高阶篇：4.2.2）DFMEA层级分明的失效模式、失效后果、失效原因

本章目的：明确失效模式、失效后果、失效原因的定义，分清楚层次关系，完成DFMEA这部分的填写。

1.失效模式，失效后果，失效原因的定义：

这是FEMEA手册第四册中的定义。

1.1 潜在失效模式 （b）

潜在失效模式是指零部件、子系统、系统可能潜在地不能满足或者实现项目栏里描述的预期功能的状态。
识别与功能/要求有关的潜在失效模式。潜在失效模式应当用专业技术术语描述，不必描述成顾客能够注意到的现象。
一个功能可能有多个失效模式。如果一个功能被识别有大量的失效模式，则可能说明要求没有妥善的定义。
由于假设失效模式可能发生，但不是一定会发生，因此使用“ 潜在” 一词。
应当予以考虑潜在失效模式可能只在特定的运行条件（比如：热、冷、干燥、灰尘环境等） ，和特定的使用状态下（超过平均里程，不平的路段，仅在市内行驶等等）发生。
在确定了所有的失效模式后，分析的完整性可以通过对过往运行不良、关注点、问题报告和小组“头脑风暴”的评审来确认。
潜在失效模式也可能是上级子系统或系统的潜在失效模式的原因，或者是一个下级零部件的失效模式导致的影响。

有关不同要求的失效模式的例子，可以参见表Ⅲ.3。

英文原版如下：

1.2 潜在失效后果（C）

潜在失效影响（后果）是指由顾客感受到的失效模式对功能的影响。
根据顾客可能察觉和经历到的现象来描述失效影响。这里的顾客可以是内部顾客，也可以是最终使用者。如果失效模式可能会造成安全方面的影响，或者不符合法律条例，则应当清楚的说明这个问题；应当始终根据受分析的特定系统、子系统或零部件来进行说明后果。需要注意的是，在零部件、 子系统、 系统等级之间存在系统层次上的关系。例如：一个零件的断裂可能会引起总成件的震动，从而导致操作系统的中断。操作系统中断会使性能下降，最后引起顾客的不满。因此，就需要根据专业小组的知识程度，来尽可能的预测潜在的失效影响。

典型的失效影响可以根据产品或系统性能来说明。 表Ⅲ.4给出了表Ⅲ.3里的失效模式的影响。

英文原版如下：

1.3 失效模式的潜在原因/机制（f）

这部分信息可以被分为多栏，也可以合并成一个单独栏。

在开发FMEA的过程中，识别失效模式的所有潜在原因对后续的分析步骤是十分重要的。尽管有不同的方法（比如头脑风暴）可以用来确定失效模式的潜在原因，但还是建议小组着重于理解每个失效模式的失效机制。

1.3.1 失效模式的潜在机制（f1）

失效机制是指导致失效模式的物理、化学、电、热或其它过程。 需要注意，失效模式是一个“观察到的”或“外部的”影响，不应当把失效模式和失效机制，失效模式背后的实际物理现象，退化过程，或者导致失效模式的连锁事件相混淆。
在最大程度上，应当尽可能将每个失效模式的潜在机制简明、完整的列出。
对于一个系统，失效机制是一个跟随在零部件失效后面的错误的传递过程，从而导致系统失效。
产品或过程可能由于一个共同的失效机制，而有多个相互关联的失效模式。

确保过程影响被作为DFMEA过程中的一部分

1.3.2 失效模式的潜在原因（f2）

失效潜在原因是对设计过程如何允许失效发生的说明，应被描述为可以纠正、控制的问题。
潜在失效原因可能是一个设计或过程不足的显示，其结果是失效模式。

原因是指导致或激活失效机制的环境。

在识别失效潜在原因时，对特定的失效原因要使用简洁明了的描述，比如：特定的螺栓电镀会产生氢脆。不能使用模棱两可的用词，例如：设计薄弱，不恰当的设计。
在进行原因调查时，应关注于失效的模式，而非失效的后果。在确定原因时，小组应当通过讨论，来认为存在的原因会导致失效（即：失效模式的发生并不要求有多个原因） 。
通常来说，各种不同的原因每个都可能引发失效模式，从而导致了失效模式的原因的多个线索（原因分支） 。
尽可能的将每个失效模式/失效机制的每个潜在原因简洁、 完整的列出，以便可以对各个原因进行详细分析，进而采取不同的衡量，控制，纠正措施。
表Ⅲ.5显示的是表Ⅲ.3里的失效模式的原因举例。表内包含的失效机制，尽管并不要求作为FMEA表格的最小元素，但它显示了失效模式，失效机制和失效原因之间的联系。

