FMEA 教材.ppt

1、1,FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)第四版-课程目标,理解FMEA 执行FMEA,讲师：聂微,2,第一节：FMEA的基本说明,“早知道就不会”,有些“早知道”是必需的! “有些就不会”是不允许发生的,核能电厂、水库、卫星、飞机. 有效运用 FMEA 可减少事后追悔,早知道作好防震设计就不会造成大楼倒塌 早知道改进电力输配设计就不会造成大停电 早知道不滥垦滥伐就不会造成土石流 早知道作好排水系统就不会造成淹大水,3,“我先所以没有”,我先看了天气预报所以没有淋成落汤鸡 我先评估金融大楼高度所以没有影响飞安 我先安装了计算机防火墙所以没有被黑客入侵,有些

2、 我先 是必需的! 有些 所以没有 是预期可避免的,核能电厂、水库、卫星、飞机. 有效运用 FMEA 可强化事先预防,什么是FMEA,4,FMEA 历史,五十年代- 起源于航空业和美国军方,六十年代-汽车业,现在-各行业,5,为什么要进行FMEA分析,FMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是： 1发现和评价产品/过程中潜在的失效及其失效后果； 2找到能够减少或避免这些潜在失效模式发生的措施；3将上述整个过程文件化。它是对设计过程更完善化，以明确必须做什么样的设计和过程才能满足顾客的需要。 所有FMEA的重点在于设计，无论是用在设计产品或过程。,6,FMEA(Failure Mode and

3、 Effect Analysis) FMEA是一种严密的策划过程；是一种主动、积极、有效的预防方法； FMEA是一种在问题还未发生之前或设计早期进行的分析技术；是一种科学性很强的结构化方法； FMEA分析是将失效模式数据化，将感性的认识变成数据，使跨功能小组人员一看就一目了然； FMEA是一个动态文件，它不仅体现了最新的设计水平，还体现了最新采用的有关措施。,FMEA的理解,7,实际工作中，有很多的品质活动是一次性的，设计活动也一样，如果不进行先期策划或失效模式与后果分析，就可能将不当的或错误的设计写入文件中；在汽车行业，不进行FMEA分析，有可能导致安全事故的发生；工程师应主动直接联系相关部

4、门的代表，使FMEA成为大家交换意见的催化剂，从而提高整个集体工作的水平。,8,做好FMEA，设计工程师应具备先知先觉的能力；经验丰富，收集以往资料的能力；借助以往问题报告，透过头脑风暴（脑力激荡法）达到共识的能力；做FMEA分析前，应建立跨功能小组，利用工艺流程图，产品/过程的特殊特性等信息来制定。 游戏：脑力激荡。 最创意的点子有奖！,9,FMEA 实施,事前行动-不是事后练习 强大防错工具 FMEA 永无止境,10,FMEA 分类,SFMEA-系统失效模式分析 DFMEA-设计失效模式分析 PFMEA-过程失效模式分析,11,案例,自行车,上部车架,链条总成,把手总成,后轮总成,下前车管

5、,链轮管,下后车管,车架,系统,子系统,部件,如果产品组成比较复杂，将其分解成为小的系统，识别初级和二级的功能 设计目标： 骑行至少3000小时无需保养,设计寿命为骑行10000小时。适于99.5成年男子骑用,舒适便利,12,在下图中，子系统之间的相互影响可能发生在任何的系统接口之间。（如当子系统A温度提升，导致在子系统D和子系统B也经由个别的接口而提高温度；相同的，子系统A也散发温度到环境中）。互相影响也有可能经由环境的传导，发生在“未接触”的系统（例如：假使该环境由高湿度所构成，子系统A和子系统C是不同的材质且被非金属的子系统B所隔开，子系统A和C仍然会因为从环境中的湿气而有电解反应）。因

