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1 潜在失效模式及后果分析 FMEA ISO TS16949 2002技术规范培训 五本参考手册之一 2 什么是FMEA PotentialFailureModeandEffectsAnalysis关键词 失效 尚未发生可能会发生集中于 预防可能问题FMEA在设计 生产或其他范围内实施 3 FMEA的定义 FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段 对构成产品的了系统 零件 对构成过程的各个工序逐一进行分析 找出所有潜在的失效模式 并分析其可能的后果 从而预先采取必要的措施 以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动 并将全部过程形成文件 4 什么是FMA FailureModeAnalysis关键词 失效 已实际发生100 既成事实集中于 诊断 处理已知问题FMA在生产范围内实施 FMA 失效模式分析 5 什么是FTA FailureTreeAnalysis由系统的失效模式入手 分析造成产生该失效的原因 由上到下 FMEA是从局部失效入手 分析上一级系统 中间部分 下游程序及总体系统的后果 由下到上 FTA失效树分析 6 质量管理理念的发展 检验制造 FMEA使用 设计 FMEA使用 管理习惯 FMEA的起源 7 FMEA的发展史 60年代中期 开始于航天业 阿波罗计划 1974年 美海军制定船上设备的标准 Mil Std 1625 船 实行船上设备失效模式及后果分析的程序 FMEA第一次有机会进入军用品供货商界 8 FMEA的发展史 续 70年代未 汽车业开始使用FMEA来作为危险性分析的工具 以检讨目前市场上的汽车 后期 作为增强设计检讨活动的工具 开始用列表形式 80年代中 汽车业开始运用FMEA来确认制造过程 9 FMEA的发展史 续 1991年 ISO9000系列标准建议用FMEA来提高产品及过程的设计 10 FMEA的发展史 续 1993年 美健康与人类服务部的FDA 食品与药品管理局 计划将目前的GMP利用可靠性工具改变成综合性的研发文件 如FMEA及FTA 来提高产品安全性及客户的保护 1994年 FMEA成为QS 9000证书获得的不可缺少的一部分 QS 9000是一个自发性项目 是由美国三大汽车公司 克莱斯勒 福特及通用 组成的供货商质量要求工作队制定的 11 为什么要进行FMEA FMEA有助于对设计中问题的早期发现 从而避免和减少晚期更改带来的损失 使工发成本下降 DFMEA还有助于可制造性和装配性的量期考虑 利于实施同步工程技术 FMEA有助于采用更有利的设计控制方法 为制订试验计划 控制计划提供正确的 恰当的根据 由多方面人员组成的小组所进行的FMEA能发挥集体的经验与智慧 使设计表现出组织的最佳水平 提供了一个公开讨论的机会 FMEA是一个组织的宝贵经验 为以后的设计开发项目提供了参考资料 FMEA还是识虽特殊特性的重要工具 FMEA的结果也是用来制订控制计划依据 FMEA给出的失效模式的风险评估顺序 提供改进设计的优化系统 从而引导资源去优先解决问题 FMEA的文件化 使它成为重要设计文件之一 并成为设计评审的重要内容 12 由谁来做FMEA 在APQP的第二阶段的第一个输出就是DFMEA 说明其是设计工作的一部分 自然由负责设计的工程师或工程师小组负责 但要做好FMEA 要发挥集体的智慧 所以 FMEA的成功依赖于小组的共同努力 必须组成一个包括设计 制造 装配 售后服务 质量及可靠性方面的专家小组 与设计有关的上游 如顾客 供方的设计工程师 与下游 如下一个相关系统的设计工程师 的部门也将被吸收参加小组的工作 13 FMEA的适用范围 新设计 新技术或新过程 