FMEA第四版详解资料.ppt

1 FMEA 潜在的失效模式和后果分析 2 什么是FMEA FMEA可以描述为一组系统化的活动 其目的是 A 认可并评价产品 过程中的潜在失效以及该失效的后果 B 确定能够消除失效的发生机会的措施 C 将全部过程形成文件 FMEA是对确定设计或过程必须做哪些事情才能够使顾客满意这一个过程的补充 所有的FMEA都关注设计 无论是产品设计或者过程设计 3 FMEA和TS16949标准的接口 小组讨论5分钟 请找出FMEA在TS16949标准中的描述条款 回答以下的问题 1 FMEA在什么阶段来做 2 APQP中为什么需要FMEA的分析工具 4 什么是FMEA FMEA的开发涉及整个APQP过程的多方论证活动 范围应该涵盖公司一级多个层级的供应商的FMEA 是工程技术评审的一部分 是产品和过程设计例行批准和审定的一部分 5 FMEA的时间性 成功实施FMEA项目最关键的因素是时间性 其含义是指 事件发生前 的措施 而不是 事件发生后 的演练 事先做好FMEA 能够更容易的 低成本的对产品或过程进行更改 从而降低后期的危机 6 FMEA的三种基本情形 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 2 对现有设计或过程的修改 FMEA应该着重于设计和过程的更改 由更改而可能引起的相互作用以及从市场上所获得的历史信息 它可包括法律法规的变更 7 FMEA的三种情形 3 在新的环境 场所 应用和使用形式下 包括 工作循环 法律和法规的要求等 使用现有的设计和过程 FMEA范围应该着重于新的环境 场所 应用或使用形式对现有的设计和过程的影响 8 FMEA的小组努力 FMEA的编制通常由某个人来完成 但是整个策划过程应该是小组的努力结果 小组成员见教材 第9页 根据FMEA开发的不同的主题来确定相关的小组成员 9 FMEA的开发使用以下的方法来处理 1 潜在的产品或过程对达到期望的失效 2 潜在后果 3 失效模式的潜在原因 4 风险等级 5 风险降低 10 FMEA的跟踪评审 责任工程师必须确保建议的措施得到有效实施 1 对设计 过程及图样进行评审 确保建议的措施得到有效实施 2 确认更改已经纳入到设计 装配 制造的文件中 3 对设计 过程FMEA的特殊应用以及控制计划进行评审 11 FMEA的范围 以下内容可以帮助确定边界 1 功能模式 2 边框图 3 参数图 4 接口图 5 过程流程图 6 关联矩阵 7 示意图 8 材料清单 12 定义FMEA范围 建立FMEA的边界 根据FMEA的类型不同使用以下方式来界定FMEA的边界 1 系统FMEA 2 子系统FMEA 3 零部件FMEA 13 定义FMEA范围 系统FMEA 一个系统FMEA由多个子系统组成 包括 底盘系统 动力系统 照明系统 安全系统等等 主要处理系统 子系统 环境与顾客之间的所有接口与相互作用 14 定义FMEA范围 子系统FMEA 是系统FMEA的子集 主要处理子系统内部零部件之间的所有接口与相互作用 以及与其它子系统或系统的相互作用 如 前悬挂系统就是底盘系统的子系统 15 定义FMEA 零部件FMEA 是子系统FMEA的子集 如 刹车片是刹车总成的零部件之一 刹车总成又是底盘系统的一个子集 16 顾客定义 在FMEA中有4类顾客需要考虑 1 最终用户 2 OEM组装和制造中心 工厂 3 供应链制造 4 政府法律机构 17 设计和过程FMEA介绍 设计FMEA是由负责设计的工程师 小组主要采用的一种分析技术 用以最大限度的保证各种潜在的失效模式及其相关的起因 机理已得到充分的考虑说明过程FMEA是由负责制造 装配的工程师 小组采用的一种分析技术 用以最大限度的保证各种潜在的失效模式及其机理已得到充分考虑和论述 