FMEA培训教学课件(五大工具)

1、FMEA 潜在的失效模式及后果分析1课程大纲8/3/20222什么是FMEAFMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是：（a）认可并评价产品/过程中的潜在失效以及该失效的后果；（b）确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施；（c）将全部过程形成文件。所有的FMEA都关注设计，无论是产品设计或者是过程设计。所有的制造问题中有80%是由糟糕的设计引起的。1.FMEA-含义一.FMEA概述8/3/202231.FMEA-含义8/3/20224$1$10$100$1000$10000$100000$1000000$10000000概念阶段计划阶段设计阶段验证阶段生产制造市场召回故障及事故的赔偿公司形

2、象损失2.事后处理的费用法则53.FMEA的发展史50年代：格鲁曼公司开发了FMEA，用于飞机发动机故障防范；60年代中期: 开始于航天业(阿波罗计划). 1974年: 美海军制定船上设备的标准, Mil-Std-1625(船)“实行船上设备失效模式及后果分析的程序”, FMEA第一次有机会进入军用品供货商界; 1976年: 美国国防部采用FMEA来作为领导军队服务的研发, 及后勤工作的标准; 8/3/202263.FMEA的发展史（续）70年代未: 汽车业开始使用FMEA来作为危险性分析的工具, 以检讨目前市场上的汽车. 后期, 作为增强设计检讨活动的工具, 开始用列表形式.1978年: 医

3、疗器材良好制造工作的规定(GMP); FMEA的危险性分析部分, 从此进入医疗器材业.80年代初: 微电工业开始运用FMEA来帮助提高芯片的产量. 8/3/202273.FMEA的发展史（续）1990年: 美汽油协会建议将FMEA溶于设计之中(ANSI Z21.64 and Z21.47). 美铁道业建议用FMEA来提高火车车厢的安全性. ISO9000建议用FMEA作设计检讨. 1994年: FMEA成为QS-9000证书获得的不可缺少的一部分. QS-9000是一个自发性项目, 是由美国三大汽车公司(克莱斯勒、福特及通用)组成的供货商质量要求工作队制定的. 8/3/202284.FMEA的

4、好处FMEA可以于研究与开发阶段做为控制工具和冒险分析工具加以运用.FMEA最好的特性是可以将所有工程、操作、质量、服务方面工作效果结合为一体.事先花很长的时间进行综合的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。FMEA能够减少或消除因修改而带来的更大损失的机会8/3/202295.FMEA的分类8/3/2022105.FMEA的分类 产品设计FMEA(也叫做d-FMEA) 针对产品设计FMEA是由负责设计的工程师/小组主要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。对最终的项目以及与之相关的每个系统、子

5、系统和部件都有应进行评估。8/3/2022115.FMEA的分类 8/3/2022126.FMEA 的顾客：组织FMEA 过程的输入考虑谁的要求？谁关注FMEA 过程的结果？应是FMEA 的顾客：a） 最终顾客，产品的最终使用者；b） 汽车主机厂（OEM）；c） 供应链上的制造厂；d） 与产品环境影响、安全有关的法律/法规的制定者和监管部门。e) 内部顾客;8/3/202213二.FMEAs的基本模式1.FMEA的内容8/3/202214功能：设想设计/过程/服务这个活动是做什么？失效模式：设计/过程/服务可能失效的一个表现形式。严重度：失效的后果是多严重?(S)原因：什么可能引起失效模式产生

6、？频度：失效产生的经常数量（多少、次数）？(O)现行控制：探测/预防对后续“顾客”的失效传递的现行方法 。探测度：现行控制发现/探测出失效发生的可能性。(D)风险顺序数：潜在失效的风险评估（RPN）建议措施：消除失效的原因/改进探测测量并减少风险 会有何问题:无功能/无部分功能/功能过强/功能降级/功能间歇/非预期功能功能,特性或要求是什么？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,程序或指南地更改2.FMEA的逻辑顺序8/3/202215主要概念：水箱支架举例水箱后倾水箱与风扇碰撞产生异

7、响水箱冷却水管被风扇刮伤水箱冷却液泄漏冷却系统过热发动机气缸损坏汽车停驶水箱支架断裂功能：支撑探测？道路不平引起的振动与车体扭转支架结构设计不合理、应力集中支架材质不当生产者 消费者原因（频度）失效模式后果（严重度）8/3/202216汽车停驶水箱后倾水箱与风扇碰撞水箱支架断裂水箱冷却水管被风扇刮伤水箱冷却液泄漏冷却系统过热发动机气缸损坏（1失效原因）（1失效模式）（1失效后果）（2失效原因）（2失效模式）（2失效后果）（3失效原因）（3失效模式）（3失效后果）一个潜在的失效事件的发生,如果没有采取或来不及采取或事实上不可能采取措施,而引起下游系统或相关系统产生连锁失效事件,称之为“失效链”.

