FMEA--潜在的失效模式及后果分析

1、NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y潜在的失效模式及后果分析潜在的失效模式及后果分析 Potential Failure Mode and Effects Analysis NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y目录目录1. 课程目的课程目的2. QS 9000背景背景3. FMEA 介绍介绍4. FMEA - 启动启动5. 设计设计FMEA 的开发的开发6. 过程过程FMEA7. 总结总结-下一步做什么下一步做什么!NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y课程目课程目的的 帮助理解失效模式及后果分析在设计及过程中的应用。帮助理

2、解失效模式及后果分析在设计及过程中的应用。 确定确定FMEA在在QS 9000和和APQP过程中的位置。过程中的位置。 确定针对你的产品使用确定针对你的产品使用FMEA的适用的标准。的适用的标准。NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y2 QS 9000背景背景NEVILLE | CLARKE Q U A L I T YQS 9000 - 美国汽车工业标准美国汽车工业标准 通用汽车，福特和克莱斯勒对供应商要求的统一通用汽车，福特和克莱斯勒对供应商要求的统一 以以ISO9001：1994标准（质量体系国际标准）为基础标准（质量体系国际标准）为基础 要求独立的第三方注册机构的评

3、审和认证要求独立的第三方注册机构的评审和认证NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y汽车工业实施汽车工业实施QS 9000的目标的目标 开发一个基本的质量体系，以便能够：开发一个基本的质量体系，以便能够： 持续改进持续改进 强调缺陷预防强调缺陷预防 减少供应链中的变异和浪费减少供应链中的变异和浪费NEVILLE | CLARKE Q U A L I T YQS 9000出版物的结构出版物的结构APQPFMEAPPAPMSASPCQSAQS 9000NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y3 FMEA 介绍介绍NEVILLE | CLARKE Q U A

4、L I T Y什么是失效模式及后果分析什么是失效模式及后果分析 一种分析，识别和量化设计和制造应用中的一种分析，识别和量化设计和制造应用中的“潜在潜在”失效的失效的技术技术 FMEA 用于防止无意中将设计或过程失效模式设计进入产用于防止无意中将设计或过程失效模式设计进入产品品NEVILLE | CLARKE Q U A L I T YFMEA 目前用于何处？目前用于何处？ 航空业航空业 - 复杂的体系，过程和产品复杂的体系，过程和产品 小批量生产小批量生产 汽车业汽车业 - 复杂的体系，过程和产品复杂的体系，过程和产品 大批量生产大批量生产NEVILLE | CLARKE Q U A L I

5、T Y什么时候使用什么时候使用FMEA？ 在产品质量先期策划过程（在产品质量先期策划过程（APQP）期间期间 设计设计FMEA在产品设计和开发阶段应用在产品设计和开发阶段应用 过程过程FMEA在过程设计和开发阶段应用在过程设计和开发阶段应用NEVILLE | CLARKE Q U A L I T YAPQP过程过程图图1 策划策划2 产品设计和开发产品设计和开发3 过程设计和开发过程设计和开发4 产品和过程确认产品和过程确认生产生产概念提出概念提出和批准和批准项目批准项目批准样件样件试生产试生产 投产投产计划和确计划和确定项目定项目产品设计和产品设计和开发验证开发验证过程设计和过程设计和开发验

6、证开发验证产品和过产品和过程确认程确认反馈评定和反馈评定和纠正措施纠正措施设计设计FMEA过程过程FMEANEVILLE | CLARKE Q U A L I T YFMEA - 团队方法团队方法 使用设计工程，制造工程和相关的人员使用设计工程，制造工程和相关的人员 团队要求下列组合：团队要求下列组合： 经验经验/过去问题的知识过去问题的知识 有效的团队管理有效的团队管理 对所有活动的观测结果文件化对所有活动的观测结果文件化NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y总的原则总的原则设计或过设计或过程功能程功能潜在失效潜在失效模式模式潜在原因潜在原因现有设计现有设计控制控制失效

