FMEA10611068.ppt

1、潜在失效模式和影响分析Failure Mode and Effects Analysis,温馨提示： 请将手机调整到会议模式,课程内容,课程目的 FMEA概要介绍 设计FMEA 过程FMEA,课程目的,理解FMEA在APQP中的作用； 介绍FMEA的原因和目的、功用和结构； 提供实际运用FMEA的技术指南； 使学员在公司实施TS中，会有效地运用FMEA；,FMEA概要介绍,FMEA是一组系统化的工作，其目的是： 发现、评价产品/过程中潜在的失效及后果； 找到能够避免或减少这些潜在失效的措施； 将以上过程文件化，作为过程控制计划的输入。,FMEA概要介绍,FMEA的发展历史： FMEA起始于60

2、年代航空航天工业项目。 1974年美海军用于舰艇装备的标准舰艇装备的失效模式和后果分析实施程，首先将它用于军事项目合约。 1970年晚期，汽车工业将FMEA作为在对其零件设计和生产制造的会审项目的一部分。 1980年初，产品事故责任的费用突升和不断的法庭起诉事件发生，使FMEA成为降低事故的不可或缺的重要工具。并由开始的500多家公司扩展到其供应商。 1993年包括美国三大汽车公司和美国质量管理协会在内的，美汽车工业行动集团组织采用、编制了FMEA参考手册。,FMEA概要介绍,FMEA的分类： 系统FMEA - SFMEA 设计FMEA - DFMEA 过程FMEA - PFMEA 设备FME

3、A - EFMEA 项目FMEA -,FMEA概要介绍,FMEA的应用： 设计FMEA： 针对产品本身，产品设计开发时期的分析技术。 主要是设计工程师和其小组应用。 过程FMEA： 针对产品的实现过程，过程开发设计的分析技术。 主要是过程(制造)工程师和其小组应用。 程序/项目FMEA： 针对程序/项目，程序/项目开发设计的分析技术。,FMEA概要介绍,FMEA的实施： 应该是“事前”行动，而非“事后”工作; D-FMEA在设计(图纸、规范)完成之前，P-FMEA在过程设计确定之前。 全面的事先FMEA分析，可容易、经济地进行早期更改。 即对产品规范/过程方案和控制进行较容易、低成本地修改，减

4、轻事后修改的浪费，和对进度的影响。 FMEA是一个永不停止、相互作用的持续改进的过程。,FMEA的益处,改进产品的质量、可靠性、安全性 改进公司的形象与竞争力 帮助增加客户的满意程度 降低产品开发时间与成本 书面规定并跟踪减少风险所采取的措施 事先花时间适当的完成FMEA，能更容易、低成本地对产品/过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。,举例说明,案例分析：翻车,一车走下坡路 发现前方有人 赶紧避让 刹车 没刹住 掉沟里 翻车了,案例分析：翻车的原因,各阶段所造成的损失成本,各阶段发生的不符合造成的成本,来料 下一工序 生产线末 最终检验 最终用户,第三方遏制额外运费/超额运费管理成本质量保证

5、成本声誉受损丢失市场占有率丢失业务,重大的返工额外操作加班延时发货增加检验,修理遏制返工重新安排计划,一点点较小的延误,非常小,上述例子包含了四类FMEA,谁编制FMEA?,建议采取工作小组方法编制 负责系统、产品或制造的工程师领导 所有受影响的领域的技术代表要参与 组员可包括系统、制造、装配、质量、维修、采购、测试、供应商及其他专家 系统、产品和过程成熟时，成员会变动 专卖品系统（黑箱/灰箱）由供应商负责；,何时开始FMEA？,设计新的系统、产品和过程时 更改现有设计和生产过程时 当设计/过程用于新用途或新环境时 特定时机： SFMEA：系统功能确定后，特定硬件确定前 DFMEA：产品功能确

6、定后，设计批准并投产前 PFMEA：有了初步图纸时 当完成纠正/预防措施后；,何时完成FMEA？,SFMEA 系统设计成型，各硬件确定时 DFMEA 产品设计阶段 PFMEA 过程设计阶段 所有作业都经考虑，所有关键和重要特性都查出，且控制计划完成前,何时更新FMEA？,FMEA是一份动态文件 更新条件 凡对产品设计、应用、环境、材料或对产品的制造/装配过程考虑更改时 在设计或制造/装配过程发生显著变化时 客户提出改进建议时；,进行FMEA的步骤及应用工具,1）系统/产品/过程 分析 2）功能分析 3）风险评估 4）量化风险 5）优化措施,一、系统/产品/过程 分析,利用图纸、设计要求书、产品

