FMEA潜在失效模式与效果分析.ppt

潜在失效模式与效果分析,FMEA,为什么出问题？,没想以没重视没实施,压力导致了风险的所有方面,FMEA由来,起源FMEA(FailureModeandEffectsAnalysis)为1950年初,随飞机发动机变更为喷气式发动机而开发的一种方法。发明由格鲁曼(Grumman)公司开发了FMEA实施到喷气式发动机的可靠性设计推广1957年波音与马丁公司正式编制FMEA作业程序并将其列在工厂手册中。,FMEA由来,推广1960年初美國航空太空总署(NASA)实施阿波罗计划在可靠性与安全管理要求合约对象实施。推广1972年北美福特将FMEA分为：设计FMEA和过程FEMA如今已经是汽车行业的作业标准，2008年AIAG发布第四版。,故障和失效,可靠性功能故障失效：不能维修的故障案例1942年，德国第一批V-I火箭全部失效，数学家罗伯特计算出成功率为70%二次大战美国飞机因故障损失21000架，比打下来的多1.5倍二战中，美国运往远东的电子设备60%不能用，贮存期间有50失效朝鲜战争中，美国雷达故障时间为84%,故障和失效,2001年有研究显示在65000位新车购买者和购车90天后的顾客数据中，统计确定了135个潜在问题，华尔街日报报道了如下数据：每100辆Toyota汽车中有107个问题，Honda有113个，GM平均有130个。MarronePasta集团的标签错误，鸡肉馄饨含有鸡蛋而没有标明，如果鸡蛋过敏者食用将会产生危险。半加仑热水贩卖机金属水箱漏水，浸湿绝缘材料，导则漏电和产生大量热量，该产品召回25万件。,失效有哪些？失效对贵组织有什么影响设计失效影响过程失效影响,失效和后果,什么是FMEA,一个系统化的行动团队所开展的工作，目的是1.确定和评价过程的潜在失效和后果2.确定可以消除或减少潜在失效发生机会的措施3.过程文件化（确定为了使客户满意一个过程必须要做的事）,什么是FMEA,确保在前期已考虑并记录了过程可能产生的所有失效模式以降低缺陷的发生风险将设计出来的系统或机器的潜在的故障模式找出，评价系统或机器在运行中，发生故障时影响任务的完成，对影响较大的故障模式实施适当的对策，以防止故障发生广泛应用于对设计评审，对制造过程评审或安全评价关注设计,FMEA,FMEA评估和分析的部分是关于风险的评估，最重要的是对有关设计（产品或功能）、功能评估和应用方面的任何更改，以及潜在失效导致的风险进行讨论。系统化的团队,是指:由工程，制造,物流,质量,售后等经验丰富的人员组成.是一种知识管理的方法，能将经验教训尽可能地纳入FMEA,FMEA开发是由多功能小组（CROSS-FUNCTIONGALTEAM)负责,FMEA开发是由多功能小组（CROSS-FUNCTIONGALTEAM)负责,管理层负责FMEA过程，并为选择和申请资源负有最终的责任，以确保对风险进行了有效个管理，包括时间进度。管理层对FMEA团队的支持，包括持续评审、消除障碍和总结经验教训,FMEA的实施重点,时机事前还是事后，效果不一样FMEA必须在存在潜在失效模式的产品或过程执行前进行，UP-FRONT（预先的）适当预先花时间完成FMEA，产品/过程的更改会在最容易和最低成本的情况下进行，并且将降低后期更改风险。FMEA措施将减轻或消除执行更改产生更大关注点的机会。,FMEA的实施重点,范围新设计、新技术、或新的过程（FMEA的范围是完善设计、技术和过程）对现有设计或过程的修改（FMEA聚焦在设计或过程的修改，以及由于修改和市场上历史反映可能引起的交互作用，这还包括法规要求的更改。将现有的设计或过程用于新的环境、场所，应用中的使用或使用概况（包括工作周期，法规要求等，假设现有过程已经有FMEA）,定义FMEA的客户,法规：政府有关的安全、环保法律法规符合性供应链制造商：产品/零件制造、加工或装配现场；包括热处理、涂装、焊接、电镀等加工；以及任何后来的或下游工序或下一层制造过程。