可靠性分析技术(FMEA)精编版

1、 内容安排 1 2 FMEAFMEA概述概述 DFMEADFMEA工程实施工程实施 3DFMEADFMEA实施难点与解决方案实施难点与解决方案 4典型案例分析典型案例分析 4 总结与讨论总结与讨论 第3页 什么是FMEA？ 8故障模式影响分析（故障模式影响分析（PotentialPotential Failure Mode and Failure Mode and Effects AnalysisEffects Analysis，简记为，简记为FMEAFMEA） 8是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系 统造成的所有可能影响，并按每

2、一个故障模式的严重程度、统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、 检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。 FM Failure Mode Analysis EA Effect 第4页 FMEA是什么 ？ FMEAFMEA是：是： 有计划的可靠性方式有计划的可靠性方式 系统的风险分析方式系统的风险分析方式 文件方式文件方式 第5页 FMEA的历史 六十年代，六十年代，ApolloApollo计划。计划。 19741974年，年，MIL-STD-1629MIL-STD-1629，8080年，年，MIL-STD-1629

3、AMIL-STD-1629 A。 七十年代后期，美国汽车工业采用七十年代后期，美国汽车工业采用FMEAFMEA作为风险评估工具。作为风险评估工具。 19921992年，我国颁布年，我国颁布GJB1391-92GJB1391-92故障模式、影响及危害性分故障模式、影响及危害性分 析程序析程序 19911991年，年，ISO9000ISO9000推荐，推荐，19941994年，年，QS9000QS9000强制实施强制实施 20072007年我国将颁布年我国将颁布GJB/Z1391A-2006GJB/Z1391A-2006故障模式、影响及危害故障模式、影响及危害 性分析指南性分析指南，增补了大量内容

4、。，增补了大量内容。 20082008年发布年发布QS9000FMEAQS9000FMEA参考手册第四版，参考手册第四版，FMEA FMEA 技术作为风险技术作为风险 控制的主要手段之一。控制的主要手段之一。 第6页 什么时间做FMEA n 情况1：新设计、新技术、新工艺 应实施完成的FMEA n 情况2：现有设计或工艺过程改进 对改进部分实施FMEA，参考原有FMEA，注重改进对原 有系统或工艺过程的影响 n 情况3：现有设计或工艺过程的应用环境、使用 方式等发生变化 注重环境等变化后的外界因素对原有系统、工艺流程 的影响 为什么要实施FMEA u事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进

5、事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进 u减少未来更大损失的发生减少未来更大损失的发生 它是它是 “事前预防事前预防” 而不是而不是“事后追悔事后追悔” 第8页 丰田召回事件 事件回放事件回放 “踏板门”, 召回问题汽车近445万辆。 “脚垫门”，召回的420万辆车 召回的问题车辆迄今已经超过700万辆 接近2008丰田的全球销量。 丰田损失尚难估计丰田损失尚难估计 召回费用 销量下降 信誉降级 司法诉讼 经济损失或超50亿美元 为什么实施FMEA 为什么要实施FMEA？ FMEAFMEA为汽车行业带来的益处为汽车行业带来的益处 确保所有的风险被尽早识别并采取相应措施确保所有的风险被尽早

6、识别并采取相应措施 确保产品和改进措施的基本原理和优先等级确保产品和改进措施的基本原理和优先等级 减少外厂失效、降低保修成本减少外厂失效、降低保修成本 减少减少“召回召回”的发生概率的发生概率 为什么要实施FMEA？ QS-9000QS-9000明确指出明确指出FMEAFMEA作为一种质量改进作为一种质量改进 的方法必须强制执行。的方法必须强制执行。 TS/16949TS/16949要求整车及零部件公司强制执要求整车及零部件公司强制执 行行 六西格玛方法、产品质量先期策划和控六西格玛方法、产品质量先期策划和控 制计划（制计划（APQP)APQP)、生产件批准程序（、生产件批准程序（PPAPPP

