过程失效模式分析

ProcessFailureMode

andEffectsAnalysis

过程失效模式及效果分析(PFMEA)1HISTORY-FMEAFMEA的历史TheFMEAprocesswasoriginallydevelopedbytheUSmilitaryin1949toclassifyfailures“accordingtotheirimpactonmissionsuccessandpersonnel/equipmentsafety〞.失效模式及效果分析最初是由美国军方于1949年开发出来用以根据失效对成功完成使命以及人员和设备平安的影响对失效进行分级。FMEAhassincebeenusedonthe1960sApollospacemissions.在二十世纪六十年代失效模式及效果分析被用于阿波罗太空方案。Inthe1980sitwasusedbyFordtoreducerisksafteronemodelofcar,thePinto,sufferedafaultinseveralvehiclescausingthefueltanktoruptureandittosubsequentlyburstintoflamesaftercrashes.二十世纪八十年代，在经历了一款名为Pinto的汽车由于在碰撞后一个故障导致几台汽车的油箱发生破裂，进而导致爆炸燃烧的事故后，福特汽车公司把这种方法用于减小风险。2Objectofthecourse课程目的IntroducestheconceptofFMEA介绍潜在失效模式及效果分析的概念ProvidemethodofdevelopingandimplementingFMEA提供开发和实施FMEA的方法DiscusstheevaluationcriteriaofFMEA讨论FMEA的评估准那么Casestudy案例研究3FMEADescriptionFMEA描述Failuremodesandeffectsanalysis(FMEA)isastep-by-stepapproachforidentifyingallpossiblefailuresinadesign,amanufacturingorassemblyprocess,oraproductorservice.失效模式及效果分析是一个按部就班地识别存在于设计、制造或组装过程，或一个产品或效劳中的全部可能的失效的方法“Failuremodes〞meanstheways,ormodes,inwhichsomethingmightfail.Failuresareanyerrorsordefects,especiallyonesthataffectthecustomer,andcanbepotentialoractual.“失效模式〞表示某些事务可能失效的形式或模式。失效是指任何错误或缺陷，特别是那些影响到顾客的错误或缺陷。既可以是潜在的，也可以是实际的。“Effectsanalysis〞referstostudyingtheconsequencesofthosefailures.“效果分析〞是指研究这些失效的后果。4FMEADescriptionFMEA描述Failuresareprioritizedaccordingtohowserioustheirconsequencesare,howfrequentlytheyoccurandhoweasilytheycanbedetected.ThepurposeoftheFMEAistotakeactionstoeliminateorreducefailures,startingwiththehighest-priorityones.根据效果的严重程度、发生的频次以及探测的难易程度把失效列出先后顺序。失效模式及效果分析就是要从最优先的工程开始消除或减少失效。AnFMEAalsodocumentscurrentknowledgeandactionsabouttherisksoffailures,foruseincontinuousimprovement.FMEAisusedduringdesigntopreventfailures.Laterit’susedforcontrol,beforeandduringongoingoperationoftheprocess.Ideally,FMEAbeginsduringtheearliestconceptualstagesofdesignandcontinuesthroughoutthelifeoftheproductorservice.失效模式及效果分析还记录下当前的知识和对于失效风险所采取的措施，以便用于持续改进。它首先用于设计以防止失效。然后把它用于过程开始前以及过程中的控制。理想的情况是，在设计的最早期概念阶段就开始失效模式及效果分析，然后贯穿产品或效劳的整个过程。5WHATisFMEA?FMEA是什么?FMEAisforFailureModeandEffectsAnalysisFMEA是失效模式及效果分析的缩写Systematicactivities是系统化的活动Recognizeandevaluatepotentialfailureofaproductoraprocessandtheeffectsofthatfailure发现和评价一个产品或一个过程的潜在失效以及该失效的效果Identifyactionsthatcanbetakentoeliminate,reduce,orpreventcostlyfailures识别出能够采取的措施以消除、减少或防止费用高昂的失效Emphasizetheimportanceandactionofprevention强调预防的重要性以及预防措施Documenttheentireprocess将整个过程文件化6FMEAfocusesondesignofproductorprocessFMEA关注于产品或过程的设计DesignFMEA设计失效模式及效果分析〔DFMEA〕ProcessFMEA过程失效模式及效果分析〔PFMEA〕TheindustrieswhichnormallyuseFMEA通常使用FMEA的行业Aviationandspaceflight:Lowvolume,withcomplexsystem,processandproduct,highreliabilityrequirements.航空航天工业：小批量，但系统、过程和产品复杂，可靠性要求高。Locomotiveindustryisclosetoaviationandspaceflightindustry.机车工业与航空航天工业接近。Automobile:Highvolume,withcomplexsystem,processandproduct,highimpacttobothcustomersandmanufacturers.汽车工业：大批量，且系统、过程和产品复杂，对顾客和制造商的影响大。WHATisFMEA?FMEA是什么?Tobediscussedindetailinthissession将在本次课程中详细讨论7WHYthePFMEAisnecessary?为什么做PFMEA?Identifywhataprocessmustdotosatisfythecustomer明确过程必须做什么才能使顾客满意Identifypotentialproblemswhichcouldaffectthequalityofparts.找到那些潜在的可能影响零件的质量的问题Developprioritizecontrolplansforcorrectiveactions为纠正措施制定有优先顺序的控制方案Monitorpotentialconcernsduringtheproductmanufacturingplanningstagesofacomponent在零件的制造过程方案阶段对潜在的担忧进行监控8WHYthePFMEAisnecessary?为什么做PFMEA?Thereare3basicreasonsfordoingaFMEA启动FMEA有三种根本原因Newdesigns,newtechnology,ornewprocess.