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潜在失效模式和后果分析PotentialFailureModeandEffectsAnalysis FMEA4th 陈锋2010年6月 主要内容 CH1引言CH2FMEA基础知识CH3FMEA通用指南CH4DFMEA应用与实施CH5PFMEA应用与实施 CH1引言 0 生活的现象1 关于潜在的理解2 何谓失效3 后果应关注的内容4 风险是否存在5 对FMEA理解施 0 生活的现象 默菲定律 默菲定律 所有可能出错的地方都将会出错 那么 在产品制造之前我们都担心一些什么呢 FMEA 将问题扼杀在摇篮之中 1 关于潜在的理解 潜在意味着 1 预防观念 问题总数 项目策划 项目实施 验收 使用 问题总数 项目策划 项目实施 验收 使用 优质企业 劣质企业 2 何谓失效 在规定条件下 环境 操作 时间 不能完成既定功能在规定条件下 产品参数值不能维持在规定的上下限之间 产品在工作范围内 导致零组件的破裂 断裂 卡死等损坏现象 2 何谓失效 产品失效一般的表现形式如下 硬式失效 产品非常明显表达一种功能停止现象实体破坏软式失效 产品机能因退化 Degradation 老化 Aging 不稳定 Unstable 而不能满足原有设计要求标准 其失效现象及判定标准必须加以量化 功能退化 功能不稳定等失效模式 失效的具体表现形式 3 后果应关注的内容 3 后果应关注的内容 后果的分类 功能 性能方面可靠性 维护性方面安全性方面经济性方面操作性方面修复性方面环境方面公共安全方面废弃方面等 4风险是否存在 渔夫与秀才的故事通过这样的故事 在面对一件事时 给我们的思考是什么 5 对FMEA理解 PotentialFailureModeandEffectsAnalysis潜在失效模式及后果分析FMEA 是通过对可能发生的 和 或已经发生的 失效模式进行分析与判断其可能造成 和 或已经产生的 的后果而产生的风险程度的一种量化的定性分析计算方法 并根据风险的大小 采取有针对性的改进 从而了解产品 和 或制造过程 设计能力 达成一种事先预防并实施改进措施实施改进的方法工具 CH2FMEA基础知识 1 FMEA起源与发展2 何谓FMEA3 面对问题时FMEA应发挥的作用4 FMEA解决问题的逻辑思路5 FMEA类型6 FMEA实施的时间与时机7 实施FMEA的影响8 FMEA的综合收益 1 FMEA的起源与发展 20世纪50年代 美国格鲁曼公司开发了FMEA 主要用于飞机制造业和发动机故障评估 取得很好的实效 美国航空及太空署 NASA 实施阿波罗登月计划时 在合同中明确要求实施FMEA 七十年代 1972年 美国福特汽车公司受到美国太空总署许可正式在汽车行业使用FMEA 今天FMEA已经是一个国际化标准要求 现在已经进入一般性工业 如 电子 医药 计算机等 2 何谓FMEA FMEA是一组系统化的活动 其目的是 发现 评价产品 过程中潜在的失效及其后果 找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施 书面总结上述过程 它是对设计 产品 过程 过程的完善 以明确什么样的设计才能满足顾客要求 FMEA重点在于设计 无论是设计开发产品 还是过程设计 要做的事 可能会发生的问题 事先分析了解原因 已做的事 发生了什么事 什么原因 3 面对问题时FMEA应发挥的作用 4 FMEA解决问题的逻辑思路 现行预计的产品 过程可能产生的失效模式 分析 对顾客或下工程的影响 哪些原因可能造成这个失效模式 分析 可采取的对策 是否消除 4 FMEA解决问题的逻辑思路 5 FMEA的类型 依据产品实现阶段不同可分为 设计DFMEA过程PFMEA依据产品复杂程度不同可分为 系统FMEA子系统FMEA零件FMEA材料FMEA DFMEA 产品工程师所采用的一种工具 考虑的是产品设计造成的失效 为产品设计的策划和试验提供信息 PFMEA 工艺工程师所采用的一种工具 考虑的是制造过程中造成的失效 为制造工艺的控制提供信息 5 FMEA的类型 6 FMEA实施的时间与时机 概念初始设计设计完成样件制造设计 过程确认制造开始DFMEA 开始早于过程设计 完成时间在早期的图样完成及任何工装的制造开始之前PFMEA 开始于基本的操作方法讨论完成时 完成时间早于制造计划制定和制造批准之前 DFMEA PFMEA 6 FMEA实施的时间与时机 营销 产品规划 质量目标 设计 产品方案 设计FMEA 制造技术 制造设备 过程FMEA 采购 外购零件 供货商质保 生产 制造过程 统计控制 售后服务 产品使用 故障分析 产品形成的全过程 在哪些阶段使用FMEA 7 实施FMEA的影响 范围和重点 新设计 新技术或新制程 这时的FMEA是完整的设计 技术 或制程 修改现有的设计或制程 假设其设计或制程FMEA已存在 这时的FMEA的焦点在修改的设计 制程 以及由于修改设计 制程而导致的相互作用 使用现有的设计或过程于新的环境 地点 假设其设计或制程FMEA已存在 这时的FMEA范围是针对环境 地点对现有的设计 过程的影响 7 实施FMEA的影响 阶段 FMEA作为一种重要的可靠度分析工具 可广泛应用于组织产品活动中的各个阶段 