潜在的失效模式及后果分析-.ppt

,POTENTIALFAILUREMODEANDEFFECTSANALYSIS,潜在的失效模式及后果分析（第三版）,FMEA,1993年2月发布第一版；1995年2月发布第二版；2001年7月发布第三版,鉴定发生错误的事件,试列举实例，说明哪些事件、情况、过程、创新发生了错误或出现了问题。,试列举一些产生错误状况或出现问题的原因。,试建议有哪些预防措施，可以避免造成这些错误或出现问题的后果。,“早知道就不会”,早知道作好防震设计就不会造成大楼倒塌早知道改进电力输配设计就不会造成全厂大停电早知道不滥砍滥伐就不会造成泥石流早知道作好桥梁维护就不会造成大桥倒塌,有些早知道是必需的!有些就不会是不允許发生的,核能电站、水库、卫星、飞机.,有效运用FMEA可減少事后追悔。,”我先所以沒有”,我先看了天气预报所以没有淋成落汤鸡我先评估金融大楼高度所以没有影响飞行安全我先设计电脑防火墙所以沒有被駭客入侵,有些我先是必需的!有些所以沒有是預期可避免的,核能电站、水库、卫星、飞机.,有效运用FMEA可強化事先預防,FMEA的演变,1FMEA在1950年由格魯曼公司提出,用在飞机发动机系統的失效分析。2.波音與馬丁公司在1957年正式编訂FMEA的作业程序,列在其工程手冊中。3.60年代初期,美太空总署將FMEA成功的应用于太空计划。美军同时也开始应用FMEA技术,并于1974年出版MIL-STD-1629FMECA作业程序。4.1980修改為MIL-STD-1629A，延用至今。5.1985年由国际电工委員会IEC出版之FMECA国际标准IEC812,即參考MIL-STD-1629A加以部份修改而成。,第一部分FMEA的概念,1、失效的定义,失效为一件裝备，裝备的組件或一件結构发生任何形状、尺寸或材料性质的变化，造成这些物品处于无法充分地执行其特定的功能的状态。,软件失效,2-4項物品机能因老化、退化或不稳定而不能滿足原设定的要求标准，所以失效現象及研判准則必須量化。,2、物品直接表現失效的形式,1.实体破坏：硬式失效2.操作功能中止3.功能退化4.功能不稳定,3、什么是FMEA,在产品设计和过程设计阶段，对构成产品的系统、子系统和零件，对构成过程的工序逐一进行分析，找出所有的潜在的失效模式，并分析可能的后果，从而在事先采取必要措施，以提高产品的质量和可靠性的一组系统活动。,FMEA是一种系统的分析方法，是一种能够识别并消除潜在失效危害的专门技术。,4、FMEA的好处,在方法上可以促使系统地、彻底地发现潜在问题，避免在设计和生产中产生缺陷；对所有致命缺陷有目的的跟踪；减少事后更换产品的费用和浪费的时间。,发现、认可并评价产品/过程中潜在的失效及可能的后果。确定能够避免或减少这些潜在失效发生机会的措施。将全部过程文件化。FMEA是对确定设计或过程必须做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充。,6、进行FMEA的三种基本情形,新设计、新技术、新过程。FMEA的范围是全部设计/技术/过程。对现有设计/过程的修改。FMEA的范围是修改和由于修改可能产生的影响。现有的设计或过程用于新的环境。FMEA的范围是新的环境对它的影响。,7、分析问题的基本方法,借助经验的反馈。用挑剔的眼光分析可能发生的问题。,子系统功能要求潜在失效模式潜在失效后果严重度S级别潜在失效起因/机理频度O现行控制探测度DRPN建议措施责任及目标完成日期措施结果预防探测采取的措施SOD功能、特性或要求是什么？后果是什么?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?设计更改特殊控制标准程序或指南的更改,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?设计更改特殊控制标准程序或指南的更改,8、潜在失效模式及后果分析流程,9、FMEA的基础,尽管在工作准备中，每项职责必须明确到个人。尽管一个人的视野很宽，他可以从一边移到另一边，但只有依靠集体的视野才能综观全局。,10、FMEA小组,只有每个人都尽可能的提出自己对解决问题的看法与观点、才能发现并避免所有潜在的缺陷。应从不同的与重大问题有关的专业部门选择专家组成FMEA小组，如：设计、制造、装配、售后、质量、可靠性部门等。,要求小组成员具备自发性和创造性；小组的大小最好是八个人。