7、规范、物料清单、过程流程图 剖析系统/产品/过程，分解成最简单及经济的单元,一、系统/产品/过程 分析,方块图,开关 开/关 C,灯罩 A,弹簧 F-,电池 B,极板 E+,灯泡总成 D,螺纹连接,卡扣装接,铆接,卡扣装接,不连接,压紧装接,压紧装接,一、系统/产品/过程 分析,方块(Block)/边界(Boundary)图,一、系统/产品/过程 分析,自行车座位到踏板的关系图,一、系统/产品/过程 分析,参数(Parameter)图,一、系统/产品/过程 分析,参数(Parameter)图,二、功能分析,利用设计要求书、产品规范、过程流程图； 针对每一个单元，单独列出所有功能； 可使用功能树

8、、过程流程分析；,二、功能分析（D-FMEA）,功能分析1功能树,二、功能分析（D-FMEA）,APQP过程中D-FMEA所处的阶段,二、功能分析（D-FMEA）,对于D-FMEA，“顾客”为： 国家法律、法规 (如，安全、排放、噪音) 最终使用者， 车型设计工程师/小组， 总成、部件、零件制造和 装配过程设计工程师/小组 总成、部件、零件制造和装配过程,二、功能分析（D-FMEA）,D-FMEA 开展的时机： 新的零部件； 更改的零部件； 应用/ 环境有变化的零部件； 在开发各阶段中，当设计有变化或得到其它信息时，应及时、不断修改，在产品图样、规范发放前结束。 改进设计、或对设计重新评估。

9、在D-FMEA中，不应把克服潜在设计缺陷的方法，寄托于 过程控制。相反地，应当充分考虑制造过程本身的限制因素。,二、功能分析（D-FMEA）,设计目标 可靠性和质量目标 性能目标 材料初始清单 特殊产品和过程特性的初始清单 管理支持,保修信息。 顾客抱怨、退货资料。 纠正和预防措施。 类似产品的设计FMEA APQP第一阶段输出，即第二阶段输入和任何其它相应输入,D-FMEA的输入,二、功能分析（D-FMEA）,设计FMEA的输出 潜在设计失效模式。 潜在关键设计要求。 设计问题：曾经受到制造和装配作业挑战的设计问题。 新设计要求：尚无制造或组装作业的经验。 设计验证计划和报告(DVP&R)

10、改进设计，或更改原有设计。,二、功能分析（D-FMEA）,在进行D-FMEA的过程中考虑了多种因素，包括： 重大质量问题研讨 市场使用件召回情况 用户工厂的意见 同类产品的FMEA TGW、保修资料等,工具 ：在开展设计FMEA时，应采用各种问题解决方法和调查工具；包括： 脑力风暴 因果图、柏拉图 以前设计的经验 顾客要求 路试问题、保修记录 整车质量竞争趋势 测试和型号资料 其他,三、风险评估(D-FMEA),分析故障，即失效模式分析 可应用失效报告、不合格报告、客户投诉报告，开展故障分析 分析后果 可应用故障树、因果图，分析失效模式所产生的影响，包括对下制造（即下工序）和对顾客的影响 分析

11、原因 可应用5个Why分析原因，即根源分析 采取控制方法 可采用或现时正采用的检测/分析/评审的手段/技术/方法，控制失效模式或失效原因,三、风险评估(D-FMEA),失效模式、失效后果、失效原因三者之间存在以下关系：“原因-模式-后果” 系统与子系统之间、产品与部件之间、过程与子过程之间，存在“原因-模式-后果”的关系 系统-产品-过程之间，也存在“原因-模式-后果”的关系,三、风险评估(D-FMEA),设计 FMEA,现行测试,三、风险评估(D-FMEA),系统/设计/过程FMEA的联系,预 防,检 查,控制,预 防,检 查,控制,三、风险评估(D-FMEA),三、风险评估(D-FMEA)