7、的潜失效的潜在后果在后果确定严确定严重度重度确定频度确定频度确定不易探测度确定不易探测度NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y风险顺序数（风险顺序数（RPN） RPN=后果的严重度后果的严重度X失效可能性失效可能性X不易探测度不易探测度 取值范围在取值范围在1到到1000NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y设计设计FMEA潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析 系统（设计（设计 FMEA）FMEA 编号： 子系统第 页共 页 零部件 设计责任： 编制人： 车型年/车型： 关键日期： FMEA 日期： （编制） （修订） 核心小组： 措施结果措

8、施结果项目项目 功能功能潜在潜在失效模式失效模式潜在潜在失效的后果失效的后果严严重重度度级级别别潜在失效的潜在失效的原因原因/机理机理频频度度现行现行设计设计控制控制不不易易探探测测度度RPN建议建议措施措施责任责任和目标和目标完成日期完成日期采取的措施采取的措施严严重重度度频频度度不不易易探探测测度度RPNNEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y你为什么要做你为什么要做FMEA满足顾满足顾 客要求客要求减少失减少失 效风险效风险保持竞保持竞争力争力 改进产改进产 品质量品质量NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y机会机会 所有的制造问题中有所有的制造

9、问题中有80%是由糟糕的设计引起的。是由糟糕的设计引起的。 制造停工使英国每年损失制造停工使英国每年损失470万生产小时。万生产小时。 对于许多制造过程，缺陷产品仍然以百分数来测量，而不对于许多制造过程，缺陷产品仍然以百分数来测量，而不是以百万件中缺陷产品数来测量。是以百万件中缺陷产品数来测量。NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y4 FMEA - 启动启动NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y如何开如何开始始 建立跨部门工作组建立跨部门工作组 提供充分的时间对设计和过程进行充分的评价提供充分的时间对设计和过程进行充分的评价 评价设计要求评价设计要求

10、 评价过程要求评价过程要求 确保对发现结果适当地文件化确保对发现结果适当地文件化NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y评价设计要求评价设计要求 选择一个设计系统选择一个设计系统/子系统来评价（设计子系统来评价（设计FMEA） 开发一个关于设计预期做什么的清单开发一个关于设计预期做什么的清单 识别设计不想做什么识别设计不想做什么 倾听顾客的呼声倾听顾客的呼声 绘制分解设计系统和子系统的方框图绘制分解设计系统和子系统的方框图NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y例子例子 电热水壶的设计要求是什么？电热水壶的设计要求是什么？ 设计必须做什么？设计必须做什么

11、？ 设计不应做什么？设计不应做什么？NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y设计必须设计必须 烧水到正确温度烧水到正确温度 指示灯显示正确指示灯显示正确设计不应做设计不应做 水加热到正确温度以前水加热到正确温度以前切断电源切断电源 漏水漏水 壶身烫手壶身烫手NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y练习练习评审一个简单产品的设计要求，例如：评审一个简单产品的设计要求，例如： 自来水笔自来水笔 你自己的产品你自己的产品 另外一个例子另外一个例子NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y倾听顾客的呼声倾听顾客的呼声 保修数据保修数据 顾客退还

12、缺陷产品顾客退还缺陷产品 中间商的信息中间商的信息 顾客的调查顾客的调查/诊断诊断 竞争对手分析竞争对手分析 顾客抱怨顾客抱怨NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y绘制方框图绘制方框图 将设计系统或子系统分解到零件将设计系统或子系统分解到零件 显示设计系统或子系统的要素之间的联系显示设计系统或子系统的要素之间的联系 评价部件和装配方法评价部件和装配方法NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y例子例子 绘制一个方框图分解电水壶的设计系统绘制一个方框图分解电水壶的设计系统 识别零件和连接方式识别零件和连接方式NEVILLE | CLARKE Q U A L

