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FMEA潜在失效模式及后果分析 version4 0 前言 现代质量管理认为 产品质量和成本是设计出来的 1 预防缺陷的工具 APQP CP 产品质量先期策划和控制计划 FMEA 失效模式及后果分析 MSA 测量系统分析 SPC 统计过程控制 PPAP 生产件批准程序 2 FMEA历史发展 虽然许多工程技术人员早已在他们的设计或制造过程中应用了FMEA这一分析方法 但首次正式应用FMEA技术则是在六十年代中期美国NASA在Apollo项目中使用 是航天工业的一项革新 3 FMEA过程 FMEA是一种分析方法 它确保在产品与过程开发 APQP 过程中 考虑并处理了潜在的问题 FMEA最显著的成果 将跨功能小组的集体知识文件化 4 FMEA目的 FMEA是一组系统化的活动 其目的是 1 发现 评价产品 过程中潜在的失效及其后果 2 找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施 3 将跨功能小组的集体知识文件化 4 作为风险评估工具 有助于增加产品和过程的可靠性 现行预计的过程 设计可能产生的失效模式 分析 分析 对顾客或下工程的影响 那些原因可能造成这个失效模式 采取可行的对策 5 对组织和管理者的影响 管理者应负有开发和维护FMEA的责任 FEMA范围应涵盖公司以及多个层级供应商的FMEA 是工程技术评审的一部分 是产品和过程设计例行审核和批准的一部份 6 FMEA分类 DFMEA 设计失效模式和后果分析当组织具有设计责任时 必须做DFMEA PFMEA 过程失效模式和后果分析 PFEMA过程潜在失效模式和后果分析 过程 要求 过程是什么 本工序可能产生什么问题 尺寸错误 性能达不到预定要求 后果是什么 有多糟糕 原因是什么 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 过程更改 特殊控制 标准 程序或指南的更改 1 PFMEA过程顺序PFEMA格式 2 xls 2 应用PFMEA的三种典型时机 1 新产品 新过程 这范围的FMEA是完整的过程 2 修改现有过程 假设其过程FMEA已存在 这时的FMEA的焦点在修改的过程 以及因由于修改过程而导致的相互作用 3 在新的环境 场所 应用或使用形式下 包括工作循环 法规要求 使用现有的过程 这时的FMEA范围是针对新环境 场所 应用或使用形式对现有的过程的影响 3 PFMEA的开始时机 0 1 2 3 4 确定范围 0 1 2 3 4 5 计划和定义 产品设计和开发 过程设计和开发 产品和过程确认 反馈 评定和纠正措施 5 DFMEA PFMEA MSASPCPPAP APQP 过程FMEA必须在下列时机之前提出 开始 在过程可行性分析阶段或之前启动 应在生产工装和设备的开发和采购之前启动 要考虑从单个零件到总成的所有制造工序 包括工厂内所有可能影响制造和装配操作的过程 如发运 接受 材料转运 储存 传送 标签 包括返工 返修工序 在新车型或零件的制造计划阶段 对新工艺或修订过的工艺进行早期评审和分析能够促进预测 解决或监控潜在的过程问题 3 PFMEA的开始时机 4 对设计的考虑 在FMEA开发过程中 应假定设计的产品会达到设计目的 即产品设计是正确的 设计的失效由DFMEA考虑 假定机械和设备能满足要求 在PFMEA中不分析 进厂的零件 材料的控制 可能需要根据历史数据考虑 以过程工程师为主导集合相关的人员 共同策划PFMEA 包括 设计装配 制造工程质量采购设备 5 成立小组 6 PFMEA的开发 1 过程流程图过程流程图 xls流程图应尽量细化 包含从单个零件到总成 包括来料接收 材料运输 储存 传递 标签 制造 到出货 的所有制造工序 流程图应确定与每个过程有关的输出 产品特性 要求 交付物 和输入 过程特性参数 变差来源 用于FMEA准备工作中的流程图的复制件应伴随FMEA过程 6 PFMEA的开发 2 2 识别每个过程的要求 过程要求指每个操作工序的输出 与产品要求有关 其它有助于小组讨论过程要求的信息来源 