包括从系统 子系统 零件的策划 设计开发阶段有计划地展开 由设计阶段延伸到制造和应用阶段在产品设计阶段 改进的重点是 用于指出设计上的问题点 改进设计 用以确认产品设计是否满足顾客要求在制造设计阶段 改进的重点是 用于指出加工 装配 制造 设计方面的问题点 反推至前一过程或前一阶段 要求进行必须的改进 7 实施FMEA的影响 及时性 及时性是成功实施FMEA最重要因素之一 它是一个 事前的行为 机会之窗 关闭前实施 不是 事后的行为 为达到最佳效益 FMEA必须在设计或过程失效模式被无意纳入设计产品之前进行事前花时间很好地进行综合的FMEA分析 能够容易 低成本地对产品或过程进行修改 从而减轻事后修改的危机适当应用FMEA是一个相互作用的过程 永无止境 7 实施FMEA的影响 RPN分值 不适合将一个小组的FMEA分数和其它组的FMEA分数进行比较 因为即使设计或过程是一样的 但由于每个状况不一样所以打出来的分数也会不一样RPN分值的高低并不是唯一判断FMEA的风险大小 实施相应对策的评价标准 需要综合考虑S O D的先后顺序 以及对此三种影响着风险大小的理解与评估 7 实施FMEA的影响 管理和组织 FMEA实施的方法随着公司规模 组织结构 产品类别与流程不同而不同 尽管其原则是相同的 适用时应考虑 范围包括公司内部和各阶层供应商产生的FMEA 适用时 应阐明DFMEA和PFMEA 通过将FMEA过程作为APQP过程的一个完整部分 作为工程技术评审的一部分 产品和过程设计定期的审核和批准的一部分 7 实施FMEA的影响 跟踪和持续改进 为了确保FMEA所采取的预防措施是有效的 所以应对这些行动进行追踪 对这方面的要求无论怎样强调都不过份 一个经过彻底思考 周密开发的FMEA 如果没有积极有效的预防 纠正措施其价值将是非常有限的领导团队 FMEA小组 应确保所有建议的措施已被执行或评估 FMEA是一份动态的文件 应反映出最新的状态 以及最新的相关措施活动 包括在开始制造后才发生的活动 有多种方式确认建议的措施是否实施 包含但不限于 评审设计 制程 图面以确认建议的措施是否已实施确认各项的设计 制程 组装的变更是否已整合到相关的文件中评估设计FMEA 过程FMEA 系统FMEA的应用以及控制计划的合理性 7 实施FMEA的影响 跟踪和持续改进 8 FMEA的综合收益 概念Concept 设计Design 产品Produce 过程Process 时间Time 纸面Paper 硬件Materia 传统模式Traditional FMEA 工作量Resourceforproblemsolving 8 FMEA的综合收益 有效实施预防计划 识别改变需求 降低成本 减少浪费 降低无增值操作 集中资源 循序改善产品设计和制程 避免采用高风险的设计 有助于设计改进 循环改善 不断提升设计和制程可靠度 制程检验 测试标准 检验程序 规范等 可实施产品可靠性 制程安全性 环保的评估 有助于工程师培训与演练 CH3FMEA通用策略指南 1 FMEA目标2 FMEA基本框架结构3 FMEA分析方法及共同确认的要素4 FMEA分析步骤流程 1 FMEA目标 FMEA开发 无论是设计还是过程 都应用一个共同的方法以期达成 对潜在的产品或过程失效进行识别以达到预期 明确潜在的后果 分析失效模式的潜在原因 分析现行控制的应用 确定风险等级 有效降低风险 2 FMEA基本框架结构 无论FMEA是怎样的格式 要求的格式应依据组织的需要和顾客的要求相应的变化 可基本上 其格式应反映 分析和确定产品或过程的功能 要求和可交付性 不能满足功能性要求时的失效模式 失效模式可能带来的影响及后果 失效模式可能的各种潜在原因与机理 针对失效模式的原因 机理的措施和控制 预防失效模式及重复出现的措施 常见的FMEA表格具体见附件 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 1 确定小组2 定义范围3 定义顾客4 识别功能 要求和规定A 潜在失效模式B 潜在后果C 潜在起因D 现行控制E 识别和评估风险F 建议措施和后果 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 1 确定小组FMEA开发是一个多方论证的小组的责任 需要这个多功能小组的成员包含必要的主题内容知识 应包括产品或过程所需的专业知识 以及对FMEA实施过程的了解 推荐一种团队合作方式确保FMEA开发过程收益 并能得到所有可能影响功能的输入和协作 FMEA小组成员建议应掌握的相关资源和专业知识如下页附表所示内容 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 小组成员能力要求 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 2 定义范围FMEA应用前首先确定分析的界限 需要确定包含内容和排除内容一样重要 一般建议的界定范围的方法如下 产品或过程功能模式清单方块 界线 示意图参数 P 图接口示意图过程流程图相互关系矩阵图表原材料清单BOM 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 2 定义范围 