8、时间失效链8/3/2022173.何时完成FMEA？8/3/2022184.FMEA风险顺序数（ RPN ） RPN Risk Priority Number 潜在失效的风险评估RPN=（S）X（O）X（D）；用它来表示设计风险的度量，RPN的数值11000之间；RPN值为解决问题的优先顺序提供参考。当RPN相近的情况下，应优先注意S大的失效模式，以及S和O都较大的失效模式。如RPN值很高，设计人员必须采取纠正措施； 不管RPN 多大，只要S高时，就要引起特别注意。8/3/2022195.风险评估 严重度(Severity)失效的影响频度 (Occurrence)在当前的控制下,确定的因素可能

9、会出现的失效频率探测度 (Detection)我们多早可探测到失效? 在某一点我们能探测多少失效? 8/3/202220三.产品设计FMEA设计FMEA(也叫做DFMEA) 针对产品的设计如: 系统 / 子系统附属装配 部件/零件原料特性/特质 8/3/202221故障原因分析的常用工具：因果图为什么？为什么？为什么？为什么？为什么？5WHY分析22設計FMEA表 (2) 系統 FMEA編號： (1) (2) 子系統 頁次： of (2) 零組件： (2) 設計責任： (3) 準備者： (4) 車型年份： (5) 生效日期： FMEA日期 (製訂)(7) (修訂) (7) 核心小組：(8) 8

10、/3/202223 系统 潜在失效模式及后果分析 FMEA编号 1234 X子系统 （设计FMEA） 共 1 页，第 1 页 部件 01.03/车密封 设计责任 车身工程部队 编制人 泰特-X6412-车身工程师 车型年/车辆类型 199X/狮牌 4门/旅行车 关键日期 9X年03 01 FMEA日期(编制)8X 03 22修订 8X 07 14核心小组T.芬德轿车产品开发部、切利得斯制造部、J福特总装厂 （Dalton，Fraser，Henley 总装厂矿 项目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现行设计控制预防现行设计控制探测探测度DRPN建议措施责任及目标完成日期

11、措施结果确定采取的措施(21)SODRPN左前车门H8HX-0000-A上、下车保护乘员免受天气、噪声侧碰撞的影响车门附件视镜、门锁、门铰链及门窗升降器等的固定支撑为外观项目提供适当的表面喷漆和软内饰车门内板下部腐蚀车门寿命降低，导致：因漆面长期生锈，使顾客对外观不满使车门内附件功能降低7门内板蜡上边缘规定得太低6整车耐久性试验T-1887294增加实验室强化腐蚀试验泰特-车身工程师8X 09 30根据试验结果(1481号试验)，上边缘规范增加125cm722287蜡层厚度规定不足4整车耐久性试验同上7196增加实验室强化腐蚀试验对蜡层厚度进行实验设计(DOE)结合观察和试验验证蜡的上边缘泰特

12、车身工程师9x 01 15试验结果(1481号试验)表明要求的厚度是充分的。实验设计表明规定的厚度变差在25%范围接受72287蜡的厚度规定得不当2理化实验-报告No1265228无7混入的空气静止蜡进入边角部分5用非功能喷头进行设计辅助调查8280利用正式生产喷蜡设备和规定蜡,增加评价车身工程部和总装厂8X 11 15根据试验，在有关区域增设3个通气孔713217车门板之间隔不够,容不下喷头喷头可进入情况的图纸评价4112利用辅助设计模型和喷头，增加小组评价车身工程部和总装厂8X 11 15评价表明入口是充分的7117功能DFMEA的内容FMEA的编号：FMEA的文件编号，以便查询系统、子系

13、统或零部件的名称及编号：注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称和编号。设计责任：负责设计的部门或小组编制者：负责编制FMEA的工程师的姓名、电话及所在公司的名称年型/车型：所分析的设计将要应用或影响的车型年/项目关键日期：初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的生产设计发布日期FMEA日期：编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期核心小组：列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名8/3/202225DFMEA的内容（续）项目/功能：被分析的项目的名称和其他相关信息。用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能，包括该系统运行环境相关的信息如果该项目

