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2020 1 10 FMEA 潜在失效模式及后果分析 第三版 什么是FMEA FMEA可以描述为一组系统化的活动 其目的是 1 评价产品 过程中的潜在失效以及该失效的后果 2 确定能够消除或减少潜在失效以及发生机会的措施 3 将全部过程形成文件 所有的FMEA都关注设计 无论是产品设计或者是过程设计 将FMEA作为专门的技术应用以识别并全面实施可能会防止售出的产品被召回 2020 1 10 前言 FMEA的实施 最重要的因素之一是时间性 即 事件发生前 的措施 而不是 事件出现后 的演练 2020 1 10 潜在失效模式及后果分析顺序 功能 特性或要求是什么 会有什么问题 无功能部分功能 功能过强 功能降级功能间歇非预期功能 后果是什么 有多糟糕 起因是什么 发生的频率如何 怎样能得到预防和探测 该方法在探测时有多好 能做些什么 设计更改过程设计特殊控制标准 程序或指南的更改 2020 1 10 思考一 FMEA过程顺序图描述了进行FMEA的顺序 这并不是简单的填写以下表格 而是要理解FMEA的过程 以便消除风险并策划适宜的控制方法以确保顾客满意 在进行FMEA时有三种基本的情形 每一种都有其不同的范围或关注焦点 情形1 新设计 新技术或新过程 FMEA的范围是全部设计 技术或过程 情形2 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的范围应集中于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 情形3 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 2020 1 10 思考二 FMEA的编制责任通常都指派到某个人 但是FMEA的输入应是小组的努力 小组应有知识丰富的人员组成 如 设计 分析 试验 制造 装配 服务 回收 质量及可靠性等方面有丰富经验的工程师 FMEA有责任单位的工程师开始启动 即使产品 过程看起来完全相同 将一个小组FMEA的评分结果同另一个小组FMEA的评分结果进行比较是不合适宜的采取有效的预防 纠正并对这些措施加以跟踪 措施应传递到受影响的部门 才能发挥FMEA的作用 FMEA是动态文件 2020 1 10 评价设计FMEA的依据 1设计改进 FMEA推动设计改进作为主要目标 2高风险失效模式 FMEA对小组识别的所有高风险失效模式都引起重视 并有可实施的措施计划 对所有其他失效模式也都加以考虑 A S V或DVP R计划 分析 开发 确认 A D V 和 或设计验证计划和报告 DVP R 对来自FMEA的失效模式均加以考虑 接口 FMEA的范围包括流程图及分析中综合和衔接各失效模式 吸取的教训 FMEA将所有吸取过的重大 教训 召回产品 作为识别失效模式的输入 特殊或关健特性 FMEA将识别的关键特性 输入到关键特性选择过程以被选择确定 时间性 FMEA在 机会之窗 关闭之前完成 小组 整个分析过程 小组成员应接受培训 应有一名促进者 文件 FMEA文件根据要求完全填写好 包括 采取措施 以及RPN时间的使用 FMEA小组所用的时间 以 尽可能早 为目标 有效 高效地利用时间 2020 1 10 过程FMEA评价依据 1过程改进 FMEA推动过程改进作为主要目标 重点在于防错方法 2高风险失效模式 FMEA对小组识别的所有高风险失效模式都引起重视 并有可实施的措施计划 对所有其他失效模式也都加以考虑 控制计划 试生产和生产控制计划对来自FMEA的失效模式均加以考虑 综合 FMEA与过程流程图和过程控制计划相结合并且一致 如果有设计FMEA作为分析的一部分可以提供 那么过程FMEA也要考虑设计FMEA吸取的教训 FMEA将所有吸取过的重大 教训 召回产品 作为识别失效模式的输入 特殊或关健特性 FMEA将识别的关键特性 输入到关键特性选择过程以被选择确定 时间性 FMEA在 机会之窗 关闭之前完成 可以最高效地对产品或过程设计施加影响 