,小组的行为准则,合作的态度；接受以前不熟悉的解决问题的方法；愿意改变以前的工作方法；参与创造一个富有创造性的环境；熟悉产品/过程并掌握了大量的问题；能够提供和接受资料。,11、实施步骤:,确定产品/过程的功能；发现产品/过程中潜在的失效；评价失效的后果；记录现行的控制方法；找到能够避免或减少潜在失效的措施；评价措施的效果。,12、由谁做,小组活动，责任单位的主管工程师组织，主动联系所有有关部门代表参加；责任单位可能是整车厂、组织、供方；每项职责要落实到个人；对有专有权的设计，可能由组织制定。,13、什么时候做,强调及时性，时间性是最重要的因素之一指“事件发生前”的措施，而不是“事实出现后”的演练。是在失效模式被无意纳入设计产品之前进行。,14、跟踪,采取有效的预防/纠正措施并对这些措施加以适当的跟踪，对这方面的要求无论怎样强调也不算过分。措施应传递到所有受影响的部门。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。,确保措施得到实施：对设计、过程及图样进行评审，以确保建议的措施得到实施，确认更改已纳入到设计/装配/制造文件中，对设计/过程FMEA、FMEA的特殊应用以及控制计划进行评审。,15、DFMEA的时机,在设计概念最终形成时或之前开始；在产品开发各个阶段、当设计有变化或得到其它信息时应及时不断的修改；是一个动态文件；在最终产品加工图样完成之前全部结束。,16、PFMEA的时机,在生产工装准备之前开始；在过程可行性分析阶段或之前开始；要考虑从单个零件到总成的所有制造工序；在新车型或零件项目的制造计划阶段；对新工艺或修改过的工艺进行早期评审时。,17、怎样做,对所有可能的缺陷系统分类(找足)；根据对顾客的影响评定缺陷(分等)；确定原因(寻根)；评定工作规定的规范和工序控制(比照)；,怎么做,评定缺陷产生的可能性(概率)；确定合适的设计、生产和检验的技术措施(对策)；确定职责；重新评定缺陷和防止措施；确认。,18、最佳的FMEA流程,SFMEA,设计正常不必进行DFMEA,产品设计认可,采取相应措施,生产控制,DFMEA,采取相应措施,PFMEA,QFD,第二部分设计FMEA,设计FMEA是由负责设计的工程师/小组采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及相关的起因/机理已得到充分的考虑和说明。,1、目的,发现、评价产品设计中潜在的失效及可能的后果。,2、范围,对最终的项目以及与之相关的每个系统、子系统和部件都应进行评估。所有新部件、更改过的部件、以及使用或环境变化了的沿用部件。,3、形式,规范化、文件化,4、应针对以下问题提出答案,这个设计为何无法发挥原先设想的功能？哪些情况会导致设计无法达到预定的功能？,5、作用,设计FMEA为设计过程提供支持，它以如下的方式降低失效（包括产生不期望的结果）的风险：为客观地评价产品设计，包括功能要求及设计方案，提供帮助；有助于评价制造、装配、服务和回收要求所做的设计；,通过对潜在失效模式的分析，要充分考虑FMEA对系统和车辆运行影响；为完整和有效的设计、开发和确认项目的策划，提供更多的信息；,为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式；根据失效模式对顾客的影响排序，建立设计改进、开发和试验分析的优先控制系统；FMEA资料库；为将来的分析研究提供参考。,最终使用者；整车或更高一级总成设计的工程师/设计组；在生产过程中负责生产、装配和售后服务的生产/工艺工程。哪么谁是本组织的顾客？,6、关于顾客的定义,7、与PFMEA的关系,设计与制造/装配的要求是相互联系的。DFMEA在体现设计意图时、应保证制造/装配能实现设计意图。制造过程中的失效模式不包含在DFMEA中，而是由PFMEA解决。,DFMEA不能靠过程控制来克服设计中的潜在缺陷，但是必须考虑过程中技术/体力的限制如：必要的拔模斜度；要求的表面处理、材料硬度；装配空间、工具可接近性；公差、过程的能力/性能。,设计FMEA还应该考虑产品维护(服务）及回收的技术/身体的限制例如：工具的可接近性；诊断能力；材料分类符号（用于回收）；,8、DFMEA的开始:,应从列出设计希望做什么及不希望做什么开始如:通过QFD得到的设计要求、顾客需求产品可靠性和质量目标产品的使用环境类似产品的资料初始工程标准和特殊特性明细表期望特性的定义愈明确，就愈容易识别潜在的失效模式，采取纠正措施。