13、 I T Y方框图：电水壶方框图：电水壶加热元件加热元件 C开关开关 D热敏开关热敏开关 E壶身壶身 A水量计水量计 F盖盖 B电插头电插头 G零件零件A 壶身壶身B 盖盖C 加热元件加热元件D 开关开关E 热敏开关热敏开关F 水量计水量计G 电插头电插头连接方式连接方式1 装接装接2 模压插头模压插头/三头连接器三头连接器3 电极电极/螺纹螺纹4 双金属电连接器双金属电连接器5 电线电线6 螺钉螺母螺钉螺母7 胶胶5 476123NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y练习练习做一个简单产品的方框图，例如：做一个简单产品的方框图，例如： 自来水笔自来水笔 你自己的产品你自

14、己的产品 另外一个例子另外一个例子NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y评价制造过程要求（过程评价制造过程要求（过程FMEA） 在可行性研究阶段或可行性研究阶段之前进行在可行性研究阶段或可行性研究阶段之前进行 在过程的开发阶段进行评审在过程的开发阶段进行评审 倾听顾客的声音倾听顾客的声音 制定过程流程图制定过程流程图NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y过程过程FMEA 的应的应用用 新零件新零件/过程过程 零件零件/过程的变更过程的变更 在新的应用环境中的结转零件在新的应用环境中的结转零件/过程过程NEVILLE | CLARKE Q U A L

15、I T Y 过程过程FMEA 假设所设计的产品将满足设计意图假设所设计的产品将满足设计意图 由于设计的薄弱导致的潜在失效，可以包括在过程由于设计的薄弱导致的潜在失效，可以包括在过程FMEA中中，但不是必须的，但不是必须的NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y过程流程过程流程图图 识别与各项操作相关的产品（过程参数）识别与各项操作相关的产品（过程参数） 按照低，中等和高风险对各参数分类按照低，中等和高风险对各参数分类 评价高风险区域评价高风险区域NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y例子例子 对水量计与壶身的装配过程绘制过程对水量计与壶身的装配过程绘制

16、过程FMEA流程图。流程图。NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y过程过程FMEA流程图流程图/风险评审风险评审（水量计与壶身的装配水量计与壶身的装配）过程步骤过程步骤 从托架上取下胶水枪 将胶水涂在壶身 将水量计在壶身上定位 将水量计按在壶身，使胶水凝固-等10秒钟 将胶水枪送回托架风险评价风险评价 低风险 高风险 中等风险 中等风险 低风险注：对所有高风险应用中都要求过程注：对所有高风险应用中都要求过程FMEANEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y练习练习 针对一个简单的产品做一个过程针对一个简单的产品做一个过程FMEA流程图风险评价，例流程图风

17、险评价，例如：如： 自来水笔自来水笔 - 笔夹与笔身的安装笔夹与笔身的安装 你的产品你的产品 另外一个例子另外一个例子NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y总结总结新的新的 更改的更改的设计设计评价评价方框图方框图设计设计FMEA过程过程FMEA过程过程产品产品 过过程程 特性特性过程流过程流程图程图NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y5 设计设计FMEA的开发的开发完整地介绍这一技术完整地介绍这一技术NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y设计设计FMEA潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析 系统（设计（设计FMEA）

18、FMEA编号： 子系统第 页共 页 零部件 设计责任： 编制人： 车型年/车型： 关键日期： FMEA日期： （编制） （修订） 核心小组： 措施结果措施结果项目项目 功能功能潜在潜在失效模式失效模式潜在潜在失效的后果失效的后果严严重重度度级级别别潜在失效的潜在失效的原因原因/机理机理频频度度现行现行设计设计控制控制不不易易探探测测度度RPN建议建议措施措施责任责任和目标和目标完成日期完成日期采取的措施采取的措施严严重重度度频频度度不不易易探探测测度度RPN第第2阶段阶段第第1阶段阶段第第3阶段阶段第第4阶段阶段第第6阶段阶段第第5阶段阶段NEVILLE | CLARKE Q U A L I

19、T Y第第1阶段：完成表头阶段：完成表头 FMEA 编号编号 系统标识，例如零件名称系统标识，例如零件名称/号码号码 设计责任设计责任 编制人编制人 车型年车型年/车辆类型车辆类型 关键日期关键日期 FMEA日期日期 核心组核心组NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第2阶段：失效模式和后果阶段：失效模式和后果 确定设计项目确定设计项目/功能功能 指明潜在失效模式（引用清单）指明潜在失效模式（引用清单） 识别潜在失效的后果识别潜在失效的后果 计算后果的严重度数（引用表格）计算后果的严重度数（引用表格） 弄清任何特殊的产品特性弄清任何特殊的产品特性NEVILLE | CL