18 设计和过程FMEA介绍 DFMEA和PFMEA都以最严密的方式总结了设计一个部件 子系统或系统时小组的设计思想 其中包括以往的经验可能会出错的一些项目的分析 19 设计和过程FMEA介绍 设计FMEA为客观的评价产品设计 包括产品功能要求及设计方案 提供帮助 过程FMEA为确定过程的功能和要求提供帮助 20 设计和过程FMEA介绍 设计和过程FMEA都旨在考虑到失效模式的降低和减少及其对系统和车辆的影响的消除的可能性 21 设计和过程FMEA的介绍 DFMEA和PFMEA都旨在根据潜在失效模式后果对 顾客 的后果的影响 并且开发潜在失效模式的排序清单 从而为设计改进 开发和确认试验 分析建立一套优先控制系统 22 设计和过程FMEA的介绍 DFMEA为将来分析研究现场情况 评价设计的更改及开发更先进的设计提供参考 PFMEA为制造过程确定一个失效模式的分级表 建立一个考虑预防 纠正措施的优先体系 23 设计和过程FMEA介绍 DFMEA主要针对产品研发过程中可能出现的设计失效以及对后续产品制造的影响作出理性的分析 PFMEA主要是针对产品制造和装配过程中的失效起因来采取措施来控制降低失效产生频度或失效条件探测度的过程变量 24 设计和过程FMEA的介绍 设计FMEA是一个动态文件 1 应在一个设计概念最终确定之前开始 2 在产品开发的各个阶段 一旦发生变更 或者取得额外的信息时 及时更新DFMEA 3 在产品设计发布之前 基本完成 4 作为一种经验的累积 为将来的设计做准备 25 设计和过程FMEA介绍 过程FMEA是一个动态的文件 1 应在可行性论证阶段或之前开始 2 在生产用工装到位之前起动 3 考虑到从单个部件到总成的所有的制造操作 包括工厂内所有可能影响制造和装配的操作过程 例如 发运 接收 材料运输 储存 传送或标签 26 设计和过程FMEA介绍 DFMEA应当包括所有的制造和装配过程中可能发生的 且由设计所导致的潜在失效模式和原因 通过设计变更来减少 比如 防错 当这些失效模式未在设计FMEA中得以减少时 则这些失效模式的的识别 后果及控制应包括在过程FMEA当中 27 设计和过程FMEA介绍 设计FMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺陷 但是它的确要考虑制造装配过程的技术的限制 比如 1 必要的拔模 2 表面处理的限制 3 装配空间 工具的可接受性 4 公差 过程能力 性能 5 有限的钢材的淬硬性 28 设计和过程FMEA介绍 当产品投入使用后 DFMEA还能够将产品服务性和可回收的技术限制和物理限制考虑在内 例如 1 维修或拆卸 工具的可达性 2 诊断能力 3 材料分类符号 4 制造过程中使用的材料和化学品等 29 设计和过程FMEA介绍 PFMEA认为设计的产品会达到设计意图 由于设计不足而导致的潜在失效模式也可以包括在PFMEA中 它们的影响及避免方法由过程FMEA涵盖 30 设计和过程FMEA介绍 PFMEA并不依靠产品设计变更来克服过程中的限制 但是它会把与策划的制造 装配过程相关的产品设计特性考虑在内 尽可能的保证产品达到顾客的需求 如 PFMEA认为机器和设备满足它的设计要求 因此被排除在范围之外 进场的零件和材料的控制机制可能需要根据历史数据来考虑 31 设计和过程FMEA介绍 PFMEA的开发过程中 小组也许会识别能够消除或降低过程失效模式的发生频度的设计机会 例如 为零件或夹具增添一个特性 就可以消除零件错误装配的可能 因此将这些信息告知设计工程师 供其考虑实施降低风险的方法 32 设计FMEA的开发流程 33 DFMEA的开发前提条件 为确定DFMEA的范围 小组应当考虑下面使用的零件 子系统和系统的DMFEA问题 1 产品与什么过程 配合或系统接口 