失效模式分析
失效模式分析范文
失效模式分析范文失效模式分析（Failure Mode Analysis）是一种用于识别和评估系统、设备或产品可能发生的失效模式和失效原因的方法。
它旨在通过分析已经发生的或可能发生的失效情况，提供预防措施和改进措施，以提高系统或产品的可靠性和安全性。
失效模式是指系统、设备或产品在特定条件下导致性能不符合预期的情况。
失效原因是导致失效模式产生的根本原因。
通过对失效模式进行分析和评估，可以了解系统或产品的潜在风险，并制定相应的措施来减少、避免或处理这些失效。
1.确定分析范围：确定需要进行失效模式分析的系统、设备或产品。
2.收集数据：收集相关的设计规范、技术资料、使用经验等，了解系统或产品的基本特性和性能要求。
3.制定失效假设：根据已知的失效情况和经验，制定可能会发生的失效假设。
4.分析失效模式：对每个失效假设进行具体分析，确定可能的失效模式，并将其分类和描述。
5.评估失效严重性：根据系统或产品的使用环境和要求，评估每个失效模式对系统或产品性能和可靠性的影响程度。
6.识别失效原因：对于每个失效模式，识别可能导致该失效模式发生的原因。
7.制定预防和改进措施：根据失效模式和失效原因的分析结果，制定相应的预防和改进措施，以减少、避免或处理这些失效。
8.实施措施：将制定的预防和改进措施纳入设计、制造或维护过程中，并确保其有效执行。
9.监控效果：对实施的预防和改进措施进行监控和评估，确保其有效果，并在需要时进行调整和改进。
失效模式分析可以应用于各个领域，包括工程、制造、航空航天、医疗设备等。
它的优势在于可以帮助识别系统或产品的潜在问题，并提供解决方案。
通过预防措施和改进措施的实施，可以在设计和制造阶段就解决问题，避免在实际使用中出现失效和故障，提高系统或产品的可靠性和安全性。
在实际应用中，失效模式分析常常与其他工具和方法结合使用，例如故障模式和影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）、可靠性工程（Reliability Engineering）、故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）等。
失效模式分析课件
故障模式比率——产品出现失效模式的百分比
进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据
4-3
几种机械零部件的失效模式及其比率
轴承 离合器 连接器 齿轮 发电机
腐蚀
18.7
-
6.3
-
6.3
蠕变
-
-
-
-
-
形变
2.5
6.6
23.7
20
2.1
侵蚀
3.1
-
-
-
-
疲劳
4.4
-
1.7
-
-
摩擦
10.6
-
E级，极少发生。单一失效模式发生概率小于系统总失效 概率 的0.1%。
4-16
二、定量分析 1、失效后果概率
失效后果 必然损失 偶然损失 很少损失 无影响
值
1.0
0.1 1.0 0 0.1
0
2、失效模式严重度数字
Cm Pt 106 失效率后果 P 元件失效率×10-6/h为单位
t 任务阶段内的工作时间
失效模式相对频率
4-17
3、产品严重度数字
n
Cr (Pt 106)
i 1
i 属于某一严重度的失效模式数 n 产品在该严重度下的最后一个失效模式
4-18
若某产品的失效率 p 7.2 106 h1 ，在某一任务阶段，出现两个II
级严重的失效模式和一个IV严重失效模式。这三个失效模式的相对频率
4-22
方法描述：
1、部件描述 2、与安全有关的各种部件的描述 3、可能的故障 4、损坏特征、可能的原因及其影响的评估 5、故障检测 6、目前的改进措施 7、对系统的影响
4-23
PFMEA_失效模式分析
PFMEA_失效模式分析PFMEA（Process Failure Mode and Effects Analysis）是一种用于识别并评估过程中潜在失效模式及其影响的工具。
它是在设计阶段早期或产品推出前执行的一种质量工具，旨在识别和消除可能导致质量问题的潜在失效模式。