FMEA的范围是全部设计 技术或过程 对现有设计或过程的修改 假设对现有设计或过程已有FMEA FMEA的范围应集中对设计或过程的修改 由于修改可能产生的相互影响以及现场的历史情况 将现有的设计或过程用于新的环境 场所或应用 假设对现有设计或过程已有FMEA FMEA的范围是新环境或场所对现有设计或过程的影响 14 FMEA的分类 DFMEA 设计FMEA PFMEA 过程FMEA SFMEA 系统FMEA AFMEA 应用FMEA 15 DFMEA 设计FMEA 也叫做DFMEA 针对产品的设计如 系统 子系统附属装配部件 零件原料特性 特质 16 PFMEA 过程FMEA 也叫做p FMEA 针对制造过程顺序 过程的步骤设备 机器工具 裝置 夾具操作者制造影响 17 做FMEA的时机 及时性是成功实施FMEA的最重要的因素之一FMEA应在产品周期的前期可行阶段实施 要使FMEA的好处充分体现唯有其在设计效果 设计选择 折中设计 平衡设计 和制造过程规划中充当引导工具 当产品一确定就开始进行FMEA的那就相当好了 18 什么时候做DFMEA 开始于一个设计概念最终形成之时或之前 设计方案初步确定时应该开始DFMEA初稿的编制 DFMEA作为设计活动的一部分 应该在设计任务完成 如设计图样完成 之时完成DFMEA的工作 产品开发阶段 设计发生变化 对FMEA的初稿进行评审 不断进行修改 19 DFMEA的开发步骤 明确系统 子系统和零部件 作出图示识别各系统 子系统及零部件的功能和相互关系分析 开发DFMEA 20 什么时候做PFMEA 开始于过程设计和开发之前或过程设计开发过程中 在过程设计任务 如过程设计文件 完成之时完成PFMEA的工作 21 PFMEA的开发步骤 识别过程 作出过程流程图针对所有的过程展开PFMEA的开发针对风险高的过程采取措施降低风险 22 失效链 一个潜在失效模式事件的发生 如果没有采取或来不及采取或事实上不可能采取措施 而使之引起下游系统或相关系统产生链琐失效事件 我们称之为 失效链 23 失效链分析 道路不平引起的振动与车体扭转 水箱支架断裂 水箱后倾 水箱与风扇碰撞 水箱冷却水管被风扇刮伤 水箱中冷却液泄漏 冷却系统过热 汽车停驶 产生异响 发动机气缸损坏 根源模式 中间模式 最终模式 1 水箱支架强度不足而造成支架断裂是这个失效链的根因 2 道路不平引起的车体振动与扭转是引起支架断裂环境条件 但不能视为失效的根本原因 因为汽车在不平的道路上行驶是正常的输入条件 3 失效链中 上一个失效模式是下一个失效模式的起因 下一个失效模式是上一个失效模式的结果 4 在没有采取任何措施的情况下 失效将发展到最终模式 最有效的措施是不让支架断裂这一根源模式发生 在失效链中任何环节采取 切断 措施 如在水箱与发动机之间增加支撑杆 保证风扇不与水箱碰撞 可以防止失效链的发展 但对这种措施是否要合理评审 5 失效链的发展常常会有分支 有时分支的链也会产生更加严重的后果失效模式 24 7 3 1 1多方论证的方法P157 3 2 3特殊特性P167 3 3 1产品设计输出 补充P177 3 3 2制造过程设计输出P177 5 1 1控制计划P21 FMEA与TS16949的联系 25 DFMEA与PFMEA既有明确的分工 又有紧密的联系 有以下几点需要注意 产品设计与开发的下一过程是过程设计与开发 工艺设计与开发 产品设计应充分考虑可制造性与装配性的问题 由于产品设计中没适当考虑制造中技术与操作者体力的限制 可能造成过程失效模式的发生 DFMEA不能依靠过程检测作为控制措施 PFMEA应将DFMEA作为生理要的输入 对DFMEA中标明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析内容 DFMEA与PFMEA的联系 26 设计FMEA制造FMEA FMEA的开发 27 