关于系统的理解系统FMEA 是由多个子系统FMEA组成 焦点在于确定所有系统 子系统 环境和顾客之间的接口和相互作用 如整车系统 底盘系统 传动系统等子系统FMEA 是一个系统FMEA的子集 其重点在于明确所有子系统 零部件之间的联系和相互作用 包括与其它子系统或系统之间的相互作用 如前悬吊子系统就是底盘系统的一部分零部件FMEA 是子系统FMEA的一个子集 如刹车片是刹车总成的一部分 而刹车总成又是底盘系统的一个子统 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 2 定义范围 系统的界面和相互作用 如下案例 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 3 定义顾客 FMEA实施过程中需要考虑有四类顾客 最终使用者 将会使用产品的个人或组织 如影响最终使用者的FMEA分析可包括耐用性 防错 操作简便性等OEM组装和制造中心 工厂 制造作业和成品组装发生的OEM场所 需要确定产品和它组装过程之间的关系 如组装的防错 组装效率的提升等供应链制造 制造原材料或零部件的制造 加工或组装发生的供应商场所 这包括加工制造件 售后件 组装和表面处理过程 可能是任何后续和 或下一道工序监管机构 定义要求和监督是否符合影响产品或过程的安全 环境规范 法律法规的政府机构 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 A 潜在失效模式失效模式 是指产品或过程可能不能满足设计意图或过程要求的方式或方法 假定的失效可能发生 但不一定发生一个简明且易于理解的失效定义是非常重要的 它可以使分析更加集中 企业需要自行结合行业特点加以明确失效模式不同于顾客所关注的现象 需要用专业技术术语加以描述 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 B 潜在后果潜在失效后果就是失效模式的影响 就如顾客的感受一样 这种顾客可能包括上述所描述的所有类别的顾客 四种类型的顾客 确定潜在失效后果包括失效后果的分析 以及这些后果的严重程度或严重性分析 是FMEA的重要理解注 后果 结果 结论的理解 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 C 潜在起因潜在失效起因是指失效是如何发生的一种源由 并依据可以实施的纠正或被控制的原则进行描述潜在失效起因是一种设计缺陷的表现一种设计缺陷的表 它的后果就是失效模式一个起因和它所能导致的失效模式有着直接的关系 起因发生 其失效模式一定发生 充分详细识别失效模式的根本原因 就能识别合适的控制和措施计划如有多个起因 需要对每一个可能的起因进行单独的潜在起因分析 一个失效模式可能对应多个可能失效起因 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 D 现行控制现行控制是指采取预防或探测失效起因或失效模式的活动 在设计开发现行控制中 需要确定什么方面易出错 为什么 和如何实施预防或探测是很重要的 控制可应用于产品设计或制造过程应将预防作为重点的现行控制将会得到最大化的回报 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 E 识别和评估风险风险评估是FMEA最后的结论之一 风险评估可从三个方面进行 即 严重度 频度和探测度严重度S是指顾客受失效影响程度进行的评估频度O是指失效起因发生的频率探测度D是对产品或过程如何探测失效起因或失效模式起因的一种评估并结合此三个方面综合评估 确定风险顺序 3 FMEA分析方法及共同确认的要素 4 识别功能 要求和规定 F 建议措施和后果建议措施的意图是减少综合风险和失效模式发生的可能性 建议措施的顺序是先降低严重度 再频度后探测度为使建议有效 并确保采取恰当的措施 可包括 确保达到包括可靠性的设计要求评审工程图纸和规范确定组装 制造过程中的合并评审相关FMEA 控制计划和作业指导书建议措施的时间 责任人员应记录 一旦完成措施和获得结果 需要重新评估风险 4 FMEA分析步骤流程 实施前准备确定FMEA评分标准实施FMEA分析讨论 总结和评估分析结果实施改进对策进行追踪确认效果 4 FMEA分析步骤流程 组成FMEA团队 资料收集 订定执行方案 组织实施分析 产品设计 制造工艺 环境 使用维修 表格格式 分析层次 失效定义 确定时机 成果整合 见下页 4 FMEA分析步骤流程 分析过程特性 定义制造流程 分析产品特性 分析失效模式 分析失效原因 分析频度 分析现行控制方法 分析探测度 计算风险优先数 决定优先改善的失效模式 分析失效后果 分析严重度 改善实施及评估 建议改善措施 CH4DFMEA应用与实施 1 DFMEA简介2 DFMEA开发3 DFMEA分析4 DFMEA的拓展5 DFMEA案例分析6 DFMEA维护和链接 1 DFMEA简介 设计目的 顾客需求 顾客期望 产品要求 制造 装配要求 典型的设计考虑 什么是设计期望 什么是设计不期望 能够被指定或测量 某些不能解释 质量功能展开与顾客接触竞争对手分析知名产品质量可靠性要求制造要求 想想在你们公司从什么文件 