本文将详细介绍PFMEA的定义、目的、执行步骤以及其在改善和优化过程中的应用。
PFMEA在制造和生产领域被广泛使用，特别是在汽车、电子、航空等高风险行业。
它的目的是通过确定潜在失效模式和评估其潜在影响来减少生产过程中的错误。
它通过三个主要方面的分析来完成：失效模式（Failure Mode）、影响评估（Effect Analysis）和失效原因（Cause Analysis）。
首先，失效模式是指可能在过程中发生的失效或故障，例如零件破裂、接头松脱或设备停止工作等。
对于每个失效模式，需要确定其严重性、发生概率和检测性。
严重性是指失效对产品或过程的影响程度，包括安全风险、客户满意度和产品可靠性。
发生概率是指失效模式发生的频率，包括供应商质量、使用寿命和环境因素。
检测性是指在出现失效后，能够及时检测到并采取纠正措施的能力。
其次，影响评估是对每个失效模式的影响进行定量评估。
通过评估严重性、发生概率和检测性的分级来确定每个失效模式的风险优先级。
风险优先级可以帮助团队确定应该优先处理的失效模式，以便采取相应的预防和纠正措施。
最后，失效原因分析是为了确定导致各个失效模式的潜在原因。
这可以通过使用工程知识和经验、故障树分析、故障模式与影响分析等工具来实现。
确定失效原因有助于在改善和优化过程中提出有效的纠正和预防措施。
此外，执行PFMEA的步骤可以总结为以下六个步骤：1.确定分析对象：确定要进行PFMEA的流程或产品。
2.列出所有失效模式：与团队合作，列出所有可能的失效模式和潜在问题。
3.评估失效影响：评估每个失效模式的严重性、发生概率和检测性。
4.识别失效原因：确定每个失效模式可能的原因，并识别潜在风险。
失效模式分析案例
失效模式分析案例失效模式分析（FMEA）是一种系统性的方法，用于识别和评估产品、系统或过程中可能出现的失效模式，以及这些失效模式对系统功能的影响。
通过对失效模式的分析，可以帮助我们预防潜在的问题，提高产品的可靠性和性能。
在本文中，我们将通过一个实际案例来介绍失效模式分析的过程和方法。
案例背景：某汽车制造公司计划推出一款新的电动汽车，为了确保产品的质量和可靠性，他们决定对电动汽车的电池系统进行失效模式分析。
失效模式分析过程：1. 确定分析范围，首先，团队确定了失效模式分析的范围，包括电池系统的各个组成部分，如电池单体、电池管理系统、电池充电系统等。
2. 识别失效模式，团队成员通过头脑风暴和专家访谈的方式，识别了各种可能的失效模式，如电池过热、电池短路、充电系统故障等。
3. 评估失效影响，针对每种失效模式，团队评估了其对电动汽车性能和安全性的影响程度，以及可能导致的后果，如电池过热可能导致起火爆炸，充电系统故障可能导致无法充电等。
4. 确定优先处理失效模式，根据评估结果，团队确定了优先处理的失效模式，如电池过热的影响最为严重，因此被确定为首要处理的失效模式。
5. 制定改进措施，针对优先处理的失效模式，团队制定了相应的改进措施，如优化散热系统、增加温度监测和报警装置等。
6. 跟踪和验证，团队对实施改进措施后的效果进行跟踪和验证，确保改进措施的有效性和可行性。
通过失效模式分析，团队发现了电动汽车电池系统存在的潜在问题，并采取了相应的改进措施，最终提高了电动汽车的可靠性和安全性。
结论：失效模式分析是一种非常有价值的工具，可以帮助我们预防潜在的问题，提高产品的可靠性和性能。
通过系统性的分析和评估，我们可以更好地了解产品、系统或过程中可能出现的失效模式，及其对系统功能的影响，从而及时采取有效的措施，确保产品的质量和安全性。
在实际应用中，失效模式分析需要团队成员之间的密切合作和充分的沟通，以确保分析的全面性和准确性。
PFMEA-失效模式分析
02
失效模式分析
失效模式定义
失效模式定义
01
失效模式是指产品或过程中可能出现的不满足设计意图、技术
要求或操作规范的状或现象。
失效模式分类
02
根据失效的性质和影响程度，失效模式可以分为功能失效、性
能失效、安全失效、适应性失效等类型。
失效模式分析方法
03