包括 DFMEA 图样和设计记录 过程清单 产品与过程特殊特性关联矩阵图 过程特殊特性矩阵图 xls内部和外部顾客的不符合 质量与可靠性历史 过程流程图 范例 此类流程图形式可作为初始流程图的描述方式 过程流程图 范例1 过程流程图 范例2 6 PFMEA的开发 3 3 研究信息建立分析范围后 小组应当开始评审历史信息 评审区域包括 以往产品和过程设计中的经验教训 包括过程质量信息 FTQ FTT PPM CPK PPK 保修指标 任何来自于实践的最佳信息 如指南 标准 标准件标识 防错方法 上述信息成为确定严重度 发生频度 探测度等级的输入 顧客抱怨 特許接收 廠內不合格 失效模式 过程矩阵对照表 可建立失效模式 过程矩阵对照表 廠外不合格 PFMEA格式 A FMEA编号 填入PFMEA文件编号 用作文件控制 B 項目 填入将被分析过程系统 子系统或零件的过程名称和编号 C 过程责任 填入负责过程设计的整车厂 OEM 组织 部门和小组 适用时 也包括供货商名称 整车厂 GM 通用汽車 FORD 福特汽車 BENZ CHRYSLER 奔馳 克萊斯勒 VW 大眾汽車 TOYOTA 豐田 D 車型 年份 填入将使用和 或正被分析过程影响的预期的年型年及车型 如果已知的话 什麼牌子什麼車型什麼年份 E 关键日期 填入初次FMEA预定完成的日期 该日期不应超过计划开始生产的日期 备注 如果是供货商 初始fmea的最后完成日必须不超过顾客要求提交PPAP的要求日期 关键日期 计划开始生产日期 F FMEA日期 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期 第一版 第二版 第三版 原始稿日期 最新修訂日期 G 核心小组 列出有权限参与或执行这项工作负责个人或单位 建议将所有小组成员名字 单位 电话号码 地址等另行列表 H 编制者 填入负责开发PFMEA的工程师姓名 电话及所在公司名称 姓名 XXX部门 XXX电话 XXX公司名称 XXX a 过程步骤 功能 要求 此栏可分为两栏 或多栏 过程步骤 过程功能 过程要求 过程步骤a1 简单描述被分析的过程或工序的名称 如车 钻 攻丝 焊接 装配 和编号 过程名称 编号和顺序应与过程流程图保持一致 返修和返工操作也应包括在内 过程功能a2 描述操作的目的 建议使用风险分析来限制步骤数量 仅包括哪些增值并对产品有负面影响的步骤 如有多个过程功能 每个功能应和各自的要求相符合 过程要求a3 列出每个被分析的过程步骤 操作所对应功能的要求 a 过程功能 要求 范例 b 潜在失效模式 失效模式 过程可能发生的不符合过程要求的形式 是对某具体工序不符合要求的描述 失效模式是体现在产品上的缺陷 根据过程要求 列出操作的潜在失效模式 潜在失效模式应使用专业技术术语描述 不必描述成顾客注意到的现象 失效是指 在规定条件下 环境 操作 时间 产品不能完成既定功能 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 损坏现象 头脑风暴法 群策群力智慧发光 b 潜在失效模式 验证失效模式的完整性 可以通过评审过往的运行不良信息 包括类似零部件和过程的拒收 报废 顾客 最终用户和后续工序 索赔等 b 潜在失效模式 范例 c 潜在失效后果 潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响 PFMEA中 顾客 的定义 包括后续的或下一制造或装配工序 经销商 最终使用者 和政府法规 应将每类顾客都考虑进去 应根据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果 下工程 经销商 使用者 都是PFMEA所要考虑的对象 本过程可能产生的失效模式 顾客 OEM c 潜在失效后果 为确定潜在失效后果 应当问下列问题 1 潜在失效模式是否阻碍下游工序操作 或对设备 操作者构成潜在危害 如 工位 无法装配在顾客设施处无法附着在顾客设施处无法连接工位 无法钻孔在工位 时引起工具过度损耗导致工位 的设备损坏在顾客设施处对操作员构成危险遇到上类情况 则需要评估制造影响 