资料定义这些 1 DFMEA简介 作用 有助于客观评价设计 包括功能要求及设计方案提供帮助评价制造 装配 服务和回收等要求所作的最初设计提高在设计 开发过程中 已考虑潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响的可能性 概率 为全面和有效的设计 开发和确认项目的策划 提供更多的信息根据潜在失效模式对顾客的影响 对其进行排序列表 进而建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个解决问题的格式为将来分析研究现场情况 评价设计更改及开发更先进的设计 提供参考 如习得经验 1 DFMEA简介 作用 DFMEA是一种动态文件 主要体现在 在一个设计概念最终形成之时或之前开始在产品开发各阶段中 当设计有变更或获得信息增加时 要及时地修改在最终制造放行之前完成成为将来设计循环的经验来源 2 DFMEA开发 DFMEA聚焦于交付给最终顾客的产品设计 分析产品设计的主要工作任务包括 建立工作小组确定范围创建描述产品功能和要求的工具 如方块图 P图等对预期产品的清晰和完整的定义有助于潜在失效模式的识别 DFMEA表格用于任何建议措施和职责在内的分析结果的文件化DFMEA过程应反映顾客或组织的产品开发过程 2 DFMEA开发 DFMEA在了解所需分析的系统 子系统或零组件的开发信息和确定他们的功能要求和特性的情况下展开 在应用到部件 子系统或系统DFMEA时 小组应考虑以下适用的内容 产品有什么过程 匹配零部件或系统接口 产品的功能或特性是否对其它零部件或系统的影响 是否有其它零部件或系统提供 需要发挥产品的预期功能的输入信息 产品功能是否包括在相连接的零部件或系统中对可能的失效模式的预防或探测 2 DFMEA开发 考虑到设计的系统性 DFMEA分析从产品特点方面要求 可从最底层零件 甚至于材料选择和材料分析 设计开始分析DFMEA在分析实施的方法应从系统 子系统或零部件的框图开始 通过框图明确设计输入 设计输出以及设计过程的活动 并建立各项目的逻辑关系顺序 作为DFMEA分析的依据 此框图应附于DFMEA文件中 DFMEA常用框图的主要工具有 方块 界线 图工具参数 P 图工具等 2 DFMEA开发 方块 界线 图 产品方块图显示了产品零部件之间的物理和逻辑关系产品方块图显示了范围内的零部件和子系统之间的相互作用的关系 这种相互作用关系可能是 信息 能量 力和液体流动的传输等产品方块图主要目的 就是理解系统的要求和输入 输入或功能发挥所进行的活动 可交付结果或输出等用于DFMEA准备的方块图应作为DFMEA的副件之一 2 DFMEA开发 方块 界线 图案例 2 DFMEA开发 方块 界线 图案例 2 DFMEA开发 方块 界线 图案例 2 DFMEA开发 参数 P 图 参数图是帮助小组理解与设计功能相关的物质的一种结构化工具小组需分析设计的预期输入 信号 和输出 回应或功能 及那些会影响性能的受控或非受控因素对产品的输入及输出 即预期或非预期的产品功能 对于识别错误现象 噪音因素 控制因素等是非常有价值用于DFMEA准备的参数图应作为DFMEA的副件之一 2 DFMEA开发 参数 P 图案例 一般催化式排气净化器参数P图范例 2 DFMEA开发 DFMEA的另一过程是对产品所设计的功能和界面要求信息的确定 一般可包括 概要 这个范畴考虑产品目的和它的总体设计意图安全性 政府法律法规可靠性 功能周期 负载和工作周期 顾客产品使用档案安静运行 噪音 震动和刺耳声 NVH 液体滞留人体工程学 外观包装 运输和服务装配设计 制造设计等 2 DFMEA开发 在DFMEA实施过程中常用到的工具还包括 图解 图纸等材料清单 BOM 相互关系矩阵图接口矩阵质量功能展开 QFD 质量和可靠性历史 3 DFMEA分析 步骤过程 3 DFMEA分析 应用方法 硬件法针对零件清单上的每一个零件 一次一个的逐个分析 直到整个产品分析完功能法针对该产品之所有功能予以列表出来 然后逐个功能项目来加以分析功能块法成组的零件 组成 次组成或子系统结合成功能块其对功能之影响性 影响性最大者将得到较多的注意和优先权 3 DFMEA分析 应用方法 可靠度块法将产品组合成可靠度块 然后依据其重要性来分析每一个区块由上而下法由最上层分析到最下层由下而上法由最下层分析到最上层 3 DFMEA分析 应用方法 系统DFMEA关联性 3 DFMEA分析 应用方法案例 产品 橡胶油封失效模式 外围渗漏原因 材料之耐久性 后果 污染 目前之控制方法 加速寿命试验 原因 材料之兼容性 后果 污染 目前之控制方法 产品兼容性研究 原因 允容设定 后果 污染 目前之控制方法 最差的公差设定研究 4 DFMEA的拓展 DFMEA应该包括任何可能在作为设计结果或制造 组装过程中发生的潜在失效模式和起因 这样的失效模式可能会引起必要的设计变更 如设计一个阻止错误的方向组装一个零部件的设计特征 即防错设计 而得到降低风险 如果在DFMEA分析过程中没有降低 那么它们的识别 后果和控制等 则转入并包含到PFMEA分析中 4 DFMEA的拓展 DFMEA不是靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷 