潜在失效模式与效应分析课件

PotentialFailureModeandEffectsAnalysis

潜在失效模式与效应分析FMEA7/3/20231何谓FMEAFMEA是一组系统化的活动，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发生的措施。书面总结上述过程。它是对设计（产品/过程）过程的完善，以明确什么样的设计才能满足顾客要求。7/3/20232现行预计的产品/过程可能产生的失效模式分析分析对顾客或下工程的影响哪些原因可能造成这个失效模式采取可行的对策7/3/20233应用FMEA的三种典型时机新设计、新技术或新制程，这时的FMEA是完整的设计、技术、或制程。修改现有的设计或制程(假设其设计或制程FMEA已存在)这时的FMEA的焦点在修改的设计、制程，以及由于修改设计、制程而导致的相互作用。使用现有的设计或过程于新的环境、地点(假设其设计或制程FMEA已存在)，这时的FMEA范围是针对环境、地点对现有的设计、过程的影响。7/3/20234WhataretheFunctions,FeaturesorRequirementsWhatcangowrong?-Nofunction-Partial/OverDegradedFunction-UnintendedFunctionWhatAretheEffect(S)?HowBadIsitWhatAretheCause(s)HowoftenDoesitHappenHowcanthisbePreventedandDetected?HowgoodIsthismethodAtdetectingitWhatcanbedone?-designchange-processchanges-specialcontrol-changestostandards,Procedures,orguides7/3/20235失效模式人机料法环测量失效效应过程FMEA模式一般是发生在产品上一般是指对下工程或最终顾客的影响7/3/20236过程潜在FMEA任务识别过程功能和要求确定与产品相关的过程潜在失效模式评价失效对顾客的潜在影响确定潜在制造或装配过程失效的起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑预防措施的优先体系将制造或装配过程的结果编制成档7/3/20237顾客的定义过程潜在FMEA中“顾客”的定义，一般是指“最终使用者”，但也可以是后续的或下一制造或装配工序，以及服务工作，或政府法规。当全面实施FMEA时，要求在所有新的部件／过程，更改过的部件／过程及应用或环境有变化的原有部件／过程进行过程FMEA。过程FMEA由负责过程工程部门的一位工程师来组织制定。7/3/20238下工程经销商使用者都是FMEA所要考虑的对象本过程可能产生的失效模式7/3/20239集体的努力在最初的潜在PFMEA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。这些部门包括但不限于：设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方以及负责下道装配的部门。FMEA应成为促进不同部门之间充份交换意见的催化剂，从而提高集体的工作水平。除非责任工程师对FMEA和团队促进是有经验的，否则有一位有经验的FMEA促进者来支持这个团队是有帮助的。7/3/202310过程FMEA是一份动态文件，必须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。在新车型或零件项的制造计划阶段，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。7/3/202311过程FMEA假定所设计的产品会满足设计要求，潜在失效模式可能会因设计弱点而包括在过程FMEA中，它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决。因设计缺陷所产生失效模式可包含在过程FMEA中。7/3/202312过程FMEA的开发过程FMEA应从整个过程中的流程图／风险评定开始。流程图应确定与每个过程有关的产品／过程特性参数。如果可能的话，还应根据相应的设计FMEA确定某产品影响的内容。用于FMEA准备工作中的流程／风险评定图的复制件应伴随FMEA过程。为了能促进潜在失效模式的分析，过程fmea的格式如附件。7/3/202313素材要先建立过程流程图，以了解基本的流程，应尽量细化，而且包含所有站别。建立失效模式／过程矩阵对照表，可收集以往之客户抱怨、让步、不合格、检验报告等来做汇总。过程／风险评定表，是分解每一过程站之每一个动作，了解每一个动作可能带来之失效模式。7/3/202314定义在失效分析中,首先要明确产品的失效是甚么,否则产品的数据分析和可靠度评估结果将不一样,一般而言,失效是指:在规定条件下,产品(环境、操作、时间)不能完成既定功能。在规定条件下,产品参数值不能维持在规定的上下限之间。产品在工作范围内,导致零组件的破裂、断裂、卡死、损坏现象。