FMEA讲义080525

1、2022/3/61Failure Mode and Effect Analysis潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析2022/3/62p潜在失效模式及后果分析与失效分析比较潜在失效模式及后果分析与失效分析比较失效分析失效分析 失效已经产生 核心：纠正 诊断已知的失效 指引的是开发和生产潜在的失效模式及后果分析潜在的失效模式及后果分析失效还未产生,可能发生、但不是一定要发生核心：预防评估风险和潜在失效模式的影响开始于产品设计和工艺开发活动之前指引贯穿整个产品周期2022/3/63p失效的定義失效的定義失效失效產品在工作範圍內,導致零元件的破裂、斷裂、卡死、損壞現象在規定條件下(環境、操

2、作、時間)不能完成既定功能.在規定條件下,產品參數值不能維持在規定的上下限之間2022/3/64p典型的失效模式典型的失效模式失效模式應以規範化技術術語描述,不同於顧客察覺的現象.2022/3/65p潛在的失效後果潛在的失效後果對最終使用者對下道工序2022/3/66p風險的累計風險的累計2022/3/671.FMEA的定義的定義:結構性的方法:l確認產品或工程可能失敗的途徑l估計與特殊要因相聯繫的風險l優化為減小風險而采取的措施l評估設計確認計劃或者現時的管理計劃(工程)根本定向l確認產品或工程可能失敗的途徑,消除或減小失敗的風險p什麽是什麽是FMEA?2022/3/68pFMEA類型類型!

3、人人機器機器方法方法材料材料測量測量環境環境工藝過程工藝過程在製品的功能下道工序輸入性能最終產品的性能P-FMEA使用使用設計設計零部件零部件材料材料規格規格環境環境產品產品產品的功能產品的功能產品的功能D-FMEA潛在的原因潛在的失效潛在的後果2022/3/69pFMEA類型類型!nP-FMEA - 过程设计nP-FMEA(制程FMEA)雖然不依賴于產品設計的改變來克服工藝的缺點,但它得考慮某產品的設計特點nD-FMEA - 产品设计nD-FMEA(設計FMEA)雖然不以來與工藝過程的控制來克服設計的缺點,但它得考慮製造過程中的技術/實際局限性.P-FMEA工藝過程工藝過程D-FMEA產品部

4、件產品部件產品產品作用作用2022/3/610pFMEA的應用時機的應用時機 为达到最佳效益为达到最佳效益,FMEA必须在设计或过程失效模式被无意地纳必须在设计或过程失效模式被无意地纳入设计产品之前进行入设计产品之前进行.事先花时间进行事先花时间进行FMEA分析分析,能够容易并低成本能够容易并低成本地对产品或过程进行修改地对产品或过程进行修改,从而减少事后修改的损失从而减少事后修改的损失.2022/3/611pFMEA的應用時機的應用時機:2022/3/612pFMEA的應用時機的應用時機:事前的防範很重要事前的防範很重要 失效評估失效評估 2022/3/613pFMEA的應用時機的應用時機:

5、分析 新的工程確認 工程管理計劃中的不足建立 改善措施的優先順序評估 工程變化的風險確認 Multi-vari和DOE研究中要考慮的潛在變數指導 新工程的開發幫助 建立突破的舞臺2022/3/614pFMEA的輸入和輸出的輸入和輸出集思廣益FDM矩陣流程圖制程歷史程式知識經驗為預防要因或者探測失效模式而采取的措施所采取措施的歷史FMEA2022/3/615pFMEA團隊團隊1.谁来做谁来做DFMEA?由负责设计的工程师/工程师小组制定 -依靠小组的共同努力 -组成一个包括设计、制造、装配、售后服务、质量及可靠性等方面的专家小组. -吸收与设计有关的上游(如供方、材料、上一个相关系统设计师)和下

