潜在失效模式和影响分析.ppt

1、潜在失效模式和影响分析FMEAFailure Mode and Effects Analysis,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QS-9000或ISO/TS16949中，会有效地运用FMEA。,FMEA概要介绍,FMEA的发展历史： FMEA起始于60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

2、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。统计表明，全面实施FMEA能避免许多回收事件的发生。 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其后果； 找到能够避免或减少这些潜在失效的措施； 将以上述过程文件化。 FMEA是对设计过程的完善，以明确什么样的设计才能满足顾客的需求。,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。

3、 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)工程师和其小组的应用。 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; 即，D-FMEA在设计(图纸、规范)完成之前，P-FMEA在过程设计确定之前。 FMEA的职责虽然明确到个人，但要完成FMEA还得依靠小组的努力。典型的FMEA小组可以由设计、制造、装配、质量等有丰富经验的工程技术人员组成。 全面的事先FMEA分析，可方便、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

4、易、低成本地修改，减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。,设计潜在失效模式和影响分析D-FMEA,设计FMEA的目的,目的 有助于对设计要求和设计方案进行客观评价； 有助于对制造和装配要求的最初设计； 提高在设计和开发过程中考虑潜在失效模式及其对系统/整车运行影响的可能性； 为全面、有效的设计试验和开发项目的策划提供更多的信息； 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、评价设计的变更及开发更先进的设计提供参考。,

5、设计FMEA的输入,D-FMEA输入：APQP第1阶段输出 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,D-FMEA的其它输入： 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 任何其它相应输入,设计FMEA的顾客,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。,设计FMEA开展时机,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

6、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。 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。,建立设计FMEA小组,由负责设计的跨功能小组进行设计FMEA（在最初的设计FMEA过程中，希望负责设计的工程师能够直接地、主动地联系所有有关部门的代表）。 了解顾客确定关键和特殊特性的方法。 应考虑包括每个零部件，审查产品的每个特性和功能。 D-FMEA符合顾客批准的方法（AIAG的FMEA手册)。 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

7、 市场使用件召回情况 用户工厂的意见 同类产品的FMEA 保修资料等,开展设计FMEA所用工具,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 因果园 以前设计的经验 柏拉图 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,潜在的失效模式及后果分析 （设计FMEA） 系统： 子系统： 零部件： 车身密封 设计责任： 车身工程部 FMEA编号： 1450 车型年/车辆类型： 199X/狮牌4门/旅行车 关键日期： 9/30FMEA日期：(编制) 2001.1/2（修订）01.4.18 编制： Jin 车身工程师 核心小组： 页码：第 1 页 共 1

8、页,D-FMEA表头,项目 根据过程所属的的系统、子系统或零部件进行分类， 包括名称和编号。 年型/车型 汽车的年型和车型(非汽车零件时用产品替代) 核心小组 设计FMEA小组名称、部门和电话 设计责任 整车厂商(OEM)、部门和责任小组 关键日期 FMEA完成日期,D-FMEA表头,FMEA编号 用于追溯FMEA的内部编号 编制人 FMEA编制人的姓名、电话及所属公司 FMEA日期 原始FMEA编制日期 修订日期 FMEA的修改日期 页码 FMEA文件的本页码和总页码,项目功能,可自左至右或自上而下地完成FMEA。 项目/功能 填入被分析项目名称、功能和编号，零件有哪些作用？ 利用工程图纸上

9、标明的名称 功能 分列每个功能 用可以量测的术语描述功能： 储存液体(升) 支撑护罩 (磅) 等等 参考“零件功能单”。在进行设计FMEA之前，归纳这些信息。 当一个零件必须在附加条件下才能起功能作用时，列出这种附加条件。,零件功能单,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

10、因，也可能是低级系统、零部件潜在失效模式的后果。,潜在失效模式,失效，要以设计特性为基础，进行分析研究。 建立新产品的失效模式清单，是一种创造性和预 防性的工作，审查各种可能发生的情况。 可从现存产品产品和类似设计的质量记录中, 获得实际的失效模式。 可从失效模式清单中选出，以统一描述。,潜在失效模式,与功能相关的典型失效模式包括： 过早工作 在预定时间内不能工作 在预定时间内不能停止工作 间歇性工作 功能减弱,潜在失效模式,与硬件相关的典型失效模式包括： 断裂 弯曲 腐蚀 松动 粘结 裂纹 短路 泄漏,潜在失效后果,潜在失效后果 失效后果是指失效模式对总成、系统、整车、顾客或政 府规定等造成

11、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后果。,潜在失效后果,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、整车或政府规定、符合性有 负面影响，必须作恰当的声明。,潜在失效后果,潜在影响是指失效模式对顾客的影响。 顾客泛指下步作业、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