小组 整个分析过程 小组成员应接受培训 应有一名促进者 文件 FMEA文件根据要求完全填写好 包括 采取措施 以及RPN时间的使用 FMEA小组所用的时间 以 尽可能早 为目标 有效 高效地利用时间 带来增值结果 这还要假设建议措施都按要求进行了识别 且措施也得到了实施 2020 1 10 思维方式的转变 采用像FMEA这样的工具 对于我们每一个人来说 有利于提升我们工作质量 有利于全面发展 因为 对于工程师来说 从单纯的技术的角度去分析问题 问题的范围可能会局限于一个很窄的范围 而且很容易犯经验主义 根据前期大量的实验和多年的经验 很容易得出与事实真相完全背离的结果 如果我们的工程师从质量的角度出发分析问题 借助诸如FMEA这样的工具 将每一个潜在的失效因素细化 文件化 尤其对于微电子这样的生产 细化每一项操作是非常重要的 2020 1 10 全面质量管理的工具和对我们的要求 主要的TQM的工具有 SPC 统计过程控制 CP 控制计划 FMEA 失效模式及后果分析 PPAP 生产件批准程序 APQP 质量先期策划 MSA 测量系统分析 除了以上必要的工具 DOE 实验设计 MPCPS 设备和工艺能力分析 OEE 全面设备效率 等也是作为一个管理者或技术人员在平时的工作中必须的 2020 1 10 FMEA定义 英文 FailureModeandEffectsAnalysis FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段 对构成产品的子系统 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 它是工程师分析和解决问题的一种思维过程 一种表格化的系统方法 尽可能的减少在生产线上潜在的 影响产品的因素 2020 1 10 FMEA使用范围 不仅可以应用与生产线而且可以应用于其他管理机构 甚至可以使用于一个人平时的工作与个人生活 2020 1 10 FMEA的特点 失效还未发生 可能发生 但不是一定发生核心 预防时机 在设计或过程开发阶段前开始潜在失效模式的风险和影响进行评定持续的指导贯穿整个过程 产品和服务周期动态的文件化的系统的小组的 团队的活动 团队的协作要求非常高 2020 1 10 FMEA的分类 SFMEA 系统FMEADFMEA 设计FMEAPFMEA 过程FMEA 2020 1 10 FMEA的来历 20世纪60年代中期美国的航天工业 美国太空总署 NASA 用于阿波罗项目 Apolloproject 20世纪70年代 海军和国防部推广及制定标准20世纪70年代后期 美汽车工业 作为设计评审一种工具1993年2月三大汽车工业编写FMEA质量手册1994年发布SAE1739 潜在失效模式及后果分析标准 2020 1 10 FMEA的目的 鉴定潜在失效模式与评定其后果 影响 的严重程度确定关键特性和重要特性对潜在的系统和过程缺陷排序帮助工程师集中力量以排除对产品和过程的担心帮助防止问题发生认可并评价产品 过程中的潜在失效以及该失效的后果 确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施 2020 1 10 FMEA的益处 改进产品的质量 可靠性和安全性改进公司的形象与竞争力帮助增进客户的满意程度降低产品开发进度与成本书面规定并跟踪减少风险所采取的措施 2020 1 10 各阶段纠正问题的成本 成本 设计 产品策划 制造 应用 FMEA 设计核准 客户投诉 制造与装配 寻找方法与解决问题 预防 1000 10 1 100 时间 2020 1 10 什么时候开始FMEA 更改现有生产过程时 当设计 过程要用于新过程 新环境时 对于过程FMEA 当有了产品初步图纸时 当完成纠正 预防措施后和8D 一般开始于可行性阶段之前或过程中 在生产过程中要启动PFMEA 2020 1 10 何时完成过程FMEA 在过程设计阶段在所有作业都经考虑 所有关键和重要特性都经查出 而且在控制计划完成前 2020 1 10 谁来做FMEA 谁来做DFMEA 由负责设计的工程师 