OEM装配和制造厂：制造作业和组装现场；描述产品与其装配过程的接口关系，对有效分析FMEA至关重要。最终使用者：使用产品的个人或组织；影响最终使用者的FMEA包括：耐久性。,产品质量策划进度表,FMEA是动态的文件应该一直反映最新的水准、最新的相关措施,DFMEA应在设计早期阶段开始PFMEA必须在过程设计时（APQP第三阶段）启动,DFMEA：产品开发过程中的变更，原型测试后或使用失效后更新PFMEA：PPAP提交后依据制造拒收信息定期更新,DFMEA必须在计划的生产设计发布前完成PFMEA必须在试生产日期之前完成，应该在工装或生产设备开发和采购前进行,FMEA的类型,AIAG手册中不包括设备FMEA,FMEA第四版总的更改,第四版的格式意在更容易阅读包含了索引使用竖线做提示指出关键段落附件的例子和解释的提供是为了提高手册的利用，为手册的开发过程提供一个更近的纽带。管理支持、兴趣以及FMEA过程和结果的评审加强的需要。确定和加强DFMEA和PFMEA之间联接的理解，以及确定与其它工具的联接。改善了严重度、发生率和探测度级别表以便在真实分析和使用时更有意义。介绍了现代工业所使用的可选择法。建议RPN不要作为评价风险的基本方法使用。包括附加方法在内的改善需要已经做了修改，RPN极限法的使用已经作为惯例阐述是不建议使用的方法。,目的,设计FMEA:评价系统或机器的故障模式,对其系统或机器会有何影响设计FMEA应针对以下问题提出答案：这个设计为何无法发挥原先设计的功能？哪些情况会导致设计无法达到预定的功能？,过程FMEA:评价制造工程中发生不适合对机器或系统会有何影响过程FMEA应针对以下问题提出答案：-制造过程出了什么差错，导致产品无法实现原先设计的功能？-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？,FMEA与APQP,设计FMEA（DFMEA）是产品设计开发的输出，过程设计和开发的输入。降低系统故障的影响，降低设计故障的影响。过程FMEA（PFMEA）是过程设计开发的输出，产品与过程确认的输入。降低过程故障的影响。,DFMEA和PFMEA的定义,设计FMEA是由设计主管工程师/小组采用的一种分析技术，用来在最大限度地保证已充分地考虑到和说明各种潜在失效模式及其相关的起因/机理。应评估最后的产品以及每个与之相关的系统、子系统或部件。总结一个工程师和设计组的设计思想（包括根据以往的经验和教训对一些项目的分析）。这种系统化的方法与一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化、文件化,过程MEA是由制造主管工程师/小组采用的一种分析技术，用来在最大限度地保证已充分地考虑到并指明潜在的失效模式及与其相关的后果起因/机理。FMEA以其最严密的形式总结了工程师/小组进行工艺过程设计的设计思想（包括对一些对象的分析，根据经验和过去担心的问题，它们可能发生失效）。这种系统化的方法与一个工程师在任何制造计划过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化,顾客,设计潜在FMEA中顾客的定义，不仅仅是最终使用者，并且包括车型设计或更高一级装配过程设计的工程师们/设计组，以及在生产过程中负责生产、装配和售后服务的工程师们。,过程潜在FMEA中顾客的定义，一般是指最终使用者，但也可以是后续的或下一制造或装配工序，以及服务工作或法规。,设计FMEA与过程,设计FMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺陷；设计FMEA要考虑制造/装配过程中技术的/体力的限制。例如：必要的拨模（斜度）；要求的表面处理；装配空间/工具可接近；要求的钢材硬度；过程能力/性能,过程FMEA与设计,过程FMEA不依靠产品设计来克服过程中的薄弱环节但要考虑与计划的制造或装配过程有关的产品设计特性PFMEA假定产品的设计是符合设计意图的，由设计弱点引发的潜在失效模式也可包含在PFMEA中，他们的影响及如何避免应覆盖在DFMEA中。