潜在失效模式及后果分析 DFMEA 系统FMEA编号子系统页码 第页共页零组件 设计责任 编制者 车型年度 车辆类型 关键日期 FMEA日期 核心小组 28 DFMEA的内容 FMEA的编号系统 子系统或零部件的名称及编号设计责任编制者年型 车型关键日期 预定FMEA完成日期 不应超过设计图样完成日期 FMEA日期 初稿日期与最新修订日期 核心小组 29 DFMEA的内容 续 项目名称 功能潜在失效模式潜在失效后果严重度S 评价准则 分级 重要程度 潜在失效的起因 机理频度O 评价准则 现行设计控制 探测 预防 30 DFMEA的内容 续 不易探测度D 评价准则 风险顺序数 RPN S O D 建议措施责任 对建议措施 采取的措施纠正后的RPN 31 项目名称及功能 简要说明设计意图要求的功能 包括环境信息 如果项目有多种功能 应分别列出 功能 设计这处系统 子系统 零部件做什么 设计要求是什么 设计意图是什么 32 项目名称及功能 给出完成功能的重要的环境条件 一个产品在产生满足顾客期望的功能的同时 有时还会产生顾客非期望的功能 这些非期望的功能常常与安全及政府法规的符合性有关 许多产品对维修性 服务和后勤保障还有要求 也应列入功能项目之中 33 可靠性 可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内 产品的寿命指标 完成规定功能的能力 不能完成规定的功能就称失效 是一种时间质量指标 一般质量指标在产品出厂时可以考核 而可靠性要经过一定的工作时间才能评定 可靠性包括 耐久性 维修性 使用方便性 衡量可靠性 可维修零件 累计故障率统计 不可修零件 对不可修零件进行寿命统计 34 潜在的失效模式 失效模式就是失效表现的形式 是指部件 子系统或系统有可能会达到或不能实现项目 功能栏中所描述的预期功能的情况 第1类失效 指的是不能完成规定的功能 第2类失效 指的是产生了有害的非期望功能 如果出现了第2类失效 要返回功能描述部分 看是否已有限制要求 如果没有 是否应加以补充 35 只可能出现在特定的运行条件下 如热 冷 干燥 粉尘等 和特定的使用条件下 如超过平均里程 不平的路面 仅在城市内行驶等 的潜在失效模式应予以考虑 典型的失效模式包括 裂纹 变形 松动 泄漏 粘结 氧化 断裂 不传输扭矩 打滑 无支撑 支撑不足 刚性啮合 脱离太快 信号不足 信号间断 无信号 漂移等 36 潜在失效后果 是指失效模式可能带来的对完成规定功能的影响 以致带来顾客的不满意 和不符合安全和政府法规 要搞清楚直接后果 中间后果和最终后果 从以下几方面考虑失效后果 对完成规定功能的影响 对上一级系统完成功能的影响 对系统内其它零件的影响 对顾客满意的影响 对安全和政府法规符合性的影响 对整车系统的影响 37 潜在失效后果 典型的失效后果可能是但不限于以下情况 噪音 粗糙 工作不正常 不起作用 外观不良 异味 不稳定 工作减弱 运行间歇 热衰变 泄漏 不符合法规等 严重度 是一给定失效模式最严重的影响后果的级别 严重度数值的降低只有改变设计才能实现 38 表2推荐的DFMEA严重度评价准则 39 潜在的失效起因与机理 在DFMEA中是指引起失效模式的可能的设计薄弱点 机理 自然现象的物理 化学规律 分为两类 与制造 装配无关的原因 与制造 装配有关的原因 40 潜在的失效起因与机理 典型的失效起因可包括但不限于 规定的材料不正确 设计寿命设想不足 应力过大 润滑能力不足 维护说明书不充分 算法不正确 维护说明书不当 软件规范不足 表面精加工规范不当 行程规范不足 规定的磨擦材料不当 过热 规定的公差不当等 典型的失效机理包括但不限于 屈服 化学氧化 疲劳 电移 材料不稳定性 蠕变 磨损 腐蚀等 41 频度评价准则 表3 推荐的DFMEA频度评价准则 42 现行的设计控制 设计控制可比喻为预防潜在失效变成现实或减少其出现可能性的防线 