工程师小组制定谁来做PFMEA 由负责制造的工程师 工程师小组制定 2020 1 10 为什么要做FMEA 一 现代质量策划的工具APQPSPCMSAFMEAPPAP二 一种有效预防问题发生和防错工具 2020 1 10 DFMEA和PFMEA的关系 产品设计的下一道工序是过程设计 产品设计应充分考虑可制造流程与可装配性问题 由于产品设计中没有适当考虑制造中的技术和操作者体力的限制 可能造成制造失效模式的发生 产品设计FMEA不能依靠过程检测作为控制程序PFMEA应将作为DFMEA作为重要的输入 对DFMEA中标明的特殊性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容 2020 1 10 FMEA线路图 准备功能框图或过程流程图 确认探测方法并建立探测度 确认任务成功 用头脑风暴考虑所有可能的问题和忧虑 确定失效模式和原因 确认后果并建立严重度 建立频度 确认现行控制 修订最初的FMEA 针对改进的目的完成FMEA分析 使用排列图 根据需求选择需改进之处 完成FMEA分析 输入信息到FMEA表格 是评定FMEA FMEA的输入步骤 FMEA的开发步骤 FMEA的分析步骤 符合FMEA目标吗 是评定FMEA 2020 1 10 FMEA目标 建立能够在供应链中提供持续改进 强调缺陷预防 减少变差和浪费的基本质量体系 2020 1 10 FMEA成功的基础 管理者的支持预算人力时间物力 2020 1 10 FMEA在各生产线的实施情况 FMEA在各生产线的实施情况如下 主要针对彩电 MJE S K产品系列 前道 后道 各工序及检验部门的PFMEA已建立完善 主要是针对工艺线上一些关键的工艺点 工艺步骤 关键参数 关键操作等作的分析 目前正处于暴露问题的阶段 以上提到的PFMEA已经文件化 但还没有得到真正 具体的实施 也就是各工序的PFMEA没有实行动态化 这是下一阶段的工作重点 FMEA目前主要应用是当工艺 设备 产品等出现异常时召集进行FMEA 不是真正意义的FMEA 只是做到了FMA 失效模式分析 以下是FMEA和FMA的区别 2020 1 10 FMEA和FMA的区别 2020 1 10 FMEA在质量体系中 质量策划 顾客输入 顾客的需要的需求 设计确认产品设计管理过程确认和设计制造顾客反馈应用 服务FMEA 2020 1 10 FMEA与控制计划的关系 FMEA和控制计划是帮助提供产品 过程或服务有关信息的两个主要工具 DFMEA PFMEA 控制计划 反应计划 2020 1 10 PFMEA 以下主要是针对过程FMEA 并对其进行的分析和理解 PFMEA的开发过程 2020 1 10 PFMEA 小组成立 1 成功FMEA小组的标准 确保管理者承诺对FMEA过程在公司范围内支持确保FMEA评定小组理解并支持FMEA过程的期望和目标在产品寿命期保持同一FMEA小组组成向FMEA小组的每一个成员提供尽可能多的产品或过程的信息 2020 1 10 PFMEA 小组成立 2 由于FMEA是一个动态的过程 也是一个团队协作的过程 在这个团队中主要以下一些成员 主管领导 负责督促小组成员相互协作 避免分歧发生 工艺员及班长 负责分析各关键工艺点是否受控 如 人员的操作 工艺参数和条件 设备工程师 负责相关设备的影响因素 相邻工序的工艺员 负责寻找本工序对产品的影响因素 因为有些质量问题是在跨越了工序以后才暴露出来的 品保人员 主要负责协调各工程师之间的矛盾 并监督FMEA的编制过程是否符合质量体系的要求 2020 1 10 PFMEA 表头填写 1 包括FMEA的编号 系统 子系统或零部件名称及编号 设计负责人 编制者 产品具体型号 关键日期 FMEA日期 核心小组名单 关键日期是指初次完成PFMEA的日期 该日期的期限是正式生产之前 2020 1 10 PFMEA 表头填写 2 潜在失效模式及后果分析FMEA编号 0304 003版本号 303B页码 第1页 共5页项目 背面掉金过程责任者 陈荣堂编制者 陈荣堂产品名称 MJE K系列关键日期 2001年8月FMEA日期 制定 