SAE新版DFMEA标准如何进行风险评价及优先级？（第七部分）

 

 

本次发布是SAE美国汽车工程师学会更新的，不是AIAG-VDA FMEA手册。

 

SAE在2021年1月13日 更新了FMEA标准。该标准的上一个版本是2009版，本次是在2009版的基础上进行的修订。

 

该更新的标准和AIAG-VDA FMEA手册有哪些不同点呢？

 

经过阅读整理如下：

 

 

第四步：风险评价&优先级

 

 

 

可交付成果：已对所选DFMEA的风险进行了评估和优先排序。

 

风险评估和优先排序的目的是通过设计评审、DVP&R、设计变更和其他建议措施，确定和优先考虑需要特别关注的风险领域。

 

 

 

DFMEA中使用了三种标准来评估失效风险。它们是：严重度、发生度和探测度。

 

将一个团队的DFMEA评级与另一个团队的DFMEA评级进行比较是不合适的，即使产品看起来是相同的，因为每个团队的环境是唯一的，因此他们各自的评级是唯一的（即评级是主观的）。

 

潜台词：评级是主观的，不同的团队的FMEA的评分不能对比，就算产品是看似一样的，比较是没有意义的。

 

评价后果的严重度

 

 

严重度是与所评估功能的失效模式的最严重影响相关联的评级数，它是单个FMEA范围内的相对评级，不考虑发生度或探测度。

 

潜台词：一个失效模式有多个严重度，评估严重度按最严重的失效后果的评级数。

 

应使用附录A中的标准估计严重度。该表可能会增加，以包括特定于产品的示例。团队应就评估标准和评级体系达成一致，即使针对个别设计分析（如乘用车、卡车、摩托车、拖拉机、高尔夫球车等）进行了修改。

 

严重度的评估取决于团队对产品安全性、产品功能以及与所提供的车辆和子组件或零件相关的功能要求的理解。评估严重度可能超出直接设计工程师/团队的领域或经验或知识范围。在这些情况下，可记录有关预期应用的假设，或应咨询接口系统团队或客户，以了解影响的传播。

 

对于标准零件（例如，负责螺钉、螺栓、连接器等的设计），严重性评级标准将限于直接功能及其相关要求，以便严重度反映对配合/光洁度、部分功能和功能损失的影响，而不是对系统或最终用户的影响。

 

潜台词：严重度评估超出设计工程师的认知，如电子元器件，工程师无法知道电子元器件将要被安装到哪一类产品上，可能涉及到功能不能达成，也可是涉及到安全问题，所以无法评估严重度，在这种情况下，可以做出一些产品预期的假设或咨询系统工程师或客户。

 

FMEA过程的目标之一是减轻风险或减少潜在失效模式的影响。在不改变设计以减少影响或消除故障模式及其影响（例如，使用监测和系统响应）的情况下，不能改变严重性等级本身。此外，其他技术包括故障安全、故障操作和容错方法。

 

 

评价发生度

 

 

发生度是失效模式的每个原因发生度的等级数。发生度考虑产品设计寿命期间发生的可能性。发生度是具有相对意义而不是绝对值，并且在不考虑严重度和探测度。

 

DFMEA小组可将预防控制、类似项目的现场历史记录和变化程度作为事件评级的输入。

 

 

注：团队应就一致的评估标准和评级体系达成一致，即使针对个别分析进行了修改。对该表的任何修改都应为风险缓解过程增加价值。

 

发生度应使用附录B中的标准进行估计。发生度评级数是FMEA范围内的相对评级，可能不反映实际发生率。

 

DFMEA团队可使用定性（主观）方法确定特定原因发生可能性的评估。

 

潜台词：发生度是预防措施有效性的评价指标，如果没有预防措施，发生度应该评为10分，但发生度并不是代表实际的发生度，因为FMEA不是定量分析的工具，是定性分析，如果是电子电器功能安全的部分，应进行FMEDA分析，是单点故障的发生概率，如选用电子元器件，供应商必须提供产品的失效率，并作为发生率的评估输入。