7/3/202315过程功能/要求简单描述被分析的过程或工序(如车、钻、攻丝、焊接、装配)。除此之外建议记录相应的过程／操作编号在开始分析的步骤时。该团队应当评审适用的操作、材料、过程、环境和安全标准。尽可能简单地说明该工艺过程或工序的目的，包含系统、子系统或零件的信息。如果工艺过程包括许多具有不同失效模式的工序(例如装配)那么可以把这些工序作为独立过程列出。7/3/202316潜在失效模式所谓失效模式是指制程可能发生的不符合过程要求或设计意图的形式。是对某具体工序不符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潜在失效的起因或是来自上一道操作的潜在失效模式的效应。但是在FMEA准备中，应假设提供的零件／材料是合格的，除非FMEA小组确认在历史数据中进来的零件质量有差异。根据零件、子系统，系统或过程特性，对应特定的工序，列出每一个潜在的失效模式。前提是假设这种失效可能发生，但不一定非得发生。过程工程师／小组应能提出并回答下列问题：7/3/202317制程或零组件为何不符合规格?假设不考虑工程规格,顾客(最终使用者、下工程或服务)会提出什么异议?在此建议把相似的过程比较和顾客(最终用户和后续工序)对类似零件索赔情况的研究作为出发。此外，对设计目的了解也很必要。典型的失效模式可能是但不仅仅限于下列情况：弯曲、毛刺、破碎、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损、不正确的安装、灰尘。备注：潜在失效模式应描述“物理”或技术项目，而不是客户通知的症兆。7/3/202318潜在失效效应潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响。从这个角度讲，顾客可以是:下一道工序、后续工序、经销商、或车辆所有人。当评价潜在失效后果时，这些因素都必须考虑。应根据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果。对最终使用者来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述，例如：7/3/202319潜在失效效应噪音、工作不正常、牵引阻力、不规律的动作、不能操作的、不稳定的、通风不良、外观不良、粗糙不平的、过度的费力要求,令人不舒服的气味、操作性减弱、车辆控制受损、顾客不满意。如果顾客是下道工序或后续工序／工位,失效效应经常被指为:无法紧固、无法钻孔、、无法表面加工、不能焊牢、不能上胶、不能塑封、排向困难、引直困难、影响产品性能、损坏设备等、导致工装的过度磨损、伤害操作员。7/3/202320严重度严重度是相应于所给定失效模式的最严重后果的分数，严重度对每一个FMEA都是相对分数。降低严重度分数只能透过对系统、子系统、零件或过程的设计变更。如果受失效模式影响的是顾客的装配厂或产品使用者，严重度的评价可能超出了本过程工程师／小组的经验或知识范围。在这种情况下，应与设计FMEA、设计工程师和／或后续制造或装配厂的过程工程师进行协商、讨论。7/3/202321建议的评分标准：过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程的分析做了修改也应一致。注：建议不要对评分为9,10分的评分标准进行修改，失效模式的严重度为1分的不需要再作进一步的分析。严重度7/3/202322严重度后果标准：后果的严重度，此项分数是由于失效模式结果导至最终客户或生产／组装工厂缺失，最终顾客始终应优先考虑，如果二者都发生，使用最高的严重度(顾客的后果)标准：后果的严重度，此项分数是由于失效模式结果导至最终客户或生产／组装工厂缺失，最终顾客始终应优先考虑，如果二者都发生，使用最高的严重度。(制造/装配的后果)分数无警告的危险当失效模式影响到车辆操作安全和/或牵涉到违反政府法规时,无警告产生。非常高的严重等级将危害机器或组装作业员，没有警告产生。10有警告的危险当失效模式影响到车辆操作安全和/或牵涉到违反政府法规时,有警告产生。非常高的严重等级将危害机器或组装作业员，有警告产生。9非常高的丧失基本功能,客户非常不满意。可能100%产品须报废:或车辆／项目修理在修理部门的修理时间大于一小时。8高的车辆可以操作,但降低功能等级,客户不满意。产品须筛选及部分报废(小于100%);或汽车／项目修理在修理部门介于半小时到一小时间。77/3/202323中等的车辆可以操作,但令人舒适或便利的项目无法运作,客户会感受到不舒适。可能一部份产品(小于100%)要报废但不要挑选，或汽车／项目修理在修理部门小于半小时。6低的车辆可以操作,但令人舒适或便利的项目无法运作,客户会感受到不舒适。可能产品须100%重工;或汽车／项目离线修理但不需送到维修部门。5非常低的装备整修或各种杂音造成不舒服,这些缺点大部分客户都会被发现。(大于75%)可能产品需要挑选，不用报废,一部份可能需要重工。4次要的装备整修或各种杂音造成不舒服,这些缺点可能被50%客户发现。可能部份(小于100%)的产品可能必须重工，没有报废，在线但离站。3非常次要的装备整修或各种杂音造成不舒服,这些缺点会被有经验的客户发现。