汽车质量检验技术课件：潜在失效模式与影响分析（FMEA）

汽车质量检验技术

潜在失效模式与影响分析（FMEA）1.知识目标（1）掌握FMEA的基本概念、作用及内容。（2）了解FMEA实施的时机。（3）了解FMEA在产品开发及生产过程中的应用。2.能力目标（1）能够针对一个工艺过程，设计过程流程图。（2）能够阐述FMEA的分析步骤。（3）能够进行简单的过程FMEA设计。3.素养目标（1）在分析解决问题的过程中，养成系统性思维、创新思维能力。（2）养成质量事故预防的观念，建立持续改进的职业素养。单元学习目标假设你是一名发动机设计人员，产品设计初期，团队需要对发动机进行潜在失效模式与影响分析。请以发动机机油泵为例，分析它在运行过程中可能发生哪些故障，每一故障可能产生什么后果与影响，针对每一种故障，你能想出哪些控制措施？课程导入

该任务是一项FMEA设计任务，需要对汽车发动机的油泵故障进行评估和控制，以预防潜在的失效影响。在企业中，该任务可能由汽车工程师或质量控制专员等执行，他们需要具备相关的技术知识和实践经验，负责对油泵故障进行评估和控制，并提出相应的改进建议。【任务情境】【任务分析】一、FMEA类型及作用FMEA是一种系统的方法用来识别和评估产品/过程的潜在失效以及该失效的后果，确定可以消除或减少所出现潜在失效的机会的措施，是定义设计或过程必须做什么以满足顾客的过程的补充。FMEA将整个过程文件化，分为两大类，设计FMEA（DFMEA）和过程FMEA（PFMEA）。FMEA的用途DFMEA的用途/PFMEA的用途？识别耐久性试验要求

识别潜在的硬度低和虚焊的失效原因

帮助确认材料规范

增加探测表面腐蚀的可能性

评估对所有顾客的影响识别潜在的特殊特性识别与操作者安全有关的特殊特性确认特殊特性练一练二、FMEA实施的时机当出现下列情况时，需要进行FMEA实施。1、新的设计、新技术、或新过程。2、对现有设计或过程的更改。3、在新的环境、地点、应用或使用形式下（包括工作循环、法规要求等）使用现有的设计和过程。产品从概念设计到投产，一般经历几个阶段。DFMEA开始于产品设计，完成于样件制作之前。PFMEA开始于过程设计，完成于生产件批准之前。三、PFMEA开发的关键要素1、定义顾客在PFMEA过程中有四类主要顾客，使用产品最终用户、主机厂的制造过程、供应链制造过程、政府法规机构。2、跨职能小组活动PFMEA是由一个多方论证（跨职能）的小组来发展维护的；在PFMEA的初始开发中，负责工程师/小组领导人应该积极直接地联系所有受影响领域的代表，其专业和职责领域包括设计、装配、制造、材料、质量、服务、供应商，以及下一级制造领域等。3、过程流程图分析过程流程图描述的是产品在整个过程中，从来料到出货的整个流程。它包括制造、装配过程中的每个步骤，以及它们相关的输出和输入。四、PFMEA的输入与输出1、PFMEA的输入①表述产品/过程特性的过程流程图②图样和设计记录③DFMEA④过程清单⑤特性矩阵⑥基于历史数据的已知失效模式⑦质量与可靠性历史等2、PFMEA的输出①过程控制计划②反应计划③作业指导书④过程特殊特性等五、过程流程图1、过程流程图概述过程流程图需要建立起制造过程清楚明确的过程步骤和顺序，细分每一个过程步骤到可能的子工步，描述每一个过程步骤期望输出的结果，识别原材料变差和上游工序输出变差对过程输出结果的影响因素，定义每一个过程步骤的人机料法环的可变过程特性。五、过程流程图2、过程流程图分析步骤（1）定义产品系列如果零件制造的方法和顺序非常相似，我们可以把它们作为一个产品族系来开发PFMEA。如果组织已经评审了新零件/材料的制造共通性，则单一的PFMEA可以用于相同族系的零部件的制造过程上。（2）定义过程/活动所有活动默认是过程，活动是过程的最小单元，过程由很多活动构成，交付最终的输出需要由很多活动来完成。想一想轮胎产品大约有40种，是否每个型号都需要制作PFMEA呢?想一想压铸的过程分为上料、压铸、冷却、在线切割、成型5个步骤，应该将其分为5个活动来写，还是按1个活动来写呢？五、过程流程图3、识别过程期望的结果过程期望的结果可以是顾客要求的最终尺寸，也可以是阶段尺寸或过程特性，或者是材料属性（物理，金相，化学，机械），还可以是目视检查要求。有些过程可能不存在任何的输入变差源，变差来源一般有两方面：（1）原材料的变差