失效模式分析方法包括故障树分析、事件树分析、故障模式与
制定改进措施和预防措施
01
根据分析结果，制定针对性的改进措施，以提高产品或过程的 性能、安全性和可靠性。
02
制定预防措施，降低失效模式的发生风险，包括设计优化、工
艺改进、环境控制和使用指导等。
跟踪改进措施和预防措施的实施效果，持续改进，确保产品质
03
量和过程稳定。
04
PFMEA案例分析
案例一：汽车刹车系统PFMEA分析
识别关键特性，确定分析的重点，确 保分析的准确性和有效性。
列出潜在的失效模式
通过头脑风暴、历史数据分析和经验总结等方法，列出可能的失效模式，确保覆盖全面。
对失效模式进行分类和整理，以便后续分析。
分析失效模式的后果
分析失效模式对产品或过程性能、安 全性、可靠性和符合性等方面的影响 。
评估失效模式对客户满意度和生产成 本的影响，以便制定有效的改进措施 。
主观性
在评估失效模式的严重程度、发生频率和检测难度时，可能存在 主观性，导致结果的不一致。
静态性
PFMEA通常在产品开发阶段进行，而后期的更改和改进可能未 被考虑。
PFMEA未来发展方向
人工智能与机器学习应用
利用人工智能和机器学习技术辅助PFMEA分析，提高识别失效模式 的准确性和效率。
失效模式分析表格
失效模式分析表格失效模式描述1. 组件故障组件损坏或失效导致整个系统无法正常工作2. 电源故障供电系统故障导致设备无法正常工作3. 连接故障连接线路或接口故障导致信号无法传输或丢失4. 软件错误系统软件或应用程序出现错误导致功能失效5. 网络故障网络连接中断或网络设备故障导致通信失败6. 传感器故障传感器无法正常检测或传输数据导致系统失效7. 数据错误数据输入或处理过程中出现错误导致结果不准确8. 停电故障电力供应中断或电力设备故障导致设备无法工作9. 控制逻辑错误控制逻辑程序出现错误导致系统无法按预期运作人员操作不当或误操作导致系统功能失效10. 人为操作错误1. 组件故障描述：组件故障是指系统中的重要组件出现损坏或失效的情况，导致整个系统无法正常工作。
常见的组件故障包括电子元器件损坏、机械部件失灵、电路板短路等。
解决方案： - 检查组件的工作状态，确保其在正常工作范围内； - 定期进行设备维护和检修，及时更换老化部件； - 使用高质量的组件，减少故障发生的可能性。
2. 电源故障描述：电源故障是指系统供电部分发生故障，导致设备无法正常工作。
常见的电源故障包括电源线路断路、电源适配器故障、电池电量不足等。
解决方案： - 检查电源线路和插头是否正常连接； - 检查电源适配器是否工作正常，如发现故障及时更换； - 定期检查设备电池电量，如发现不足及时充电或更换电池。
3. 连接故障描述：连接故障是指设备之间的连接线路或接口出现问题，导致信号无法正常传输或丢失。
常见的连接故障包括线路脱落、接口松动或损坏等。
解决方案： - 检查连接线路是否完好，确保连接稳固； - 检查接口是否松动或损坏，如有问题及时修复或更换； - 定期进行连接线路的检查和保养，防止连接故障发生。
4. 软件错误描述：软件错误是指系统的软件或应用程序出现错误，导致系统功能失效。
常见的软件错误包括程序崩溃、数据丢失、算法错误等。
解决方案： - 及时更新软件补丁或升级软件版本，修复已知的软件错误； - 定期进行软件测试和质量控制，确保软件的稳定性和可靠性； - 遵循良好的软件开发规范，减少软件错误的发生。
失效模式及影响分析
失效模式及影响分析失效模式及影响分析（Failure mode and effects analysis，简称FMEA）是一种用于系统故障预防和可靠性改进的方法。
通过对系统的各个组成部分及其可能的失效模式和影响进行分析，能够帮助识别和消除潜在的故障点，提高系统的可靠性和安全性。
失效模式（Failure mode）是指系统、产品或组件在正常条件下未能按预期执行其功能或要求的方式，即失效的特定表现形式。
常见的失效模式包括：停止工作、性能下降、产生误差、漏水/泄露、短路、断裂等。
影响（Effects）是指失效模式对系统、用户、环境或企业造成的潜在危害或负面影响。