6、游(如下一个相关系统的设计师)的部门 -对有专利权的设计,可由供方制定2022/3/616 2.谁来做谁来做PFMEA? 由负责制造的工程师/工程师小组制定； -依靠小组的共同努力 -负责的工程师应直接、主动地同有关部门联系,这些部门包括：装配、制造、材料、质量、服务和供方,以及负责下一总成的部门.pFMEA團隊團隊2022/3/617pFMEA的術語的術語失效模式(Failure Mode)效應的影響(Effect)要因 (Cause)當前設計控制(Current Design Control)發生率(Occurrence)嚴重度(Severity)探測度(Detection)風險優先數(R

7、isk Priority Number) (RPN)2022/3/618pFMEA的術語的術語(影响的)严重度( Severity )- 影响对顾客要求的重要程度 - 如果失败发生,也可以和安全及其他风险相关1=不严重,10=非常严重) (要因的)发生率( Occurrence )- 给定要因发生并导致失败模式的 频率.有时也可以指失败模式的频率(1=不像,10=很像) 探测度( Detection ) (当前的控制能力) - 当前控制计划的探测或预防的能力： l在导致失败模式之前的要因 l在导致影响之前探测或预防的失败模式 l1=可能探测, 10=根本不可能探测2022/3/619pPFME

8、A的準備工作的準備工作1.DFMEA的工作不包含在PFMEA中PFMEA有可能成为DFMEA中对可制造性和装配性问题的补充,应该反馈到DFMEA中去.PFMEA的准备工作可以包括：-建立小组-必须的资料2022/3/6202.PFMEA必须的资料：-过程流程图；过程特性矩阵表；-动作风险分析；-现有类似过程FMEA资料；-现有的类似的过程FMA资料；-特殊过程特性明细表；-工程规范-表格：可采用QS-9000的FMEA手册推荐的表格.pPFMEA的準備工作的準備工作2022/3/621 负责过程的工程师掌握一些用于过程FMEA准备合适的文件是有帮助的.FMEA从列出过程期望做什么和不期望做什么

9、的清单,即过程意图开始. 过程FMEA应从一般过程的流程图开始.这个流程图应明确与每一工序相关的产品/过程特性.如果有的话,从相应的设计FMEA中明确的一些产品影响后果应包括在内.用于FMEA准备工作的流程图的复制件应伴随着FMEA. FMEA准备工作中所有的框图的复制件应伴随FMEA过程.2022/3/622p开始开始FMEA(1.0)1.PFMEA-过程功能过程功能/要求要求v简要描述被分析的过程/工序,如车、钻、攻丝、焊接、装配等.v尽可能短地说明该工艺过程/工序的目的；v如果该过程包括有多项不同的失效模式的工序,则这些工序单独列出.v如： -把中间轴装入变速箱箱体； -把变速箱盖装上变

10、速箱箱体,等.2022/3/6232.PFMEA-潜在失效模式潜在失效模式v(1)潜在失效模式定义v潜在的过程失效模式是指过程可能发生的不能达到过程功能要求或过程设计意图的问题的表现形式. -是对具体工序不符合要求的描述； -所谓“潜在”是指可能发生,也可能不发生. -一般情况下,它是指按规定的操作规范进行操作时的潜在失效问题 -由于过程设计中对技术与体力的能力考虑不足而造成的失效,或容易产生误操作的问题也是考虑的范围.v可能是引起下一道工序的潜在失效模式,也可能是上一道工序潜在失效后果；v对应特定工序列出每一个失效模式 -假设失效可能发生p开始开始FMEA(2.1)2022/3/624(2)

11、.过程失效模式的种类失效模式的两种类型： I类：不能完成规定的功能 -如：零件超差,错装. II类：产生了非期望功能 -如：加工过程使操作者或机器受到伤害、损坏,产生有害气体、过大的噪声、振动,过高的温度、粉尘、刺眼的光线等等.p开始开始FMEA(2.2)2022/3/625(3).过程失效模式分析对有非期望功能发生的情况下,应检查在功能栏中是否对非期望功能的限值已列出.-在考虑过程潜在失效模式时,经常使用“零件为什么会被拒收？”的思考方法.例如：焊接过程零件被拒收可能因为“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件变形”,等等例如,一个箱体与箱盖装配后被拒收的潜在原因是：“不密封”、“漏装零件”、“未