,DFMEA应从所要分析的系统、子系统或零件的框图开始。框图说明了分析中包括的各项目间的主要关系，并建立了分析的逻辑顺序。,所要分析的系统、子系统或零件的框图:,开关开/关C,灯罩A,灯泡总成D,极板E,电池B,弹簧F,翻开FMEA工作手册,各小组阅读即将设计并制造的产品的相关信息。在小组内指定开发本产品DFMEA所需要的职位/角色，如有必要，小组成员可以担任一个以上的角色。,从列出设计意图开始，明确期望的特性识别潜在失效模式采取纠正措施写入专用表格,DFMEA的开发,1)FMEA编号：本文件的编号2)系统/子系统/零件的名称及编号推荐一种项目、功能和失效模式树图：,3)设计责任：整车厂、部门、小组4)编制者：姓名、电话、所在公司名称。,5)年型/车型：是预期的年型6)关键日期：FMEA初次预定完成的日期，不能超过计划的设计的发布日期7)FMEA日期：原始稿编制日期及最新修改日期8)核心小组：所有人员,9).项目/功能,填入被分析项目的名称和编号说明这个项目要满足设计意图的功能一个零件的功能可能是多项的，若有不同的失效模式，功能必须全部单独列出一个产品可以产生顾客期望的功能，有时还会产生非期望的功能对维修性、服务的要求也应列入功能项目中,10).潜在失效模式:,是有可能未达到设计意图的形式它可能引起更高一级系统、子系统的潜在失效也可能是低一级零件潜在失效的影响后果对一个特定项目及其功能，列出每一个潜在的失效模式,前提是这种失效可能发生，但不是一定发生所有条件下的失效模式都应考虑，包括只在特定条件下发生的模式典型的失效模式：裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路、氧化、断裂、不传输扭矩、打滑（不能承受全部扭矩）、无支撑（结构的）、支撑不足（结构的）、刚性啮合、脱离太快、信号不足、信号间断、无信号、漂移,11).潜在失效后果,后果是失效模式对系统功能的影响，如同顾客的感受一样要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果要清楚说明此功能是否影响安全性或与法规不符合,不同级别之间存在系统层次上的关系。比如一个零件的断裂可能引起总成的振动，从而导致系统的间歇性运行，引起性能下降，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、间歇性工作、粗糙、不起作用、工作减弱、异味、不符合法规、泄漏,12)严重度(S),一旦失效模式发生，对后序的零件/子系统/系统或顾客影响后果的严重程度的评价指标仅适用于后果只能通过修改设计来减少严重度级别数值评估分为1到10级,13)级别:,对可能要附加的设计或过程控制的产品特殊特性的分级，如关键、主要、重要、重点等。需要特殊控制的对象用符号在本栏中注明，并在建议措施栏中记录。链接到PFMEA，也相应标明。,14)失效的潜在起因/机理,起因是指设计薄弱部分的迹象，其结果是失效模式。不要把外因作为分析目标，比如道路、气温等。因为其难以控制。尽可能列出每一个失效模式的每一个原因和机理，并简明列出，以便有针对性的采取补救的努力。,典型的失效原因可能是：,规定的材料不对设计寿命估计不当应力过大润滑能力不够维护说明书不充分/不当计算错误软件规范不当表面精加工规范不当行程规范不当规定的磨擦材料不当过热规定的公差不当,典型的失效机理可能是：,屈服材料不稳定蠕变磨损锈蚀疲劳化学氧化电移,要问五个为什么:数控机床的控制板故障:为什么？线路板损坏为什么？降温不好为什么？空气太少为什么？压力太低为什么？滤网结尘埃解决办法是每月清扫滤网,15).频度(O),某一特定失效原因/机理在设计寿命内出现的可能性。要通过设计更改来消除或控制原因/机理是降低频度数的惟一途径。评估分为1到10级。应采用一致的规则，以保持连续性。是一个相对的级别，它不一定反映实际出现的可能性。,在确定此值时，需考虑以下问题：类似的部件、子系统或系统的维修史/现场经验如何？部件是沿用先前水平的部件、子系统或系统还是与其相类似？相对于先前水平的部件、子系统或系统变化有多显著？,部件是否与先前水平的部件有着根本的不同？部件是否是全新的？部件的用途是否有变化？环境有何变化？针对该用途，是否采用了工程分析（如可靠性）来估计其预期的可比较的频度数？是否采取了预防性控制措施？,16).