2 产品的功能和特性是否会影响到其他零部件或系统 3 产品的实施预期功能是否需要来自其他零部件或系统的输入 4 产品的功能是否能够预防或探测与其连接的零部件或系统的潜在失效模式 34 DFMEA的开发流程 框 边界 图的应用 显示的是产品零部件之间的物理 逻辑关系和相互作用 包括 信息 能量 力和液体的流等等 见教材第19页和20页 图示 35 DFMEA的开发流程 这里再介绍一种新的图形 参数图 见教材第21页 参数图是帮助小组理解有关设计功能物理特性的结构工具 小组在分析设计的预期输入 信号 和输出 响应或功能 的同时 也分析那些会影响性能的受控和不受控的因素 产品的输入和输出 即产品的预期和非预期的功能 如果出现功能错误 就是失效模式 36 DFMEA的开发流程 功能要求在DMFEA的策划初期应该考虑以下的因素 1 安全性 10 可装配性的设计 2 政府法规 11 可制造性的设计3 可靠性 功能寿命 4 装载和工作循环 顾客的产品使用表 5 安静操作 噪音 震动 刺耳声 NVH 6 液体保持 7 人体工程学 8 外观 9 包装和发运 37 DFMEA的开发流程 其他的工具和信息资源可以帮助小组理解并定义设计要求 1 示意图 图纸等 2 材料清单 BOM 3 关联矩阵图法 4 接口矩阵 5 质量功能展开 QFD 6 质量和可靠性历史 38 DFMEA的开发流程 教材第26页的样表里 车门总成的设计功能如下 1 可以出入汽车 2 使汽车乘员有安全的环境 2 1温度 舒适 2 2噪音 舒适 2 3侧面碰撞 安全 3 车门硬件的固定 3 1镜子 3 2铰链 3 3 门锁 3 4摇窗器 4 为外观处理提供适合的表面4 1涂漆 4 2 软内饰 5 保持车内门板的完整 39 DFMEA的开发流程 A FMEA编号 填入FMEA文件编号 B 系统 子系统 零件的名称及编号 C 设计责任 填入整车厂 部门和小组 如适用 包括供应商的名称 D 车型年 项目 填入所分析的设计将要应用和 或影响的车型年 项目 E 关键日期 填入初次FMEA应完成的时间 更改日期不应该超过计划的生产设计发布日期 40 DFMEA的开发流程 F FMEA日期 最初完成的日期 G 核心小组 负责设计开发FMEA的小组成员 H 编制者 填入负责编制FMEA的工程师的名字 41 DFMEA的开发流程 a 项目 功能 要求 主要是描述设计的功能和要求 可以合并 也可以分开 项目a1 输入框图 参数图 示意图的接口或零部件 功能a1 输入被分析的项目或接口的功能 必须达到顾客要求或小组讨论的设计意图 要求a2 可以另外添加一条要求栏目 输入每项功能的要求 如果功能里面有多个含有不同失效模式的要求 则强烈建议将每个要求和功能分开列出 42 DFMEA的开发流程 b 潜在的失效模式 所谓潜在的失效模式是指零件 子系统或系统有可能会未达到或不能实现项目 功能栏中描述的预期功能的情况 有关不同的潜在失效模式的例子 可以参考教材第32页 盘式刹车系统和制动盘的失效模式解析 43 DFMEA的开发流程 典型的失效模式如下所示 裂纹 松动 断裂 粘接 泄漏 氧化 支撑不足 脱离太快 信号不足 不传输扭矩 漂移等等 44 DFMEA的开发流程 c 潜在失效的后果定义为顾客感受到的失效模式对功能的影响 典型的失效后果可能是 噪音 工作不正常 不起作用 异味 不稳定等等 有关失效影响请参见手册教材第35页 盘式刹车系统的失效影响 45 DFMEA的开发流程 d 严重度 一个给定失效模式的最严重的后果的评价等级 严重度是DFMEA范围内的一个相对级别 推荐的DFMEA严重度的评价参见手册教材第37页 46 DFMEA的开发流程 e分类级别 可以用来标出高优先级别的失效模式及其相关的原因 小组可以利用此信息来识别特殊特性 