FMEA失效模式与后果分析531解析课件

1、2022/8/171第四版 2012年4月叶礼平失效模式与后果分析 第1页，共81页。2022/8/172目录1.0 FMEA概述2.0 SFMEA(系统FMEA) 3.0 DFMEA(设计FMEA)4.0 PFMEA(过程FMEA)5.0 演练6.0 附录第2页，共81页。2022/8/1731.1 FMEA的含义(1)Potential Failure Mode and Effects Analysis潜在失效模式及后果分析第3页，共81页。2022/8/1741.1 FMEA的含义(2)FMEA是一种预防失效,并进行失效的后果分析，加以预先防止的可靠性设计工具。它对各种可能的风险进行评价

2、、分析，以便在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平。目的-防患于未然本质-工程分析第4页，共81页。2022/8/1751.1 FMEA的含义(3)如何找到理想的梦中恋人？第5页，共81页。2022/8/1761.1 FMEA的含义(4)第6页，共81页。2022/8/1771.2 FMEA思想 (1) FMEA 是一种可靠性设计的缺陷预防技术，是实现预防为主的重要手段之一。 SPC可以有预防作用，但是那是要通过事后的数据做出分析，再预防后续的失效发生，亦即先有失败，再预防以后的失败。 FMEA是从设计到过程都体现了不要先有失败就预防以后的失败，如火箭发射、脑内取子弹等。

3、 所以FMEA强调事前发生的措施，而不是事后发生的演练。 第7页，共81页。2022/8/1781.2 FMEA的基本概念 “早知道 就不会”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 造成美国等国的大停电早知道 不滥砍滥伐 就不会 造成泥石流早知道 作好桥梁设计 就不会 造成重庆彩虹大桥倒塌有些 早知道 是必需的！有些 就不会 是不允许发生的核电厂、水库、卫星、飞机、十大召回事件 有效运用 FMEA 可减少事后追悔三鹿事件第8页，共81页。2022/8/179 “我先 所以没有”我先 看了气象预报 所以没有 淋成落汤鸡我先 评估金融大楼高度 所以没有 影响飞机

4、安全我先 设计电脑防火墙 所以没有 被骇客入侵我先 作好桥梁设计 所以没有 造成重庆彩虹大桥倒塌有些 我先 是必需的！有些 所以没有 是可预期避免的核电厂、水库、卫星、飞机、十大召回事件 有效运用 FMEA 可减少事后追悔第9页，共81页。2022/8/17101.2 FMEA思想 一个良好的FMEA必須具备：1.确认已知及潜在失效模式2.确认每一失效模式的效应和原因3.依据风险顺序数RPN(产品的严重度、频度 及探測度)4.提供问题改正行动及跟催第10页，共81页。2022/8/17111.3 FMEA目的(1) FMEA是一种系统方法，使用制式表格及问题解决方法以确认潜在失效模式及其效应，

5、并评估其严重度、频度、探测度及目前控制方法，从而计算风险优先指数(RPN)，最后采取进一步改善方法，如此持续进行，以达防患失效模式及效应发生於未然 第11页，共81页。2022/8/1712灾难性缺陷是FMEA学科发展的有力因素。美国军事行业在1949年开始实行FMEA。1950由美国格魯曼(Grumman)飞机公司再次提出应用于飞机主操纵系统的失效分析。1957年波音(Boeing)与马丁(Martin Marietta)公司在其工程手冊中正式提出FMEA的作业程序。美国国家航空及宇宙航行局（NASA）在二十世纪60年代进一步推广使用,证明了FMEA存在的价值。FMEA迅速推广到许多不同的领

6、域:1.4 FMEA的历史(1)22位航天员失去了生命，18位飞行员死于意外。第12页，共81页。2022/8/17131.5 FMEA 之因果模式1.设计不当2.制造不当3.使用不当4.磨耗5.安裝不正确6.逐渐老化1.实体破坏2.操作中失效3.功能退化4.功能不稳定1.安全失效2.机能失效3.控制失效感觉、外观人机料法环CAUSEMODEEFFECT第13页，共81页。2022/8/17141.6 FMEA作业展开任务确认决定分析层级列举故障模式机能方块图流程步骤分析表选定故障模式制作FMEA表列举故障原因提出对策方案RPN评价选定对象B.S故障事例试验报告不良报告顾客抱怨经验累积DFME

