故障模式和效应分析

Slide1PotentialFailureModeandEffectsAnalysis潜在的失效模式及后果分析(第四版)Slide2第1章概论1.1什么是FMEA?潜在的失效模式及后果分析(英文:PotentialFailureModeandEffectsAnalysis,简称FMEA)产品/过程/服务等的策划设计阶段,对构成产品的系统、各子系统、零部件(DFMEA),对构成过程的各个工序/步骤逐一进行分析(PFMEA)→找出潜在的失效模式→分析后果→评估其风险→预先采取措施→减少失效模式的严重程度、降低其发生的概率和降低探测度→提高质量与可靠性Slide31.1什么是FMEA?一种表格化的系统方法确定失效模式及其后果(影响)解决问题与预防问题FMEA不同于失效模式分析(FailureModeAnalysis,即FMA),FMEA是一种事前行为,FMA是一种事后行为FMA是对产品/过程已经发生的失效模式分析其产生的原因,及采取纠正措施的一种活动FMA是进行FMEA的重要的资料Slide4FMEA又不同于失效树分析(FailureTreeAnalysis,即FTA)FMEA是从局部失效入手,分析其对上一级系统、下游程序以及总体系统的后果FTA一般是由系统的失效模式入手，分析失效产生的原因FMEA是沿着“由下至上”的分析路径，FTA是沿着“由上至下”的分析路径(也属事后行为)1.1什么是FMEA?Slide51.1什么是FMEA?FMEA种类：SFMEA——系统FMEADFMEA——设计FMEAPFMEA——过程FMEAAFMEA——应用FMEASFMEA——服务FMEAPFMEA——采购FMEASlide6设计FMEA用来在产品设计之前分析分析重点•由设计缺陷引起的产品潜在失效模式过程FMEA用来分析制造与装配过程分析重点•按规定的操作规范进行操作及输入本过程的零件/材料是正确的情况下,由制造或装配过程缺陷引起的潜在产品失效模式1.1什么是FMEA?Slide71.2FMEA的历史1949年,美国国防部制定了MIL-STD-162960年代中期发展，美国太空总署(NASA)用于阿波罗项目(ApolloProject)70年代后期，FMEA被美国汽车工业界所引用1993年2月美国三大公司联合编写了FMEA手册，并正式出版作为QS9000质量体系要求文件的参考手册之一现时全球广泛应用Slide8技术标准MIL-STD-1629FMEA实施程序IEC60812系统可靠性分析技术FMEA程序GB7826系统可靠性分析技术FMEA程序SAEJ1739设计、过程和设备FMEA1.2FMEA的历史Slide91.3为什么要进行FMEA?花必要的时间对产品/过程进行充分的潜在失效模式与后果的分析，能够减少事后产生失效而带来的风险与损失FMEA有助于对设计中问题的早期发现，从而避免和减少晚期修改带来的损失，使开发的成本下降产品FMEA还有助于可制造性和装配性的早期考虑FMEA是一个组织的经验积累，为以后的设计开发项目提供了宝贵的参考Slide10FMEA的目的帮助预防问题发生改进产品的质量、可靠性和安全性减低产品开发时间与成本减少批量投产时的问题提高准时供货信誉实现更经济的生产书面规定并跟踪减少风险所采取的措施持续改进1.3为什么要进行FMEA?Slide111.3为什么要进行FMEA?各阶段纠正问题的成本成本1000客户投诉寻找方法及解决问题100制造及装配10设计核准1FMEA预防产品策划设计制造应用时间Slide12跨部门小组(CFT-CrossFunctionTeam)组员(有相关经验和必要授权的人员)包括设计、制造、装配、维修、质量、采购、测试、供应商其他主题的专家由谁来做DFMEA:由设计主管工程师或工程师小组由谁来做PFMEA:由制造主管工程师或工程师小组1.4谁编写FMEA?Slide131.5何时开始FMEA?