2003 6 22修订2004 6 22核心小组 技工部 设备部 工艺组 品保 2020 1 10 PFMEA 过程功能 要求 1 简要描述被分析的过程 工序 工步 如来料检验 淡硼主扩 背面等 尽可能短地说明该工艺过程 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 如 淡硼主扩的方块会影响放大 而磷主扩的时间和温度也会影响放大 2020 1 10 PFMEA 过程功能 要求 1 2020 1 10 PFMEA 潜在过程失效模式 1 定义 潜在的过程失效模式是指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 过程失效模式的种类 不能完成规定的功能 产生了非期望结果表现 可能是引起下一道工序的潜在失效模式 也可能是上一道工序潜在失效后果 因此 一般情况下 失效模式 失效后果 失效原因在一个系统或过程中具有交叠性 2020 1 10 PFMEA 潜在过程失效模式 2 是对具体工序不符合要求的描述 所谓 潜在 是指可能发生 也可能不发生 一般情况下 它是指按规定的操作规范进行操作时的潜在失效问题 2020 1 10 PFMEA 潜在过程失效模式 3 2020 1 10 PFMEA 潜在失效后果 定义 是指该失效模式可能带来的对顾客的影响 顾客的定义 是广义的 包括 最终顾客 直接顾客 下一道工序 中间顾客 下游工序 失效模式的后果还包括对过程本身有关组成的影响 如对操作者与设备 对环境的影响 描述失效的后果 应采用表达顾客关注和感受的词汇 如 操作者眼睛受伤害 炉管受损 变形沾污 参数漂移 电压软节等 2020 1 10 PFMEA 潜在失效后果 2 站在顾客的角度来描述失效后果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 参数档位不准 划伤 碎片 停止工作 工作不稳定 操作力过大 异味 性能衰退 外观不良 褪色 等等 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 暗纹 无法加工 表面异常 无法对准 无法焊接 无法平衡 危害操作规程人 损坏设备等等 2020 1 10 PFMEA 潜在失效后果 3 2020 1 10 PFMEA 严重度 1 定义 严重度是失效模式发生时对顾客的影响后果的严重程度的评价指标 严重度仅适用于失效的后果 当一个失效模式有若干可能的后果 严重度将列出危害程度最大的那个后果的严重度分数 要减少失效的严重度级别数值 只能通过修改设计来实现 严重度的评分采用1 10分 详见严重度的推荐评价准则表 2020 1 10 PFMEA 严重度 2 2020 1 10 PFMEA 严重度 3 2020 1 10 PFMEA 级别 等级 主要是对需要附加过程控制的特殊产品特性进行分级 如 关键的 主要的 重要的 重点的 2020 1 10 PFMEA 潜在失效原因 机理 1 失效原因 机理是指使失效模式发生的原因 这个失效原因必须是可以纠正或可以控制的 在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上道工序的失效模式的后果误操作 人的误操作 机器的误操作 是失效模式的可能原因之一 2020 1 10 PFMEA 潜在失效原因 机理 3 潜在失效原因 机理的分析方法 要有失效分析资料 联系上下工序的关系 应用 五个为什么 因果图 排列图等 复杂的多因素问题采用实验设计 DOE 2020 1 10 PFMEA 潜在失效原因 机理 3 具体分析示例 采用因果图从人 机 料 法 环5个方面进行分析冲水不够化剂过期电阻率不到14颗粒超标硅渣手摸硅片超声频率电阻率老化与操作规范不符动力不足违章操作超时车间净化不够人员来回走动蒸发台真空度不够偷工减料 背面掉金属 2020 1 10 PFMEA 潜在失效原因 机理 4 2020 1 10 PFMEA 频度 1 定义 频度是指某一失效起因或机理出现的可能性大小的评估 级别数据有相对意义 而不是绝对的 