20、ARKE Q U A L I T Y第第2阶段阶段典型的失效模式典型的失效模式裂纹 泄露 氧化 断裂 变形 松动 粘连 短路（电）后后 果果 评评定定准准则则：后后果果的的严严重重度度 严严重重度度 无无警警 告告的的严严重重危危害害 严重度数很高，潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项。发生时无预兆。 10 有有警警 告告的的严严重重危危害害 严重度数很高，潜在失效模式严重影响车辆安全运行和/或包含不符合政府法规项。发生时有预兆。 9 很很高高 车辆/项目不工作，丧失基本功能 8 高高 车辆/项目工作，但性能下降，顾客不满意 7 中中等等 车辆/项目工作，但舒适性/方便性

21、项目不工作，顾客感觉不舒服 6 低低 车辆/项目工作，但舒适性/方便性项目性能下降，顾客感觉有些不舒服 5 很很低低 配合和外观/尖响和卡嗒响项目不符合要求，大多数顾客注意该缺陷 4 轻轻微微 配合和外观/尖响和卡嗒响项目不符合要求，有半数顾客注意该缺陷 3 很很轻轻微微 配合和外观/尖响和卡嗒响项目不符合要求，很少有顾客注意该缺陷 2 无无 无影响 1 NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第3阶段：潜在原因阶段：潜在原因 潜在失效原因（见清单）潜在失效原因（见清单） 确定可能发生的频度（见表格）确定可能发生的频度（见表格） 计算可能失效的比率计算可能失效的比率NEV

22、ILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第3阶段阶段典型失效原因典型失效原因指定了错误材料指定了错误材料 润滑能力不够润滑能力不够 设计生命假设不当设计生命假设不当 维护指南不当维护指南不当应力过大应力过大 环境保护不好环境保护不好 计算方法错误计算方法错误典型的失效机理典型的失效机理 屈服屈服 疲劳疲劳 材料稳定性材料稳定性 蠕变蠕变 磨损磨损 腐蚀腐蚀失效可能性失效可能性可能的失效比率可能的失效比率分数分数= 1/210非常高：失效几乎不可避免1/391/88高：重复发生过的失效1/2071/8061/4005中等：偶尔失效1/200041/150003低：极少失效1/15

23、00002极低：不太可能失效=1/2=0.3391/8=0.518高：一般与类似前面过程的过程相联系，经常失效1/20=0.6771/80=0.8361/400=1.005中等：一般与类似前面过程的过程相联系，偶尔失效，但比率不大。1/2000=1.174低：与类似过程相联系的孤立的失效。1/15000=1.333非常低：仅与单一的过程相联系的孤立的失效。1/150000=1.502极低：失效可能性极小。即使与单一过程相联系的=1.671NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第4阶段：现有过程控制阶段：现有过程控制 建立现有过程控制建立现有过程控制 确定探测的可能性（使

24、用表格）确定探测的可能性（使用表格）NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第4阶段阶段探探 测测 性性评评 价价 准准 则则 ： 在在 下下 一一 个个 或或 后后 续续 过过 程程 前前 ， 或或 零零 部部 件件 离离 开开 制制 造造 或或 装装 配配 工工 位位 之之前前 ， 利利 用用 过过 程程 控控 制制 方方 法法 找找 出出 缺缺 陷陷 存存 在在 的的 可可 能能 性性 由由 设设 计计 控控 制制 可可 探探 测测 的的 可可能能 性性不不 易易 探探 测测 度度 数数绝 对 不 可 能已 知 的 控 制 方 法 不 可 能 找 出 失 效 模 式

25、10很 微 小现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 很 微 小9微 小现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 微 小8很 小现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 很 小7小现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 小6中 等现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 中 等5中 上现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 中 等 偏 上4高现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模 式 的 可 能 性 高3很 高现 行 控 制 方 法 找 出 失 效 模