设计新的产品、过程更改现有设计或生产过程设计/过程用于新的用途或新环境完成纠正和预防措施后（例：8D研究）Slide14设计FMEA在产品设计阶段产品设计之前过程FMEA在过程设计阶段在工装制造之前控制计划完成前1.6何时完成FMEA?Slide151.7何时更新FMEA?FMEA是一个动态文件(livingdocument)更新条件凡对产品设计、环境、材料或对产品的制造或装配过程考虑有更改时在设计或制造/装配过程中发生显著变化时老问题与新问题老问题新问题Slide16一个潜在的失效事件的发生，如果没有采取或来不及采取或事实上不可能采取措施，而使之引起下游系统或相关系统产生连锁失效事件，我们称之为“失效链”如下图1-1所示的例子1.8失效链Slide171.8失效链不平道路引起的振动与车体扭转水箱支架断裂水箱后倾水箱与风扇碰撞汽车停驶水箱冷却水管被风扇括伤水箱中冷却液泄漏冷却系统过热图1-1失效链举例发动机气缸损坏产生异响最终模式伴生模式环境条件最终模式中间模式根源模式Slide18可以看出：水箱支架强度不足而造成的支架断裂是这个失效链的根源道路不平引起的车体振动与扭转是引起支架断裂的环境条件，但不能视为失效的内在原因,因为汽车在不平道路上行驶是正常的输入条件失效链中，上一个失效模式是下一个失效模式的起因，下一个失效模式是上一个失效模式的后果1.8失效链Slide19在没有任何措施情况下，失效将发展到最终的模式。最有效的措施是不让支架断裂这一根源模式发生在失效链中任何环节采取“切断”措施，如在水箱与发动机（假设风扇安装在发动机上）之间增加撑杆，保证风扇不与水箱碰撞，可以防止失效链的发展1.8失效链Slide201.9顾客的概念在FMEA中，多处要涉及“顾客”的概念广义的“顾客”，包括：•最终顾客：产品/服务的使用者•直接顾客：下一道工序或用户•中间顾客：下游工序或用户•其他凡是产品/服务受益或受损害者均在广义顾客概念之中考虑四个主要的顾客，在FMEA中必须考虑大到：•最终使用者•OEM组装和制造中心•后续供应链制造•监管机构Slide21DFMEA与PFMEA既有明确的分工，又有紧密的联系，需注意以下几点：产品设计部门的下一道工序是过程设计，产品设计应充分考虑可制造与可装配性问题，由于产品设计中没有适当考虑制造中技术与操作者体力的限制，可能造成过程失效模式的发生产品设计FMEA不能依靠过程检测作为控制措施PFMEA应将DFMEA作为重要的输入对DFMEA中标明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容1.10设计/过程FMEA的联系Slide221.10设计/过程FMEA的联系零件失效模式零件影响原因设计控制(DVP&R)功能/性能历史资料零件失效模式零件影响原因过程设计问题保修外部质量问题内部质量问题制造问题设计FMEA过程FMEA过程控制(CP)Slide23清单失效模式潜在关键特性与重要特性消除失效模式原因的系统措施减低失效模式原因发生率的系统措施检测潜在失效模式的措施1.11FMEA的输出Slide24DFMEA的输出潜在设计失效模式潜在关键设计要求产品特殊特性的确认设计问题：曾经受到制造和装配作业挑战的设计问题新设计要求：尚无制造或组装作业的经验设计验证计划和报告(DVP&R)改进产品设计，或更改原有产品设计1.11FMEA的输出Slide25PFMEA的输出控制计划的编制过程特殊特性的确认过程和监视作业指导书（包括检验指导书）的编制改进过程设计，或更改原有的过程设计1.11FMEA的输出生产工艺流程图开展PFMEA编制控制计划过程验证持续改进编制作业指导书Slide261.12后果,模式,原因-FMEA间的联系失效后果失效模式失效原因第一层(系统/产品/过程)失效后果失效模式失效原因第二层(系统/产品/过程)失效后果失效模式失效原因第三层(系统/