可必须要考虑到制造 装配过程中的技术 物质等限制 如 必要的拔模 斜度 表面处理能力的限制装配空间 工具可接近要求的钢材强度公差 过程能力 性能等 4 DFMEA的拓展 DFMEA还可能要考虑到一旦产品投入使用 产品的维护 服务 及回收利用在技术 物质等方面的限制 如 便利的维修工具可获得性诊断能力水平材料的分类符号 回收利用 用于制造过程中的材料 化学等物质等 5 DFMEA案例分析 DFMEA应用说明 不能靠过程控制来克服在设计中潜在的缺陷建议编制产品潜在失效模式清单 然后建立考虑纠正措施的优选体系考虑到制造 装配和产品设计的要求是一致的DFMEA在体现设计意图的同时 还应保证制造和装配的设计意图DFMEA为产品设计的策划和试验提供信息 5 DFMEA案例分析 DFMEA是一个车前门案例 其主要功能有 车辆的出入口对使用者的保护 如天气 舒适 噪音 舒适 侧面碰撞 安全 对门附件起到支持性作用 如车视镜 门铰链 门锁 门窗调控器等外观 如油漆 抛光等维持内门板的完整 5 DFMEA案例分析 5 DFMEA案例分析 FMEA编号系统 子系统 零件名称及编号设计责任编制者系统车型年度 项目关键日期FMEA日期核心小组 填入被分析项目 功能 要求的名称和编号 并指明其设计水平 项目 功能 要求可以合并或各自独立成一栏目 项目 为输入通过方块图 P图或其他图纸 包括小组进行分析识别的项目 接口或零件 所使用的术语应与顾客要求 使用在其他设计文件和分析相一致 确保其追溯性 功能 根据顾客要求和小组讨论必须符合设计目的的那些需要进行分析的项目功能或接口用尽可能简明的文字来说明被分析项目 功能 要求要满足设计意图的功能如果该项目有多种功能 且有不同的失效模式 应把这些失效模式单独列出 潜在失效模式 指可能未达到或未完成在项目 功能中所描述设计意图的形式识别与功能 要求相关的潜在失效模式 应用专业性术语加以描述 而不同于顾客所见的现象失效模式可能是更高一级子系统或系统的潜在失效模式的起因 也可能是比它低一级的零部件潜在失效模式的后果 前提是这种失效模式可能发生 但不一定发生建议将以往TGW 运行情况不良 的研究 问题报告 小组的头脑风暴作为考虑失效模式的出发点在特定的条件下产生的失效也应该考虑每一种功能可能有多种失效模式 单一功能被识别多种失效模式可能表示要求没有得到很好定义 典型的失效模式 应该用物理的 专业性的术语加以描述 裂纹变形松动泄露粘结氧化断裂不传输扭矩打滑无支撑脱离太快信号不足 潜在失效的后果 就是失效模式对系统功能的影响 就如顾客感受的一样要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效后果顾客可以是 内部的顾客 外部的采购顾客和外部最终顾客失效后果应从具体的系统 子系统 零件和系统之间的关系来考虑 如零件破裂 可能使装配震动可能使装配 导致系统间隙性运动 导致性能下降 最终导致顾客不满意 典型的失效后果 噪音工作不正常外观不良不稳定间歇运行泄漏 粗糙不起作用异味工作减弱发热定期的不符合等 严重度是对一个已假定的失效模式造成的最严重影响的评价定级严重度的评级要在整个小组内达成一致推荐的严重度评价准则如附件 如果该评价表不适合 可结合本公司的产品特点进行适当调整对于严重度级别为1时 不应该进行分析高严重度级别有时候通过设计修改来降低 其能抵销或减轻失效产生的严重度 如 降低胎压 能减轻突然爆破的严重度 安全带 可以减轻车辆撞击的严重度 这个字段用来区分任何对零件 子系统或系统 可能要求附加于设计或过程控制的特殊特性的分级 一般用公司所固有的 或顾客认可的 符号表示特性的分类可以是 关键的 主要的 重要的 重点的关键的 主要的 重要的 重点产品特性 一般用公司所固有的 或顾客认可的 符号表示此栏意图是突出某些产品特性以优先进行评定 失潜在失效起因 是按设计过程如何让失效发生的一种迹象加以定义 可用纠正或可控制的情形描述 是指一个设计弱点的迹象 其结果是失效模式潜在失效机理 是物理的 化学的 电的或其他过程导致的失效模式 失效模式一般是可观察的或外部的 失效模式后的实际物理现象或降级过程或导致特别失效模式的发生在可能的范围内 应对每一种失效模式列出所有可能的潜在失效机理 并用简捷和完整的语言加以逐一列出原因应具体 明确 如操作者未安装密封圈 不能用含糊不清的词语 如机器不正常 操作不当等试讨论起因与机理的区别 典型的失效起因可包括 但不限于 o规定的材料不正确o设计寿命估计不足o压力过大o润滑能力不足o维修保养说明错误o软件规范错误o表面加工规范错误o流程规范错误o规定的磨擦材料不当等 典型的失效机理可包括 但不限于 o屈服o疲劳o材料不稳定性o蠕变o磨损o腐蚀o化学性氧化o电位移等 频度是指在设计的寿命中某一特定的失效起因 机理发生的可能性 描述频度级别数重在其含义 而不是具体的数值 频度可能性的排序比其绝对值更有意义通过设计更改或设计过程更改 如设计查检表 设计评审 设计指南 来预防或控制该失效模式的起因 机理是降低频度级别的唯一途径推荐采用手册中频度的评价准则 如附件 必要时修改建议一个一致的频度级别系统应该确保其能持续的被使用只有通过设计更改或设计过程更改预防失效模式的起因 是降低频度的唯一方法 在确定频度时可以从这些方面考虑 类似零件的维修档案及维修服务经验 