6、而，在“未接触”的子系统中会相对的难以预期，但这是重要而且应该被考虑的。,13,系统、子系统和零部件框图。,灯罩 A,开/关 C,灯泡总成 D,极板 E,电池 B,弹簧 F,2,4,3,1,5,5,系统名称：闪光灯 工作环境极限条件 温度：-20160F 耐腐蚀性：规范B 冲击：6英尺下落 外部物质：灰尘 湿度：0100RH 可燃性： 连接方法 1.不连接（滑动） 2.铆接 3.螺纹连接 4.卡扣连接 5.压紧连接,下述范例是一个关系的方块示意图，FMEA 小组也可用其它类型的方块示意图阐明他们分析中考虑的项目,14,失效模式的定义,失效模式,在規定条件下, (环境、操作、时间)不能完成既定功

7、能。,在規定条件下, 产品参数值不能维持在規定的上下限之间,产品在工作范围內, 导致零组件的破裂、断裂、卡死、損坏現象,15,所谓潜在的设计失效模式是指系统、子系统或零件有可能未达或未完成在项目/功能栏中所描述设计意图的种类（如预期功能丧失）。这潜在失效模式可能是更高一级子系统或系统的潜在失效的起因，也可能是它低一级的零部件潜在失效模式的后果。 所谓潜在过程失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式（其已描述在过程功能/要求栏中）。是对某具体作业不符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潜在失效模式的起因，也可能是上一道工序潜在失效的后果。,16,练习题：根据失效模式来分析失

8、效机理和失效原因。,失效模式：司机踩踏板，可刹不了车，专 业术语叫-车辆不制动！ 我们来分析一下它的失效机理是什么？ 失效原因是什么？ 三人一组讨论，8分钟完成！,17,FMEA小组,1.小组包括设计/装配/生产/采购/品管/生管/物控/技术等部门的代表，组长可以轮流由各部门代表担任。 2.小组可以随时加入其他人员（包括客户代表/公司最高主管）。 3.小组必须设立一名文书（秘书）负责完成各种报告/会议记录。 4 .小组开会时可以由组长决定参加人员。,18,潜在失效模式及后果分析 顺序,会有什么问题? 功能丧失 部分功能丧失 功能过强 功能降级 功能间歇性中断 非预期的功能,后果是 什么?,有多

9、严重?,起因是什么?,发生的频率如何?,这有可能被预防和探测吗?,容易探测吗?探测它的方法有多好？,能做些什么? 设计更改 过程更改 特别的控制 标准，程序或指南的更改,19,FMEA展開,4,5,7,8,20,第二节 潜在的设计失效模式及后果分析,Design Failure Mode and Effect Analysis,21,DFMEA 简介,FMEA作为设计主管工程师和小组应用的专门分析技术，可以识别潜在的隐患。对车辆抱怨的研究结果表明，全面实施FMEA能够避免许多抱怨事件的发生。 为达到最佳效益，FMEA必须在设计或过程失效模式被无意地纳入产品或过程之前进行。事先花时间适当地完成F

10、MEA分析，能够更容易、低成本地对产品/过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。,22,DFMEA范围,新产品设计阶段 设计更改阶段,23,DFMEA的目的,为客观评价设计、包括功能要求及设计方案提供帮助 评价对制造、装配、服务、回收要求所作的最初设计 提高在设计/开发过程中已考虑潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响的可能性（概率） 为全面和有效的设计、开发和确认项目的策划，提供更多的信息。,24,根据潜在失效模式对“顾客”的影响，对其进行排序列表，进而建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统。 为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式 为将来分析研究现场情况，评价设计的更改及开发更先进

11、的设计，提供参考。,DFMEA的目的,25,DFMEA顾客的定义,DFMEA“顾客”的定义，不仅仅指“最終使用者”，并且包括车型设计或更高一级装配过程设计的工程师/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。,26,DFMEA集体的努力,在最初的DFMEA 中，希望负责设计的工程师能够直接地、主动地联系所有相关部门的代表。 FMEA应成为促进不同部门之间充份交換意見的催化剂，从而提高整个集体的工作水平。,27,在设计概念最终形成之时或之前开始， 在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其他信息时，应及时、不断地修改 最终在产品加工图样完成前全部结束,动态的DFMEA,28,DFME