在准备DFMEA时，假定该设计将被按照设计意图来制造、装配。经过小组斟酌，可以对以往历史数据显示的制造过程中的不足之处作例外处理

//作者认为初学者就解读FMEA手册关于这方面的定义有些困难，不妨先看看下面的内容。及自己去寻找些资料，更加有利于DFMEA的学习。关于定义的解读，最重要的两点：
①失效模式，失效后果，失效原因的层次关系；
②三者均需要专业术语的描述。参见

进阶篇：4.3.6）实施FMEA的持续积累。

2.失效模式，失效后果，失效原因的解读：

2.1 Potential Failure Mode （潜在失效模式）

失效模式包括了6种状况：

1）Loss of Function；功能失效；

2）Partial or Degraded Function；功能不全面或衰退；

3）Intermittent Function间隙性无功能；

4）No Function When Required；没有客户要求的功能；

5）Functions When Not Required；非客户要求的多余功能;（实际设计中出现非客户要求的多余功能，客户一般不会抱怨，但出于简化产品及节约成本考虑，可以加入。

6）Unintended Function (Performs a different function)非预期功能（表现为另外一种有害功能）。

//总而言之，这6种状况都是没有符合要求而产生的。

每种失效模式必须对应一种要求。//即没有凭空诞生的失效模式。

潜在失效原因不是潜在失效模式。//层级别弄错。

所有的要求都有一种或以上的失效模式。

所有的失效模式在质量预防历史或质量预防数据库中已经定义。//这个要看行业和公司的积累了。

2.2 Potential Effects of Failure（潜在失效后果）

1）Causes MUST NOT be Listed as EFFECTS.原因不能列为后果。//层级关系，因果关系不要混淆。

2）Severity Ratings MUST attach to each Effect.严重度评级必须附加到每个失效后果。

失效后果可以考虑:

①政府规定；

②客户需求；

③标准；

④系统接口；

⑤包括已知投诉/召回；

⑥安全性；

⑦可装配性/可制造性；

⑧可服务性；

⑨包装/运输/交通；

2.3 Potential Cause of Failure（潜在失效原因）

1）潜在失效原因被定义为设计薄弱部分的象征-即失效模式的推论；

2）至少，所有第一层级的原因必须被定义。第一级原因是一个故障模式的直接原因；

3）独立原因分别记录和评价；

4）过程原因（PFMEA中的事情）不应该被收录在DFMEA中；

5）失效原因可描述为能被确定或控制的特征。

6）分析由于噪音因素导致失效原因，需要由工程质量操作系统管理EQOS - Engineering Quality Operation System。

//第六点作者也不知道什么东西。

3.层次的划分（重要）：

对于层次的了解，下图最能体现：

※该层失效模式是高阶系统的失效原因，或较低阶零组件的失效后果

注：说白了，失效模式，失效原因，失效后果其实是一回事，只是针对的层级不同而已。

4.为何要分层级：

为了更加系统、清楚、简便的分析，得出最终的失效原因。
在  高阶篇：4）可靠性设计 中的引子中有提到古英格兰有一首著名的名谣：“少了一枚铁钉，掉了一只马掌，掉了一只马掌，丢了一匹战马，丢了一匹战马，败了一场战役，败了一场战役，丢了一个国家。”
若是从国家灭亡的原因中直接去寻找那一枚铁钉，无异于天方夜谭。但如果先从国家灭亡的原因中找出战役，再找出战马，再找出马掌，最后找出铁钉，确是简单的多，也有条理可寻。