7、AP） 强制实施强制实施 国内的主要汽车公司也在积极探寻国内的主要汽车公司也在积极探寻FMEAFMEA 的实施策略和实施办法，并且开始了初的实施策略和实施办法，并且开始了初 步的实施。步的实施。 内容安排 1 2 FMEAFMEA概述概述 DFMEADFMEA工程实施工程实施 3DFMEADFMEA实施难点与解决方案实施难点与解决方案 4典型案例分析典型案例分析 4 总结与讨论总结与讨论 最佳实践：FMEA 全流程 系统或详细产品结构信息系统或详细产品结构信息 /BOM FMEA硬硬/软件分析软件分析 存储存储/重用故障模式、重用故障模式、 原因、预防措施等原因、预防措施等 定义优先关键部件及

8、故障定义优先关键部件及故障 模式模式 控制、风险减小的任务列表控制、风险减小的任务列表 研发工程师 研发工程师 系统工程师 可靠性工程师 系统工程师 可靠性工程师 项目组长 研发工程师 DVP 测试验证测试验证 设计改进建议设计改进建议 Control Plan FMEA分析思路 当前是怎么设计的 ？ 可能会发生哪些问题 ？ 这些问题会导致什么后果 ？ 当前采用什么办法控制 ？ 效果如何 ？ 还需要做什么 ？ 过去发生过什 么问题？ 还会发生什么 问题？ 经验积累 设计准则 设计经验 冗余设计 工程计算 试验确认 进一步分析 试验确认 设计修改 实际上 这就是FMEA ！ 常规的设计思路常规的

9、设计思路 FMEA分析思路 风险在那里？风险在那里？ 设计缺陷 过程问题 使用问题 服务问题 风险的原因是什么？风险的原因是什么？ 风险的后果有多严重？风险的后果有多严重？ 发生几率有多大？发生几率有多大？ 当前控制措施是什么？当前控制措施是什么？ 风险评价风险评价 风险排序风险排序 要解决哪些风险？要解决哪些风险？ 控制措施是什么？控制措施是什么？ 效果如何？效果如何？ 相对定量评价RPN 风险1、风险2. 排在前面的 资源允许的 可以解决的 谁来做？ 什么时候做？ 预计效果 试验效果 实际效果 DFMEA分析表格QS9000 FMEA简单流程 0000 0000 0000 0000 000

10、0 输出输出 是什是什 么？么？ FMEA实施流程QS9000 确定功能确定功能 鉴别失效模式鉴别失效模式 失效后果失效后果鉴别失效原因鉴别失效原因 严重度严重度发生度发生度检测度检测度 风险顺序数风险顺序数 当前控制措施当前控制措施 接下页 FMEA 实施流程QS9000 接上页 是否要是否要 纠正？纠正？ 建议纠正措施建议纠正措施 确定责任人和完确定责任人和完 成日期成日期 纠正措施效果判纠正措施效果判 定定 是否满是否满 足要求？足要求？ 生成控制计划生成控制计划 评审通过评审通过 否 是 是否 第20页 DFMEA工程实施 第21页 成立DFMEA项目组 典型的DFMEA团队： 系统工

11、程师（强制） 设计工程师（强制） 可靠性工程师 过程工程师 试验工程师 质量工程师 。 第22页 DFMEA分析步骤 收集数据，了解系统 组成及原理 系统定义 功能图功能图 边界图边界图 P P图图 故障模式分析 故障影响分析 故障原因分析 1 2 3 4 5 第23页 DFMEA分析步骤 当前控制方法 预防预防 检测检测 风险评估 改进建议 建议实施 实施效果 6 7 8 9 10 DFMEA分析表格QS9000 第25页 FMEA输出 FMECAFMECA报告报告 潜在的关键特性潜在的关键特性 设计验证规范设计验证规范 纠正措施清单纠正措施清单 遗留问题清单遗留问题清单 第26页 FMEA