(小于25%)可能有部分产品(小于100%)要重工,没有报废，在在线在站的。2没有没有可识别的影响可能有对操作或操作者有轻微的影响，或没有影响17/3/202324潜在失效起因／机理潜在失效起因是指失效是怎么发生的，并依据可以纠正或控制的原则来描述。针对每一个潜在失效模式，在尽可能广的范围内，列出每个可以想到的失效起因。如果起因对失效模式来说是唯一的，也就是说如果纠正该起因对该失效模式有直接的影响，那么FMEA考虑过程就完成了。但是失效的许多起因并不是相互独立的、唯一的，要纠正或控制一个起因，需要考虑诸如试验设计之类的方法，来明确那些根本起因起主要作用，那些起因容易得到控制，应描述这些起因，以便针对那些相关的因素采取纠正措施。7/3/202325潜在失效原因/机理在尽可能的范围理,列出所有能想象得到的失效原因，以下是一些典型的起因:不当的钮力：超过或小于。不适当的焊接：电流、时间、压力。不精确的量具。不当的热处理：时间、温度。不当的或则没有润滑不适当的上胶。机器设定不当。机器程序不对。润滑不当或没有润滑零件漏装或错装7/3/202326发生度(OCCURRENCE)频度是指具体的失效起因／机理(列于前一栏目中)发生的频率。频度的分级数着重在其含义而不是数值，预防或控制失效的起因／机制只有藉由产品或过程的变更才能影响到发生度分数。可以以1~10级来估计潜在失效原因／机制的发生度。必须确认使用一致的发生度分数系统，FMEA发生度是一个相对的分数可能不反应真实的发生度。7/3/202327发生度(OCCURRENCE)“可能的失效率”是根据过程实施中预计发生的失效来确定的。如果能从类似的过程中获取数据，那么可以用统计数据来确定频度的级数(频度数)，除此以外，可以用下表左侧栏目中的文字描述和任何适用于类似过程的历史数据来进行主观评价。过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程分析作了修改也应一致。为保证一致性，应采用下面的频度分级规则当指导。7/3/202328发生度可能性类似的失效率分数很高：持续发生失效100/10001050/10009高：经常发生失效20/1000810/10007中：偶尔发生失效5/100062/100051/10004低：相对少发生失效0.5/100030.1/10002不太可能发生失效0.01/100017/3/202329发生度可能性类似的失效率Ppk分数很高：持续发生失效100/1000<0.551050/10000.559高：经常发生失效20/10000.78810/10000.867中：偶尔发生失效5/10000.9462/10001.0051/10001.104低：相对少发生失效0.5/10001.2030.1/10001.302不太可能发生失效?0.01/10001.6717/3/202330不易探测度不易探测度是对过程控制阶段的控制手段控制/发现失效模式或失效原因的能力。为了达成较低的分数，通常计划的过程控制应当改善。随机质量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在，也不影响探测度数值的大小。以统计原理为基础的抽样检查是一种有效的不易探测度控制方法。7/3/202331检查标准检查种类建议检查方法的范围分数ABC几乎不可能绝对肯定不能发现X不能侦测或不能检查10非常微细的将可能无法发现X控制只是用间接或随机方式进行9微细有很低的机会发现X控制只是用目视方式进行8很低有很低的机会发现X控制只是用二次目视方式进行7低可能发现XX控制使用图表方法，例如SPC6中可能发现X当零件离站时使用使用计量值量具控制，或G/NG量具实施100%全检。5中偏高大部分被发现XX在后续的操作有错误检测，或做设定以及首件零件的测量。4高绝大部分都被发现XX在站有错误检测，或在后续操作有多种的错误检测允收：供应、选择、安装、确认。不能接受有差异的零件。3很高几乎都可以发现XX在站检测(自动测量自动停止特性)不能通过有差异零件2很高肯定发现X有差异的零件不能被制造，因为该项目有错误防止的过程或产品设计。17/3/202332风险顺序数风险顺序数是严重度数(S)、频度数(O)和不易探测度(D)的乘积，见公式。

RPN=(S)×(O)×(D)风险顺序数作为(S)×(O)×(D)的积，是对设计风险性的度量。风险顺序数应当用于对过程中那些担心事项进行排序(如用柏拉图)。RPN取值在1~1000之间。