14、有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有的功能单独列出潜在失效模式：指部件、子系统或系统有可能会未达到或不能实现项目/功能栏中所描述的预期功能的情况（如预期功能失效）对于特定的项目和功能，列出每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生，但不一定发生。8/3/202226DFMEA的内容（续）潜在失效后果：顾客感受到的失效模式对功能的影响。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果。顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。严重度S（参见评价准则）：严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。严重度数值的降低只有通过改变设计才能实现。有时，高的严重度定级可以通过修改设计、使之补偿或减轻失效

15、的严重度结果来予以减小，如“安全带可以减轻车辆碰撞的严重程度。分级（重要程度）：可填入特殊特性的分级（如关键、主要、重要、重点）8/3/2022278/3/202228DFMEA的内容（续）潜在失效的起因/机理：指设计薄弱部分的迹象，其结果就是失效模式。尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效机理典型的失效起因可包括但不限于：规定的材料不正确；设计寿命设想不足；应力过大；润滑能力不足；维护说明书不充分；算法不正确维护说明书不当；表面精加工规范不当；行程规范不足；规定的磨擦材料不当；规定的公差不当；过热频度0（评价准则）：指某一特写的起因/机理在设计寿命内出现的可能性8/3/20222

16、98/3/202230DFMEA的内容（续）现行设计控制（探测/预防）：现行控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施（如设计评审、失效与安全设计、数学研究、可行性评审、样件试验、道路试验等）要考虑两种类型的设计控制，如果可能，最好先采用预防控制预防：防止失效的起因/机理或失效模式的出现，或者降低其出现的机率探测：通过分析方法或物理方法，探测出失效的起因/机理或失效模式8/3/202231现有设计控制预防控制 自动防故障装置设计 防错探测控制： 设计评审 原型试验 验证试验 模拟研究-设计验证 设计试验，包括可靠性试验。探测度D（评价准则）：是与设计控制栏目中所列的最佳探测控制相关联

17、的定级数8/3/2022328/3/202233DFMEA的内容（续）8/3/202234DFMEA的内容（续）关于风险评价的风险顺序数（RPN）。RPN = S(严重度)O（频度）D（探测度），它表示一个FMEA 的风险程度，数值范围在11000 之间。需要说明的是，判定是否需要对一个FMEA采取针对性的措施，RPN 值不应作为唯一推荐的方法。我们现在首先假定RPN 是一个相对的风险大小的测量（实际情况往往不是），同时还假定先不考虑其持续的改进。例如：如果顾客要求将RPN 值为100 的失效模式风险作为必须采取措施的界限；那么作为生产件组织只需要对下面例子中的B 项采取措施就可以了，因为它的

18、风险顺序数是112。项目S严重度O频度D不可探测度RPNA92590B7441128/3/202235DFMEA的内容（续）在这个例子中，B 项的RPN 值确实高。但是尽管A 项的RPN 值只有90，但它确有着很高的严重度9。所以一定要清楚应用RPN 值的局限性。无论如何，RPN 值不应作为用来确定风险顺序的唯一方法。可供选择的方法：SOD，SD。某些组织选择使用SOD 或SD 作为区分风险优先顺序的工具。SOD是严重度（S）、频度（O）和探测度（D）等级的非算术组合。例如：SOD S =7 O =3 D =5，SOD 是735。 而SD S =7 D =5，SD 是75。这里采取的是降序排列

19、的方法，首先考虑的是严重度，其次是频度，再其次是探测度。8/3/202236DFMEA的内容（续）下面的表格，向你展示的是相同的RPN 值，不同的风险状况：请注意，上述表格表述的是相同的RPN 值，但却是非常不同的风险状况，分析小组应综合考虑上述风险情况。即使是SOD 方法，也同样具有局限性。SODRPNSODSD7731477737373714773777377147377378/3/202237DFMEA的内容（续）责任（对建议措施）：每一项建议措施的责任组织名称和个人的姓名以及目标完成日期采取的措施：在措施实施之后，填入实际措施的简要说明及生效日期纠正后的RPN所有修改了的定级数值应进行