12、注润滑剂”等.-对于试验、检验过程两种可能的失效模式：接受不合格的零件拒收合格的零件p开始开始FMEA(2.3)2022/3/626(4).过程潜在失效模式的表现上游工序的失效模式可能是下游工序的失效原因,下游工序的失效模式可能是上游工序失效模式的后果一些过程失效模式的例子： -零件变形 -钻孔偏心 -铸件气孔,铸件壁厚不均,铸件金属不足,铸件组织疏松 -锻件裂纹 -淬透层厚度不足,零件表面硬度不适宜(过硬或过软) -零件表面光洁度低,外观粗糙p开始开始FMEA(2.4)2022/3/627注意：v因设备、工装设计中的问题而引起制造、装配过程的失效原则上也应包括PFMEA中； -也可以由设备、

13、工装的FMEA来实施. -在QS-9000的工具与装备补充手册(TE Supplement)中规定了有关的要求p开始开始FMEA(2.5)2022/3/6283.PFMEA潜在失效后果潜在失效后果v潜在的失效后果是指该失效模式可能带来的对顾客的影响.v顾客是广义的,包括： -最终顾客 -直接顾客(下一道工序) -中间顾客(下游工序)v失效模式的后果还包括对过程本身有关组成的影响(如对操作者与设备,对环境的影响).v描述失效的后果,应采用表达顾客关注和感受的词汇,如： -操作者眼睛受伤害p开始开始FMEA(3.1)2022/3/6293.PFMEA潜在失效后果潜在失效后果 -零件破损将机器损坏

14、-外观不良,无法装配,等等v站在顾客的角度来描述失效后果；v对最终顾客来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述 -例如：噪声、振动、工作不正常、停止工作、工作不稳定、操作力过大、异味、性能衰退、外观不良、褪色,等等v对下一道工序或下游工序的后果应使用过程、工序的性能术语来描述,如： -无法紧固,无法加工,无法装配,无法对中,无法焊接,无法平衡,危害操作人,损坏设备等等.p开始开始FMEA(3.2)2022/3/6304.PFMEA严重度严重度(S)v定义：严重度是失效模式发生时对顾客的影响后果的严重程度的评价指标. -严重度仅适用于失效的后果 -当一个失效模式有若干可能的后果,严重度将列出

15、危害程度最大的那个后果的严重度分数.v要减少失效的严重度级别数值,只能通过修改设计或工艺过程来实现.v严重度的评分采用110分.详见严重度的推荐评价准则表.p开始开始FMEA(4.0)2022/3/631推荐推荐 PFMEA严重度评价准则严重度评价准则后果评定准则：后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造/装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果.最终顾客永远是要首先考虑的.如果两种可能都存在的,采用两个严重度值中的较高者.(顾客的后果)评定准则：后果的严重度当潜在失效模式导致最终顾客和/或一个制造装配厂产生缺陷时便得出相应的定级结果.最终顾客永远是要首先考虑的.如果两种可能都存在的,

16、采用两个严重度值中的较高者.严重度级别无警告的危害当潜在的失效模式在无警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时,严重度定级非常高.或可能在无警告的情况下对(机器或总成)操作者造成危害10有警告的危害当潜在的失效模式在有警告的情况下影响车辆安全运行和/或涉及不符合政府法规的情形时,严重度定级非常高或可能在有警告的情况下对(机器或总成)操作者造成危害9很高车辆/项目不能工作(丧失基本功能).或100%的产品可能需要报废,或者车辆/项目需在返修部门返修1个小时以上82022/3/632推荐推荐 PFMEA严重度评价准则严重度评价准则高车辆/项目可运行但性能水平下降.顾客非常不满意

17、.或产品需进行分检、一部分(小于100%)需报废,或车辆/项目在返修部门进行返修的时间在0.5-1小时之间.7中等车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目不能运行.顾客不满意或一部分(小于100%)产品可能需要报废,不需分检或者车辆/项目需在返修部门返修少于0.5小时.6低车辆/项目可运行但舒适性/便利性项目性能水平有所下降.或100%的产品可能需要返工或者车辆/项目在线下返修,不需送往返修部门处理5很低配合和精加工/尖响和卡嗒响项目不舒服.多数(75%以上)顾客能发觉缺陷.或产品可能需要分检,无需报废,但部分产品(小于100%)需返工.4轻微配合和精加工/尖响和卡嗒响项目不舒服.50%的顾客能发