12、评审 FMECA是否由工作小组进行？ 故障影响分析是否全面、清晰、合理？ 对“不可接受”和“不期望”的项目是否采取了相应的 改进措施？ 不可接受的风险的控制措施是否执行？ 内容安排 1 2 FMEAFMEA概述概述 DFMEADFMEA工程实施工程实施 3DFMEADFMEA实施难点与解决方案实施难点与解决方案 4典型案例分析典型案例分析 4 总结与讨论总结与讨论 FMEA 的成熟过程 1 2 3 4 Mature Level Level 4 Level 4 扩展及提高扩展及提高 嵌入 PLM 全方位应用及有效改进 Level 3 Level 3 反馈反馈 R&D 阶段的有效应用 Level

13、2 Level 2 启动启动 技术应用 Level 1 Level 1 基础基础 定义 组织 守规守规职责职责 流程 产品研发过程产品研发过程 技术 FMEA工具与技术使用工具与技术使用 革新 第29页 当前FMECA工作常见问题 第30页 解决方案 进行FMEA 技术培训 建立FMEA 工作模板 建立FMEA 作业指导书 制定FMEA 计划 实施FMEA 节点控制 将FMEA 纳入产品流程 FMEA=填表 设计人员不了 解FMEA 不合适的时间 开展FMEA 第31页 解决方案 辅助分析工具 故障模式定义不明确 故障原因不全面 第32页 功能图 用于描述各零件产品与功能的对应关系 第33页

14、边界图 用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件 之间的关系 A B C H F G E D 第34页 P图 P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健 性(Robustness)工具。 系统描述系统描述理想功能理想功能 错误状态错误状态 控制因子控制因子 输入信号输入信号 干扰因子干扰因子 第35页 P图 输入信号输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 理想功能理想功能：分析对象需要完成的功能，反映了产品的设 计意图或功能需求。 错误状态错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输 出。 功能丧失； 功能降低； 间歇性功能； 非预期功能。 第36页 P图 干扰因子干扰因子

15、：能够导致分析对象功能故障的非预期的因素， 分为5类。 个体差异(PP: Piece-to-piece Variation) 内部环境(SI: System-interaction) 顾客使用(CU: Customer Usage and Duty Cycle) 随时间改变(DG: Changes over Time or Mileage) 外部环境(EE: Environment) 控制因子控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少 错误状态的发生。 第37页 干扰因子 个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生 产，以及与各接口部件之间的关系 内部环境：分析对象的接口零部件对其

16、产生的影响 顾客使用：顾客的哪些不当使用会对产品造成的不利影 响。 随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨 损等。 外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。 第38页 P图与FMEA的关系 P图的理想功能对应FMEA中的功能 P图的错误状态对应FMEA中的故障模式 P图的干扰因子对应FMEA中的故障原因 P图的控制因子对应FMEA中的现行控制 第39页 解决方案 制定符合企业需求的风险判定准则 RPN值作为风 险分析唯一标 准 我们应该优先控制哪个故障模式 ？ 严重度（严重度（S S）严重度严重度发生度发生度RPNRPNS SO OD DFord: 第40页 解决方案 提出可明确

17、执行的控制措施 落实人和执行时间 控制措施可以是 技术更改 补充试验 评审确认 等等 控制准则不 清晰 内容安排 1 2 FMEAFMEA概述概述 DFMEADFMEA工程实施工程实施 3DFMEADFMEA实施难点与解决方案实施难点与解决方案 4典型案例分析典型案例分析 4 总结与讨论总结与讨论 第42页 FMEA分析对象柴油机控制器 第43页 功能图 用以确定分析对象及其各组成部分（下属部件）用以确定分析对象及其各组成部分（下属部件） 应具有的功能。应具有的功能。 系统功能分解 系统结构层次关系 系统功能层次和结构层次的对应关系 第44页 控制系统功能图 边界图 边界图用于描述分析的边界范