（2）上游步骤输出产品的变差

例如“用螺栓拧紧”这一过程的期望的结果是“扭矩达到25N•m”。通过两个问题来识别来料变差：什么样的原材料缺陷/变差会影响到过程的结果？什么样的上工序的非预期结果会影响到过程的结果？4、识别输入变差来源五、过程流程图5、识别过程特性（1）与相应的产品特性有较强因果关系（2）识别在制造过程中会发生变化的过程参数，如果设定后没有发生变化的可能，则不需要考虑（3）特性尽量是可测量的六、PFMEA的作用及内容1、PFMEA的作用PFMEA的作用是对所定义的工艺流程进行风险分析。PFMEA通常有三种类型的分析：影响分析、原因分析、控制分析。基于这些分析，策划改善措施。影响分析是用来分析失效模式对下游过程/客户过程/客户应用的潜在影响。影响的严重程度分级根据“严重度”来分级，等级从1到10。原因分析是用来分析导致失效模式的潜在/现存的原因和机理。原因的发生概率用“发生度”来分级，等级从1到10。控制分析用来分析现行的，用来探测/预防失效模式，“探测控制”的效果用“探测度”来表示，等级从1到10。2、PFMEA的内容六、PFMEA的作用及内容3、PFMEA的分析案例七、PFMEA分析的基本步骤1、确定过程步骤/功能/要求在PFMEA表格中，过程步骤/功能/要求可以被分为两栏（或者更多栏），也可以合并成一栏。2、识别失效模式潜在失效模式是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或设计意图。3、识别失效模式的潜在影响失效潜在影响是指由顾客察觉出的失效模式的影响。要根据顾客可能发现或经历到的情况来描述失效影响，顾客可以是下一步操作、后续操作或地点、最终使用者。七、PFMEA分析的基本步骤3、识别失效模式的潜在影响失效模式的潜在影响示例七、PFMEA分析的基本步骤4、潜在影响的严重度评级严重度是对一个已假定的失效模式的最严重影响的评价等级。严重度在单个PFMEA范围内是一个相对等级。不建议调整等级为9和10的评级标准。等级为1的失效模式不应该再进一步分析。七、PFMEA分析的基本步骤5、特性分类用于突出高优先顺序的失效模式以进行额外的工程评价，可用于对任何要求额外的过程控制的零部件、子系统、系统的产品特殊特性或过程特殊特性分类（如关键、重要、主要、显著等）。6、识别失效模式的潜在机理/原因这是FMEA中非常关键的分析。失效机理是指导致失效模式的物理、化学、电力、热能或其它过程，失效潜在原因是对失效是如何发生的过程的说明，应被描述为可以纠正、控制的问题。失效原因是指导致或激活失效机理的状况。7、失效潜在原因的发生度评估发生频度（O）是指失效原因发生的可能性，是一个相对评价，而不是绝对评价。如果在相似过程中已经有统计数据，该数据可以用来决定发生率等级。七、PFMEA分析的基本步骤7、失效潜在原因的发生度评估推荐的PFMEA严重度评估标准七、PFMEA分析的基本步骤8、现行过程控制分析现行过程控制描述的是可以最大程度地预防失效原因的控制，或发现失效模式或失效原因的控制。有两种过程控制方法：（1）预防：消除失效原因或失效模式的发生，或者降低其发生率。（2）探测：识别失效的原因或失效模式。预防与探测的现行过程控制示例七、PFMEA分析的基本步骤9、现行探测控制的探测度评级推荐的PFMEA探索度评估标准探测度（D）用来分析控制方法的效果，等级值越高，说明失效风险越不容易被探测到。七、PFMEA分析的基本步骤10、决定措施的优先级小组首先关注的应当是严重度等级高的失效模式。当严重度等级达到9或10，小组必须确保该风险已经通过现有设计控制或者建议措施得到处理；严重度等级小于8的失效模式，小组应当考虑有高发生度或高探测度等级的原因。风险顺序数RPN是帮助决定优先措施的方法之一。RPN=严重度（S）×发生度（O）×探测度（D），在单个的FMEA中，RPN数值可在1至1000之间变化，但不推荐使用RPN阀值来决定是否需要采取措施。想一想优先需要处理的是项目A还是项目B?七、PFMEA分析的基本步骤