12、A在体现设计意图时，还应保证制造和装配能够实现设计意图 例如： 必要的拔模（斜度） 要求的表面处理 装配空间/工具可接近 要求的钢材强度 过程能力/性能,DFMEA的拓展,29,DFMEA的拓展,还要考虑产品维护（服务）及回收的技术/身体的限制 便利的维修工具 简便的诊断方法 材料的分类符号（用于回收）,30,典型的设计考虑,设计目的,顾客要求,顾客期望,产品要求,制造/装配要求,什么是设计期望 什么是设计不期望,- 能够被指定或测量,- 某些不能解释,想想在你们公司从什么文件/资料定义这些,质量功能展开 与顾客接触 竞争对手分析 知名产品质量 可靠性要求 制造要求,31,项目/功能,列出被分

13、析项目的名称和其他相关信息（如编号、零件级别、设计水平） 同简洁的文字说明满足设计意图的功能，包括运行环境（温度、压力、湿度、寿命等），度量/测量变量 如项目有多种功能，则分别列出失效模式,32,潜在失效模式,列出所有失效，不一定肯定发生 利用经验和头脑风暴 在特殊情况下的失效应予以考虑（客户的营销战略、产品定位） 失效模式用规范化的技术术语，不必与顾客的感觉现象吻合,33,失效的潜在起因/机理,起因 机理,规定材料不正确 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 表面精加工规范不当 形成规范不足 规定的摩擦材料不当 过热 公差不当,屈服 化学氧化 疲劳 电移材料

14、不稳定 蠕变 磨损 腐蚀,34,下列有两种类型的现行设计控制可考虑：,预防：预防失效起因/机理或失效模式/后果的出现，或减少它们出现的频度， 探测：在该项目投产之前，以任何解析的或物理的方法，查出失效或失效模式的起因/机理，并找到纠正措施；,35,36,第四版采取的是降序排列的方法，首先考虑的是严重度，其次是频度，再其次是不可探测度。 下面的表格，向你展示的是相同的RPN值，不同的风险状况：,37,典型的失效模式可以是，但不限于下列情况： 破碎 变形 松动 泄露 粘结 氧化 断裂 无法传递扭力 滑动（无法保持全扭力） 无法支撑（构造的） 支撑不足（构造的） 脱离过快 信号不适当 间歇信号 漂移

15、 粗糙的接合 无信号 注：应该用规范化、专业性的术语来描述潜在失效模式，而不同于顾客所见的现象。,38,典型的失效后果可能是，但不限于下列情况： 噪音 粗糙 运行不稳 无法运作 外观不良 不适的异味 不稳定 运行减损 间歇运行 发热 泄漏,39,典型的失效起因可能包括，但不限于下列情况： 1）规定的材料不正确 2）设计寿命估计不足 3）压力过大 4）润滑能力不足 5）维修保养说明不当 6）算法不当 7）维修保养说明错误 8）软件规范错误 9）表面加工规范错误 10）流程规范错误 11）规定的磨擦材料不当 12）过热 13）规定的公差不当,40,典型的失效机理可能包括，但不限于： 1）屈服 2）

16、化学性氧化 3）疲劳 4）电位移 5）材料不稳定性 6）磨损 7）腐蚀,41,设计控制,可靠性检验/样件试验 设计评审,42,严重度,43,频度,44,建议的FMEA频度评价准则与Ppk值,45,探测度,46,建议的措施,修改设计几何尺寸和/或公差 修改材料规范 试验设计 修改试验计划,47,第三节 潜在的过程失效模式及后果分析,Failure Mode and Effect Analysis,48,过程FMEA工作步骤,49,何时进行过程FMEA,过程FMEA是一份动态文件，应在生产工装准备之前，在过程可行性分析阶段或之前开始，而且要考虑以单个零件到总成的所有制造工序。在新车型或零件项目的制

17、造计划阶段，对新工艺或修订过的工艺进行早期评审和分析能够促进预测、解决或监控潜在的过程问题 。以加工工艺过程的每道工序为分析对象. 过程FMEA假定所设计的产品会满足设计要求。因设计缺陷所产生失效模式不包含在过程FMEA中。它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决 。,50,过程 FMEA,由“制造/装配工程师小组”采用的一种分析技术,以其最严密的形式总結了开发一个过程时，工程师小组的设计思想,在任何制造策划过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化。,在最大范围內保证已充份的考虑到并指明潜在失效模式及与其相关的后果起因机理,51,過程FMEA的开发着手点,从整个过程的流程图的风险评估开始