12、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。,潜在失效后果,典型失效后果包括： 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,严重度,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

13、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,设计FMEA的严重度分级表,级别,级别 用于区分产品特性的重要程度，与严重度打分相关。(例如：安全性/关键、重要、一般)。 可能需要附加的过程控制。 如标示，在P-FMEA中应有特殊的过程控制。,失效原因,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

14、错误。,失效原因,根据上述假定，可分为以下二种情况确定原因： 1 假定零件的制造和装配在工程规范内。 审查过去的测试报告、保修资料、抱怨报告、记录、使用情况报 和其它文件。审查同类FMEA报告。列出已知失效模式原因的因 子。周密考虑(脑力振荡)每个失效模式的潜在原因： 什么原因造成了零件的这种故障？ 在什么情况下零件的功能失常？ 怎样或为什么才能造成零件背离工程规范的要求 什么原因导致零件不能实现它预期的功能？,失效原因,潜在失效原因/机理 2. 假定零件的设计使制造或装配过程的变差不能接受： 审查以往通过制造或装配错误而引发失效模式的设计缺陷。 例如： 材料处理的规定使那些处于上公差值内的材

15、料在机加工时不能满足规范要求。 采用不对称设计，防止装反。 通过脑力风暴应充分考虑潜在的设计缺陷： 零件的方向和直线度设计对零件的功能十分重要？ 零件在装配时还出现颠倒吗？ 零件的工程规范和公差是否与制造/装配相适应(DFM/DFA)？,失效原因,典型失效原因包括： 规定的材料不正确 设计寿命估计不足 应力过大 润滑不足 维修保养说明不当 环境保护不够 计算错误 疲劳 材料不稳定 磨损 腐蚀,频度,频度 频度是指失效原因/机理预计发生频度，分1到10级。预防措施可降低发生频度。,频度,当频度数等于1时，设计失效模式不可能发生： a) 设计可以包容期望的制造/组装变差， b) 常规控制方式可以保

16、证产品按设计意图生产。 当频度数等于10时，失效模式几乎一定发生。 以前的设计或同类设计有很多失效的历史记录。,现行设计控制,现行设计控制 指开展设计FMEA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。 有二种设计控制/特性可考虑（应优先使用第一种，其次第二种）： 预防：防止起因/机理或失效模式/后果的出现，或减少他们的出现率； 探测：查出起因/机理或失效模式并就此找到纠正措施。,现行设计控制,确定设计控制方法： 1. 列出所有可用探测的历史上曾经用过的设计评估技术。审查历史测试

17、报告等。 2. 确定并列出所有可用于失效模式的技术。从严重度最高的失效模式开始。 3. 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。,探测度,探测度 探测度是指在零部件、子系统或系统投产之前，用第二种现行设计控制方法来探测潜在失效起因/机理或失效模式（设计薄弱部分）的能力的评价指标； 总的来讲，为取得较低的探测度，计划的设计控制（如预防、确认、验证等）需要不断改进。,探测度,探测度 探测度分级指南,

18、风险顺序数(RPN)风险优先数（Risk Priority Number),RPN的计算方法是： 风险顺序数RPN = 严重度SEV 频度OCC 探测度DET RPN用于对失效模式排序。 优先对高RPN项采取纠正措施，以降低RPN值。 不管RPN数值的大小，当失效模式的严重度数高时， 就应特别引起重视。,措施,对RPN和SEV.高分值的，应考虑要采取措施； 建议措施 * 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。 建议措施,措施,在下列情况下，考虑纠正措施： RPN值太高(建议为100) (不管是对小组达成的共识，还是对顾客的强制要求而言)。 失效模式的严重

19、度大于等于9。 频度太高(由小组认可, 或为顾客强制规定)。 如对某个具体原因没有建议措施，请在本栏内加注说明。,措施,确定措施 提出建议措施是一个创造性过程。小组人员应当不加约束地考虑各种建设性措施。 一般说来，一个建议措施应当针对一个失效原因。 在措施不确定时，应当通过试验设计对小组人员提出的各种措施作系统性试验。 应对每一个失效模式作研究，并针对原因提出建议性措施，以降低RPN数 任何措施都应当验证，以确定正确性和有效性。,措施,责任和完成日期 确定责任部门和个人，确定完成日期 采取的措施 简述措施和生效日期 纠正后的RPN 重新计算纠正措施执行后的风险顺序数，并进行评估。 (如：严重度

20、、频度和不易探测度)。,过程潜在失效模式和影响分析P-FMEA,P-FMEA的目的,目的 P-FMEA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。 评价失效对顾客的潜在影响。 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。,P-FMEA的输入,输入 编制P-FMEA，多功能小组可应用的数据和参