,开发设计失效模式及后果分析DFMEA,如何实施DFMEA,盒子故障对飞机有什么影响？电路板故障对盒子有什么影响？零件失效对电路板有什么影响？,设计FMEA的开发,准备工作人：设计工程师资料：设计意图用QFD转换顾客需求车辆要求文件已知的产品要求，如产品标准等制造、装配或回收要求特性定义类似产品的经验：不合格、退货、TGW运行情况不良ThingsGoneWorst等系统方框分析图、设计草图等,如何使用DFMEA才能有效降低发生失效的概率？,帮助客观评价设计，包括对功能要求和设计方案的评价评价制造、装配、服务和重复利用的初始设计提高在设计/开发过程中已考虑在失效模式及其对系统和车辆运行影响的（概率）可能性在整个设计、开发和确认项目中采用DFMEA的输入信息根据对顾客的影响列出潜在失效的风险序列，建立设计改进、开发、确认试验/分析活动的优先排列系统对建议和追踪风险减少活动提供一种公开的模式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,DFMEA分析的基本程序,1、以设计文件（设计概念、或设计方案、或设计草案、或设计图纸等）为根据，从功能、环境条件、工作时间、失效定义等个方面确定设计对象（系统、子系统、零部件）的定义，明确其设计意图（功能，要做什么，不要做什么）；2、（可）针对（每一种）设计意图分别绘制系统功能框图、结构框图等；（如顾客关注可靠性，可针对可靠性要求进行相关可靠性框图分析，看看哪些部分对系统的可靠性有影响，如何影响）；3、确定每个组成部件与接口应有的工作参数或功能；4、查明一切部件与接口可能的失效模式，发生的原因和后果；5、按可能的最坏的后果评定每一个失效模式对顾客及后续系统的影响；6、根据后果严重度、发生频度和可探测度的综合评价，以及现有资源情况，确定采取措施的有效程度；7、提出建议并实施设计更改等预防措施；8、跟踪和验证措施。,设计框图分析,设计FMEA应从所要分析的系统，子系统或零部件的框图开始；方框图也可指示出信息、能量、力、流体等的流程；框图的目的在于理解每一个流向小框图的可交付件（输入），小框图本身完成的过程（功能），以及从小框图流出的可交付件（输出）；框图分析说明了分析中包括的各项目之间的主要关系，并建立了分析的逻辑顺序；用于FMEA准备工作中的这种框图的复印件应伴随FMEA过程。,框图分析例1-闪光灯,系统分层图,压缩空气系统功能结构,方块图范例,增加了要求栏,潜在失效模式范例,后果是潜在失效模式发生后，能估计到的事故,潜在失效后果范例,潜在失效后果,失效的后果必须依据所分析的具体系统、子系统或零部件来说明。还应记住不同级别系统、子系统和信件之间还存在着系统层次上的关系。比如，一个零件的断裂可能引起总成的振动，从而导致系统间歇性的运行。这种间歇性的运动会引起性能下降，最终导致顾客的不满。因此就需要集体的智慧尽可能预见失效的后果。那么我们对后果分析到什么程度呢？,潜在失效后果,典型的失效后果可能是但不限于下列情况：噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、间歇性工作、粗糙、不起作用、异味、工作减弱等。后果和失效模式之间的关系有时需要试验确定，这是很重要的一个方面。,严重度（severity)和分级,设计FMEA严重度评估标准,严重度,车门部件车门内板下部腐蚀，导致因漆面长期生锈，顾客对外观不满意严重度：7车门的绞链在使用一段时间后，卡嗒响严重度：4车门的漆面有细小痕迹，仔细的顾客可以看出来严重度：2另外的人对小组的严重度看法不一，该如何办？不同小组人的打分没有可比性，关键是小组内要一致。