现行设计控制,列出已经完成或承诺要完成的预防措施、设计确认/验证或其它活动，这些活动将确保设计对于所考虑的失效模式和/或起因/机理来说是足够的。现行的控制方法是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的措施：设计评审、数学研究、台架试验、可行性评审、样件试验、道路试验。,要考虑二种类型的设计控制方法：1.预防：防止失效的起因/机理或失效模式的出现，或减少其出现的几率2.探测：在项目投产之前，通过分析方法，查出失效的起因/机理并导致找到纠正措施优先顺序为1*2*,对于设计控制，本手册中的设计FMEA表中设有两栏（即单独的预防控制栏和探测控制栏），以帮助小组清楚地区分这两种类型的设计控制。这可迅速而直观地确定这两种设计控制均已得到考虑。最好采用这样的两栏表格。,17).探测度,在零件/子系统/系统投产之前，用第二种方法探测潜在失效原因能力的评价指标。或探测可发展为后序的失效模式能力的评价指标推荐的评价分为1到10级为了取得较低的探测度，计划的设计控制要不断的改进。,18).风险顺序数(RPN),RPN=SOD如果RPN数值很高，必须采取纠正措施。不管RPN大小如何，当S高时应特别注意。,19).建议措施,首先对RPN级数高的项目和高严重度项目采取纠正措施。任何建议措施的目的都是为了减少S、O、D中的任一个或所有的数值减小S-要修改设计减小O-修改设计以消除或控制起因或机理减小D-增加设计确认/验证,可以考虑以下措施：试验设计修改试验计划修改设计修改材料性能要求,20)责任,将执行者及计划完成日期写在本栏中,21).采取的措施,实施一项措施后，简明记载具体措施和生效日期,22).纠正后的RPN,估算并记录纠正后的严重程度S、出现频次O、不易探测度值D，计算并记录RPN结果。所有纠正后的RPN值都应复查,跟踪,设计主管工程师应负责保证所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个动态文件，应永远体现最新的设计水平及最新采取的有关措施，包括开始生产后发生的设计更改和措施。设计主管工程师有几种方式保证找出了所担心的问题以及建议措施的实施。,这些方式包括：保证设计要求得到实现评审工程图样和规范确认这些已反映在装配/生产文件之中评审过程FMEA和控制计划,:检查清单,是否使用了三大公司的FMEA手册进行DFMEA/SFMEA是否对过去已发生事件和保修数据进行了评审是否考虑了类似零件的DFMEADFMEA/SFMEA是否识别特殊特性是否已确认影响高风险最先失效模式的设计特性对高风险最先失效项目是否确定适当的纠正措施对高严重度数项目是否确定了适当的纠正措施纠正措施实施完成并验证后,风险顺序数是否得到修订,DFMEA的质量目标,设计改进高风险失效模式设计验证计划和报告（DVP&R）接口吸取的教训特殊或关键特性时间性小组文件时间的使用,第三部分制造和装配过程FMEA,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，用以最大限度地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和论述。,1、目的,在过程设计阶段，分析已计划的生产/装配过程，从而保证符合所有质量要求，保证充分考虑到并指出每个可能产生的缺陷及其原因。,2、范围,所有新的部件/过程、更改的部件/过程、使用环境发生了变化的部件/过程,3、形式,规范化、文件化,4、应针对以下问题提出答案,制造过程出了什么差错，导致产品无法发挥原先设计的功能？哪些情况会导致过程出错，使得产品无法发挥原先设计的功能？,5、作用,有助于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原因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量。,根据失效模式的影响排序，建立考虑纠正措施的优先控制系统。FMEA资料库有助于新设备的研制。能够促进预测，解决或监控潜在的过程问题。,最终使用者后续的或下一制造/装配工序服务工作,6、关于顾客的定义,.7、与DFMEA的关系,假定设计的产品会满足设计要求PFMEA并不是依靠改变产品设计来克服过程缺陷，但要考虑同装配过程有关的产品设计特性参数，以便保证产品能满足顾客的要求和期望。设计缺陷所产生的失效不包含在PFMEA中，由DFMEA解决谁是本组织的过程FMEA的顾客？