18、围和接口，说明各边界图用于描述分析的边界范围和接口，说明各 组件、零部件之间的关系。组件、零部件之间的关系。 第46页 控制器边界图 第47页 控制器边界图说明 第48页 控制器FMEA P P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性 (Robustness)(Robustness)工具。工具。 系统描述系统描述理想功能理想功能 错误状态错误状态 控制因子控制因子 输入信号输入信号 干扰因子干扰因子 第49页 P图 系统描述系统描述理想功能理想功能 错误状态错误状态 控制因子控制因子 输入信号输入信号 干扰因子干扰因子 第50页 P图 输

19、入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 对于控制器： 齿杆位置信号，齿杆位置信号， 温度信号，温度信号， 油压信号，油压信号， 数字信号，数字信号， 电源电源 第51页 P图 错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输 出。 对于控制器 无控制信号输出；无控制信号输出； 控制错误；控制错误； 间歇输出间歇输出； 第52页 P图 干扰因子：能够导致分析对象功能失效的非预期的因素， 分为5类。 个体差异个体差异 内部环境内部环境 顾客使用顾客使用 随时间改变随时间改变 外部环境外部环境 第53页 P图（续） 个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产， 以及与各接口部件之间的关系(参

20、照边界图) 8对于控制器： 虚焊、漏焊、错焊虚焊、漏焊、错焊； 电源转换模块、调理电路、电源转换模块、调理电路、A/D转换电路、转换电路、CPU、转速处理电路、驱动、转速处理电路、驱动 器器 性能参数指标超差性能参数指标超差 第54页 P图（续） 内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响 8对于控制器： 脚踏板脚踏板 执行器执行器 转速传感器转速传感器 第55页 P图（续） 顾客使用：顾客的哪些不当使用会对分析对象造成不利影响。 8对于控制器： 8 外部接线错误外部接线错误 第56页 P图（续） 随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损 等。 8对于控制器： 参数漂移参数漂移 记

21、录芯片电量衰减记录芯片电量衰减 第57页 P图（续） 外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。 8对于控制器： 振动、冲击振动、冲击 气密性气密性 盐雾盐雾 温度：温度：-43-436060 电磁兼容电磁兼容 第58页 P图 控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少 错误状态的发生。 对于控制器： 设计要求设计要求 筛选试验、过程控制筛选试验、过程控制 性能调试、系统联调性能调试、系统联调 环境试验环境试验 使用说明书使用说明书 第59页 控制器P图 第60页 控制器FMECA Step 1 动词+名词+可测量量 第61页 控制器FMECA Step 2 功能丧失 功能降低 间歇性

22、功能 非预期功能 第62页 控制器FMECA Step 3 第63页 控制器FMECA Step 4 第64页 控制器FMECA Step 5 依据严重度等级准则 第65页 故障影响分析严重度 严重度：某故障模式的最终最终影响程度 影响影响判断准则判断准则等级等级 灾难灾难有灾难性影响，与安全性相关，造成人员伤亡。有灾难性影响，与安全性相关，造成人员伤亡。1010 严重严重任务失败，整机报废，并造成车辆上相关产品损坏。任务失败，整机报废，并造成车辆上相关产品损坏。9 9 极大极大任务失败，大部分零部件完全报废。任务失败，大部分零部件完全报废。8 8 重大重大产品性能受到严重影响，关键、重要零部

23、件完全报废，导致任务失败。产品性能受到严重影响，关键、重要零部件完全报废，导致任务失败。7 7 较大较大产品性能有较大影响，部分功能无法实现，停机修理后，任务降级。产品性能有较大影响，部分功能无法实现，停机修理后，任务降级。6 6 中等中等 对产品性能有中等程度的影响，产品中度损坏，需停机修理，造成任对产品性能有中等程度的影响，产品中度损坏，需停机修理，造成任 务延误。务延误。 5 5 较小较小 对产品性能有较小的影响，产品轻度损坏，需要在产品使用进程中，对产品性能有较小的影响，产品轻度损坏，需要在产品使用进程中， 停机修理，对产品任务完成无影响。停机修理，对产品任务完成无影响。 4 4 轻微轻微 对产品使用没有影响，产品局部轻度损坏，需要在产品任务结束后进对产品使用没有影响，产品局部轻度损坏，需要在产品任务结束后进 行修