26、式 的 可 能 性 很 高2几 乎 肯 定现 行 控 制 方 法 几 乎 肯 定 能 够 找 出 失 效 模 式 。 已 知 相 似 过 程 可 靠 的 探测 控 制 方 法1NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y过程潜在失效模式和后果分析的风险指数的评估准则过程潜在失效模式和后果分析的风险指数的评估准则( (VDA)VDA)估计严重度数S估计频度数O对照的PPM失效值估计不易探测度数D探测方法的准确程度 非常高 10.安全性风险,不符 9. 合法规,车辆不能运行 高 8. 车辆的性能受到很大损害.立刻送到 7. 修理厂检查的要求很强烈.影响重要的子系统 的功能. 中等

27、6. 车辆的性能受到损害.立刻送到修理 5. 厂检查的要求不强列.影响重要的舒 4. 适性和便利性系统的功能. 低 3. 车辆的性能受到一些影响.在下次到 2. 修理厂的常规检查中予以清除,较小的影响 舒适性和便利性系统. 非常低 1. 对性能有非常小的影响,只有有经验的人才 能感觉到. 非常高 10.失效原因发生的频率 9. 非常高,过程不可用,不适用 高 8. 失效原因重复发生。 7. 过程不准确。 中等 6. 失效原因偶尔发生。 5. 过程不太准确。 4. 低 3. 失效原因发生的频率 2. 较低。过程准确。 非常低 1. 失效原因不太可能发生。 500，000 100，000 50，0

28、00 10，000 5，000 1, 000 500 100 50 1 非常高 10.不可能找出已发生的失效原 9. 因，失效原因不能防止 高 8. 较小的可能找出已发生的失 7. 效原因。失效原因可能找不到， 测试方式不确定。 中等 6. 可能找出已发生的失效原 5. 因。测试方式基本确定。 4. 低 3. 非常大的可能找出已发生的失效 2. 原因。测试方式确定，例如采用 几种相互独立的检验进行测试。 非常低 1. 肯定能找出失效原因。909897.7%99.9%99.9%NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y第第5阶段：计算阶段：计算RPNRPN=严重度数严重度数X频

29、度数频度数X不易探测度数不易探测度数NEVILLE | CLARKE Q U A L I T YRPN0 0100100200200300300400400500500600600700700800800900900100010001 12 23 34 45 56 67 78 89 91010分数分数RPNRPNRPN=1RPN=1RPN值大于值大于150时应改进时应改进可以看到对中间点以上的数值必须采取纠正措施可以看到对中间点以上的数值必须采取纠正措施严重度数频度数不易探测度数111222333444555666777888999101010125NEVILLE | CLARKE Q U A

30、 L I T Y第第6阶段：纠正措施阶段：纠正措施 建议改进措施建议改进措施 过程职责和拟完成日期过程职责和拟完成日期 记录所采取的措施记录所采取的措施 重新计算重新计算RPNNEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y练习练习针对下面一种情况开发一个包括过程流程图的过程针对下面一种情况开发一个包括过程流程图的过程FMEA：（A） 自来水笔自来水笔（B） 你自己的产品你自己的产品（C） 其他例子其他例子NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y7 总结总结 -下一步是什么！下一步是什么！NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y我们应该已经完

31、成了：我们应该已经完成了： 开发设计开发设计FMEA 的方法的方法 确定过程要求确定过程要求 使用方框图（作为工具）使用方框图（作为工具） 识别失效模式识别失效模式 确定潜在失效后果确定潜在失效后果 确定潜在失效原因确定潜在失效原因 识别现有设计控制识别现有设计控制 计算风险（计算风险（RPN） 必要时改进必要时改进NEVILLE | CLARKE Q U A L I T Y 开发过程开发过程FMEA 的方法的方法 确定制造过程功能确定制造过程功能 使用过程流程图（作为工具）使用过程流程图（作为工具） 识别失效模式识别失效模式 确定潜在失效后果确定潜在失效后果 确定潜在失效原因确定潜在失效原因 识别现有过