,DFMEA是PFMEA的基础DFMEA是将生产过程中的工作失误，比如钻孔误差当作某一特定误差的原因。PFMEA则将工作失误看成是可能产生的失效并做进一步分析，进而确定原因，比如钻头断裂。,DFMEA中标明的特殊特性必须在PFME中作为重点分析内容。应尽可能从设计的角度解决所有被发现的问题，只有在设计措施无法解决或不能实现的条件下，才采取工艺措施。,8、准备必要的资料,DFMEA的有关资料过程流程图产品的使用环境类似产品过程的失效和FMEA资料初始工程标准和特殊特性明细表,从过程的流程图/风险评定开始。流程图应明确与每个过程有关的产品/过程特性参数。如果可能，根据相应的DFMEA确定某些产品影响的内容。用于FMEA准备工作中的流程图应伴随FMEA过程。,9、PFMEA的开发,10、写入专用表格,1）-8）表头部分与DFMEA相同,9).过程功能/要求,简单描述被分析的过程或工序。简单说明工艺过程或工序目的。一个零件的工艺过程可能有多个失效模式的工序，必须作为独立过程独立列出。,10).潜在失效模式:,指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式，是对某具体工序不符合要求的描述。与上下序的因果关系，它可能是引起下一工序的潜在失效模式，也可能是上一工序潜在失效的后果，但是在FMEA的准备中假定提供的零件/材料是合格的。,根据零件、子系统的工艺特性，对应特定的工序，列出每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生，但不一定发生。,过程工程师/小组应能说明过程/零件怎么不能满足规范；假如不考虑规范，顾客会有什么异议。建议将相似的过程比较和顾客对类似零件的索赔情况的研究作为出发点。应对设计目的有所了解。,典型的失效表现的形式:弯曲、粘合、毛刺、断裂、变形、脏污、开路、短路、转运损坏、孔错位、开孔太浅、漏开孔、开孔太深、表面太粗糙、表面太平滑、贴错标签等,11).潜在失效后果:,是指失效模式对顾客的影响(广义的顾客)应依据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果。,对最终使用者，失效后果采用产品性能描述，如:噪音、不稳定、不起作用、外观不良、异味、费力、间歇性工作、工作减弱、粗糙、牵引阻力、车辆控制减弱、工作不正常、不能工作、泄漏、返工/返修、报废、顾客不满意等,对下一工序，失效后果用工艺/工序性能描述，如:无法钻孔/攻丝、无法紧固、无法安装、无法加工表面、不配合、不连接、不匹配、损坏设备、引起工装过度磨损、危害操作者等。,12).严重度(S):,是潜在失效模式对顾客的影响后果的严重程度的评价指标。仅适用于失效的后果。如果受影响的顾客是装配厂或产品使用者，评价可能超过小组的经验或知识范围，应有与DFMEA链接评估分为1-10级,13级别:,如果在PFMEA确定了某一分级，应通知设计主管工程师，因为它可能影响有关确定控制项目标识的工程文件。是对特殊特性进行的分级，如关键、主要、重要、重点等。,14).潜在失效起因/机理,应依据可以纠正或控制的原则来描述。对于每一个失效模式，要多找原因。失效的许多原因并不是相互独立的、唯一的，要考虑相关性，找主要原因，找容易得到控制的原因。应明确记录具体的错误，不用含糊的语言，以便有针对性性的采取措施。,典型的失效原因包括:,扭矩不当过大或小焊接不当电流、时间、压力测量不精确热处理不当时间、温度浇口/通风不足润滑不足或无润滑零件漏装或错装磨损的定位器磨损的工装定位器上有碎屑损坏的工装不正确的机器设置不正确的程序编制,应只列出具体的错误或故障情况（如操作者未安装密封件）不应使用含糊不清的词语（如操作者错误、机器工作不正常）。,15).频度(O),指具体的失效原因发生的频率分级数着重在其含义而不是数值分为1-10级如果能从类似的过程中获取数据，可以用统计数据来确定分级除此以外，用评价表的准则。,16).现行过程控制,是对尽可能防止失效模式或其起因的发生或者探测将发生的失效模式及机理的控制的描述这些方法可以是防错夹具、统计过程控制方法或过程的评价等评价可以在目标工序或后续工序进行。,对于过程控制，本手册中的过程FMEA表中设有两栏（即单独的预防控制栏和探测控制栏），以帮助小组清楚地区分这两种类型的过程控制。这便可迅速而直观地确定这两种过程控制均已得到考虑。最好采用这样的两栏表格。,17).探测度(D),