新设计、新技术或新过程Thescopeistocompletethedesign,technology,orprocess其范围是完成设计、技术或过程Modificationstoexistingdesignorprocess对现有设计或过程进行变更AssumesoriginalFMEAalreadyexists.Thescopeistotoimprovethedesign,orprocess假设已经存在一个初始的FMEA。其范围是改进设计或过程。Useofanexistingdesignorprocessinanewenvironment,location,orapplication将一个现有设计或过程用于一个新环境、地点或应用AssumesoriginalFMEAalreadyexists.Thescopeistheimpactofthenewenvironmentorlocationwithexistingdesignorprocess假设初始FMEA已经存在。此时研究范围变为新环境或地点对现有设计或过程的影响。9WHYthePFMEAisnecessary?为什么做PFMEA?Generalindustrytrendistoalwaysimproveproductsandprocess.行业的总体趋势是总要不断地改善产品和过程FMEAisdesignedtohelpminimizepotentialconcerns设计FMEA这种方法是为了有助于最大限度地降低潜在的担忧Mustbea“before-the-event〞not“after-the-event〞activity必须是一项“事先的〞而不是“事后的〞的活动Mustdobeforeaprocessfailuremodehasbeenincorporatedintoaproductorprocess必须在一个过程失效模式在过程中发生之前进行SpendingtimetodoappropriateFMEAupfrontcanmodifytheproductandprocesseasierandunderlowercost事先花时间适当地完成FMEA分析能够更容易、低本钱地对产品和过程进行更改Thehigherlossresultedfromthelateprevention/correctionactionscanbereducedoreliminated减少或消除事后采取预防/纠正措施而带来的更大损失10WHYthePFMEAisnecessary?为什么做PFMEA?MeetCustomerRequirement满足顾客要求ImproveProductQuality改进产品质量MaintainCompetitionPosition维护竞争地位Reducetheriskoffailure减小失效的风险11PFMEABenefitsPFMEA的好处Capturesthecollectiveknowledgeofateam获得整个小组的集体智慧Improvesthequality,reliability,andsafetyoftheprocess改善过程的质量、可靠性和平安性Logical,structuredprocessforidentifyingprocessareasofconcern用来识别过程中令人担忧之处的缜密而结构化的过程Reducesprocessdevelopmenttimeandcost减少过程开发时间和费用HelpstoidentifyCritical-To-Qualitycharacteristics(CTQs)有助于识别影响质量的关键特性12PFMEABenefitsPFMEA的好处Provideshistoricalrecords;establishesbaseline提供历史数据，建立基准Helpsincreasecustomersatisfactionandsafety有助于提高顾客满意度和平安性Improvescompanyimageandcompetitiveness改善公司形象，提高竞争力Documentsandtracksactiontakentoreducerisk记录和追踪为降低风险所采取的措施ReducespotentialforWarrantyconcerns降低潜在的关于质量担保的担忧13WHOwilldothePFMEA?-TeamEffort谁来做PFMEA?-团队合作Usuallynotjustonepersontotallyresponsible.TheFMEAshouldbeateameffort.通常不是由一个人负全部责任。FMEA应当是一个团队活动。Engineer/TeamwhoisresponsibleforManufacturingshouldtaketheleadofPFMEA.负责制造的工程师或团队应领导进行PFMEA。Teammustbeknowledgeable小组成员必须具有丰富经验Engineerswithexpertiseindesign,analysis/testing,manufacturing,assembly,service,recycling,quality,andreliability.具有设计、分析/试验、制造、组装、效劳、回收再利用、质量和可靠性经验的工程师ItishelpfultohaveanexperiencedFMEAfacilitatorassisttheteaminitsactivities.如果让一个有经验的FMEA推进者在活动中对小组提供协助将会很有帮助。14WHENFMEAwillbeused何时使用FMEADuringtheAPQP(AdvancedProductQualityPlanning)在产品质量先期筹划期间DFMEAisimplementedduringProductDesign&DevelopmentDFMEA在产品设计和开发阶段应用PFMEAisimplementedduringProcessDesign&DevelopmentPFMEA在过程设计和开发阶段应用Planning策划ProductDesign&Development产品设计和开发ProcessDesign&Development过程设计和开发ProductandProcessValidation产品与过程确认Production生产Feedback,Assessment&CorrectiveAction反馈、评价和纠正措施Conceptinitiate/approval概念提出及批准Projectapproved项目批准Prototype样件Pre-production试生产Productionlaunch投产Planning策划DFMEAPFMEA15ThescopeofPFMEAPFMEA的覆盖范围Thebackboneisasequentiallistingoftheprocesssteps,calledtheProcessFlowDiagram.Itgenerallydescribesprocessactivities.主干是一个有顺序的被称为过程流程图的工艺步骤清单。它通常描述过程的活动。Takeintoaccountallprocessesintheactivity,frommaterialreceivingtoproductdelivery.考虑活动当中从材料接收到成品发运的整个过程。Takeintoaccountallmanufacturingoperations,fromindividualscomponentstoassemblies.考虑从单个零件到总成的全部加工过程。e.g.loadpart,drillhole,performleaktest,assemblepart例如，装卡零件，钻孔，进行试漏，装配零件等Allprocessstepsandassociatedfailuremodeswhichcouldresultinadefecttotheproductshouldbeconsidered.所有过程步骤和相关的能够导致产品缺陷的失效模式都应加以考虑。