18、觉缺陷.或部分(小于100%)产品可能需要返工,无需报废,在生产线上其它工位返工.3很轻微配合和精加工/尖响和卡嗒响项目不舒服.有辨识力顾客(25%以下)能发觉缺陷.或部分产品(小于100%)可能需要返工,无报废,在生产线上原工位返工.2无无可辨别的影响或对操作或操作者而言有轻微的不方便或无影响.12022/3/6335.PFMEA重要程度分级重要程度分级失效模式重要性等级指被顾客(如三大汽车公司)定义的特殊特性、关键性等.PFMEA也是识别与确定特殊特性的重要工具.p开始开始FMEA(5.0)2022/3/6346.PFMEA潜在失效的起因与机理潜在失效的起因与机理(1)PFMEA的起因与机

19、理定义失效原因/机理是指使失效模式发生的原因 -一个失效模式可能的原因都应该考虑到考虑失效原因时应考虑： -输入本过程的零件/材料是正确的情况下可能的原因 -输入资源不正确的情况下可能的原因上一道工序的失效模式可能是下一道工序的失效原因；下一道工序的失效模式可能是上一道工序的失效模式的后果.误操作(人的误操作,机器的误操作)是失效模式的可能原因之一p开始开始FMEA(6.1)2022/3/6356.PFMEA潜在失效的起因与机理潜在失效的起因与机理(2)潜在失效起因与机理分析分析失效原因的方法： -使用现有类似过程的失效分析资料 -应用上下工序的关系 -应用“五个为什么？”、因果图、排列图等

20、-复杂的多因素问题采用正交试验p开始开始FMEA(6.2)2022/3/6367.PFMEA频度频度(O)v频度是指某一失效起因或机理出现的可能性大小的评估.v频度评估的依据主要参考已有过程或类似过程的统计资料,如过程的Cpk值,PPM值,故障率等.v对于无历史资料参考的过程,根据小组的经验,工程判断来估计.v按可能性大小给出110的评定分.v详见频度的推荐评价准则表.p开始开始FMEA(7.0)2022/3/637推荐的推荐的PFMEA频度评价准则频度评价准则失效发生可能性可能的失效率*频度很高：持续性失效100 个/1000 件10 50 个/1000 件9高：经常性失效 20 个/100

21、0 件8 10 个/1000 件7中等：偶然性失效 5 个/1000 件6 2 个/1000 件5 1 个/1000 件4低：相对很少发生的失效 0.5 个/1000 件3 0.1 个/1000 件2极低：失效不太可能发生0.01.个/1000 件12022/3/6388.PFMEA现行的过程控制现行的过程控制(1)现行的过程控制的定义现行的过程控制的定义是指目前采用的防止失效模式及其原因发生,或降低其发生的可能性,或在过程中查出这些失效模式以采取措施防止不合格产品或流入下游工序的措施.p开始开始FMEA(8.1)有两类过程控制可以考虑：l预防预防：防止失效的起因/机理或失效模式出现,或者降低

22、其出现的几率.l探测探测：探测出失效的起因/机理或者失效模式,导致采取纠正措施.2022/3/6398.PFMEA现行的过程控制现行的过程控制 (2)过程控制方法过程控制方法：(三道防线三道防线) -第一种方法：防止失效原因/机理的发生,或减少其发生的可能性 -第二种方法：找出失效的原因/机理,从而找出纠正措施 -第三种方法：查明失效模式p开始开始FMEA(8.2)2022/3/6408.PFMEA现行的过程控制现行的过程控制 (3)现行的过程控制分析现行的过程控制分析优先采用的控制方法是第一种,其次是第二种,最后是第三种.最差的是没有任何过程控制 -依靠检验,剔除不合格品,或对不合格品采取返