产品/过程)Slide27失效后果失效模式失效原因系统(S-FMEA)失效后果失效模式失效原因产品(D-FMEA)失效后果失效模式失效原因过程(P-FMEA)系统-产品-过程1.12后果,模式,原因-FMEA间的联系Slide28系统-产品-过程失效后果失效模式失效原因系统缩短电脑(元件)寿命操作间歇接触不稳定电脑失效后果失效模式失效原因产品操作间歇接触不稳定焊点不良接插器失效后果失效模式失效原因过程接触不稳定焊点不良烙铁温度不足接插器生产-焊接电源线失效链原因1.12后果,模式,原因-FMEA间的联系Slide291.12后果,模式,原因-FMEA间的联系失效模式与后果分析的类型组件或工艺功能用途后果模式原因发现根本原因产品系统点火分配器扩散应力动量-不点火-车辆不运转脉冲鉴频器发生故障轴断裂产品分配器转子压装在凸轮轴上脉冲鉴频器发生故障轴断裂沙眼过程过程分配器转子-塑料注射成型机零件成型轴断裂沙眼压力太大Slide301.13FMEA同ISO/TS16949技术规范的关系ISO/TS16949技术规范中明确规定FMEA是质量体系和设计控制要素中的要求同时APQP、PPAP手册也明确规定FMEA的要求下表列出ISO/TS16949技术规范、APQP、PPAP中规定与FMEA有关的章节Slide311.13FMEA同ISO/TS16949技术规范的关系文件有关章节ISO/TS169497.3.1.1多方论证方法7.3.2.3特殊特性7.3.3.1产品设计输出7.3.3.2制造过程设计输出7.5.5.1控制计划APQP第二章产品设计和开发2.1DFMEA2.4设计评审第三章过程设计和开发3.6PFMEAPPAP第三章PPAP要求之10第四章提交批准的等级之3Slide321.14FMEA过程顺序项目(过程步骤)功能要求潜在失效模式潜在失效后果严重度S等级潜在失效起因现行设计(过程)RPN建议措施责任及完成日期措施结果控制预防频度O控制探测探测度D采取的措施及完成日期SODRPN满足项目(过程步骤)的功能?满足功能的要求?会有什么问题？-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？有多坏？什么起因？发生的频率如何？现行的预防和探测？预防和探测方法有多好？可以做什么？-设计更改-过程更改-特殊控制-标准、程序或指南的更改图1-1FMEA过程顺序做了什么？结果如何?Slide33图1-1描述了FMEA的顺序并不是简单地填写一下表格,而是要理解FMEA的过程目的是消除风险并策划适宜的控制方法以确保顾客满意1.14FMEA过程顺序Slide341.15跟踪采取有效的预防/纠正措施，并对这些措施加以适当的跟踪,措施应传递所有受影响的部门开发的FMEA,如果没有积极有效的预防/纠正措施,其价值将是非常有限的责任工程师负责确保所有的建议措施都得到实施FMEA是动态文件,应始终反映最新水平及最近的相关措施,包括开始生产以后发生的Slide35责任工程师确保建议的措施得到实施,包括但不限于以下几种:对设计、过程及图样进行评审,以确保建议的措施得到事实确认更改已纳入到设计/装配/制造文件中；对设计/过程FMEA、FMEA的特殊应用以及控制计划进行评审1.15跟踪Slide36第二章产品设计FMEA（DFMEA）2.1DFMEA的准备工作建立小组必需的资料，例如：经由质量功能展开（QFD）而得到的设计要求产品可靠性和质量目标产品的使用环境以往类似产品的失效分析（FMA）资料以往类似产品的DFMEA资料初始工程标准初始特殊特性明细表Slide372.1DFMEA的准备工作开/关C灯罩A电池B弹簧F－开极板E+灯泡总成D零件连接方法A灯罩1不连接(滑动配合)B电池(2节电池)2铆接C开/关开关3螺纹连接D灯泡总成4卡扣装接E电极5压紧装接F弹簧2541543图2-1逻辑框图Slide38图2－1