7/3/202333建议措施工程人员针对预防或纠正措施应首先针对高严重度、高风险顺序数或则其它团队设计的项目。建议措施降低分数的排序如下：首先是严重度，再来是发生度，最后是探测度。在一般的实践中当严重度是9或10时，不管风险顺序是如何都必须特别注意确认是否已利用现行的设计措施／控制或过程预防／纠正措施，不管RPN是多少只要在所有已识别的失效模式的后果可能会导致生产／组装人员伤害的，必须考虑使用预防或纠正措施来消除、减轻或控制失效原因或必须规定操作的防护措施。7/3/202334建议措施结束对严重度为9或10的特别注意后，工作小组必须再面对其它的失效模式，企图再降低严重度、发生度、探测度。可以考虑下列措施，但不局限于此为了降低发生机率,需要制程或设计变更是需要的。只有设计或过程的变更可以降低严重度7/3/202335纠正后的RPN结果明确了预防／纠正措施后，估算并记录纠正后的发生度、严重度和探测度数。计算并记录纠正后的RPN值。如果未采取什么纠正措施，将“纠正后的RPN”栏和对应的取值栏目空白即可。所有纠正后的RPN值都应复查，而且如果有必要考虑进一步的措施，重复这个分析，焦点始终在于持续改进。7/3/202336WhataretheFunctions,FeaturesorRequirementsWhatcangowrong?-Nofunction-Partial/OverDegradedFunction-UnintendedFunctionWhatAretheEffect(S)?HowBadIsitWhatAretheCause(s)HowoftenDoesitHappenHowcanthisbePreventedandDetected?HowgoodIsthismethodAtdetectingitWhatcanbedone?-designchange-processchanges-specialcontrol-changestostandards,Procedures,orguides7/3/202337设计FMEA简介设计FMEA是由“设计工程师／小组早期采用的一种分析技术，用来在最大范围内保证已充份的考虑到并指明各种潜在失效模式及与其相关的起因／机理。应评估最后的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。FMEA以其最严密的形式总结了设计一个零部件、子系统或系统时，一个工程师和设计小组的设计思想(其中包括，根据以往的经验和教训对一些环节的分析)。7/3/202338这种系统化的方法与一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化、档化。在设计阶段使用FMEA时，能够用以下方法降低产品的失效风险为对设计进行评估,包括功能要求及设计方案,提供帮助.。评价为生产,装配,服务和回收要求所做的初步设计。提高在设计／开发过程中,考虑潜在失效模式及其对系统车辆运行影响的(概率)可能性。7/3/202339设计FMEA不是靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷，但的确要考虑制造／装配过程中技术的／体力的限制，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硬度过程能力／性能设计fmea同时应当考虑产品维修上的技术／物理的限制以及回收，例如：工具的可得性诊断能力材料分类符号(为了回收)7/3/202340设计FMEA分析方法硬件法针对零件清单上的每一个零件，一次一个的逐个分析，直到整个产品分析完。功能法针对该产品之所有功能予以列表出来，然后逐个功能项目来加以分析。功能块法成组的零件／组成／次组成或子系统结合成功能块其对功能之影响性，影响性最大者将得到较多的注意和优先权。7/3/202341项目／功能填入被分析项目的名称和编号。利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平，在最初发布之前，应使用试验性编号。用尽可能简明的文字来说明被分析项目要满足设计意图的功能，包括该系统运行的环境(如说明温度、压力、湿度范围)。如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有功能都单独列出。7/3/202342潜在失效模式所谓潜在失效模式是系统、子系统或零部件有可能未达到设计意图的形式。它可能引起更高一级子系统、系统的潜在失效，也可能是它低一级的零部件潜在失效的影响后果。对每一个特定项目及其功能，列出每一个潜在失效模式。前提是这种失效可能发生，但不是一定发生。可以将以往TGW(运行不良)的研究，问题报告以及小组的集思广益的评审做为出发点。7/3/202343潜在失效效应潜在失效的后果，就是失效模式对系统功能的影响，就如顾客感受的一样。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果，要记住顾客可能是内部的顾客，也可能是外部最终顾客。要清楚地说明该功能是否会影响到安全性或与法规不符。失效的后果必须依据所分析的具体系统、子系统或零部件来说明。还应记住不同级别系统、子系统和零件之间还存在着系统层次上的关系。例如，一个零件的断裂可能引成总成的振动，从而导致系统间歇性的运行。这种间歇性的运动会引性能下降，最终导到顾客的不满。因此就需要集体的智慧尽可能预见失效的后果。7/3/202344严重度严重度是相应于失效模式所引起的最严重效应的评分。严重度对每个FMEA是相对的分数。要降低严重度分数只能透过设计变更，严重度应用下表来估计。推荐的评价准则：小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致。备注：不建议修改评分准则打分为9,10的值，失效模式其严重度为1分的不需要更进一步的分析。