23、工的过程控制方法是一种事后措施 -它承认会产生不合格,也就是承认浪费 -抽样检验还有相当的风险 -在过程中控制措施采取得越早越好p开始开始FMEA(8.3)2022/3/6419.PFMEA探测度探测度(D)探测度是指零件在离开该制造工序或装配工序之前,采用上述的第二种现行过程控制方法找出失效模式原因/机理,和第三种过程控制方法找出失效模式的可能性大小.-随机抽查不能改善探测度-以统计原理为基础的抽样检测是有效改善探测度的措施-增加样本容量和抽样频率都有助于改善探测茺-100%检验的办法成本高,而且也不一定是有绝对把握的.它会受到测量系统变差的影响-100%目识检查法还受到人的判断能力的影响,

24、以及失效模式性质是否易于用目识方法发现-不能认为100%检查就具有高的探测度.p开始开始FMEA(9.0)2022/3/642推荐的推荐的PFMEA探测度评价准则探测度评价准则探测性准则 检查类别探测方法的推荐范围探 测度ABC几乎不可能绝对肯定不可能探测不能探测或没有检查10很微小控制方法可能探测不出来只能通过间接或随机检查来实现控制9微小控制有很少的机会能探测出只通过目测检查来实现控制8很小控制有很少的机会能探测出只通过双重目测检查来实现控制7小控制可能能探测出用制图的方法,如SPC(统计过程控制)来实现控制.6中等控制可能能探测出控制若干零件离开工位后的计量测量,或者零件离开工位后100

25、%的止/通测量5中上控制有较多机会可探测出在后续工位上的误差探测,或在作业准备时进行测量和首件检查(仅适用于作业准备的原因)4高控制有较多机会可探测出再工位上的误差探测,或利用多层验收在后续工序上进行误差探测：供应、选择、安装、确认.不能接受有差异零件3很高控制几乎肯定能探测出在工位上的误差探测(自动测量并自动停机).不能通过有差异的零件.2很高肯定能探测出由于有关项目已通过过程/产品设计彩了防错措施,有差异的零件不可能产出.1检验类别： A.防错 B.量具 C.人工检验2022/3/64310.DFMEA风险顺序数风险顺序数(RPN)RPNRisk Priority Numberl-潜在失效

26、的风险评估l RPN=(S)(O)(D);用它来表示设计风险的度量,RPN的数值11000之间；RPN值为解决问题的优先顺序提供参考.当RPN相近的情况下,应优先注意S大的失效模式,以及S和O都较大的失效模式.如RPN值很高,设计人员必须采取纠正措施；不管RPN多大,只要S高时,就要引起特别注意.p开始开始FMEA(10.0)2022/3/644pFMEA表表- 評估方式示例評估方式示例工序和輸入潛在失效模式潛在失效影響SEV潛在的要因OCC當前控制方法DETRPN推薦的措施研究的工序/输入是什么?关键输入如何出错？对关键输出变量的影响?对顾客影响的严重度？什么导致关键输入出错?要因或失败模式

27、的频度？现存的预防要因或失败模式的控制方法和程序检查和检验)是什么？探测不良或失败模式难易度？减小要因的发生率或改善探测的措施是什么？2022/3/645pFMEA表表-示例示例工序關鍵工程輸入失敗模式影響要因目前的控制方法切割剪切速度速度太快毛刺錯誤的設定點作業者確認損害刀刃和材料差的校正月保全速度太慢切割不足錯誤的設定點作業者確認圓邊差的校正月保全刀刃損傷無衝孔衝孔速度速度太快損壞沖床錯誤的設定點無差的校正季度保全速度太慢材料變形差的校正無錯誤的特徵尺寸差的校正季度保全速度變化變化的特徵尺寸目前的散布無2022/3/646p要因的嚴重度要因的嚴重度,發生率發生率,探測度打分探測度打分.工序關鍵工程輸入失敗模式影響SEV要因OCC目前的控制方法DETRPN切割剪切速度速度太快毛刺9錯誤的設定點7作業者確認6378損害刀刃和材料9差的校正2月保全354速度太慢切割不足6錯誤的設定點4作業者確認6144圓邊6差的校正2月保全3366刀刃損傷5無10300衝孔衝孔速度速度太快損壞