7、APFMEA系統、子系統、零件第14页，共81页。2022/8/17151.7 FMEA的分类FMEA分为三类：SFMEADFMEAPFMEA另有：MFMEA(设备FMEA)SeFMEA(服务FMEA)第15页，共81页。2022/8/17161.8 FMEA分析顺序潜在失效模式潜在失效后果严重度S级别潜在失效起因/机理频度O现行控制探测度DRPN建议措施责任及目标完成日期措施结果预防探测采取的措施SODRPN子系统功能要求会是什么问题？-无功能-部分功能/功能过强/功能降级-功能间歇-非预期功能后果是什么？有多糟糕？起因是什么？发生的频率如何？怎样能得到 预防和探测？该方法在探测时有多好？能

8、做些什么？-设计更改-过程更改-特殊控制-标准、程序或指南的更改第16页，共81页。2022/8/17171.9 设计FMEA和过程FMEA的小组 1.包括设计装配/制造/采购/质量/生管/物料控制部门的代表，组长可以轮流由各部门代 表担任2.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 第17页，共81页。2022/8/17182.0 SFMEA(系统FMEA)SFMEA(系统FMEA)第18页，共81页。2022/8/17192.1 系统、子系统和部件FMEA的含义 系统 FMEA 为帮助示意系统

9、、子系统和部件FMEA的含义，以下提供示例，如图1（关于接口和交互作用）。图1 接口和交互作用 FMEA小组负责确定相关FMEA的范围.图F1的示例表明小组已确定了在进行系统FMEA时必须考虑的子系统A、B、C和D，以及在完成系统FMEA必须考虑构成该系统一部分的外围环境。 子系统A子系统B子系统C子系统D系统第19页，共81页。2022/8/17202.2 系统的构成及FMEA分析系统等级 子系统等级 部件等级 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99.5百分比成年男子骑用，舒适便利。等等功能（1）：便于使用潜在失效模式：*方向把不好用*脚踏板不好用功能

10、（2） ： 提供可靠的交通动输潜在失效模式：*链条经常断开*需要经常修理车胎功能（3） ： 提供舒适的交通运输潜在失效模式：*车座位置不舒服自行车功能（1） ： 为座位支撑提供稳定的附属物潜在失效模式：*座位支撑的结构性失效*座位支撑的过大变形功能（2） ： 提供好看的外观潜在失效模式：*外观（光亮度）变坏*漆皮开裂前轮总成把手总成车座总成链轮总成后轮总成链轮管下后车管功能（1） ： 提供结构性支撑潜在失效模式：*结构性失效*过大变形功能（2） ： 对正确的车架几何外形提供尺寸控制潜在失效模式：*车架安装点的长度过长*车架安装点的长度过短功能（3） ： 为车架总成的生产方法（焊接）提供支持。潜

11、在失效模式下前车管车架链条总成上部车架第20页，共81页。2022/8/17213. DFMEA第21页，共81页。2022/8/17223.1 DFMEA 设计失效模式及效应分析Design FMEA is LIVING document and should设计FMEA是一份动态的文件be initiated before or at design concept finalization 在一个设计概念最终形成之时或之前开始be continually updated在产品开发的各个阶段, 发生更改或获得更多的信息时, 持续予以更新be fundamentally completed b

12、efore production drawing release在产品加工图样完工之前全部完成第22页，共81页。2022/8/17233.1 DFMEA 设计失效模式及效应分析DFMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺憾DFMEA考虑制造的限制Mold drafts 拔模斜度 Assembling space 装配空间Tolerances / capability 公差 / 过程能力设计FMEA通用案例.ppt第23页，共81页。2022/8/17243.2 Development of a Design FMEA 设计FMEA的开始 确定设计意图“Listing of what desig

13、n is expected to do andwhat is expected not to do”“列出设计期望做什么和不期望做什么?第24页，共81页。2022/8/17253.2 Development of a Design FMEA设计FMEA的开始Source of information 资料来源QFD 质量功能展开Product Requirement 产品要求Manufacturing requirement 生产要求 “Design Intent” “设计意图”第25页，共81页。2022/8/17263.3设计框图（1）DFMEA Recommended tool : B