特殊产品特性和过程特性符号及其使用可依据顾客的特殊要求予以识别确定 特别注意 一个在设计记录中指定的特殊特性 但是没有在DFMEA里识别出与这个特性相关的设计失效模式 则被认为是一种设计过程的不足 47 DFMEA的开发流程 f1 失效模式的潜在机理 机理是导致失效模式的物理 化学 电 热或其它的过程 特别注意 失效模式是一个 观察到的 或 外部影响 它不等同于失效机理 或者实际的物理过程 如 退化过程或者导致失效模式的连锁事件 如 刹车失灵 通常被误认为失效模式是 刹车片的磨损 48 DFMEA的开发流程 f2 失效模式的潜在原因 潜在原因是对设计过程如何允许失效发生的说明 应该被描述成纠正 控制的问题 原因是指 导致或激活失效机理的环境 应该使用清楚的用词表达 不可以使用模棱两可的用词 如设计缺陷 不恰当的设计 操作员工责任心不强 未按照作业指导书操作等等 正确的描述 特定的螺栓电镀导致氢脆 49 DFMEA的开发流程 在原因调查时 应该关注失效模式 而不是失效影响 如 刹车失灵是失效模式 产生的原因可能是 刹车片过度磨损 盘式刹车片间隙调整设计距离过大 液压制动软管堵塞无法准确传动液压制动力等等 参见教材手册第42页 50 DFMEA的开发流程 g 发生频度 是指某一特定的起因 机理的发生的可能性 此原因会在设计寿命内导致失效模式的发生 51 DFMEA的开发流程 应该使用手册46页的1 10级来评估频度数 可能考虑以下的问题 1 相似零部件 子系统或系统的服务历史和现场经验如何 2 此项目是否是沿用或类似的先前版本项目 3 项目与先前版本项目的变更之处有多少 4 项目是否完全不同于先前的版本 5 应用变化或环境变化如何 6 是否有工程分析来估计此应用的预期可比较的发生率 7 是否有预防控制 52 DFMEA的开发流程 频度数是FMEA范围内的相对级别 它不一定反应实际的可能性 53 DFMEA的开发流程 h 现行设计控制 作为设计过程的一部分 现行设计控制是已经实施或承诺的活动 它将确保设计充分考虑设计功能性和可靠性的要求 有两种现行设计控制 1 预防 消除 预防 失效机理的原因或失效模式的产生 或降低发生率2 探测 在产品发布前 通过分析的或物理的方法 识别 探测 失效原因 失效机理或失效模式的存在 54 DFMEA的开发的流程 原则 如果有可能 应该优先采用预防的控制方法 若将预防控制作为设计意图的一部分 则将影响最初的发生频度等级的评定 请参照手册第51页的预防和探测的现行设计控制描述 55 DFMEA的开发流程 预防控制举例 1 标杆分析研究 2 失效安全设计 3 材料和设计标准 内部和外部 4 文件 小组相似经验累积结果 5 模拟研究 概念分析 建立设计要求等 6 防错 56 DFMEA的开发流程 探测控制举例 1 设计评审 2 样件试验 3 设计确认试验 4 模拟研究 设计确认 5 试验设计 DOE 包括可靠性测试 6 使用相似零件的原型 测绘 57 DFMEA的开发流程 i 探测度 D 探测度是现行设计控制探测栏里 所列出的最佳的探测控制相关的等级 当识别到不止一个的控制时 建议将每个控制的探测等级包括在描述内 并且选取一个最低的评分 特别说明 探测度的评价是针对现行设计控制 探测 一栏所产生的探测能力来进行评估的 探测度的分值请参见手册教材第54页 58 DFMEA的开发流程 决定措施的优先级别 原则一 首先关注严重度最高的失效模式 例如 严重度9 10时 原则二 严重度小于等于8时 关注优先顺序为 频度数 探测度数 59 DFMEA的开发流程 风险评估 有以下几种评估方式 j 风险顺序数 RPN 本手册不推荐使用RPN分值来决定是否需要采取措施 60 DFMEA的开发流程 请看下表 您认为哪一种分值应该优先考虑 61 DFMEA的开发流程 