影响的级别可以从事故、严重故障、中度故障、轻微故障、降低可靠性等方面来评估。
FMEA通过对失效模式和其影响进行分析，可以进行以下几个方面的评估：1. 严重性评估（Severity Evaluation）：根据失效模式对系统、用户或环境的影响程度，评估其严重性级别。
将影响分为高、中、低等级，并确定具体的损失程度。
2. 发生频率评估（Occurrence Evaluation）：根据失效模式发生的概率或频率，评估其出现的可能性。
通过对设备或系统历史数据的统计分析，可确定每年失效次数或概率。
3. 检测能力评估（Detection Evaluation）：根据可用的检测手段和方法，评估对失效模式的检测能力。
检测能力可以通过验证和验证手段的准确性和可靠性来评估。
通过对这三个因素进行综合评价，可以计算出风险优先数（Risk Priority Number, RPN）。
RPN是一个综合评估指标，用于确定优先改进的失效模式。
FMEA的主要目的是帮助预防失效，减少系统故障，并且在设计或改进产品或过程时识别并降低风险。
通过FMEA分析，可以及早发现和解决潜在问题，提高系统可靠性，减少维修和停机时间，降低成本和提高用户满意度。
FMEA可以应用于各个领域，如制造业、软件开发、航空航天等。
PMEA失效模式分析
PMEA失效模式分析1. 简介PMEA（Product and Process Failure Mode Effect Analysis）是一种常用的风险评估方法，广泛应用于产品和过程的设计和开发过程中。
PMEA失效模式分析的目标是识别和评估系统、产品或过程所可能存在的失效模式，并确定可能引起失效的原因和影响。
通过有效的PMEA 失效模式分析，可以及早识别潜在的问题，并制定相应的改进措施，以减少失效的发生和对业务的影响。
2. PMEA失效模式分析方法PMEA失效模式分析方法通常包括以下几个步骤：2.1 确定分析范围在进行PMEA失效模式分析之前，需要明确分析的范围和目标。
根据具体情况，可以选择对整个系统、产品或过程进行全面的分析，或者只关注某个特定的部分。
2.2 组建分析团队PMEA失效模式分析通常需要多个不同领域的专家参与，因此需要组建一个专门的分析团队。
该团队应包括相关领域的工程师、设计师、质量控制专家等。
2.3 识别失效模式团队成员通过头脑风暴和专业知识，开始识别可能的失效模式。
失效模式是指系统、产品或过程中可能发生的失效事件或故障。
2.4 评估失效影响对于每个被识别的失效模式，分析团队需要评估其可能的影响。
影响可以包括安全问题、质量问题、生产效率问题等。
2.5 识别失效原因分析团队需要进一步识别导致每个失效模式发生的可能原因。
这些原因可以是设计缺陷、材料问题、制造过程问题等。
2.6 确定风险等级根据失效模式的影响和原因，可以对每个失效模式进行风险评估。
常用的方法是使用风险矩阵来确定风险等级，以便更好地制定相应的控制措施。
3. PMEA失效模式分析的应用场景PMEA失效模式分析在各个行业都有广泛的应用。
以下列举了几个典型的应用场景：3.1 汽车制造业在汽车制造业中，PMEA失效模式分析可以用于识别和评估汽车部件的潜在失效模式，以及可能的原因和影响。
通过对汽车部件进行PMEA失效模式分析，可以提前发现并解决潜在的安全隐患。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械磨损
接触不良
平衡状态破坏
相变化、应力松弛
化学反应
腐蚀、氧化、
电应力
电介质击穿、脉冲
热应力
摩擦
渗透
湿气、气体、流体
4-9
断裂分类： 根据裂纹发展过程 沿晶断裂 穿晶断裂 根据受载性质 疲劳断裂 静载断裂 冲击断裂 根据完全断裂前的宏观变形 脆性断裂 韧性断裂
4-10
疲劳断裂原因：
疲劳源
裂纹扩 展区
失效模式相对频率
4-18
3、产品严重度数字
n
Cr (Pt 106)
i 1
i 属于某一严重度的失效模式数 n 产品在该严重度下的最后一个失效模式
4-19