而且不需要进一步分析 若不是 则转到第2个问题 注 应当识别产生影响的场所 工位或操作 如果发生在顾客设施处 应当对些说明 c 潜在失效后果 2 对最终顾客的潜在影响是什么 考虑最终顾客会察觉经历到什么 不管计划的或已实施的控制如何 包括防误 防错 如 噪音非正常功效异味间歇式动运行漏水怠速不稳无法调试控制困难外观不良 失效后果 尽可能的思考 在这台汽车上会出现那些的故障呢 这些的故障对顾客有什么的影响 c 潜在失效后果 3 如果影响还未波及到最终顾客 就被发现 会怎样 当前场所和接收场所的潜在影响也需要考虑进去 如 生产线关闭停止发运堆积场停滞产品100 报废降低生产线速度为了维持要求的生产线速率 增加人力 失效后果 示例 d 严重度 严重度是相应于所给定失效模式的最严重后果的分数 严重度对每一个FMEA都是相对分数 建议的评分标准 过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致 即使因为个别过程的分析对准则作了修改也应一致 备注 建议不要对评分为9 10分的评分标准进行修改 失效模式的严重度为1分的不需要再做进一步的分析 推荐的严重度评分准则 1 推荐的严重度评分准则 2 e 等级 本栏目是用来对需要附加过程控制的零部件 子系统或系统的一些特殊产品和过程特性进行分级的 如关键 主要 重要 重点等 这个字段也可用来突出工程评估高优先度的失效模式 如果在PFMEA中识别严重度为9或10 应通知设计主管工程师 因为它可能会影响有关工程文件 特殊产品或过程特性符号以及它们的使用直接依公司的规定在 本书中不予以标准化 f 潜在失效起因 潜在失效起因是指失效是怎么发生的 并依据可以纠正或控制的原则来描述 针对每一个潜在失效模式 在尽可能广的范围内 列出每个可以想到的失效起因 将每个原因独立列出 原因应记录详细 简明 完整 在制定PFMEA中 应假设接受的零件 材料是合格的 除非FMEA小组确认在历史资料中进来的零件质量有差异 列表时应明确记录具体的错误或误操作情况 例如 操作者未装密封垫 而不应用一些含糊不清的词语 如操作者错误 机器工作不正常 f 潜在失效起因 f 潜在失效起因 在尽可能的范围理 列出所有能想象得到的失败原因 以下是一些典型的起因 扭矩不正确 过大 过小 焊接不正确 电流 时间 压力不正确 不准确的量具 热处理不正确 时间 温度有误 润滑不当或没有润滑零件漏装或错装 错误的位置 机器设定不当 机器程序不对 失效原因 示例 g 频度 O 频度是指具体的失效起因 机理发生的频率 频度的分级数着重在其含义而不是数值 发生频度是一个相对的分数 不反应真实的发生度 必须使用一致的发生度分数系统 每个项目 每辆车的事件 是根据过程实施中预计发生的失效来确定的 如果能从类似的过程中获取数据 那么可以用统计数据来确定频度的级数 频度数 其它情况 可以用下表左侧栏目中的文字描述和任何适用于类似过程的历史数据来进行主观评价 过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致 即使因为个别过程分析作了修改也应一致 g 频度 O 失效模式 A原因 B原因 C原因 D原因 頻度 頻度 頻度 頻度 g 频度 O g 频度 O h 现行过程控制 现行的过程控制 是尽可能地阻止失效模式或失效原因的发生 或探测出将发生的失效模式或失效原因 有二种过程控制方法可以考虑 预防措施 消除 预防 失效起因或失效模式的发生 或减少其发生率 探测措施 探测出将发生失效模式或查出失效的起因 机理 并找到纠正措施 h 现行过程控制 可能的话 最好使用预防控制 初始的发生度分数将受到预防控制措施的影响 初始的探测度的分数将根据检测出失效原因 或失效模式的过程控制来决定 因为统计图方式 SPC 一般使用样本来评估过程的稳定性 探测失控条件 所以当评估特定的探测控制时 不应当将其考虑进去 但可以看作特殊原因的预防控制 原因与控制示例 h 现行过程控制 过程FMEA的格式在本手册有二个栏目用于过程控制 预防控制和检查控制字段栏目 以协助小组能够清楚的区别这二种种类的过程控制 这样可以快速的用眼睛判定是否二种种类的过程控制是否都已考虑 