是否为沿用以前使用的零件 还是与其相似 相对先前水平的零件所做的变化有多显著 是否与原有水平的零件有根本的不同 是否是全新的零件 零部件的用途有无变化 有哪些环境变化 针对用途 是否作了工程分析来估计其预期的可比较的频度数 列出已经完成或承诺要完成的设计确认 验证 DV 或其它活动 现行的控制方法是指那些已经用于或正在用于相同或相似设计中的那些方法 比如道路试验 设计评审 失效与安全 减压阀 计算研究 台架 试验 可行性评审 样件试验 使用实验等 有三种类型的措施可以考虑 防止起因 机理或失效模式 后果出现 查处起因并就此找出纠正措施的 查明失效模式 预防 预防失效起因 机理或预防失效模式的发生 或降低它们发生的概率探测 在项目投产之前 通过分析或物理的方法 检测失效起因 机理或失效模式应尽量先使用预防控制 假如预防控制被融入设计意图并成为其一部分 它可能会影响最初的频度定级探测度的最初定级将以检测失效模式的起因 机理或失效模式的设计控制为基础一旦设计控制被鉴别 如果任何频度等级被更改时 要评审所有的预防控制以供确认 预防控制一般采用的方法有 基准研究 自动防错装置设计 设计和材料标准 内部的和外部的 文件 类似设计中最好实践的记录 以往的教训等 模拟研究 确定设计要求的概念分析 防错 探测控制一般采用的方法有 设计评审 原型试验 验证试验 模拟研究 设计验证 探测度是对现有设计控制探测栏中列出的最好的探测控制的对应等级 当识别一种以上控制时 建议对每种控制进行探测度排序作为控制描述的一部分包含在内现有设计控制探测度建议方法是 假设失效已经发生 然后评价现有设计控制探测失效模式能力探测度是一个在某一FMEA范围内的相对级别 为了取得较低的探测度数值 计划的设计控制 如确认 和 或验证等活动 需要不断改进建议按照手册中所列的探测度准则进行评价 必要时可以调整 如附件 RPN S O D 应用RPN是协助实施措施优先排序的一种方法对于已确定的需要采取措施的 不建议使用RPN评估为了确定一个可接受的风险 应规定RPN目标值 以便识别采取措施的机会 小组应考虑在资源 时间 技术和其他因素方面的内在限制 例如可采用的准则 RPN 100的项目S 8的项目 小组必须强制确保风险通过存在的设计控制或建议措施来陈述 前三项RPN值最高的项目顾客认可的RPN分值等 一般来说 预防措施比探测措施更为有效可取 建议措施的目的是改善设计 因此降低风险的排序如下 首先是严重度 后是频度 最后是探测度严重度 只有设计变更才能降低严重度等级 设计变更可弥补或减轻失效导致的严重度 如 轮胎压力调整 设计变更应在开发早期进行 当严重度是9或10时 不管RPN是如何 都必须特别注意确认是否已利用现行的设计控制或预防 纠正措施 可考虑 修改设计几何尺寸和 或公差修改材料规范试验设计或其解决问题的技巧 及修改试验计划 建议措施降低风险的排序如下 首先是严重度 后是频度 最后是探测度频度 可能受设计变更消除或控制失效模式的一种或多种要因 机理的影响 一般有以下措施 为消除失效模式的防错设计修改设计几何尺寸和公差修改设计以降低压力或替代不耐用 高失效 的零部件增加冗余修改材料规范 建议措施降低风险的排序如下 首先是严重度 后是频度 最后是探测度探测度 建议采用防错装置 设计确认 验证措施的增加仅仅导致探测度级别的降低 可作以下考虑 试验设计 特别是多种或相互作用的要因存在时 修改试验计划 对设计措施的综合考虑如下 设计DOE的结果或可靠性试验确定方案的有效性 不引进新的潜在失效模式的设计分析 失效的可靠性 结构和物理 确定目标特征物理更改的图纸 图表或模式设计评审的结果对给定工程标准或设计指南进行更改可靠边性分析结果 建议措施主要目的是希望通过设计改进来增加顾客满意度只有设计修改才能使严重度级别减小只能通过设计修改来消除或控制一个或多个失效模式的起因 机理来实现降低频度级别增加设计确认 验证措施只能减小探测度级别 对每一个的建议措施的填入负责单位或个人 及预计完成的日期 当实施一项措施后 简要记录具体的措施和生效日期 包括措施的证据资料的索引等 当明确了预防 纠正措施后 估算并记录下严重度 频度及探测度数值所有的更改后的等级都应该被评审 如果有必要考虑更进一步的措施 还应重复分析 焦点始终在持续改进 6 DFMEA维护和链接 负责设计的工程师负责确保所有的建议措施已被实施或已妥善地落实 DFMEA是一个动态的文件 当产品设计发生变更或更新时 必要时加以评审 建议的措施与最终结果一起包含在后续的DFMEA中 所以不仅应随时体现最新的设计版本 还应体现最新的有关纠正措施 包括开始量产后发生的事件对于一个新产品若与现有产品的功能相似 则单一的DFMEA也可以应用于顾客 在新产品开始时就可应用已有的DFMEA 可以最大化利用过去的经验和知识 如存在一些不同 小组应识别和重点分析此不同点可能产生的后果 6 DFMEA维护和链接 DFMEA不是一个孤立的文件 其输出可以作为后续产品开发过程的输入信息之一 负责设计的工程师有几种方式来确保已经鉴别了所顾虑的问题以及建议措施的实施 这些方式包括不限于下列情况 确保达到设计要求评审工程图样和规范确认与装配 制造文件的结合和一致性评审过程FMEA和控制计划等 6 DFMEA维护和链接 DFMEA一个重要的联接是和DVP