 

在评估发生可能性时，DFMEA团队将预防控制、类似项目的现场历史（如适用）和变化程度视为影响发生率的因素。这种主观评价可以通过使用附录B表格各栏中的词语描述来进行。

 

 

评价探测度

 

 

探测度是根据定义的标准，探测失效模式和/或失效原因的可能性相关的评级。

 

DFMEA过程的目标之一是提高在开始生产之前验证设计的能力。FMEA团队有责任确定特定的模拟、测试或功能测试能多好地检测到失效模式，或导致失效模式的原因。

 

探测度评级表综合考虑了探测方法在揭示规范内设计缺陷方面的稳健性，以及在设计周期内发现结果的时机。如果未确定探测控制，则评为10级，并编写建议措施以解决缺陷。

 

潜台词：探测措施是包括失效原因与失效模式的探测，探测能力越强，探测度的分数就越低，如果没有探测措施，那么探测度评为10分。

 

 

DFMEA检测应使用附录C中的标准进行估计。本表可增加本公司常用检测方法的示例。

 

“探测能力”的评估是通过评估当前探测型设计控制装置能够检测失效模式或相关失效原因的可能性来完成的。这可以通过以下两种方法之一实现：

 

1、在方法一中，DFMEA团队考虑了针对给定失效原因和/或失效模式的所有的当前探测类型设计控制的综合能力，并在DFMEA的探测列中输入结果“探测能力”评级。换言之，如果实施了所有当前检测控制，那么探测到失效模式或失效原因的可能性有多大？附录C中的“探测方法成熟度”和“探测机会”列为进行此评估提供了指导。然而，DFMEA团队的关键是利用团队的最佳思维达到“探测能力”评级。

 

2、在方法二中，DFMEA团队评估了每个当前探测类型设计控制的“探测能力”。如果使用这种方法，团队会考虑每个探测措施分别探测失效模式或原因的计分可能性。与第一种方法一样，附录C中的“探测方法成熟度”和“探测机会”列提供了进行此评估的指南，但DFMEA团队使用团队的最佳估计得出“探测能力”评级。使用此方法时，最好在“当前设计控制-探测”列中每个探测方法旁边的括号中包含探测等级，并使用最低值。

 

潜台词：方法一是将所有的探测措施结合进行评估，得出探测度，而方法二是将每一个探测措施单独评估，然后得出最有效的探测度，就是最低值。为什么是最低值呢？因为探测度是衡量每一种探测措施最有效的探测能力的评估。

 

 

确定优化顺序

 

 

风险优先排序的目的是帮助团队了解分析中的相对风险。有许多方法用来评估严重性（S）、发生率（O）和检测率（D）的组合，以确定风险的优先级和行动的优先级。这些方法包括：

 

-风险优先数（RPN）

 

-SO

 

-危害性分析（CA）

 

行动优先级

 

组织应采用优先排序系统，该系统可能包括本标准中描述的一种或多种技术。

 

 

RPN

 

风险优先级（RPN）是严重性（S）、发生率（O）和探测率（D）等级的乘积。在单个FMEA范围内，该值介于“1”和“1000”之间。RPN的使用是可选的。

 

RPN=（S）x（O）x（D）

 

示例：（S）7，（O）3，（D）5=RPN 105

 

RPN的一个好处是它提供了一个改善的指标（在采取措施之前和之后），可以减少严重性、发生率或检测率的任何一个因素。它显示了项目的RPN值的分布（帕累托），给出了风险评估的高级概述。

 

使用RPN的一个缺点是，最终的RPN评级与特定分析有关，并且是主观的；因此，选择RPN阈值是不可接受的做法。阈值给人的印象是，低于阈值的值不需要采取改进措施。换言之，没有任何值高于该值就必须采取建议的行动，低于该值就自动免除团队的行动。

 