14、lock Diagram（结构图）DFMEA建议工具 : 框图To understand 明白Housing灯罩input to the block 输入Slip fitfunction of the block 功能Batteries电池plate弹簧Compressive fit压紧装接output form the block 输出Snap fit 卡扣连接滑动配合图二 车灯设计框图（1）第26页，共81页。2022/8/17273.3设计框图（2） 下述示例是一个关系框图。FMEA小组也可以用其他形式的框图阐明他们分析中考虑的项目。A、灯罩 1、不 连 接 B、电池（2节直流） C、开

15、关 2、铆 接D、灯泡总成 3、螺纹连接E、电极 4、卡口连接F、弹簧 5、压紧装接开关开/关C灯罩A极板B+电池B弹簧F灯泡总成D图三 车灯设计框图（2）第27页，共81页。2022/8/17283.7DFMEA示例第28页，共81页。2022/8/17293. 7DFMEA的详细內容（1）FMEA Number FMEA编号 System, Subsystem, or Component Name and Number 系统、子系统或零部件的名称及编号Enter the FMEA document number, which may be used for tacking. 填入FMEA文

16、件编号, 以便查询。 Indicate the appropriate level of analysis and enter the name and number of the system, subsystem, or component being analyzed.注明适当的分析级別並填入被分析的系統、子系统或部件的名称及编号。第29页，共81页。2022/8/17303. 7DFMEA的详细內容（2）Design Responsibility设计责任Prepared By编制者Model Year(s) /Program(s)车型年/项目Enter the OEM, departm

17、ent, and group. Also include the supplier name, if applicable.填入整车厂、部门和小组。 如适用, 还包括供方的名称。Enter the name, telephone number, and company of the engineer responsible for preparing the FMEA.填入负责编制FMEA的工程师的姓名、 电话和所在公司的名称。Enter the intended model year(s)/program(s) that will use and/or be affected by the

18、design being analyzed (if know).填入所分析的设计将要应用和 / 或影响的车型年 / 项目(如已知的话)。第30页，共81页。2022/8/17313. 7DFMEA的详细內容（3）Key Date关键日期FMEA DateFMEA日期Core Team核心小组Item/Function 项目 / 功能/要求Enter the initial FMEA due date, which should not exceed the schedule production date填入初次FMEA应完成的时间, 该日期不应超过计划的生产日期。Enter the date

19、 the original FMEA was compiled and the latest revision date.填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。List the names of the responsible individuals and departments that have the authority to identify and/or perform tasks.列出有权确定和 / 或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名。Enter the name and other pertinent information of the item being an

20、alyzed.填入被分析项目的名称和其它相关信息。第31页，共81页。2022/8/17323. 7DFMEA的详细內容（4）Potential Failure Mode 潜在失效模式第32页，共81页。2022/8/1733与功能相关的普通失效模式包括： 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熟练的无能第33页，共81页。2022/8/17343. 7DFMEA的详细內容（6） (11)潜在失效后果 潜在失效后果，就是失效模式对系统功能的影响，就如顾客感受的一

21、样。第34页，共81页。2022/8/1735水箱支架断裂水箱后倾，与风扇碰撞水箱中冷却液泄露冷却系过热汽车停驶根源模式中间模式最终模式不平道路引起震动与车体扭转环境条件产生异响伴生模式发动机气缸最终模式失效链3. 7DFMEA的详细內容（7）第35页，共81页。2022/8/1736失效链 根源模式中间模式最终模式充电时不能限压电池发生过充焊锡脱落线路板短路跌落时发生震动环境条件锡渣碰到线路板电池发热伴生模式电池损坏3. 7DFMEA的详细內容（8）第36页，共81页。2022/8/1737电池贮存一段时间根源模式正、负极片接触正、负极碎料掉入电池壳或正、负极片膨胀 电池微短路或短路充不进电

22、零电压或低电压中间模式电池报废最终模式伴生模式失效链3. 7DFMEA的详细內容（9）第37页，共81页。2022/8/17383. 8失效发现得太迟的后果第38页，共81页。2022/8/17393. 9DFMEA严重度(S)评价准则 （12）严重度(S) 严重度是对一个已假定潜在失效模式发生时，对下序零件、子系统、系统或顾客影响后果的严重程度评价等级。严重度是在某一FMEA范围内的一个相对级别。要减少失效的严重度级别数值，只能通过设计变更来实现，严重度应该使用下表，严重度的指南来评价： 推荐的评价准则小组应该对评价准则与分级规则有一致的共识，即使是对个别产品分析而对准则作了修改也应一致（见