,（重要程度）分类,对需要附加设计或过程控制的零件、子系统或系统的产品特性分级（如关键特性、主要特性、重要特性、重点特性等）参见顾客对特殊特性的定义Valeo法雷奥的S特性和CC特性福特的SC和CC,发生率（occurrence),设计FMEA频度评价准则,设计/过程FMEA探测度评价标准,确定优先行动,跨功能小组首先的关注点应该是含最高严重度的失效模式；严重度等级高（9&10)项目，必须要求小组实施设计控制措施或建议实行纠正措施；严重度等级8以下的项目，须考虑发生率、探测度等级是否为最高，据此决定如何最优化风险降低措施，以利于公司和客户。不建议使用RPN的大小来决定是否需要改进行动的门槛。例如：如果以RPN=100为极限值，则需要对以下的项目B采取改进行动，其RPN=112。,其它的RPN评估,SOD相同的RPN值，将会由不同等级的SOD组成SO（SO）聚焦严重度&发生率降低发生率需要经由“预防措施”可引导后续探测性改善，针对SO较高项SOD,SD例如：SOD:S=7O=3D=5SOD=735SD:S=7D=5SD=75,DFMEA改进途径,现行设计控制分类,预防控制措施标杆研究自动防故障设计设计和材料标准（内部和外部）文件化（从类似的设计中获取的最佳实践、经验教训等）模拟研究从设计概念发展设计要求防错设计,探测控制措施设计审查原型样机测试确认试验模拟试验试验确认DOE-包括可靠性测试类似零件的模型,要因、预防控制和建议措施的例子,潜在失效的起因/机理,所谓潜在失效起因是指一个设计薄弱部分的迹象，其作用结果就是失效模式典型的失效起因可能包括但不限于下列情况：规定的材料不对；设计寿命估计不当；应力过大；润滑不足；维修保养说明不当；环境保护不够；计算错误。典型的失效机理可能包括但不限于：屈服；疲劳；材料不稳定性；蠕变；磨损；腐蚀。,DFMEA的输出,跟踪（审核思路）,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，而且应启动体现最新的设计水平及最新采取的有关措施。设计主管工程师有几种方式来保证找出了所担心的问题以及建议措施的实施：保证达到设计要求；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,APQP的部件A-1设计的FMEA检查清单,1、是否使用了克莱斯勒、福特和通用汽车公司潜在的失效模式及后果分析*FMEA）参考手册来制定SFMEA和/或DFMEA？2、是否对过去已发生事件和保修数据进行了评审？3、是否已考虑了类似的零件DFMEAS？4、SFMEA和/或DFMEA是否识别特殊特性？5、是否已确认了影响高风险最先失效模式匠设计特性？6、对高风险最先失效项目是否已确定了适当的纠正措施？7、对高严重度数项目是否已确定了适当的纠正措施？8、当纠正措施实施完成并经验证后，高风险失效项目是否已制定适当的纠正措施？,设计FMEA质量目标,本目标在具体项目目标之后设计改进高风险失效模式DVP&R计划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,顾客提出的问题,问题:排气管产生啸叫原因:供应商在转换设计时对谐振器内部结构未做DFMEA,又没有详细分析与CKD零件的差异,将一重要尺寸作为自由公差尺寸控制,造成谐振器在特定工况下发生如口哨般的啸叫。教训:DFMEA未严格审核,未将已有经验教训应用到该项目开发过程中。,为什么出问题？,没想到没重视没实施,DFMEA与PFMEA的关系,过程失效模式及后果分析PFMEA,过程FMEA的开发,过程FMEA应从整个过程中的流程图/风险评定开始。流程图确定与每个过程有关的产品/过程特性参数。如果可能的话，应根据相应的设计FMEA确定某些产品影响后果的内容。用于FMEA准备工作中的流程图的复印件应伴随FMEA过程。,如何使用PFMEA降低过程中的失效风险？,确定过程功能和要求；确定与产品相关的过程潜在失效模式；评价潜在失效对顾客的影响；确定潜在制造或装配过程失效的起因，确定要采取控制来降低失效发生率或失效条件探测度的过程变量；确定过程控制重点的过程变量；编制潜在失效模式分级表，以便建立考虑纠正/预防措施的优选体系；将制造或装配过程的结果形成文件。