16Identifiestheprocessfunctionsandrequirements识别过程的功能和要求Identifiespotentialprocess-relatedfailuremodes识别潜在的与过程有关的失效模式Assessestheeffectsofthepotentialfailuresonthecustomer评价潜在失效模式对顾客的影响Identifiesthepotentialmanufacturingorassemblyprocesscausesandidentifiesprocessvariablesonwhichtofocuscontrolsforoccurrencereductionordetectionofthefailureconditions,识别潜在的制造或组装过程原因并识别出那些需要对其进行控制以便降低失效发生的频度或探测度的过程变量Developsarankedlistofpotentialfailuremodes,thusestablishingaprioritysystemforpreventative/correctiveactionconsiderations,and开发一个潜在失效模式分级清单并为预防和纠正措施建立一个优先系统Documentstheresultsofthemanufacturingorassemblyprocess.记录制造或组装过程的结果HOWtodothePFMEA?怎样做PFMEA?17Whatisthefunction,featureorrequirement?功能、特征或要求是什么？Whatistheeffect?影响是什么？Whatisthepotentialfailure?可能有何错误？Howsevere?有多严重？Whatisthereason?起因是什么？Whatistheoccurrence?发生的几率如何？Isitpreventableanddetectable?这有可能预防和探测吗？Howgoodisthedetectionmethod?探测方法有多好？Whatcanbedone?可以做什么？HOWtodothePFMEA?怎样做PFMEA?Itisnotjustacasethatfillingintheform!它不仅仅是填满表格！18BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前Assumestheproductasdesignedwillmeetthedesignintent.假设所设计的产品符合设计意图DesignweaknessmaybeincludedinthePFMEA.However,thedesigneffectandavoidanceiscoveredbytheDesignFMEA.设计上的缺陷有可能包括在PFMEA中。但是，设计缺陷的效果及防止方法将包括在DFMEA中。PFMEAdoesnotrelyonproductdesignchangestoovercomeweaknessesintheprocess.PFMEA不依赖改变产品设计来克服过程中的缺陷。ButPFMEAdoestakeintoaccountaproduct‘sdesigncharacteristicsrelativetotheplannedmanufacturingorassemblyprocesstoassurethat,totheextentpossible,theresultantproductmeetscustomerneedsandexpectations.但PFMEA要考虑与相对于方案中的制造或组装过程相应的产品设计特性。要尽最大可能确保所得到的产品满足顾客的需要和希望。19BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前Equipmentmustbedesignedtobecapable.设备的设计必须是具备能力的。Thecommoncauseproblemsarewithinthetolerancesoftheprocess;thereforeonlyspecialcausesaregenerallyconsideredintheProcessFMEA.一般原因造成的问题是在过程的误差范围内。在进行PFMEA过程中通常只考虑特殊原因。Assumestheselectedmaterialsarecorrect假设所选择的材料是正确的20BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前Setupthecross-functionalteam建立横向协调小组Process-responsibleengineershouldhavefollowingdocumentsavailable负责过程的工程师应该能得到以下这些文件Listofwhattheprocessisexpectedtodoandnotdo.(processintent)关于希望过程做什么不做什么的清单〔过程的目的〕FlowChartofthegeneralprocess(defineproduct/processcharacteristicsassociatedwitheachoperation)整个过程的流程图〔确定与每个过程相关的产品/过程特性〕KeepprocessflowwithFMEAdocumentation将流程图与FMEA文件保存在一起IdentificationofsomeproducteffectsfromthecorrespondingDesignFMEA(ifavailable)〔如果可能，〕从相应的DFMEA中识别出产品的一些功能。Makesuresufficienttimeavailabletoevaluatethewholeprocess确保有足够的时间对整个过程进行评估21BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前Collecthistoricalin-housequalityinspectiondata收集既往内部检查记录ListentoVoiceofCustomer倾听顾客的呼声Historicalwarrantydata既往保修数据Customerrejecteddefectiveproduct顾客退还的缺陷产品Customersurveyandvisit顾客调查/访问Competitoranalysis竞争对手分析Customercomplain顾客的抱怨VeryusefulfortheselectingofSeverity,OccurrenceandDetectionrating对于选择严重度、频度和探测度的等级非常有用22BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前UnderstandtheInterfacesandInteractionsamongtheSystem,Subsystem,andComponent理解系统、子系统和零件的接口和相互作用Note:EachsubsystemFMEAshouldhaveitsinterfacesincludedinitsrespectiveSubsystemFMEA.注：每个子系统的FMEA都应将其接口包括在各自的FMEA中。SubsystemA子系统ASubsystemB子系统BSubsystemD子系统DSubsystemC子系统CEnvironment环境23BeforedoingaPFMEA在做FMEA之前Interactions:AChangeinonesubsystemmightcauseachangeinanothersubsystem相互作用：一个子系统内的变化可能引起另一个子系统内的变化。SubsystemA子系统ASubsystemB子系统BSubsystemD子系统DSubsystemC子系统CEnvironment环境Interactionsbetweensubsystemscanoccuramonganyoftheinterfacingsystems两个子系统之间的相互作用可以发生在任何有接口关系的系统之间。FurnaceConsiderinteractionsbetweennon-contactingsystems考虑非接触系统之间的相互作用24DevelopmentofaProcessFMEA