使用有二个栏目的格式是优先建议 如果使用一个栏目 用于过程控制 的表格 那么应放上前置字 对预防控制每一个所列出预防控制前放上 P 字 对每一个列出检查控制前放上 D 字 i 探測度 探测度 是对列在过程控制栏目的最佳的检查控制的相应分数 对每一个FMEA 探测度是一个相对的分数 为了达成较低的分数 通常对计划的探测控制应当改善 假设失效已发生 然后评价所有 现行过程控制方法 的能力 以阻止有该失效模式或缺陷的部件发送出去 不要擅自推断 因为频度低 探测度分数也低 比如使用 控制图 时 一定要评价过程控制方法的能力 找出不易发生的失效模式的能力 或阻止它们的进一步蔓延 随机的质量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在 也不会影响探测度数值的大小 已经发生失效起因 已经发生失效模式 运用查出失效起因 失效模式的方法 顾客漏网之鱼有多少 i 探測度 i 探測度 建议的评分标准 过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致 即使用因为个别过程的分析做了修改也应一致 探测度评分准则 1 探测度评分准则 2 j 风险顺序数 风险顺序数是严重度数 S 频度数 O 和探测数 D 的乘积 RPN S O D 不推荐使用RPN值来决定是否需要采取措施 RPN的替代方法 SO SO S O 有些组织会选择主要侧重于严重度和发生频度 SO指数是严重度和发生频度等级的产物 通过使用这个指数 小组可以采取预防措施来降低 O 的数值 从而降低SO 此外 该指数还能改进那些有最高SO数值的后续探测度 RPN的替代方法 SOD 有些组织选择使用SOD SOD是严重度 发生频度和探测度等级的非算术结合 举例 SOD 严重度 S 7 发生频度 O 3 探测度 D 5 SOD 735 RPN的替代方法 SD 有些组织选择使用SD SD是严重度和探测度等级的非算术结合 举例 SD 严重度 S 7探测度 D 5SD 75 几个指标的对比 当SOD以降序的方式 数字排列时 会将严重度排第一 发生频度第二 最后是探测度 SOD和SD也应当和RPN一样 经过小组讨论使用 仅仅根据SOD来定义优先级也和RPN一样是有不足之处的 例如 SOD为711的失效模式 它的等级会比SOD为599的失效模式高 即 需要提前考虑 决定措施的优先级别 当小组完成评估后 小组必须界定是否还需要进一步采取措施降低风险 由于资源 时间 技术限制 小组必须选择最佳的优先措施 应首先关注严重度等级最高的失效模式 严重度是9或10时 小组必须确保该风险已经通过现行的设计控制或推荐措施 在FMEA内有记录 得到处理 严重度 8的失效模式 应考虑有最高频度或探测度的项目 小组由责任关注已识别到的信息 确定如何最优的排列风险降低的顺序 以最好地服务组织和顾客 k 建议措施 总的来说 预防措施比探测措施更值得关注 建议措施降低分数的排序如下 首先是严重度 再来是发生度 最后是探测度 降低方法如下 降低严重度等级 只有设计或过程变更可以降低严重度分数 但产品 过程设计变更并不意味着严重度会降低 任何变更都应经过小组评审 来决定对产品和过程的影响 k 建议措施 降低发生度 只有透过产品 过程变更来移除或控制失效原因 机制才能降低发生度 降低探测度 最好方法是使用防错 防误 对探测方法的重新设计会降低探测度等级 某些情况下 对过程步骤作更改 可能会增加探测的可能性 一般来说 要改进探测措施 就需要知道过程变差的主要原因和特殊原因 增加检查频次并不是一个有效措施 只能作为暂时的测量方法来收集过程中的信息 以便能够实施永久性的预防 纠正措施 k 建议措施 如果工程评估后对特定的失效模式 原因 控制没有任何建议的措施时 在该字段填入 无 下面包括了 但不限于对过程措施的评估 过程试验设计的结果 或其它试验测试结果 调整过的过程流程图 车间平面图 作业指导书 预防性维护计划 对设备 夹具或机械规格的评审新的或调整过的感应 探测装置 i 负责人与日期 填入建议措施的负责单位或个人 和预定完成日期 m 采取的措施 当实施一项措施后 简要记载具体