12、,三、风险评估(D-FMEA),潜在失效模式： 是指由于设计，系统、子系统或零部件可能发生的不能满足功能要求或设计意图的状况。 是对某一设计特性可能发生的不符合性的描述, 该描述是有形的、技术性的并尽可能是可度量。 对特定运行环境条件下(如热、冷、干燥、灰尘等)，以及特定的使用条件下(如超过平均里程、不平路、频繁启动停止行驶)发生的潜在失效模式也应考虑。 可能是高级系统、子系统的潜在失效模式的起因，也可能是低级系统、零部件潜在失效模式的后果。 在确定失效模式时，试问： 这个设计如何能失效？ 即使不考虑工程图纸的要求，顾客会提出什么样的异议？,三、风险评估(D-FMEA),与硬件相关的普通失效模

13、式包括： 断裂 弯曲 腐蚀 松动 粘结 裂纹 短路 泄漏,举例：前门 外观不良 功力损失 顾客 不满意 减弱 影响美观 不能上锁 不能紧固 不可显示 异色 配合不平顺 雨水进入汽车 等等,三、风险评估(D-FMEA),潜在失效后果： 失效影响是指失效模式对总成、系统、整车、顾客或政府规定等造成的后果。 查阅历史和类似的FMEA报告、保修资料、抱怨报告、使用情况报告、市场收回及其他文件，确定历史上失效模式的影响。,三、风险评估(D-FMEA),四、量化风险,严重度（S） 严重度是潜在失效模式对顾客 影响的严重程度评价。 严重度仅针对 “影响”。 通常，只有设计变更才能改变严重度。 严重度建立了失

14、效模式与风险等级之间的联系。 严重度分为1-10级，对一个失效模式，可对影响最大的进行打分。 对那些超出小组成员经验和知识的评级，(如当顾客是组装厂或最终用户时)，应向设计FMEA人员、设计工程师和顾客咨询。 当为内部顾客 时，小组应听取下游作业员的意见。,四、量化风险,DFMEA的严重度分级表,四、量化风险,潜在失效原因/机理 失效原因是指设计薄弱或设计缺陷。 设计FMEA小组应基于二个假定考虑失效原因： 失效模式由设计缺陷造成，零件的制造和装配在工程规范之内； 失效模式由制造或装配的缺陷所引起，但这种制造和装配错误是由设计缺陷造成的。即设计缺陷可造成组装过程的错误。,四、量化风险,四、量化

15、风险,DFMEA发生率建议评价准则,四、量化风险,现行设计控制： 指开展DFMEA时已经用于相同或相似设计中的控制方法 包括：设计确认/验证或其它活动。如路试、设计评审、故障/安全计算分析、台架/实验室测试、可行性评估、样件试验、车辆测试。 设计控制需要同时考虑失效模式的原因和失效模式本身。 采取设计纠正措施以根除原因，或降低出现频率。这些潜在的设计缺陷，需要在DVP过程中加以测试。 如果忽略了潜在原因，带有设计缺陷的产品有可能进入生产。检查忽略原因的一个方法是探测由此产生的失效模式。,四、量化风险,确定设计控制方法： 列出所有可用于探测(16)列出的第一级原因的历史上曾经用过的设计评估技术。

16、审查历史测试报告等。 确定并列出所有可用于(12)中列出的失效模式的技术。从严重度最高的失效模式开始。 设计控制可以包括： 如设计评审、分析研究，计算机模拟程序、设计确认、道路试验、失效/安全、数学研究、台架/实验室试验、可靠性/耐久性试验、样件试验、破坏性试验、材料试验、车队试验、采用的设计标准等，那些已经或正在被同样或类似设计所应用的控制。,四、量化风险,四、量化风险,D/F-FMEA 建议预防/探测评价准则,四、量化风险,风险顺序数(RPN) RPN的计算方法是： RPN = SEV OCC DET RPN用于对失效模式排序。 RPN项评估“不建议”用以决定采取纠正措施最终判定。 RPN

17、数值适用于衡量相关风险假设。,四、量化风险,RPN选择法,四、量化风险,在RPN都相同的情况下，不同有效分辨影响的风险，不做为“推荐”值使用； 当数字按降序分类时，SOD首先以严重度为第一，其次是发生率，最后是探测度。 SO严重度与发生率的非数学组合，组织可以聚焦于如何通过预防措施降低“O”来降低“SO”。 SD严重度与探测度的非数学组合，,五、优化措施,对RPN和SEV.高分值的，应考虑要采取措； 通过改进设计改善严重度。 建议措施的目的在于降低频度、严重度或不可探测性。,五、优化措施,五、优化措施,职责和目标完成日期 措施结果 采取措施和完成日期 严重度、发生率、探测度与RPN的计算 再次