本手册推荐使用以下两种方法 1 SO S O 2 62 DFMEA的开发流程 请看下表 您认为应该如何安排优先顺序 63 DFMEA的开发流程 结论 优先级别的选取应当建立在对严重度 发生频度 探测度的分析上 而不只是通过RPN分值来决定 64 设计FMEA的开发流程 k 建议措施 建议措施的目的是改进设计 在识别措施的时候 应当按照严重度 发生频度 探测度的顺序来降低等级 有关建议措施请参见手册第64页 65 DFMEA的开发流程 1 降低严重度等级 1 1只有设计更改能够降低严重度等级 1 2某些时候 设计修订能够弥补或降低失效的严重度 例如 轮胎气压快速流失 引起的严重度比起 轮胎完全瘪气 引起的严重度要低 因此设计修订为 在使用时保持适当的胎压 1 3 设计变更并不意味着严重度会一定降低 66 DFMEA的开发流程 2 降低发生频度数等级 通过设计更改去除或控制一个或多个失效模式的原因 机理 从而降低发生频度 2 1 防错设计 消除失效模式 2 2 修订设计几何尺寸和公差 2 3 修订设计来降低压力 替换薄弱的零部件 2 4 增加冗余度 2 5 修订材料规格 67 DFMEA的开发流程 3 降低探测度等级 3 1最好的方法是使用防错 防误 3 2设计验证 设计确认的增加只能够降低探测度等级 3 3试验设计 尤其当失效模式有多个或者交互作用时 3 4修订试验计划 68 DFMEA的开发流程 增加设计验证和评审只能够导致探测度的降低 只有设计更改才能降低严重度 只有设计更改消除或控制失效模式的一个或多个起因 机理才能有效地降低频度 69 DFMEA的开发流程 l 职责与目标完成日期输入负责完成建议措施的个人或组织的名字 m n 措施结果 包含所有的措施的实施结果 和它们对于S O D等级和RPN的影响 70 DFMEA的开发流程 m 采取的措施和完成日期 实施措施后 输入已经采取的措施的简要描述 以及实际完成日期 71 DFMEA的开发流程 n 严重度 发生频度 探测度和RPN 实施了纠正措施后 确定记录其严重度 发生频度和探测度等级 记录措施的优先指标 如果有必要进一步采取纠正措施 72 DFMEA的开发流程 DFMEA和DV P DFMEA识别了需要控制的是什么 而DV P给出了怎样控制 例如 接受标准 程序或样本容量 73 DFMEA的开发流程 PFMEA和DMFEA的关系 1 他们都可能导致相同的产品的潜在的影响 设计失效模式的影响应当在DFMEA和PFMEA的影响和严重度等级中反应出来 74 PFMEA的开发流程 75 PFMEA的开发流程 过程流程图和PFMEA的关系 过程流程图是描述产品在整个生产过程中 从来料到出货的流程 它包含制造和装配的每一个步骤 以及它们相关的输出 产品特性 要求 交付物等等 和输入 过程特性 变差来源等等 PFMEA应当和过程流程图内的信息保持一致 76 PFMEA的开发流程 PFMEA的信息来源 1 DFMEA 2 图样和设计记录 3 过程清单 4 关联特性矩阵图 5 内部和外部的不符合 6 质量和可靠性历史 77 PFMEA的开发流程 PFMEA开发之前首先应该评审以下的信息 1 以往产品和过程设计实验中的经验教训 2 任何可以建立最佳的实践信息 如 标准件标识 防错的方法 3 以往设计获得的质量性能指标 包括 过程产出率 一次通过率 PPM指标 CPK PPK 78 PFMEA的开发流程 A FMEA编号 B项目 C过程责任 D车年型 项目 E关键日期 FFMEA原始日期 G核心小组F编制人 79 PFMEA的开发流程 a1过程步骤 根据过程流程图的编号进行编制 a1过程功能 输入每个受分析的过程步骤和操作响应的过程功能 a2 要求 列出每个受分析的过程步骤和操作的过程功能要求 关于过程步骤功能和要求参见手册第81页 