陷，提供纠正的计划，制定纠正措施的优先事项，协助对生产和装配过程进行分析。系统FMEA，是在产品概念设计的早期阶段对系统和子系统的分析。系统FMEA主要针对由于系统缺陷而引起系统功能间的潜在故障模式。

三、二汽现行FMEA分析步骤：

1.明确分析范围，根据系统的复杂程度、重要程度、技术成熟性、分析工作的进度和费用约束等，确定系统中进行FMEA的范围。

2.系统任务分析，描述系统的任务要求及系统在完成各种任务时所处的环境条件。

3.系统功能分析，分析明确系统中的对象在完成不同的任务时所应具备的功能、工作方式及工作时间等。

4.确定失效依据，制定与分析系统及判断系统中的产品正常与失效的准则。

5.选择FMEA方法，根据研发的目的和系统的分析，选择相应的FMEA方法，制定FMEA的实施步骤及实施规范。

6.实施FMEA分析，FMEA分析包括失效模式、失效原因、失效影响、失效探测方法分析与改进措施分析等步骤。失效模式分析是找出每一个产品的系统（或生产要素，功能，生产设备，工艺流程等）的所有可能的失效模式。失效原因分析是找出每一个失效模式产生的原因。

7.给出FMEA结论，根据失效模式的影响分析结果，找出系统中的缺陷和薄弱环节，并制定和实施各种改进控制措施，以提高产品（或生产要素，功能，生产设备，工艺流程等）的可靠性（或有效性，合理性）。

四、实例分析

问题：K4发动机装配线OP270工位在进行曲轴回转力矩检测时，发现有批量性的数值超差质量问题发生，主要表现为：检测后的最大值超过规定的上限50N/M，此问题的后果会导致发动机在正常运行过程中曲轴异常磨损，导致发动机寿命降低，最终引起顾客的抱怨。基于此问题的发生，二汽FMEA小组对此进行了分析。

失效模式的原因分析：FMEA小组从人机料法环5个方面对此问题的失效原因进行了初步分析，分析结果如下：

（1）人的因素：这是个自动测量工位，所以人的因素可以不进行考虑。（2）机的因素：FMEA小组请第三方测量单位对设备的检测精度进行了标定，结果显示设备的精度没有偏离，设备的运行状态一切正常。（3）料的因素：从零件的质量角度考虑，FMEA小组要求SQE进行零件缺陷分析，从分析结果来看，油封的各项尺寸都满足图纸要求。（4）法的因素：主要原因在于缸体在机加工时随行夹具夹紧力变化离散度很大，造成缸体曲轴孔尺寸超差，最终引发失效。（5）环的因素：本工位的操作环境对装配结果没有很大的影响因素，所以不进行考虑分析。

综上所述，导致此失效模式的主要原因在于缸体在机加工时随行夹具夹紧力变化离散度很大，造成缸体曲轴孔尺寸超差，最终引发失效。采取的措施：针对问题发生的原因，FMEA小组建议机加工车间调整随行夹具的夹紧力，并对每一台夹紧力进行实时监控。该措施的好处在于可以在线探测出尺寸超差的缸体，防止不合格品进入装配流水线，从而造成最终问题的发生。

［1］胡玺良.基于汽车可靠性技术的工艺潜在失效模式及影响分析（PFMEA）研究.合肥工业大学学位论文，2007；

［2］D H Stamatis.故障模式影响分析FMEA从理论到实践［M］.北京：国防工业出版社，2005.

魏红品，襄阳汽车职业技术学院，主要从事机械制造及其自动化专业的教学与研究，主代课程有液压、数控、摸具、汽车类等。