18、 确定与每项工序相关的产品和过程特性 工序 風險評估 1) 從容器中取出涂黃蜡的棍 低風險 2) 打開車門 低風險 3) 插入棍，推動啟動器，保持12秒 高風險 等等.,52,53,第四版采取的是降序排列的方法，首先考虑的是严重度，其次是频度，再其次是不可探测度。 下面的表格，向你展示的是相同的RPN值，不同的风险状况：,54,练习： 做一份PFMEA分析，三人一组，15分钟完成！,55,过程FMEA的开发-表格,1 编号 填入FMEA文件编号,以便查询 2 项目 填入所分析系统、子系统或零件的名称、编号 3 过程责任部门 过程设计小组 4 制表人 编制FMEA工程师姓名/电话,56,过程FM

19、EA的开发-表格,5-车型年/车辆类型 填入正在分析或影响的车型年及车辆类型 6-关键日期 FMEA计划完成日期，不超过计划生产的日期 7-FEMA 日期 FMEA原始稿完成日期以及最新更改日期,57,过程FMEA的开发-表格,8-核心小组 9-过程功能/要求 描述被分析的过程或工序，过程中有不同失效模式的工序，应单独列出。 来源流程图,58,过程FMEA的开发-表格,10-潛在失效模式 所谓潜在失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式（其已描述在过程功能/要求栏中）。是对某具体作业不符合要求的描述。 它可能是引起下一道工序的潜在失效模式的起因，也可能是上一道工序潜在失效的

20、后果。 但是，在FMEA准备中，应假定提供的零件/材料是合格的，除非这可以被FMEA小组由历史的数据指出该缺陷是属于进货零件的质量问题。,59,过程FMEA的开发-表格,10-潜在的失效模式 (继续) 典型的失效模式可能是，但不局限于下列情况： 弯曲 毛刺 孔位错误 断裂 孔太浅 孔未加工 搬运损坏 脏污 孔太深 表面太粗糙 变形 表面太平滑 开路 短路 未贴标签 粘合 安装调试不当 工具磨损 注：应该用物理的、专业的术语来描述潜在失效模式，而不同于顾客所见的现象。,60,所谓潜在过程失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式（其已描述在过程功能/要求栏中）。是对某具体作业不

21、符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潜在失效模式的起因，也可能是上一道工序潜在失效的后果。,61,过程FMEA的开发-表格,11-潜在失效后果 潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响。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。从这个角度讲，顾客可以是下一道工序，后续工序或工位、代理商或车主。 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。 失效后果严重吗?,62,63,过程FMEA的开发-表格,12-严重度(S) 潜在失效模式对潜在对客户影响后果的严重程度 仅适用于后果 严重度(S) AIAG 推荐评价准则-见表,64,表1 严重度（S）评价准则,65,

22、过程FMEA的开发-表格,13-级别 对特殊过程分级 关键 主要 14-潛在失效原因或机理 失效模式怎样发生的,66,过程FMEA的开发-表格,14-潛在失效原因或机理 列出所有原因 不明原因- DOE设计试验,67,过程FMEA的开发-表格,14-潜在失效的原因 典型的失效原因: 1）扭矩不正确-过大、过小； 2）焊接不正确-电流、时间、压力不正确； 3）测量不精确； 4）热处理不正确-时间、湿度有误； 5）浇口/通风不正确； 6）润滑不当或无润滑； 7）零件漏装或错装。 8）定位器磨损 9）工具磨损 10）定位器有缺口 11）破 孔 12）机器设置不正确 13）程序设计不正确 列表时应明确记录具体的错误或误操作情况（例如：操作者未装密封垫），而不应用一些含糊不清的词语（如，操作者错误、机器工作不正常）。,68,过程FMEA的开发-表格,15-頻度(O) 特定的原因或机理將出現的頻率 級別數着重在其含义，而不是具体的数,可能性大 吗,69,过程FMEA的开发-表格,15-頻度(O) AIAG 推荐表 频度=1时 6 sigma 水平,7