23、下表）注：对级别数值为9和10，不建议修改其判定准则。当某失效模式的严重的级别为1时，不应该再被分析。注：高严重度级别有时侯通过设计修改来降低，其能抵消或减轻失效产生的严重度。例如，“降低胎压”能减轻突然爆破的严重度，“安全带”可以减轻车辆撞击的严重度。 第39页，共81页。2022/8/17403.10 DFMEA严重度(S)评价准则 第40页，共81页。2022/8/17413.11 DFMEA分类 13)分类 本栏目可用来对需要附加设计，或过程控制的零部件、子系统或系统的任何特殊产品特性等级加以分类(如关键、主要、重要、重点等)。 如果小组发现这是有帮助的或内部管理的需求，本字段还可以用

24、来为工程评审强调其高优先的失效模式。 产品特殊特性或过程特殊特性符号及其使用是由特定的公司政策所规定，在本文中不另做标准化。 第41页，共81页。2022/8/17423.12 DFMEA起因/机理14)潜在失效的起因/机理 所谓潜在失效起因是指一个设计薄弱部分的迹象，其作用结果就是失效模式。所以潜在失效的起因是针对失效模式的。在尽可能发生的范围内，列出每个失效模式的所有可以想到的失效起因和/或机理。应尽可能简明扼要、完整地将起因/机理列出来，使得对相应的起因能采取适当的纠正措施。 踢猫的故事第42页，共81页。2022/8/17433.13 DFMEA起因/机理 第43页，共81页。2022

25、/8/17443.14 DFMEA频度（O）评价准则（1） 15)频度(O) 频度是指在设计的寿命中某一特定失效起因/机理(已列于前栏目中)发生的可能性。描述频度级别数着重在其含义，而不是具体的数值。通过设计更改或设计过程更改（如设计检查表、设计评审、设计指南）来预防或控制一个或更多的失效起因或机理是降低频度数的唯一途径（见表3）。第44页，共81页。2022/8/17453.15 DFMEA频度（O）评价准则（2）第45页，共81页。2022/8/17463.16 DFMEA现行设计控制 16）现行设计控制第46页，共81页。2022/8/17473.17 DFMEA探测度(D)评价准则（1

26、） 17）探测度(D)探测度是指的零部件、子系统或系统投产之前，用现行预防设计控制方法来探测潜的失效起因/机理(设计薄弱部分)能力的评价指标；或者用现行探测设计控制方法探测可发展为后序的失效模式能力的评价指标。推荐的评价准则设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为对个别产品分析而对准则作了修改也应一致。适当的在设计开发过程中加入预防控制是最好的，并且越早越好。第47页，共81页。2022/8/17483.17 DFMEA探测度(D)评价准则（2）第48页，共81页。2022/8/17493.18 DFMEA的RPN计算和判断 Risk Priority Number (RPN)风险优先

27、数(RPN)Risk priority number is the product of (S), (O)&(D) ranking.风险优先数是严重度(S)、频度(O)和探测度(D)的乘积。RPN = (S) x (O) x (D)风险优先数(RPN) = 严重度 X 频度 X探测度Special attention on : 应特别留意Ranks 9 or 10 in (S); then 严重度为9或10的情况2. High RPN value 高风险优先数的情况第49页，共81页。2022/8/17503.19 DFMEA改进措施（1） 第50页，共81页。2022/8/17513.19

28、DFMEA改进措施（2） RPN值NO时机说明1RPN值100？50 RPN1002S 93S 10?4小组指定的其他项目RPN = ( S ) x ( O ) x ( D )S= Severity 严重度O= Occurrence 频度D= Detection 探测度第51页，共81页。2022/8/17523.19 DFMEA改进措施（3） 第52页，共81页。2022/8/1753To Reduce:要减少Actions行动Severity严重度Only by design revision只可通过设计更改Occurrence频度Removing or controlling cause

29、/mechanism through design revision通过设计更改消除或控制失效模式的一个或多个起因 / 机理Detection探测度Increase in design validation/verification actions增加设计确认 / 验证注意由于增加设计确认 / 验证不是针对严重度和频度的，所以这种工程措施不太期望采用。Impacts of actions on (S), (O) & (D)(S), (O) & (D)的减低措施3.19 DFMEA改进措施（4） 第53页，共81页。2022/8/17543.19 DFMEA改进措施（4） 22)措施执行后的RP