R 设计验证计划 报告 DFMEA识别和文件化转化为试验描述输入的现有设计预防和探测控制 包括DVP R提供那些可接受的标准 程序和样本量的同量 DFMEA识别什么是可以 控制 的DFMEA另一个重要的联接是与PFMEA 如他们都可以导致相关的失效后果DFMEA联接的关系如下页图所示 6 DFMEA维护和链接 DFMEA 方块图P图等 设计验证计划 报告 DVP R PFMEA等 CH5PFMEA应用与实施 1 PFMEA简介2 PFMEA目的3 PFMEA集体的努力4 PFMEA关注的重点5 PFMEA实施准备6 PFMEA常用表格形式要求7 PFMEA的跟踪行动 1 PFMEA简介 由 制造 装配工程师 小组 采用的一种分析技术 以其最严密的形式总结了开发一个过程时 工程师 小组的设计思想 在最大范围內保证已充份考虑到并指明潜在失效模式及与其相关的后果和起因 机理 在任何制造策划过程中正常经历的思维过程是一致的 并使之规范化 1 PFMEA简介 作用 确定过程功能和要求以其最严密的形式总结了开发一个过程时 工程师 小组的设计思想在任何制造策划过程中正常经历的思维过程是一致的 并使之规范化 确定与产品和过程相关的潜在失效模式评价潜在失效模式对顾客产生的后果确定潜在制造或装配过程起因并确定要采用控制来降低失效产生的频度或失效探测度的过程变量确定过程变量以此聚焦于过程控制编制一个潜在失效模式清单 以便建立一个考虑预防 纠正措施的优选体系记录制造或装配过程的结果 1 PFMEA简介 作用 人 机 料 环 法 测 失效后果 失效模式 一般是发生在产品上 一般是指对下工程或最终顾客的影响 1 PFMEA简介 作用 PFMEA是一种动态文件 主要体现在 在可行性研究阶段之前或期间启动在制造工装设计之前启动考虑从个别的零部件到装配所有制造运作包括工厂内所有影响制造和装配运作的过程 如材料的搬运 接收 运输 存储和标识等 1 PFMEA简介 集体的努力 在最初PFMEA中 希望负责的工程师能够直接地 主动地联系所有相关部门的代表PFMEA应成为促进不同部门之间充分交换意见的催化剂 从而提高整个集体的工作水平一位有经验的FMEA推进员非常关键 1 PFMEA简介 集体的努力 设计思想 过去经验 担心问题 顾客反应 可能的失效模式 解决方案 群策群力智能发光 2 PFMEA拓展 关注的重点 PFMEA假定所设计的产品能够满足设计要求 其潜在失效模式可能会因设计弱点而包括在过程FMEA中 它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决 因设计缺陷所产生失效模式可包含在过程FMEA中 2 PFMEA拓展 关注的重点 过程FMEA并不是依靠改变产品设计来克服过程缺陷的 但它要考虑与计划的制造或装配过程有关的产品设计特性参数 以便最大限度地保障产品能满足顾客的要求和期望FMEA也有助于新机器或设备的开发 其方法是一样的 只是应将所设计的机器或设备当作一种产品来考虑 在确定了潜在的失效模式之后 就可以着手采取预防措施消除潜在失效模或不断减小它们发生的可能性设计制造出货顾客不设计不良品不制造不良品不流出不良品 3 PFMEA开发要求 小组在编制PFMEA时 应充分列出过程的意图 即可列出过程期望什么 和不期望什么 PFMEA应从整个过程的流程图开始 此流程图应识别与每一个运作相关的产品 过程的特性 从相应的DFMEA中的失效后果的识别也应包含在其中 用于PFMEA准备工作的流程图作为PFMEA的附件之一PFMEA开始于理解所分析的制造和装配操作过程的相关信息 以确定他们的相关要求过程流程图是PFMEA最主要的输入 流程图作为一种工具在制造系统设计过程中用于帮助建议分析范围 3 PFMEA开发要求 过程流程图通过过程 从流入到流出描述产品实现过程 其制造和装配过程的每一步骤同样包含有输出 产品特性 要求 交付等 和输入 过程特性 变异来源等 信息 过程流程的详略程度取决于过程开发讨论阶段 初始流程图一般考虑应用适当的简化与汇总 如下图案例 3 PFMEA开发要求 PFMEA应该与过程流程图的信息相一致 过程流程图的范围包含从单独零部件到装配材料的装运 接收 运输 存储 搬运和标识等所有制造过程 使用过程流程图进行初步的风险评估以识别这些动作或各步骤对产品制造和装配的影响 这也应包含在PFMEA中PFMEA开发是通过识别每个过程 功能要求的延伸 每个操作 步骤的输出和产品的相关要求提供了每个操作 步骤应达到的绩效描述提供给小组识别潜在失效模式的基础为确保持续性 建议同一小组开发过程流程图 PFMEA和控制计划 4 PFMEA应用工具 流程图 1 识别过程和任务 你希望分析 定义重要的过程范围以便从不适的管理中识别改进的动力2 请教熟悉过程的人员帮助建立流程图3 对过程流程的起始和结束点形成一致4 关注改进提高的区域过程是否符合标准 或者操作者是否使用相同的方法进行操作 操作步骤是否重复或无序 操作步骤是否为无增值劳动 操作步骤是否频繁出现错误 操作步骤是否循环返工 4 PFMEA应用工具 流程图 5 识别顺序和过程中的搬运步骤6 创建流程图从左到右 从上到下 有标准的符号和箭头连接每个步骤7 结果分析哪些操作步骤循环返工哪些操作步骤为无增值输出哪些操作步骤循环返工与当前和期望之间有什么差异 