5.填写步骤：

5.1 填写失效模式(重要)；

潜在失效模式是依据要求而定的，思考及填写方法如下图所示：

重点在于1.2.3条失效模式的分析。

//如果一时之间找不到合适的专业用语描述失效模式，那就笼统写xx功能失效/衰退等，当然最后还是要转换为专业用语才是符合标准的。

5.2 填写失效后果；

所谓的失效后果，即上一个层级的失效模式；

如下图（QFDII中图）：

零件D的上一层级为膨胀阀阀体部件。在产品在xx条件下正常工作的条件下，零件D失效模式为鉍金属弹簧断裂，其失效后果就是膨胀阀阀体部件的失效模式，为阀体部件锁死。

5.3 填写失效机理（failure mechanism）

其实手册中也明确提出了，比起失效原因更加应该注重失效机理。（it is recommended that the team should focus on an understanding of the failure mechanism for each failure mode.）
但很多时候我们会往往忽视失效机理的描述，究其原因其一是失效机理的描述并非强制性的，其二是手册中的示范表格没有给出失效机理的一栏。（这可以说是很大的不足）

但机理的描述往往能更加详细明确地找到失效原因。

描述失效原因之前请描述

5.3.1 观察这个零部件与其他部件之间的关系（方块图）；

这个也是方块图的作用之一。

5.3.2 依据这个关系描述失效机理；

5.3.3 依据失效机理给出失效原因；

失效机理可以描述零部件与其他零部件地关系；（方块图给出）

失效原因只能描写内部因素，如手机摔地上摔碎，请描述手机内部结构问题，而不要描述地板太硬的问题。

5.4 填写失效原因；

所谓的失效原因，即下一个层级的失效模式；

但需要这注意，因为要求的不同，并非所有的下一个层级的失效模式都是原因。所以，明确的分析需要QFDII支持。如下图所示（QFDII中图）：

在要求①着屏下，组件B的失效原因肯定与零件D及组件C都有关系。但在要求②重现率下，组件B的失效原因只能与零件D有关。

若不是，则需要同步更改QFDII和DFMEA。这也是反复的修正也是完善产品设计的方法。

5.5 这三步填写完成的组件B的DFMEA如下（示意）：

 

5.6 再举一个零件的例子：

零件D的QFDII如下

 

依据组件B的DFMEA表，可填写零件D失效模式和失效后果。

如零件D要求①着屏下，失效模式1对应两种失效后果，零件D失效模式2只对应一种失效后果。

这里有一个争论点：一种失效模式可否对应多种失效后果。（后面会解释）

再依据零件D的QFDII检查失效模式，分析失效原因。

相互完善后零件D的DFMEA表如下：

5.7 填写完成

按照这个步骤顺序，填写完11张DFMEA的失效模式、失效原因、失效后果（记住，是11张DFMEA所有），这一章节算是学习填写完成了。

//说实话，这一部分是最累心的。作者在做这部分的时候深切感触到需要一个专业的软件来做这种重要却有重复性的劳动。

6 争论点

6.1 一种失效模式可否对应多种失效后果

例子1：

零件D为有焊点的零件，失效模式是焊点设计不当导致的焊接不良。那么失效后果1（组件B失效模式1）为断路，功能失效；对应的失效后果2为组件B间歇性工作（由于接触不良导致，这也是可能的）。

例子2：

零件D为齿轮，失效模式是齿轮参数设计不当到时的转动啮合不理想。那么失效后果1（组件B失效模式1）为振动过大；对应的失效后果2为组件B噪音过大。

 

6.2 当一个失效模式对应多个失效后果时，是否只填写最严重的那个即可。

有些文章中写道，分析故障后果时,应尽可能分析出故障的最终影响,即最严重的影响。

FMEA手册中关于严重度S的定义时有这样描述：Severity is the value associated with the most serious effect for a given failure mode. 。所以有人就认为，当一个失效模式对应多个失效后果时，填写最严重的那个即可。

但作者认为当一个失效模式对应多个失效后果时，需填写所有的失效后果。

原因在于：

1）FEMA手册中描述：产品或过程可能由于一个共同的失效机制，而有多个相互关联的失效模式。
A product or process can have several failure modes which are correlated to each other because of a common failure mechanism behind them.

2）手册中的严重度s是衍生的评价手段，失效后果的填写与否与评价与否并非绝对关联，不是说放过那些较为轻微的失效后果。

3）当放过的那些不是最严重的失效后果发生时，就不能追溯原因了；

4）DFMEA不同层次制作时会不连贯（做过的人会最有感触）。