30、N当明确了预防/纠正措施后，估算并记录措施执行结果的严重程度、频度及探测度数值。计算并记载RPN的结果。如没采取纠正措施，将 “纠正后的RPN”栏及对应的取值栏空白即可。评审过程FMEA和控制计划。.控制计划例松下压缩机直管生产控制计划1(修改后).xls第54页，共81页。2022/8/17554. PFMEA第55页，共81页。2022/8/17564.1 FMEA 作业说明(FMEA展开流程)编制过程流程決定过程功能決定失效模式三种评价完成？（S * O * D )确认效应评价严重度确认原因评价频度确认目前控制评价探测度轻重缓急柏拉图分析选择最重要失效模式知道如何影响严重度频度？ 探测度

31、？收集数据进行变更确认改变执行改变收集数据原因顺序影响要因确认改变否是是否更新文件重订优先顺序第56页，共81页。2022/8/1757PFMEA的第一步：创建过程流程图1、识别过程和任务 你希望分析、定义重要的过程范围以便从不适的管理中识别改进的动力2、请教熟悉过程的人员帮助建立流程图3、对过程流程的起始和结束点形成一致.修改版APQP2.工序流程图Control Plan of P32E.xls第57页，共81页。2022/8/17584.2过程FMEA示例第58页，共81页。2022/8/17594.3 PFMEA潜在失效模式（1） 潜在失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求/或设计意

32、图的形式，是对具体工序不符合要求的描述。它可能是引起下道工序的潜在失效模式，也可能是上道工序潜在失效的后果。典型的失效模式可能是，但不仅仅限于下列情况：裂纹、变形、断裂、错位、针距不符、边距不符、尺寸不符等。第59页，共81页。2022/8/1760Typical failure modes ：典型的失效模式可能是但不局限于：Bent弯曲 Burred毛刺Hole off-location孔错位 Cracked断裂 Hole too shallow开孔太浅 Hole missing漏开孔Handling damage转运损坏Dirty脏污 Deformed变形 Hole too deep开孔太

33、深Surface too smooth表面太平滑Surface too rough表面太粗糙Open circuited开路 Short circuited短路Mislabeled贴错标签Described in physical or technical terms, NOT as a symptom noticeable by the customer 潜在失效模式应以规范化或技术术语描述，不同于顾客察觉的现象4.3 PFMEA潜在失效模式（2）补充第60页，共81页。2022/8/17614.4 PFMEA潜在失效后果（1） 潜在失效后果是针对失效模式的，指失效模式对顾客产生的影响，顾客

34、可以是后续工序或工位、代理商或最终用户（车主）。如果顾客是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应用工艺/工序性能来描述。例如： 无法安装、无法坚固、穿孔、不匹配。 第61页，共81页。2022/8/1762Potential Effect(s) of Failure潜在失效后果例年龄与爱情4.4 PFMEA潜在失效后果（2）第62页，共81页。2022/8/17634.5 PFMEA S（严重度）-1 (1) 严重度（S）是针对失效后果的，指对失效所引起的后果作出评分，越严重越高分；最高/最低分是10分/1分。 如： 车灯失效模式变形无法安装失效后果压力过大(起因)s第63页，共81页。20

35、22/8/1764 (2) 严重度的描述 对外部客户-客户退货、客户不满意、客户 取消订单、损害客户（不安全） 对下工序-危害操作者、无法安装（使用） 产品表现-寿命下降、性能不稳定等（3）严重度的降低只能通过对系统、子系统或零部件的设计变更，或对该过程重新设计来实现。 4.5 PFMEA S（严重度）-2第64页，共81页。2022/8/17654.5 PFMEA严重度（S）评价准则-3第65页，共81页。2022/8/17664.6 PFMEA潜在失效模式起因/机理起因 (1)起因是针对失效模式的，指失效模式（次品）出现的原因（起因/机理）； (2)每失效的原因可能有几个； (3)设计FMEA不可以把过程控制不当作为失效原因；但过程FMEA可以用设计不当作原因； (4)失效原因是5MIE问题； (5)不能用工人工作出现失误作为原因； (6)失效原因必须具体；“如刮花的起因分析”第66页，共81页。2022/8/17674.7 PFMEA O（频度）-1 频度（O