一个PFMEA的开发PreparetheProcessFlowDiagram准备过程流程图25DevelopmentofaProcessFMEA

一个PFMEA的开发Step1第一步Step2第二步Step3第三步Step4第四步Step5第五步Step6第六步Step7第七步Followthestepstofillintheform按照步骤填写表格26DevelopmentofaProcessFMEA–Step1

一个PFMEA的开发–第一步FMEANumberFMEA编号EnterFMEADocumentnumber,whichmaybeusedfortracking.填入FMEA的编号，该编号可以被用来查询。Item工程名称Enterthename&numberofthesystem,subsystem,orcomponentforwhichtheprocessisbeinganalyzed.填入将要被分析的系统、子系统或零部件的名称和编号。ProcessResponsibility过程责任Enterthenameofdepartmentand/orgroupwhoisresponsiblefortheprocess.填入负责该过程的相关部门和/或小组的名称27PreparedBy编制者Enterthename,telephonenumber,andcompanyoftheengineerresponsibleforpreparingtheFMEA.填入负责准备FMEA的责任工程师的姓名、号码和公司名称ModelYear(s)/Program(s)车型年度/工程Entertheintendedmodelyearand/orprogramname填入预期的车型年度和/或产品工程名称KeyDate关键日期EntertheinitialFMEAduedate,whichshouldnotexceedthescheduledstartofproductiondate.填入初次FMEA预计的完成日期。该日期不应超过方案开始生产的日期。DevelopmentofaProcessFMEA–Step1