如 工程计算 材料试验 设计评审 台架试验 各种设计验证方法 道路试验等 分为两类 第1类 预防 防止失效的起因 机理或失效模式出现 或者降低其出现的几率 第2类 控测 在项目投产之前 通过分析方法或通过物理方法 探测出失效的起因 机理或者失效模式 43 推荐的探测度评价准则 44 风险顺序数 RPN riskprioritynumber S O D建议的措施应按以下顺序降低其风险级别 高严重度 高RPN值 频度 探测度 45 建议措施及责任 降低不易探测度可以采用增加设计确认和验证工作 降低严重度和频度数只能通过修改设计来解决 包括 试验设计 修改试验计划 修改设计 修改材料性能等 46 DFMEA检查表 47 DFMEA检查表 48 潜在失效模式及后果分析 DFMEA 系统FMEA编号子系统页码 第页共页零组件 设计责任 编制者 车型年度 车辆类型 关键日期 FMEA日期 核心小组 49 PFMEA的内容 FMEA的编号项目过程责任编制者年型 车型关键日期 初次完成PFMEA的日期 该期限在正式生产之前 FMEA日期核心小组 50 潜在失效模式及后果分析 PFMEA 系统FMEA编号子系统页码 第页共页零组件 设计责任 编制者 车型年度 车辆类型 关键日期 FMEA日期 核心小组 51 PFMEA的内容 续 过程功能 要求潜在失效模式潜在失效后果严重度S 评价准则 分级 重要程度 潜在失效的起因 机理频度O 评价准则 现行过程控制 探测 预防 52 PFMEA的内容 续 不易探测度D 评价准则 风险顺序数 RPN S O D 建议措施责任 对建议措施 采取的措施纠正后的RPN 53 过程功能 要求 简要描述被分析的过程 工序 如车 钻 攻丝 焊接 装配等 尽可能短的说明该工艺过程 工序的目的 如果该过程包括有多项不同的失效模式的工序 则这些工序单独列出 54 潜在失效模式 是指过程可能发生的不能达到过程功能要求或过程设计意图的问题的表现形式 是对具体工序不符合要求的描述 是指按规定的操作规范进行操作时的潜在失效问题 由于过程设计中对技术与体力考虑不足造成的失效 或容易产生误操作的问题也是考虑的范围 55 过程失效模式的种类 两种类型 1类 不能完成规定的功能 如零件超差 错装 2类 产生了非期望的功能 如加工过程使操作者或机器受到伤害 损坏 产生有害气体 过大的嗓声 振动 过程的温度 粉尘 刺眼的光线等 在产生了非期望功能发生的情况下 应检查在功能栏中是否对非期望功能的限值已列出 对于检验 试验过程的失效模式只有两种 接受不合格的零件 拒收合格的零件 56 过程潜在失效模式的表现形式 如零件变形 钻孔偏心 铸件气孔 铸件壁厚不均 铸件金属不足 铸件组织疏松 锻件裂纹 淬透层厚度不足 零件表面硬度不适宜 零件表面光洁度低 外观粗糙 57 潜在失效后果 潜在的失效后果是指该失效模式可能带来的对顾客的影响 顾客包括最终顾客 直接顾客 下一道工序 中间顾客 下游工序 对最终顾客来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述 例如 噪声 振动 工作不正常 停止工作 工作不稳定 性能衰退 外观不良等 对下一道工序或下游工序的后果应使用过程 工序的性能术语来描述 如无法紧固 无法加工 无法装配 无法对中 无法焊接 无法平衡 危害操作人 损坏设备等 58 推荐的PFMEA严重度评价准则 59 潜在失效的起因与机理 是指使失效模式发生的原因 一个失效模式可能的原因都应该考虑到 考虑失效原因时应考虑 输入本过程的零件 材料是正确的情况下可能的原因 输入资源不正确的情况下可能的原因 上一道工序的失效模式可能是下一道工序的失效原因 下一道工序的失效模式可能是上一道工序的失效模式的后果 60 潜在失效的起因与机理 典型的失效起因可包括但不限于 扭矩不当 过大或过小 焊接