80 PFMEA的开发流程 b 潜在失效模式 潜在失效模式是指过程可能潜在地无法满足过程要求 具体的失效模式见手册81页 81 PFMEA的开发流程 c 潜在的失效影响 1 是指顾客觉察出的失效模式的影响 2 要根据顾客的感受来描述 还要分清内部顾客和外部顾客 3 如果牵涉到法律的影响 应该特别标注 参见手册第85页说明 82 PFMEA的开发流程 应该确定以下的几个问题来分析失效影响 1 潜在的失效模式是否是物理性的阻碍下游过程操作 或者对设备和操作者构成潜在的危害 如 1 1 工位XX无法装配 1 2在顾客设施处无法附着和连接 1 3工位X无法钻孔 1 4工位X引起工具的过度损耗 1 5导致工位X的设备损坏 1 6 在顾客处对操作员构成威胁 83 PFMEA的开发流程 2 对最终顾客的潜在影响是什么 2 1 噪音 2 7无法调试 2 2非正常功效 2 8控制困难2 3异味 2 9外观不良 2 4间歇性运行 2 5漏水 2 6怠速不稳 84 PFMEA的开发流程 3 如果影响还没有波及到顾客 就被发现 会怎样 3 1生产线关闭 3 2停止发运 3 3堆积场停滞 3 4产品100 报废 3 5降低生产线速度 3 6增加人力 85 PFMEA的开发流程 d 严重度 是对一个已假定的失效模式的最严重影响程度的评价等级 是一个相对的级别 推荐的小组评价见手册第88页 86 PFMEA的开发流程 e 分类 失效模式的优先级别或者需要额外工程评估的原因 可以用来确定特殊特性 可根据顾客的要求予以确定 PFMEA识别到严重度是9 10时 应该通知负责设计的工程师 87 PFMEA的开发流程 f 失效模式的潜在原因 是对于失效是如何发生的过程的说明 应该被描述为纠正和控制的问题 可能是一个设计或过程不足的显示 特别注意 应该在策划PFMEA的时候假定原材料是正确的 在有历史数据表明零件质量有差异时 另作处理 应该具体的列出错误或者误操作的情况 不应该使用模棱两可的词语 参见96页的表格 88 PFMEA的开发流程 g 发生频度 是指失效模式发生的可能性 具体的评价等级参见手册第93页 如果在相似的过程中已经有统计数据 该数据可以用来决定发生频度数等级 89 PFMEA的开发流程 h 现行过程控制 是指可以最大程度的预防失效原因的控制 或发现失效模式或失效原因的控制 理想的过程控制是采用预防的方法 最初的发生频度数等级会受到作为过程一部分的预防控制措施的影响 最初的探测数等级会基于探测失效原因 或探测失效模式的过程控制 统计过程控制SPC可以被作为判断特殊原因的预防控制 如 刀具磨损的早期识别 90 PFMEA的开发流程 诸如首检和巡回检查等等描述都不是很清楚的表示现行的过程控制状态 最佳的描述可能为 失效模式 螺钉扭矩太高 失效原因 操作工将扭矩设定太高 现行过程控制 探测 在设置程序中加入扭矩确认参数 作业准备验证 首检 中确认参数的准确性 91 PFMEA的而开发流程 i 探测度 是指现有过程控制探测栏里的最佳探测控制相关的等级 见教材100页不要认为发生频度的等级很低 其探测度也很低 一定要评估过程的控制能力 92 PFMEA的开发流程 决定措施的优先级别 原则一 首先关注严重度最高的失效模式 例如 严重度9 10时 原则二 严重度小于8时 关注优先顺序为 频度数 探测度数 93 PFMEA的开发流程 风险评估 有以下几种评估方式 j 风险顺序数 RPN 本手册不推荐使用RPN分值来决定是否需要采取措施 同DMFEA的描述 94 PFMEA的开发流程 k建议措施 建议措施的目的是改进过程控制能力 在识别措施的时候 应当按照严重度 发生频度 探测度的顺序来降低等级 有关建议措施请参见手册第110页 95 PFMEA的开发流程 1 降低严重度等级 1 1只有设