7/3/202345严重度后果评定准则：后果的严重度严重度无警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，它是在没有任何失效预兆的情况下影响到行车安全或违反了政府的有关章程10有警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，是在具有失效预兆的前提下所发生的，并影响到行车安全或违反了政府的有关章程9很高车辆(或系统)不能运行，丧失基本功能8高车辆(或系统)能运行，但性能下降，顾客不满意7中等车辆(或系统)能运行，但舒适性或方便性项部件不能工作，顾客感觉不舒服6低车辆(或系统)能运行，但舒适性或方便性项目性能下降，顾客感觉有些不舒服5很低配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，大多数顾客发现有缺陷(大于75%)4轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，有一半顾客发现有缺陷3很轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求，但很少顾客发现有缺陷(少于25%)2无无影响17/3/202346潜在失效原因/机理所谓潜在失效起因是指一个设计薄弱部份的迹象，其作用结果就是失效模式。在尽可能广的范围内，列出每个失效模式的所有可以想到的失效起因和模式。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。典型的失效起因可能包括但不限于下列情况：规定的材料不符设计寿命估计不当应力过大润滑不足7/3/202347潜在失效原因/机理维修保养说明不当环境保护不够计算错误。典型的机理可能包括但不限于屈服疲劳材料不稳定性蠕变磨损和腐蚀7/3/202348发生频度频度:是指某一特定失效起因或机理出现在设计生命周期中的可能性。通过设计变更或设计过程变更(例如设计检查表、设计评审、设计指导等)是唯一能降低发生度的影响。潜在失效起因／机理出现频度的评估1~10级，在确定这个估计值时，需要考虑下列问题：7/3/202349发生频度类似零部或子系统的维修档案及维修服务经验？零部件是否为以前使用的零部件或子系统、还是与其相似？相对先前水平的零部件或子系统所做的变化有多显著？零部件是否与原来的有根本不同？零部件是否是全新的？零部件的用途有无变化？有那些环境改变针对该用途，是否作了工程分析来估计其预期的可比较的频度数？ 7/3/202350发生频度应运用一致的频度分级规则，以保证连续性。所谓的“设计寿命的可能失效率”是根据零部件、子系统或系统在设计的寿命过程中预计发生的失效(故障)数来确定。频度数的取值与失效率范围有关，但并不反应实际出现的可能性。推荐的评价标准设计小组对评定准则和分级规则应一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致，应采用下表做为指导。7/3/202351发生频度表失效发生的可能性可能的失效率分数Veryhigh:PersistentFailure≧100perthousandvehicles/items10≧50perthousandvehicles/items9High:Frequentfailure≧20perthousandvehicles/items8≧10perthousandvehicles/items7Moderate:Occasionalfailure≧5perthousandvehicles/items6≧2perthousandvehicles/items5≧1perthousandvehicles/items4Low:Relativelyfewfailure≧0.5perthousandvehicles/items3≧0.1perthousandvehicles/items2Remote:Failureisunlikely≦0.01perthousandvehicles/items17/3/202352现行设计管制列出预防措施、设计确认／验证(DV)或其它活动，这些活动将保证该设计对于所考虑的失效模式和／或机理来说是恰当的。现行的控制方法指导是那些已经用于或正在用于相同或相似设计中的那些方法(比如道路试验、设计评审、失效与安全(减压阀)、计算研究、台架／试验室试验、可行性评审、样件试验和使用试验等)。小组应当持续关注改善设计控制，例如，在实验室创建新的系统测试，或创建新的系统模型运算法则。7/3/202353现行设计管制有二种型式的设计控制要考虑预防：预防失效的原因／机制或预防失效模式的发生，或降低它们发生的概率。检测：检测失效的原因／机制或失效模式，不管是用分析或物理的方法，在这个项目放行到生产之前。如有可能应尽量先使用预防控制，一开始发生度分数将会受到预防控制提供和整合到设计程度的影响。初始不易探测度的分数将依据设计控制中探测失效模式的原因／机制或失效模式来决定。7/3/202354不易探测度不易探测度的分数是相应于列在设计控制最佳的检测控制。不易探测度对每一个个别的FMEA是一个相对的分数。