若某产品的失效率 p 7.2 106 h1 ，在某一任务阶段，出现两个II
级严重的失效模式和一个IV严重失效模式。这三个失效模式的相对频率
载荷因素： 载荷性质、大小、变化速度等
瞬断区
材质因素：材料的成分、机械性能、冶金特性等 表面因素：表面粗糙度、划痕、碰伤等
几何因素：圆角、倒角等
环境因素：环境介质、环境温度等
4-11
FMECA分析实例1
例 某一固体火箭发动机由推进剂药柱、内衬和发动机壳组成。绘制其 失效模式后果分析表
项目 失效模式
失效原因
可能后果
发动机 壳
破裂
工艺质量差 材料缺陷
运输中损坏 搬运中损坏
内压过高
导弹毁坏
推进剂 药柱
断裂 孔穴 粘接面分离
固化残余应力 温度过低 老化
燃烧速度过 高；内压过 高；机壳在 工作过程中 破裂
内衬
与外壳分离
与药柱或隔 热层分离
粘接剂不良 粘接控制不良
壳体成形后净 化不够
燃烧速度过 高；内压过 高；机壳在 工作过程中 破裂
横向加速度 影响小，对
过高
所有转向架
影响皆相同
加速度超过正 常值，横向钢 轨力增加
4-27
机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
210车轮/钢轨
车轮与钢轨 的接触尺寸 不当
影响分析
磨损车轮型 面快速形成 大锥度
危害评价
危险性
不良的接触影 B 响转向架稳定 性的灵敏度
轴箱过热
230轮对轴承
控制信号错 420轮对导向装 误
置
影响分析
导致受控零 部件不能正 常工作
危害评价
危险性
C 危害高速运行 时的安全500转向架转向架构架 可能不会发
断裂
生
危害运行安全 C
700车体
车体支撑与
固定系统断 可能不会发
裂
生
危害运行安全 C
4-30
机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
FMECA分析的用途
1、在设计管理上的用途
FMECA与线路应力分析的结合是可靠性预测、分配和评定 时的一项原始资料。 FMECA 是评定设计方案的手段 FMECA 是设计评审、质量复查、事故预想的依据和证明 2、在其他用途
安排测试点、制造和质量控制，制定试验计划的一种依据。
制定检测程序、设计诊断装置的基础。 与试验结果和失效分析报告一起进行定性评定。 可靠性维修，后勤保障分析的原始资料。
4-13
4-14
4-15
4-16
§4.3 严重度分析
一、定性分析
A级，常发生。单一失效模式发生概率大于系统总失效 概率的20%。
B级，较常发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的10%~20%。
C级，偶尔发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的1%~10%。
D级，很少发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的0.1%~1%。
失效模式、后果与严重度分析 (FMECA)
Failure Mode Effect and Criticality Analysis §1 概述 §2 失效模式与后果分析 §3 严重度分析
4-1
§1 概述
失效的定义： 1、设备在规定条件下，不能完成其规定的功能； 2、设备在规定条件下，一个或几个不能达到其规定值； 3、由于环境应力变化，导致功能丧失； 4、即使设备在规定条件下具有完成规定功能的能力 ，但因操作者的失误而造成产品功能丧失；
故障模式的比率
故障模式比率——产品出现失效模式的百分比
进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据
4-4
几种机械零部件的失效模式及其比率
轴承 离合器 连接器 齿轮 发电机
腐蚀
18.7
-
6.3
-
6.3
蠕变
-
-
-
-
-
形变
2.5
6.6
23.7
20
2.1
侵蚀
3.1
-
-
-
-
疲劳
4.4
-
1.7
-
-
摩擦
10.6
-
2、B型故障：产品功能的逐渐退化 引入一个正常的检测系统