一个PFMEA的开发–第一步28FMEADateFMEA日期EnterdatetheoriginalFMEAwascompiledandlastupdated填入初次FMEA的编制日期以及上一次修订日期CoreTeam核心小组Listallnamesofresponsibleindividuals列出全部负有责任的个人的姓名Teammembername,phoneanddepartment小组成员姓名、和部门DevelopmentofaProcessFMEA–Step1

一个PFMEA的开发–第一步29DevelopmentofaProcessFMEA–Step2

一个PFMEA的开发–第二步ProcessFunction/Requirements过程功能/要求Enterasimpledescriptionoftheprocessandoperationnumber输入过程的一个简单描述及工序号Reviewtheapplicableperformance,materials,safetystandards评审适用的性能、材料、平安标准Simplydescribetheintentoftheoperation简单地描述过程的功能Listtheelementsseparatelyifmultiplefailuremodesexistedintheoperation(suchasassembly)如果过程包括许多具有不同潜在失效模式的作业〔例如装配〕，那么把这些作业单独列出。30DevelopmentofaProcessFMEA–Step2

一个PFMEA的开发–第二步CoverageofProcessSteps过程步骤的覆盖范围Exclude–Non-processactivities不包括与过程无关的活动e.g.automatedconveyorssystems,storageofparts,coolantdump,inspectionofparts例如，自动化的传送带系统，零件的储存，冷却液的倾倒，零件的检查。Includeactivitiesrelatedtoprocesssteps.包括与过程步骤有关的活动e.g.gluepattern,addalloys,puremetal,millsurface例如，粘结型板，添加合金，提纯金属，铣外表.Includeactivitiesrelatedtoancillarystationsthatcontributetofinalcharacteristicsoftheproduct.包括与有助于形成产品最终特性有关的辅助工位上的活动e.g.partwashstations,shaftstraighteners例如，零件的清洗工位，轴的校直装置31Theprocesscouldpotentiallyfailtomeettheprocessrequirementsand/ordesignintentasdescribedintheprocessfunction/requirementscolumn.

过程可能潜在地不满足过程功能/要求中所描述的过程要求和/或设计意图。Itisthedescriptionofthenon-conformanceatthatspecificoperation.

是对特定过程出现不合格现象的描述。Itcanbeconnectedwithaoperationthatmayoccurdownstreamorapreviousoperation.

可以与下一道工序或前一道工序联系起来。

Itcouldbeareasonofafailureofdownstreamoperationoraresultoffailurefrompreviousoperation.它可能是下一道工序失效模式的起因或是前一道工序失效模式的结果。DevelopmentofaProcessFMEA–Step3

一个PFMEA的开发–第三步PotentialFailureMode

潜在失效模式32Listeachpotentialfailuremode(couldoccurbutmaynotnecessarilyoccur)fortheparticularoperationintermsofacomponent,subsystem,system,orprocesscharacteristic.对于一个零件、子系统、系统或过程特性的特定工序列出每种潜在失效模式〔可能发生，但不一定发生〕。Typicalquestionsshouldbeposedandansweredbytheprocessengineerand/orteam:过程工程师和/或小组应该提出并答复的典型问题：Howcantheprocess/partfailtomeetspecifications?过程/零件怎么不能满足要求？Regardlessofengineeringspecifications,whatwouldbeacustomer(enduser,subsequentoperationsorservice)considerobjectionable?不管工程标准是如何规定的，顾客〔最终使用者、后续工序或效劳〕会提出什么疑义？DevelopmentofaProcessFMEA–Step3

一个PFMEA的开发–第三步PotentialFailureMode

潜在失效模式33Typicalfailuremodes:典型失效模式DevelopmentofaProcessFMEA–Step3

一个PFMEA的开发–第三步Bent弯曲Cracked断裂Wrongholeposition孔位错误Surfacetoorough表面太粗糙OpenCircuit开路Burred毛刺Dirty脏污Holetooshallow孔太浅