4 PFMEA应用工具 流程图案例 4 PFMEA开发应用的其它工具 DFMEA产品 过程图纸和设计记录过程清单关系 特性 矩阵图内部和外部的不符合 历史数据资料 质量和可靠性历史等 5 PFMEA分析要求 确定与产品相关的过程潜在失效模式评价失效对顾客的潜在影响确定潜在制造或装配过程失效的起因 确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量编制潜在失效模式清单 然后建立考虑纠正措施的优选体系将制造或装配过程的结果编制成文件 5 PFMEA分析要求 小组成在确定PFMEA分析范围后 小组应评审历史信息 评审包括的内容 以前产品和过程设计执行过程中的问题任何建立最佳惯例所有获得的信息 如指南 标准 标准零部件的识别 防错方法以前类似产品和过程设计的相关质量信息 如过程收益 首次制造能力 FTQ和FTT 百万缺陷率 PPM 过程能力 CPK和PPK 和向顾客承诺的保证指标等 6 PFMEA经典案例分析 6 PFMEA栏位项目介绍 FMEA编号项目名称过程责任系统编制者车型年度 项目关键日期FMEA日期核心小组 填入被分析项目 工序的名称和编号用尽可能简明的文字来说明被分析过程 工序要满足设计意图的功能如果该项目有多种功能或多个工序 且有不同的失效模式 应把这些工序独立列出 潜在失效模式就是不能完成 过程 工序 栏所描述的过程要求或设计意图的形式 可能是本工序问题描述 上道工序后果 本工序问题描述 下道工序起因 在FMEA准备过程中 要假定提供的零件 材料是合格的 除非由FMEA小组由历史的数据指出这缺陷是属于进货零件的质量问题要假设产品的基本设计是正确的 如果有一些设计问题会导致过程关注点 这些问题应该与设计小组进行交流取得相应的解决方案潜在失效模式应以规范化或技术术语来描述 不必与顾客察觉的现象相同 小组应根据零组件 子系统 系统和过程特性 对特定的作业或工序 列出每一个潜在失效模式 前提是这种失效有可能发生 但不一定发生 小组应提出并回答下列问题 过程 零件怎么不满足要求 若不考虑工程规范 顾客会提出怎样的建议 应把相似过程的比较和顾客对类似零件的投诉 以及将以往TGW 运行不良 研究 疑虑 报告和小组的头脑风暴结果的评审做为出发点 此外对设计目的的了解也很有必要 典型的失效模式 弯曲毛刺孔错位断裂开孔太浅漏开孔运转损坏脏污开孔太深表面太粗糙变形表面太平滑开路短路贴错标签 潜在失效的后果 就是失效模式对系统功能的影响 就如顾客感受的一样失效后果应从具体的系统 子系统 零件和系统之间的关系来考虑要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效产生的后果顾客可能是内部的顾客 也可能是外部最终顾客 包括最终使用者 组装客户 更高级系统 下一道工序 售后服务工作PFMEA中的产品失效后果与DFMEA中的失效后果应该相一致 如果失效模式可能影响安全或导致不符合法律法规 应在PFMEA中清晰地加以阐述 如果顾客是最终使用者 典型的失效后果 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露不符合法规返工返修车辆控制减弱报废顾客不满意等 如果顾客是下一道工序或后续的工序 典型的失效后果 无法紧锢不能配合无法钻孔无法连接无法安装无法匹配无法加工表面造成工装过渡磨损设备损坏危害操作者 列举你们公司产品或过程的失效后果 严重度是对一个已假定失效模式造成的最严重影响的后果定级 严重度的降低只能通过设计来实现 严重度的评级要在整个小组内达成一致 推荐的严重度评价准则如附表 针对最终使用顾客的严重度评价表 针对组装 下道工序 上一级系统严重度评价 如果该评价表不适合 可进行调整 这个字段用来区分任何对零件 子系统或系统 可能要求附加于设计或过程控制的特殊特性的分级 特性的分类可是 关键的 主要的 重要的 重点的关键的 主要的 重要的 重点的 一般用公司所固有的 或顾客认可的 符号表示 此栏意图是突出某些特性以优先进行评定 潜在失效起因是指失效是怎么发生的 并应依据可以纠正或可以控制的原则来描述 失效的潜在起因是设计或过程弱点的显示 后果就是失效模式 原因应具体 如操作者未安装密封圈 在尽可能广的范围内 列出每个失效模式的所有可以想到的失效起因和 或机理 起因应尽可能简要和完整地描述 不能用含糊不清的词语 如机器不正常 操作不当 将起因分开列出可使每一种起因得到相应的分析 可产生不同的测量 控制和措施计划 典型的起因和机理 扭矩过大过小 焊接 电流 电压 压力 测量不准确 热处理不当 时间 温度 浇口 通风不足 润滑不足或无润滑 零件漏装或错装 工装 定位器磨损 定位器上有切削 不正确的机器设置 频度是指某一特定的起因 机理发生的可能性 发生可能性的排序值相对绝对值而言更有价值 通过设计更改或过程更改来预防或控制失效模式的起因 机理是可能导致发生频度数降低的唯一途径 可能的失效率 是根据过程实施中预计发生的失效来确定的 可以通过发生的失效率与Ppk确定如果能从类似的过程中获取统计数据 这些数据便可应用于确定频度数 推荐采用手册中发生度的评价准则 如附件 必要时修改 现行的过程控制是对尽可能阻止失效模式或失效原因 机理的发生 或者探测