频度评估的依据主要参考已有过程或类似过程的统计资料 如过程的CPK值 PPM值 故障率等 对于无历史资料参考的过程 根据小组的经验 工程判断来估计 2020 1 10 PFMEA 频度 2 频度打分准则 2020 1 10 PFMEA 频度 3 2020 1 10 PFMEA 现行的过程控制 1 定义 是指目前采用的防止失效模式及其原因发生 或降低其发生的可能性 或在过程中查出这些失效模式以采取措施防止不合格品产生或流入下游工序的措施具体的方法有 纠正预防措施 SPC可能在前道工序或后道工序进行 2020 1 10 PFMEA 现行的过程控制 2 现行的过程控制 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 如 定期的保养 投产前检验等现行的过程控制 探测 探测出失效的起因 机理或者失效模式 导致采取纠正措施 如 目检 镜检等 2020 1 10 PFMEA 现行的过程控制 3 2020 1 10 过程控制方法 三道防线 第一种方法 防止失效原因 机制或失效模式 后果的出现 或减少出现率 第二种方法 找出失效的原因 机理 从而找出纠正措施 第三种方法 查明失效模式 优先采用的控制方法是第一种 其次是第二种 最后是第三种 最差的是没有任何过程控制 依靠检验 剔除不合格品 或对不合格品采取返工的过程控制方法是一种事后措施 承认会产生不合格 也就是承认浪费 抽样检验还有相当的风险 在过程中控制措施采取得越早越好 2020 1 10 PFMEA 探测度 1 定义 探测度是指零件在离开该制造工序或装配工序之前 采用上述的第二种现行过程控制方法找出失效模式原因 机理 和第三种过程控制方法找出失效模式的可能性大小方法 随机抽查不能改善探测度 以统计原理为基础的抽样检测是有效改善探测度的措施 2020 1 10 PFMEA 探测度 2 增加样本容量和抽样频率都有助于改善探测度 100 检验的办法成本高 而且也不一定是有绝对把握的 它会受到测量系统变差的影响100 目识检查法还受到人的判断能力的影响 以及失效模式性质是否易于用目识方法发现不能认为100 检查就具有高的探测度 2020 1 10 PFMEA 探测度 4 评分准则 检验类别 A防错B量具C人工检验 2020 1 10 PFMEA 探测度 5 2020 1 10 PFMEA 风险顺序数 RPN 1 RPN S O D 它是对潜在失效模式的综合风险评估 如RPN值很高 过程设计人员必须采取纠正措施 不管RPN多大 只要S高时 就要引起特别注意 RPN的数值1 1000之间 当RPN值在该失效模式的RPN值最大值的20 以内时 RPN值最大值 RPN值 RPN值最大值 100 100 工艺人员必须采购纠正措施 努力减少RPN值 2020 1 10 PFMEA 风险顺序数 RPN 2 RPN 风险顺序数RiskPriorityNumberRPN S X O X D S Severity严重度O opportunity机会 频度 D detectability可查找到的 探测度 2020 1 10 PFMEA 风险顺序数 RPN 3 2020 1 10 PFMEA 建议措施 1 失效模式的RPN计算完成后 按其大小次序以及失效模式的严重度来考虑纠正措施 以降低S O和D 首先应对RPN高的项目采取措施 采取措施针对降低严重度 频度和不易探测度 如果没有建议措施 应填写目前没有建议措施 2020 1 10 PFMEA 建议措施 2 降低S 通过修改设计 包括产品设计与过程设计 才能实现减少O 需要改进产品与过程的设计减少D 提高检测力度和100 的检验是不可取的 需要改进探测方法 当失效模式的原因不清楚时 应采用试验设计 因果图等方法 找到失效模式的原因 从而估取针对失效模式原因的控制措施 采用统计过程控制 SPC 把重点放在预防失效的发生 而不是放在产生缺陷后将之检测出来 2020 1 10 PFMEA 建议措施 3 PFMEA的重点放在过程设计本身 不要过多依赖于产品设计的修改来解决问题 但是 也要考虑产品设计中有关可制造性与装配性的问