20、评审。如果认为有必要采取进一步措施的话，重复分析该项。8/3/202238RPN评估对产品影响行动需求1RPN50对产品危害较小51RPN100有中等危害,需进一步改善101RPN1000对产品有严重危害,需深入调查分析8/3/202239DFMEA练习请针对公司的某一个设计项目练习DFMEA的开发.8/3/2022408/3/2022418/3/202242PFMEA的内容FMEA的编号：FMEA的文件编号，以便查询系统、子系统或零部件的名称及编号：注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称和编号。过程责任：与过程有关的责任部门或小组编制者：负责编制FMEA的工程师的姓名、电话

21、及所在公司的名称年型/车型：所分析的设计将要应用或影响的车型年/项目关键日期初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的投入生产日期对于供方，初始的FMEA日期不应超过顾客要求的生产件批准过程（PPAP）的提交日期FMEA日期：编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期核心小组：列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名8/3/202243PFMEA的内容（续）过程功能/要求：被分析的过程或工序的简要说明（如车削、钻孔、装配等）。潜在失效模式：指过程有可能不能满足过程功能/要求栏中所描述的过程要求和或设计意图。它是对该工序上的不符合的描述。它可能是下一工序的某个潜在失效模式的一个相

22、关起因或是前一工序的某个潜在失效模式的一个相关后果。在FMEA时，应假定所接收的零件/材料是正确的。当历史数据表明进货零件质量有缺陷时，FMEA小组可做例外处理。按照部件、子系统、系统或过程特性，列出特写工序的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。8/3/202244PFMEA的内容（续）潜在失效后果：失效模式对顾客产生的影响。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果。顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。对最终使用者来说，失效的后果应采用产品或系统的性能来描述（如：工作不正常、车辆控制减弱）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/工序的性能来描

23、述（如：无法安装）严重度S（参见评价准则）：严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。严重度数值的降低只有通过设计更改或重新设计才能实现。分级（重要程度）：可填入特殊特性的分级（如关键、主要、重要、重点）8/3/202245 表6.推荐的PFMEA严重度评价准则 后果评定准则：后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果。最终顾客永远是要首先考虑的。如果两种可能都存在的，采用两个严重度值中的较高者。（顾客的后果）评定准则：后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果。最终顾客永远是要首先考虑的。如果

24、两种可能都存在的，采用两个严重度值中的较高者。（制造/装配后果）严重度级别无警告的危害当潜在的失效模式在无警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高或可能在无警告的情况下对（机器或总成）操作者造成危害10有警告的危害当潜在的失效模式在有警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时，严重度定级非常高或可能在有警告的情况下对（机器或总成）操作者造成危害9很高车辆/项目不能工作（丧失基本功能）或100%的产品可能需要报废，或者车辆/项目需在返修部门返修1个小时以上8高车辆/项目可运行但性能水平下降。顾客非常不满意。或产品需要进行分检、一部分（小于1

25、00%）需报废，或车辆/项目在返修部门进行返修的时间在0.5-1小时之间。7中等车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目不能运行。顾客不满意或一部分（小于100%）产品可能需要报废，不需分检或者车辆/项目需在返修部门返修少于0.5小时6低车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目性能水平有所下降。或100%的产品可能需要返工或者车辆/项目在线下返修，不需送往返修部门处理5很低配合和外观/尖响和卡嗒项目不舒服。多数（75%以上）顾客能发觉缺陷或产品可能需要分检，无需报废，但部分产品（小不100%）需返工。4轻微配合和外观/尖响和卡嗒项目不舒服。50%的顾客能发觉缺陷。或部分（小于100%）产品可能需要返工

26、，无需报废，在生产线上其它工位返工。3很轻微配合和外观/尖响和卡嗒项目不舒服。有辨识力顾客（25%以下）能发觉缺陷。或部分（小于100%）产品可能需要返工，无报废，在生产线上其它工位返工。2无无可辨别的影响或对操作或操作者而言有轻微的不方便或无影响。1PFMEA的内容（续）潜在失效的起因/机理：指失效是怎样发生的，并应依据可以纠正或可以控制的原则予以描述尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效机理典型的失效起因可包括但不限于：扭矩不当；焊接不当；测量不精确；热处理不当；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/工装；不正确的机器设置；不正确的程序编制等。应只列出具体的错误或故障情况，不应使用含糊不清的词语。频度0（评价准则）：指某一特写的起因/机理发生的可能性通过设计变更或过程变更来预防或控制失效模式的起因/机理是可能影响频度数降低的唯一的途径。频度数是FMEA范围内的相对级别，