建立这样的阈值可能会促进错误的行为，导致团队成员花费时间试图证明较低的发生率或探测度可以降低RPN。这种类型的行为避免解决导致失效模式的真正问题，而只是将RPN保持在阈值以下。重要的是要认识到，确定合理的风险是可取的，它应该基于对严重度、发生度和探测度的分析，而不是通过应用RPN阈值。

 

RPN的另一个问题是，由于S、O和D的重要性不同，因此相同的RPN值可能没有相同的风险水平。应首先评估严重性，然后进行预防，然后进行检测，以阻止失效和模式进入客户。严重程度高，RPN低可能是高风险的。

 

FMEA的重点应该是识别机会，以持续改进产品和顾客满意度，使其超越旧的限制。应注意了解RPN的局限性。

 

具体RPN有哪些局限性，具体参见以前的一篇文章《为什么FMEA会抛弃RPN？》

 

潜台词：因为设置RPN极限值，会导致疏忽那些严重度较高的特性，再加上RPN的本身的局限性，不能进行线性评价，所以PRN并不能代表实际风险的大小。

 

SO

 

 

“SO”是严重性（S）和发生率（O）评级的乘积。在单个FMEA范围内，该值介于“1”和“100”之间。使用SO号作为RPN的补充是可选的。

 

SO=（S）x（O）

 

例：（S）7，（O）3，（D）5=SO 21

 

SO的一个好处是它提供了关于相等RPN值的附加信息。组织可能会关注如何通过预防措施降低“O”的值来降低SO。此外，这可能导致具有最高SO值的那些的后续检测改进。

 

使用SO的缺点与RPN类似，即阈值。表3说明了SO如何提供有关RPN的有用信息。虽然它有助于优先处理相同的RPN结果，但它不考虑检测等级。

 

 

潜台词：SO是在RPN值相等的时候的一种补充，也就是说，当PRN相等时，使用SO来进行补充评估，可以得到优先级。但没有考虑探测度、也同样与RPN有类似的缺点，所以也只是一种评估优先级的补充。

 

CA危害性分析

 

 

危害性分析(CA)是航空航天和军用行业手册和指南中使用的术语(例如，MIL-STD-1629a, ARP5580, AS9145)。CA是根据严重度和发生度的综合影响对每种潜在失效模式进行排序的过程。CA作为产品开发过程的一部分同时执行，并随着设计、制造和装配过程发展到生产发布而更新。危害性分析风险评估支持识别那些可以定义为特殊特性的项目。

 

危害性分析可以直观地显示为“S&O风险图”。“这允许用非线性方法来描述风险级别，如高(红色)、中(黄色)和低(绿色)。图13显示了一个S&O风险图的例子。S&D和/或O&D风险图也可以使用。风险图的使用是可选的。

 

当使用风险图时，由公司或客户分配R、Y和G，并将结果表提供给DFMEA团队。

 

 

潜台词：CA就是SO矩阵分析，横向代表严重度，竖向代表发生度，红色代表高风险，黄色代表中度风险，绿色代表低度风险。这与VDA 第四卷 FMEA手册是的SO矩阵的逻辑是一致。以下是VDA手册的SO风险矩阵：

 

 

AP行动优先级

 

 

行动优先级(AP)表将严重度(S)、发生度(O)和探测度(D)等级与建议的优先级级别结合起来，以识别基于高(H)、中(M)和低(L)评估的潜在行动，以降低风险。

 

每个公司可以制定自己的H、M和L标准，并将公司特有的行动优先级表提供给DFMEA团队和客户或供应商。行动优先级的使用是可选的。

 

附录一给出了一个完整的AP表示例，在没有经过审查和同意的情况下，公司不能自动使用该表格。用于支持行动优先级方法的表格应该反映公司对行动优先级的需求。

 

S, O, D评级图提供了附录j中所示的分组结构。如果组织选择修改特定产品、过程或项目的S, O, D评级标准，还应仔细审查AP表，以保持一致。

 