18、的分析评价； DFMEA的维护；,五、优化措施及维护,二、功能分析（P-FMEA）,PFMEA的主要目的是减少制造风险: 帮助分析新/更改(或改进的需要)的制造和装配过程。 确保存在的和潜在的制造和/或装配过程失效模式和影响都得了考虑。 确定过程缺陷，提出可能的原因，针对原因提出控制措施。 消除或降低生产不可接受产品的频率。 增强对不可接受产品的可探测度。 确定关键特性和重要特性以便编制完整的过程控制计划。 建立过程改进的优先顺序。 提供过程开发文件为今后开发制造和装配过程提供指导。,二、功能分析（F-FMEA）,功能分析2过程流程分析,二、功能分析（P-FMEA）,过程开发和改进的基本模式,

19、二、功能分析（P-FMEA）,DFMEA顾客泛指指下步作业、后续作业、组装厂和最终用户。 当顾客是后续作业时，这种影响应以过程表现加以说明。 如：粘着于模具、损坏夹具、装配不上，危害操作者等 当顾客是最终用户时，应以产品或系统的表现描述这种影响 如：外观不良、噪音太大、系统不工作等)。 建立通常的潜在影响清单有助于跨功能小组的思考(脑力风暴) 过程。,二、功能分析（P-FMEA）,P-FMEA的输入 过程FMEA-AIAG参考手册 特性矩阵 以往SPC记录 保修信息 顾客抱怨和产品退回数据资料 纠正或预防措施 过程流程图、现场布置图、操作描述 系统和/或设计FMEA 类似产品和过程的PFMEA

20、,二、功能分析（P-FMEA）,P-FMEA的为以下输入： 控制计划的编制。 初始过程能力研究计划的编制。 产品和过程特殊特性的最终确定。 过程/零件潜在失效模式的清单。 潜在关键特性和重要特性清单。 消除或减少产品失效模式出现频次的过程改进措施清单。 提供全面的过程控制策略。 过程和监控作业指导书(包括检验指导书)的编制。,三、风险评估(P-FMEA),分析故障，即失效模式分析 可应用失效报告、不合格报告、客户投诉报告，开展故障分析 分析后果 可应用故障树、因果图，分析失效模式所产生的影响，包括对下制造（即下工序）和对顾客的影响 分析原因 可应用5个Why分析原因，即根源分析 采取控制方法

21、可采用或现时正采用的检测/分析/评审的手段/技术/方法，控制失效模式或失效原因,三、风险评估(P-FMEA),三、风险评估(P-FMEA),过程 FMEA 需考虑每一步作业， 以： 发现产品在相关过程中的潜在失效模式。 -FMEA文件在今后可用于成本、过程更改其它关键因素的分析。 评估潜在失效的影响。 确定制造或装配过程中产生失效的潜在根源。 确定过程要控制的变差， 以预防和探测失效原因和失效模式。 建议措施， 以改进控制或根除原因。,三、风险评估(P-FMEA),创造性 过程 FMEA 是一个创造性的工作， 需要采用跨功能的小组。 在开展以下工作时， 需要调查、分析和发挥创造力： 确定潜在失

22、效模式、其影响和原因 提出建议措施以降低失效模式的风险 量化严重度、频度和不可探测度,工具 在开展过程 FMEA 时， 应采用各种问题解决方 和调查工具， 包括： 脑力风暴 因果图 试验设计 柏拉图 回归分析(散布图) 其它方法,三、风险评估(P-FMEA),三、风险评估(P-FMEA),三、风险评估(P-FMEA),过程步骤 填入识别的所需分析的过程步骤或操作。 过程功能 列出与分析的每一个过程步骤或操作相对的过程功能，描述操作的目的或意图。 要求 列出所分析的过程的第一个过程功能的要求，是符合设计意图或其他顾客要求的规定过程的输入。,三、风险评估(P-FMEA),潜在失效模式是指过程可能发

23、生的不能满足过程或设计要求的状况。是对某作业可能发生的不符合性的描述。 失效状态是以作业为单元进行。 只有以作业为审查单元时，才能把失效模式与产品和过程特性相联系。上游作业中的失效模式应在那层进行表述。 在确定失效模式时，试问： 在这个作业过程中， 什么情况下产品特性不能得到满足？ 即使不考虑工程图纸的要求， 顾客会提出什么样的异议？,三、风险评估(P-FMEA),充分考虑潜在影响：如果零件故障，会发生什么后果？ 零件本身的作业、功能和状态？ 总成的作业、功能和状态？ 系统的作业、功能和状态？ 整车的作业、功能和状态？ 顾客将看到、感到或经历什么？ 对政府法规的符合性？ 如果潜在失效模式对产品