3、C型故障：产品功能的突然丧失
4-26
机车车辆转向架FMEA表格
代码与零部件 故障类型 名称
110钢轨（使用 区域）
横向位移阻 力降低，钢 轨型面不符 合设计规范
影响分析
影响低，对 所有转向架 影响皆相同
危害评价
危险性
在最大运行速 A 度时测得的钢 轨力是安全的
4-23
方法描述：
1、部件描述 2、与安全有关的各种部件的描述 3、可能的故障 4、损坏特征、可能的原因及其影响的评估 5、故障检测 6、目前的改进措施 7、对系统的影响
4-24
转向架 系统
钢轨使 用区域
100
钢轨与 轴箱间 的部件
200
轴箱 300
轴箱与 转向架 间部件
400
轮/轨 210
轮对 220
4-7
输 入 原 始 资 料
分析 系统 结构 及各 组成 部分 功用
构造 系统 的可 靠性 框图
列出各 功能级 的失效 模式机 理效应
研究 失效 检测 方法
可 能 的 预 防 措 施
致命性 分析
失效模 式概率
致命度 的估计
输出填写
FMECA 表格
FMECA分析过程
4-8
零件材料失效原因的分类
机械因子 弹性变形、塑性变形、蠕变、疲劳、断裂、滑移
分别为：1 0.3,2 0.2,3 0.5 ，失效后果概率均为0.5，在该阶
段工作时间为1h，求该产品在此任务阶段，在严重性II下的 Cm,Cr 。
求 Cm II级严重性的第一个失效模式的严重度数字为
Cm Pt 106
0.5 0.3 0.72 106 1106 1.08
II级严重性的第二个失效模式的严重度数字为 Cm Pt 106 0.5 0.2 0.72 106 1106 0.72
空气弹簧压 610二系弹簧悬 力不同
挂
影响分析
较少发生
危害评价
危险性
由于空簧压力 B 不同引起轮载 变化
4-31
FMECA
FMEA 失效模式与后果分析 CA 严重度分析
一、FMEA
1、功能FMEA和硬件FMEA 功能FMEA
设计初期 复杂系统
硬件FMEA
4-6
2、FMEA 程序 FMEA基本程序: 1、确定失效模式 2、绘制系统功能图和可靠性框图 3、确定工作参数和功能 4、查明所有失效模式、发生原因及后果 5、按可能的最坏后果评定失效模式的严重性级别 6、确定失效模式的检测方法及补救预防措施 7、提出修改方案及其他措施 8、提交分析报告
E级，极少发生。单一失效模式发生概率小于系统总失效 概率 的0.1%。
4-17
二、定量分析 1、失效后果概率
失效后果 必然损失 偶然损失 很少损失 无影响
值
1.0
0.1 1.0 0 0.1
0
2、失效模式严重度数字
Cm Pt 106 失效率后果 P 元件失效率×10-6/h为单位
t 任务阶段内的工作时间
影响不可避 免
如果不及时报 告，运行危险
B
300轴箱
轴箱破损
一般不会发 运行危险 生
C
4-28
机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
一系弹簧断 410一系弹簧 裂
影响分析
可能不会发 生
危害评价
危险性
危害运行安全 C
4-29
机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
-
-
1.5
氧化
-
-
-
-
-
绝缘
-
-
1.6
-
12.3
裂痕
0.5
-
-
-
-
磨损
60.2 83.4 8.1
60
25.1
断裂
-
10.0 47.1
20
4.6
其它
-
-
11.5
-
16.1
电位器 27.5 10 25 15 22.5
继电器 12.3 0.4 2.3 2.6 12.3 2.4 17.5 11.9
4-5
§2 失效模式与后果分析
E 低
IV
III
II
严重性级别 严重性级别
严 重 度 增 加
I
4-22
机车车辆 FMEA分析实例
国际铁路联盟的研究与试验机构的B176委员会 （UIC ORE B176）
对机车车辆转向架进行了深入的研究，进行了大量的 实验和评估，并为选择高速机车车辆的样机转向架进 行了费用—效能分析。