,PFMEA的展开,高级别过程图到详细的过程流程图,PFMEA关联,PFMEA输出,PFMEA的图解,失效模式,过程工程师/小组应能提出并回答下列问题：过程/零件怎样不满足规范？无论工程规范如何，顾客（最终使用者、后续工序或服务）认为的可拒收的条件是什么？把相似的过程比较和顾客（最终使用户和后续工序）对类似零件的索赔情况的研究作为出发点。此外，对设计目的了解也必要。哪里可以找到失效模式的情况？典型的失效模式可能是但不仅仅局限于下列情况：弯曲、粘合、毛刺、转运损坏、断裂、变形、赃污、安装高度不当、接地、开路、短路、工具磨损等。,潜在失效后果,潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响。顾客可以是下一道工序、后续工序或工位、经销商和/或车主，当评价潜在失效后果时，这些因素都必须考虑。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。对最终使用者来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述，例如：噪声、工作不正常、不起作用、不稳定、牵引阻力、外观不良、粗糙、费力、异味、工作减弱、间歇性工作、车辆控制减弱等。如果顾客是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应用过程/工序性能来描述。例如：无法紧固、无法钻孔/攻丝、无法安装、无法加工表面、危害操作者、不配合、不连接、不匹配、损坏设备等。,后果的范例,潜在失效起因/机理,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。如果起因对失效模式来说是唯一的，也就是说如果纠正该起因对该失效模式有直接的影响，那么这部分FMEA考虑的过程就完成了。但是失效的许多起因并不是相互独立的、唯一的，要纠正或控制一个起因，需要考虑诸如试验设计之类的方法，来明确哪些起因起主要作用、哪些起因容易得到控制。这些起因的描述方式应有利于有的放矢地针对起因采取措施。,典型的失效起因,包括但不限于：扭矩不良过大、过小；焊接不良电流、时间、压力；量具不准；热处理不良时间、温度；浇口/通风不充分；润滑不足或没有润滑；零件漏装或装错；定位磨损；工装磨损；定位上有碎屑；工装损坏；机器设定不当；程序不当。列表时应明确具体的错误或误操作情况操作者未装密封垫（好）操作者错误（不好）机器工作不正常（不好）,对每个失效模式确定潜在起因/机理,严重度（S）,严重度是潜在失效模式对顾客的影响后果（列在前面的栏目）的严重程度，是某一给定的失效模式最严重的影响后果级别。严重度定级是相对的，只是对某一专门的FMEA范围适用，即不同的FMEA小组的对同一失效模式的严重度可能有不同定级。如果受失效模式影响的顾客是装配厂或产品使用者，严重度的评价可能超出了本过程工程师/小组的经验或知识范围。在这种情况下，应与设计FMEA、设计工程师和/或后续制造或装配厂的过程工程师进行协商讨论。,分级,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过程特性进行分级的（如关键、主要、重要、重点等）。如果在过程FMEA中确定了某一分级，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。在设计的失效模式与影响分析中确认的项目，在过程FMEA中也应该有特别的过程控制。,过程FMEA严重度分级评价准则,严重度,操作：在螺钉零件在加工完之后操作员倒在料筒里。失效模式：可能混入其它型号螺钉原因：料筒没有清理干净严重度：如何分级？,严重度,操作：在螺钉零件在加工完之后操作员倒在料筒里。