24、、整车或政府规定、符合性有负面影响，必须作恰当的声明。,三、风险评估(P-FMEA),典型的失效模式,四、量化风险 (P-FMEA),部分通常的潜在影响清单 确定这种影响需要了解产品，以及设计工程师的参与 同类产品 / 零件的 DFMEA 和 DFMEA 文件是有用的参考资料。,四、量化风险 (P-FMEA),四、量化风险 (P-FMEA),四、量化风险 (P-FMEA),严重度（S） 严重度是潜在失效模式对顾客影响的严重程度评价。 严重度仅针对“影响”。 一般只有设计变更才能改变影响的严重度。 严重度建立了失效模式与风险等级之间的联系，对高严重度的 关注，起到引导资源作用。 严重度分为 1-

25、10 级，对一个失效模式，可对影响最大的进行打分。 对那些超出小组成员经验和知识的评级，(如当顾客是装配厂或最终用户时)，应向设计 FMEA 人员、设计工程师和顾客咨询。 当为内部顾客时， 小组应听取下游作业员的意见。 分级 用于区分另部件、子系统、系统特性(例如：关键、主要、重要、重点)。,四、量化风险 (P-FMEA),建议PFMEA严重度评分准则,四、量化风险 (P-FMEA),潜在失效原因 / 机理 列出失效模式的潜在原因，因按失效怎样发生的来定义 (如：装备不当、轴承故障、设定不当)。 列出小组所知道的实际原因。不要太笼统(如：作业员错误)，而要具体,四、量化风险 (P-FMEA),

26、潜在的发生率（O）建议的评价准则,四、量化风险 (P-FMEA),现有的过程控制 指在产生过程 FMEA 时已经采用的过程控制方法(2种方法)。 预防：消除（预防）失效的要因的发生或失效模式的发生，或降低发生率。 探测:识别(探测)失效的要因的发生或失效模式，以导致相关纠正措施或预防措施的开发。 探测率（D） 与探测控制栏列出的最佳探测控制相符的级别。 是单独FMEA范围内的相对排序。,四、量化风险 (P-FMEA),四、量化风险 (P-FMEA),探测度的建议评价准则,四、量化风险 (P-FMEA),风险顺序数(RPN) RPN的计算方法是： RPN = SEV OCC DET RPN用于对

27、失效模式排序。 RPN项评估“不建议”用以决定采取纠正措施最终判定。 RPN数值适用于衡量相关风险假设。,五、优化措施 (P-FMEA),一般来讲，预防措施（也就是降低发生率）比探测措施理可取。 防错过程设计的使用比随机的质量检验或相关检验更好。 任何建议措施的意图是降低以下的排序等级： 严重度、发生率、探测率；,五、优化措施 (P-FMEA),降低严重度等级：减少或杜绝 (失效模式的)出现，只有设计或过程修改可降低严重度等级。 这类方式从短期看， 成本较高，但长期看更经济更理想。 包括： 产品的重新设计重新设计产品，使不良状况不可能发生或很难发生。 过程的重新设计重新设计过程，使不良状况不可

28、能发生或很难发生。很多情况下需要改变工装， 省却或简化过程步骤。 防错的检验体系在不合格产品产生现场应用某种控制，以探测和根除可能导致不合格生产的原因。,五、优化措施 (P-FMEA),降低发生率，防错控制 常规控制方法 终止操作， 防止严重不合格品的继续出现。 常规警告方法 通过传感装置提醒作业人员异常过程。 接触方法以传感装置通过对产品形状或尺寸探测异常。 例如： 只能通过机器或装置正确上料 装配夹具 探测某个零件特性是否表现的传感器 限位开关和停机 固定数值方法 以某种运转、重量等的具体固定数值探测异常情况。 运转步骤方法 以检查的需运转的偏变差探测异常情况。,五、优化措施 (P-FMEA),提高可探测度： 这一方法是允许失效模式的出现，对一旦出现的失效进行剔除，而不能根除原因。 例如象下列产品检验体系： 连续检查体系作业员在工作前对上道过程的产品进行检验，这种做法虽然费时，但增加客观性。 自我检查体系作业人员在把零件发放给下道工序前，作100%的检查。这种方法相对少费时，但因为“太熟悉”而影响检验质