操作优先级的好处是它不会将严重度、发生度和探测度视为相等的值(就像RPN一样)。通过努力降低严重度，然后降低发生度，然后探测来降低风险的原则驱动行动优先级级别为高(H)，中(M)和低(L)。AP表提供了一个行动优先级系统，以集中团队的时间和资源。

 

使用行动优先级的缺点是，为降低风险而采取的行动可能改变也可能不会改变行动优先级。换句话说，很难看到渐进式的改进。

 

AP评估低并不意味着不应该考虑行动。高、中、低的评估应该用来确定行动的优先级，而不是认为行动是不必要的。

 

 

FMEA项目团队审查了附录R中的行动优先表，同意在两个应用实例中做出两项改变，将AP级别从中提高到高，从低提高到中。这是一个公司或项目团队如何使用AP方法的例子。

 

潜台词：严重度9-10，发生度2-3，探测度5-6，原行动优先级为M，FMEA团队修改为H， 严重度9-10，发生度2-3，探测度2-4，原行动优先级为L，FMEA团队修改为M。也就是AP的行动优先级不是唯一不能变的，每个公司可以制定自己的H、M和L标准，也可以修改的。

 

 

为了评估风险和确定行动的优先级，各个公司应该确定适合其技术风险分析、内部管理或客户需求目标的方法。

 

DFMEA团队可以选择在DFMEA开发过程中的任何时间生成行动计划，甚至在进行RPN、SO、危害性分析或AP评估之前。

 

注:建议管理层评审潜在的严重程度9和10以及潜在的影响，而不考虑措施的优先级评估，包括已确定的任何建议措施。

 

识别潜在特殊特性

 

 

产品特性是产品的特征(如尺寸、关系、外观、属性、方向、外观、成分、化学成分、性能、功能)，定义在设计需求文件(工程图纸和规格书)上，一旦产品生产出来，就可以使用计量或属性测量方法进行测量。使用适当的制造方法和控制，按照规范生产标准产品特性。

 

产品特殊(设计)特性是指需要特别注意的产品特性，因为不正确的公称值/公差和相应的制造/装配变化可能会对产品的安全性、性能、配合和使用寿命产生重大影响。选择产品特殊特性的目的是将风险传达给制造、装配和/或其他接口设计。

 

DFMEA在提供关于潜在失效影响严重度的信息方面是至关重要的。DFMEA团队可以在风险分析过程中标记要求和/或失效/原因作为特殊特性指定的候选对象。确定特性(标准或特殊)分类的过程是公司特有的。

 

最终确定的特殊产品特性通常使用公司规定的特定符号或标签显示在设计记录中(例如，工程图纸或规范)。这些符号和/或标记在DFMEA中是不需要的，因为DFMEA是一种特殊特性选择过程的输入。

 

潜在的特殊特性可以在DFMEA中通过描述图16所示的产品特性来识别。在DFMEA中不要求使用客户指定的符号来指定特殊特性。DFMEA中识别的风险是特殊特性选择过程的输入(但不排除)。如果相关风险符合公司特殊特性政策，则DFMEA失效的潜在原因可以恰当地表示为潜在的设计缺陷，作为特殊特性识别的输入。

 

 

潜台词：DFMEA只能识别潜在的特殊特性，这一点比AIAG-VDA FMEA手册更明确了，FMEA手册中的FMEA表格列出一栏叫筛选器，其实就是筛选特殊特性用的，那就是潜在的特殊特性，但SAE FMEA手册中，不用在FMEA中进行标识，是写出具体的潜在特殊特性，这一点比较好，因为一个功能/要求可以对应多个失效原因，功能/要求/失效原因都有可能是特殊特性。

 

综上所述，我们认为SAE新版FMEA标准中采用RPN,SO,CA危害性分析,AP行动优先级等确定优先级，并指出了每一种评价方法的优缺点，运用DFMEA的SOD评分结果确定潜在的特殊特性，作为选择特殊特性的输入。