可靠性分析技术(FMEA)

可靠性分析技术——FMEA咨询总监王玮2020年2月内容安排12FMEA概述DFMEA工程实施3DFMEA实施难点与解决方案4典型案例分析4总结与讨论第3页什么是FMEA？故障模式影响分析（PotentialFailureModeandEffectsAnalysis，简记为FMEA）是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。FMFailureModeAnalysisEAEffect第4页FMEA是什么？FMEA是：有计划的可靠性方式系统的风险分析方式文件方式FMEA的历史六十年代，Apollo计划。1974年，MIL-STD-1629，80年，MIL-STD-1629A。七十年代后期，美国汽车工业采用FMEA作为风险评估工具。1992年，我国颁布GJB1391-92《故障模式、影响及危害性分析程序》1991年，ISO9000推荐，1994年，QS9000强制实施2007年我国将颁布GJB/Z1391A-2006《故障模式、影响及危害性分析指南》，增补了大量内容。2008年发布QS9000FMEA参考手册第四版，FMEA技术作为风险控制的主要手段之一。第5页什么时间做FMEA情况1：新设计、新技术、新工艺应实施完成的FMEA情况2：现有设计或工艺过程改进对改进部分实施FMEA，参考原有FMEA，注重改进对原有系统或工艺过程的影响情况3：现有设计或工艺过程的应用环境、使用方式等发生变化注重环境等变化后的外界因素对原有系统、工艺流程的影响第6页为什么要实施FMEA事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进减少未来更大损失的发生它是“事前预防”而不是“事后追悔”丰田召回事件事件回放“踏板门”,召回问题汽车近445万辆。“脚垫门”，召回的420万辆车召回的问题车辆迄今已经超过700万辆接近2008丰田的全球销量。丰田损失尚难估计召回费用销量下降信誉降级司法诉讼经济损失或超50亿美元第8页为什么实施FMEA为什么要实施FMEA？FMEA为汽车行业带来的益处确保所有的风险被尽早识别并采取相应措施确保产品和改进措施的基本原理和优先等级减少外厂失效、降低保修成本减少“召回”的发生概率为什么要实施FMEA？QS-9000明确指出FMEA作为一种质量改进的方法必须强制执行。TS/16949要求整车及零部件公司强制执行六西格玛方法、产品质量先期策划和控制计划（APQP)、生产件批准程序（PPAP）强制实施国内的主要汽车公司也在积极探寻FMEA的实施策略和实施办法，并且开始了初步的实施。内容安排12FMEA概述DFMEA工程实施3DFMEA实施难点与解决方案4典型案例分析4总结与讨论最佳实践：FMEA全流程系统或详细产品结构信息/BOMFMEA硬/软件分析存储/重用故障模式、原因、预防措施等定义优先关键部件及故障模式控制、风险减小的任务列表•研发工程师•研发工程师•系统工程师•可靠性工程师•系统工程师•可靠性工程师•项目组长•研发工程师DVP测试验证设计改进建议ControlPlanFMEA分析思路当前是怎么设计的？可能会发生哪些问题？这些问题会导致什么后果？当前采用什么办法控制？效果如何？还需要做什么？过去发生过什么问题？还会发生什么问题？经验积累设计准则设计经验冗余设计工程计算试验确认进一步分析试验确认设计修改实际上这就是FMEA！常规的设计思路FMEA分析思路风险在那里？设计缺陷过程问题使用问题服务问题风险的原因是什么？风险的后果有多严重？发生几率有多大？当前控制措施是什么？风险评价风险排序要解决哪些风险？控制措施是什么？效果如何？相对定量评价RPN｛风险1、风险2….｝排在前面的资源允许的可以解决的谁来做？什么时候做？预计效果试验效果实际效果DFMEA分析表格—QS9000FMEA简单流程功能故障模式故障影响SEV故障原因OCC当前控制方法DETRPN推荐的措施00000000000000000000•输出是什么？•输出如何出错？•对整车的影响是什么？•要因是什么？•这些如何发现或预防？•多坏？•频度？•多好？•能做些什么？FMEA实施流程—QS9000确定功能鉴别失效模式失效后果鉴别失效原因严重度发生度检测度风险顺序数当前控制措施接下页FMEA实施流程—QS9000接上页是否要纠正？建议纠正措施确定责任人和完成日期纠正措施效果判定是否满足要求？生成控制计划评审通过否是是否DFMEA工程实施成立FMEA小组FMEA分析FMEA评审第20页成立DFMEA项目组典型的DFMEA团队：系统工程师（强制）设计工程师（强制）可靠性工程师过程工程师试验工程师质量工程师。。。。第21页DFMEA分析步骤第22页•收集数据，了解系统组成及原理•系统定义功能图边界图P图•故障模式分析•故障影响分析•故障原因分析•1•2•3•4•5DFMEA分析步骤第23页•当前控制方法预防检测•风险评估•改进建议•建议实施•实施效果•6•7•8•9•10DFMEA分析表格—QS9000FMEA输出FMECA报告潜在的关键特性设计验证规范纠正措施清单遗留问题清单第25页FMEA评审FMECA是否由工作小组进行？故障影响分析是否全面、清晰、合理？对“不可接受”和“不期望”的项目是否采取了相应的改进措施？不可接受的风险的控制措施是否执行？第26页内容安排12FMEA概述DFMEA工程实施3DFMEA实施难点与解决方案4典型案例分析4总结与讨论FMEA的成熟过程1234MatureLevelLevel4扩展及提高嵌入PLM全方位应用及有效改进Level3反馈R&D阶段的有效应用Level2启动技术应用Level1基础定义组织守规职责流程产品研发过程技术FMEA工具与技术使用革新当前FMECA工作常见问题第29页ＦＭＥＡ=填表设计人员不了解FMEA不合适的时间开展ＦＭＥＡ故障模式定义不明确故障原因不全面风险分析和控制准则不清晰解决方案进行FMEA技术培训建立FMEA工作模板建立FMEA作业指导书制定FMEA计划实施FMEA节点控制将FMEA纳入产品流程第30页FMEA=填表设计人员不了解FMEA不合适的时间开展FMEA解决方案辅助分析工具第31页故障模式定义不明确故障原因不全面功能图用于描述各零件产品与功能的对应关系第32页边界图用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件之间的关系第33页ABCHFGEDP图P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性(Robustness)工具。