失效模式：可能混入其它型号螺钉原因：料筒没有清理干净严重度：4对后工序影响：如产品出现混料，则整个产品需要分选，需要100%返工。对顾客的影响：因该项目很难到最终车的户手里，所以很难估计。,现行过程控制,现行的过程控制是对尽可能阻止失效模式的发生，或者在失效发生时探测失效模式或失效起因/机理的控制的描述（非预先探测，如果可预先探测则为预防）。这些控制方法可以是象防错之类的过程控制方法，或者统计过程控制方法（SPC），或过程后评价（评价可在目标操作进行，也可在后续操作进行）。可考虑两种过程控制方法，即：预防：防止失效起因/机理或失效模式发生，或减小其发生概率，为失效发生前的控制；探测：探测出失效的起因/机理或失效模式，并导致纠正措施，为失效发生后的控制；,现行过程控制,较好的做法是应首先使用预防控制方法；一般不可将“提高人员素质”、“加强人员熟练程度”、“提升个人能力”等模糊字眼作为“控制措施”控制措施一般应从以下方面入手：操作方法改进、调整及标准化；增加辅助治工具；制程条件改善（设备、模具等）增加测试手段；设计方案改变等,现行过程控制的例子,过程控制举例量具计划首件检查制造过程防错工序中的检查培训作业指导书目视检查触摸标记零件最终测试产品审核,针对每个起因列举目前的控制方法,过程FMEA频度评价准则,探测度（D）,探测度是与过程控制栏中的最佳探测控制相关联的定级数。探测度重点在于：假设失效已经发生，然后评估“目前的过程控制”防止含有有该失效或缺陷的产品发运的能力。不要擅自推断：因为发生率低，不易探测度数也低（比如使用控制图时）。一定要评价过程控制方法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。,探测度（D）,发生率与探测度是否有关系呢？组织制造汽车铝轮毂，铸件气孔失效率高，这类不良率达到3%，目前采用抽样X光探测的方法，且其后的100%机加工可以发现大部分的气孔缺陷。以下你认为哪个正确：A.因为失效模式（气孔）发生频度高所以探测容易，探测能力强，容易发现失效模式或其原因，为3分。B.当采取措施，铸件气孔的不良率降低到0.1%时，不改变后面的探测方法，探测度由于气孔发生频度减少，所以不易探测出来，所以探测度升高，为4分。C.当采取措施，铸件气孔的不良率降低到0.1%时，不改变后面的探测方法，则探测度不变，为3分。D.因为采取措施降低了频度，探测能力就强，所以探测度数也低（比如使用控制图时）。E.一定要评价过程控制方法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。,探测度与发生率,发生率低（失效率低）的失效不一定探测度就低（不容易探测）。使用控制图可降低发生率还是探测度？影响过程失控的探测度，但不影响产品失效的探测度。基于控制图采取措施，效果好可降低发生率，但如Cpk小，发生率照样高。该失效根本不可能发生，所以探测度数低，是否正确？,探测度,随机质量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在，也不影响探测度数值的大小。以统计原理为基础的抽样检查是一种有效的探测控制方法。推荐的评价准则：过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致，即使因为别过程的分析作了修改也应一致。,过程FMEA探测度评价准则,风险优先系数（RPN）,风险优先系数（RPN）是严重度数（S）、发生率（O）和探测度数（D）的乘积RPN=（S）（O）（D）这个值可用于采取对过程中那引起担心的问题进行排序。RPN取值在1到1000之间。对风险的评估应该在严重度、发生率和探测度的分析基础上进行，而不是通过应用RPN来确定。对9、10分严重度的项目，需要考虑预防/纠正措施。措施先严重度、其次发生率、再次探测度。,建议措施若失效的根本起因不详，则建议采用的措施应通过统计试验设计（DOE）来确定。在所有情况下，如果失效模式的