21、考文件： 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P-FMEA,过程FMEA的顾客,过程FMEA中顾客为： 最终使用者 后续或下游制造或装配工序以及服务工作 当全面实施FMEA时，在下述情形时应FMEA： 所有的新部件/过程 更改的部件/过程 应用或环境有变化的原有部件/过程,过程FMEA输出,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FMEA的建立

22、,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。 P-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。,过程FMEA的建立,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(通常由设计、装配、制造、质量、服务及下一道工序的部门等组成)。 在最初的P-FMEA中，希望负责过程的工程师能够直接地、主动地联系所有相关部门的代表。,过程FMEA的建立,工具 在开展过程 FMEA 时， 应采

23、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,潜在的失效模式及后果分析 （过程FMEA） 项目名称 : 左前门/H8HX-000-A 工艺责任部门： 车身工程部/装配部 FMEA编号： 1450 车型年/车辆类型： 199X/狮牌4门/旅行车 关键日期： 9/30FMEA日期：(编制) 2001.1/2（修订）2001.4.18 编制： Jin 装配部 主要参加人： 页码：第 1 页 共 1 页,P-FMEA表头,项目 根据过程所属的的系统、子系统或零 部件进行分类，包括名称和编号。 年型 / 车型 汽车的年型和车型 (非汽车零件时用

24、 产品替代) 核心小组 FMEA跨部门评估小组名称、部门 过程责任 整车厂商 (OEM)、部门和责任小组,关键日期 FMEA计划完成日期，APQP进度计 划安排日期。 FMEA编号 用于追溯FMEA的内部编号 编制人 FMEA编制人的姓名、电话及所属 公司 日期 原始稿编制日期、修订号和日期,过程功能/要求,填入被分析过程的简要说明(如车削、焊接、装配、注塑等) 应评审适用的性能、材料、过程、环境和安全标准。以简洁的方式指明所分析的过程或工序的目的。 如果过程包括许多具有不同潜在失效模式的工序(如装配)，可把这些工序作为独立过程列出。 可作过程功能/要求列表，以确定要求和相关的失效模式。,过程

25、功能/要求列表,潜在失效模式,所谓潜在失效模式是指过程可能发生的不能满足过程或 设计要求的状况。是对某一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，应考虑： 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？,潜在失效模式,跨功能小组应讨论先前作业的失效模式，并假定先前的失效 模式不带入本作业。 建立新产品的失效模式清单，是一种创造性和预防性的工作， 分析、评价各种可能发生的情况。 对现存产品而言，可

26、从产品或作业的质量记录中列出符合实际 的失效模式清单。 可从标准表格中选出失效模式， 以强调统一性。 此表可用作那些具有较长的描述失效模式的字首。 表格可以根据产品零件族而产生。 检查工序可不考虑进行FMEA 分析。,潜在失效模式,表4.1: 典型的失效模式,潜在的失效后果,失效模式的潜在影响 潜在影响是指失效模式对顾客的影响。 顾客泛指指下步作业、后续作业、装配厂、最终用户和政 府法规。 当顾客是后续作业时，这种影响应描述为过程的具体表现。 (如：粘着于模具、损坏夹具、装配不上，危害操作者等等) 当顾客是最终用户时，这种影响应描述为产品或系统的具体 表现。 (如：外观不良、噪音太大、系统不工

27、作等)。 可建立通常的潜在失效模式影响清单，有助于跨功能小组的思考(脑力风暴)。,潜在的失效后果,潜在的失效后果可能是： 超差 不能装配 顾客不满意 等等,严重度,严重度 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 1-10 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

28、。,表 4.3 严重度评级,级别,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)。,失效原因,潜在失效原因 列出失效模式的潜在原因 (如：装备不当、轴承故障、设定不当)。 表 4.4 一般原因 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。,频度,频度 频度是指失效原因/机理预计发生频度，分1到10级。预防措施可降 低发生频度。 表 4.5 失效频度分级表,当前过程控制,当前过程控制 指在产生过程 FMEA 时已经采用的过程控制方法。 有两类过程控制可以考虑： 预防：防止失效的起因/机理或失效模式出现，或者降低其出现的几率(如设备维护、防错等) 探测：探测出失效的起因/机理或失效模式，导致采取纠正措施(如检验) 应先采用预防控制，后考虑探测。,探测度,探测度 评估在零件离开制造现场前，现行控制方法对失效模式或失效模式的原因得到发现的可能性。 分为 1 到 10 级。 检验能提高失效模式或失效原因的探测能力。,探测度,表 4.6 探测度分级表,风险顺序数 (RPN),RPN 的计算方法是： 风险顺序数RPN = 严重度SEV 频度OCC 探测度DET RPN 用于对失效模式排序