第34页系统描述理想功能错误状态控制因子输入信号干扰因子P图输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。理想功能：分析对象需要完成的功能，反映了产品的设计意图或功能需求。错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输出。功能丧失；功能降低；间歇性功能；非预期功能。第35页P图干扰因子：能够导致分析对象功能故障的非预期的因素，分为5类。个体差异(PP:Piece-to-pieceVariation)内部环境(SI:System-interaction)顾客使用(CU:CustomerUsageandDutyCycle)随时间改变(DG:ChangesoverTimeorMileage)外部环境(EE:Environment)控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少错误状态的发生。第36页干扰因子个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产，以及与各接口部件之间的关系内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响顾客使用：顾客的哪些不当使用会对产品造成的不利影响。随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损等。外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。第37页P图与FMEA的关系P图的理想功能对应FMEA中的功能P图的错误状态对应FMEA中的故障模式P图的干扰因子对应FMEA中的故障原因P图的控制因子对应FMEA中的现行控制第38页解决方案制定符合企业需求的风险判定准则第39页RPN值作为风险分析唯一标准我们应该优先控制哪个故障模式？严重度（S）严重度×发生度RPN＝S×O×DFord:解决方案提出可明确执行的控制措施落实人和执行时间控制措施可以是技术更改补充试验评审确认等等第40页控制准则不清晰内容安排12FMEA概述DFMEA工程实施3DFMEA实施难点与解决方案4典型案例分析4总结与讨论第42页FMEA分析对象—柴油机控制器第43页功能图用以确定分析对象及其各组成部分（下属部件）应具有的功能。系统功能分解系统结构层次关系系统功能层次和结构层次的对应关系第44页控制系统功能图边界图边界图用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件之间的关系。ABCHFGED第46页控制器边界图第47页控制器边界图说明第48页控制器FMEAP图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性(Robustness)工具。系统描述理想功能错误状态控制因子输入信号干扰因子第49页P图系统描述理想功能错误状态控制因子输入信号干扰因子第50页P图输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。对于控制器：•齿杆位置信号，•温度信号，•油压信号，•数字信号，•电源第51页P图错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输出。对于控制器无控制信号输出；控制错误；间歇输出；第52页P图干扰因子：能够导致分析对象功能失效的非预期的因素，分为5类。个体差异内部环境顾客使用随时间改变外部环境第53页P图（续）个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产，以及与各接口部件之间的关系(参照边界图)对于控制器：•虚焊、漏焊、错焊；•电源转换模块、调理电路、A/D转换电路、CPU、转速处理电路、驱动器•性能参数指标超差第54页P图（续）内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响对于控制器：•脚踏板•执行器•转速传感器第55页P图（续）顾客使用：顾客的哪些不当使用会对分析对象造成不利影响。对于控制器：外部接线错误第56页P图（续）随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损等。对于控制器：•参数漂移•记录芯片电量衰减第57页P图（续）外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。对于控制器：•振动、冲击•气密性•盐雾•温度：-43℃～60℃•电磁兼容第58页P图控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少错误状态的发生。对于控制器：设计要求筛选试验、过程控制性能调试、系统联调环境试验使用说明书第59页控制器P图第60页控制器FMECAStep1动词+名词+可测量量第61页控制器FMECAStep2•功能丧失•功能降低•间歇性功能•非预期功能第62页控制器FMECAStep3第63页控制器FMECAStep4第64页控制器FMECAStep5依据严重度等级准则故障影响分析—严重度严重度：某故障模式的最终影响程度第65页影响判断准则等级灾难有灾难性影响，与安全性相关，造成人员伤亡。10严重任务失败，整机报废，并造成车辆上相关产品损坏。9极大任务失败，大部分零部件完全报废。8重大产品性能受到严重影响，关键、重要零部件完全报废，导致任务失败。7较大产品性能有较大影响，部分功能无法实现，停机修理后，任务降级。6中等对产品性能有中等程度的影响，产品中度损坏，需停机修理，造成任务延误。5较小对产品性能有较小的影响，产品轻度损坏，需要在产品使用进程中，停机修理，对产品任务完成无影响。4轻微对产品使用没有影响，产品局部轻度损坏，需要在产品任务结束后进行修理。3非常轻微对产品使用没有影响，无需进行单独维修或者在产品运行过程中可直接进行修理。2没有没有影响1第66页控制器FMECAStep6依据P图中的5类干扰因子进行填写第67页控制器FMECAStep7控制因子：1.设计要求2.筛选试验、过程控制3.性能调试、系统联调4.环境试验5.使用说明书依据P图中的控制因子进行填写第68页控制器FM