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FMEA标题潜在失效模式及其后果分析（FMECA）FMEA引言引言从神舟载人飞船谈起FMEA引言产品可靠性——现代产品质量的关键产品二种质量指标性能指标——产品完成规定功能所需的性能可靠性指标——产品性能随时间保持的能力产品竞争的焦点谁不重视可靠性必将受到惩罚!第一讲概述1.1FMECA包含两部分失效模式及后果分析(FMEA);危害度分析(CA);FMEA与CA合并为FMECA。可靠性工程中最基本、最有效和最重要的分析技术之一FMEA1.2发展过程FMEA60年代中期由美国军方研发和建立;首先在航空航天及核技术中应用;后对可能造成特别严重后果的失效进行单独分析，发展成危害度分析，即CA，与FMEA合称FMECA;以后在世界范围内得到广泛应用，并形成相应标准。FMEA——概述1.3现状在航天工程研制中，己被规定为必须采用的方法；在汽车制造业中，已成为汽车OEM厂商及其供应商质量体系要求之一；如:QS9000与VDA6.1→TS16949产品特点:大规模复杂系统高科技产品FMEA——概述ISO/TS16949技术规范PPAP:生产件批准程序APQP:产品质量先期策划SPC:统计过程控制FMEA:潜在失效模式及后果影响分析MSA:测量系统分析体系要求的五大核心工具之一:FMEA参考手册由北美三大汽车公司（克莱斯勒、福特和通用）FMEA工作组编写；是一本设计FMEA和过程FMEA的开发指南；目的不在于定义要求，而是在于阐明FMEA技术开发中的问题；1993年2月发布第一版；1995年2月发布第二版；2001年7月发布第三版；2008年6月发布第四版；2001年11月发布《设备和工装潜在失效模式及后果分析（MFMEA）》第一版；手册提供了应用FMEA技术的总体指南，但并没有给出如何完成每一FMEA项目的具体说明，也不是综合性的参考资料或培训资料。包含与系统、子系统、接口和零部件等级别的设计相关的方法，以及与制造和装配的过程相关的方法；增加索引、示例，重要段落予以标示，更易理解使用；定义并强化设计和过程FMEA的联系的理解，同时定义了和其他工具的关联；改进了严重度、发生频度、探测度的评级表，以便对实际分析和使用更有意义；介绍了行业内目前使用的可选方法，不再强调“标准表格”建议不要把RPN作为风险评估的首要方法。FMEA参考手册第四版的变化FMEA参考手册第四版的变化第一章：提供了FMEA通用指南，提出管理者支持的需求和定义一个开发并维持FMEA的过程的需求，以及持续改进需求；第二章：描述了在DFMEA和PFMEA之间比较通用的应用方法，其中包括：策划、策略、措施计划、管理者支持的需求和FMEA中的职责；第三章：着重于DFMEA，包括，建立分析的范围、框图使用、DFMEA的各种类型，小组的组建、分析的基本程序、措施计划、后续行动、RPN的可选方法、与PFMEA以及确认计划的联系。第四章：着重于PFMEA，包括，建立分析的范围、流程图的使用、小组的组建、分析的基本程序、措施计划、与DFMEA以及控制计划的开发的联系。对组织和管理者的影响对组织和管理者的影响1.4FMEA技术的应用：设计----一开始就使缺陷降到最低尽可能完善,管理效益↑↑制造----不是根据发生的问题采取措施，而是事先对可能发生的问题进行先期控制事物----经验/认识的程度↑↑避免在过程阶段化费大量人力物力Thephilosophybehindit:FMEA背后的理念DOITRIGHTTHEFIRSTTIME——第一次就做好AvoidTRIALANDERROR——避免尝试和失误1.4FMEA技术的应用：关注产品系统的可靠性安全性第二讲有关术语与概念2.1可靠性与可靠度2.2失效与寿命特征参数2.3系统与可靠性模型2.4可靠性工程2.5失效模式——有关术语FMEA2.1可靠性与可靠度2.1.1可靠性产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。FMEA规定条件：使用条件、环境条件、贮存条件规定时间：小时、频次、里程规定功能：故障判据产品质量特性随时间变化的内在规律可靠性的形成设计过程形成：分析、评估、优化生产过程形成：控制计划使用过程形成：使用规范固有可靠性}2.1.1可靠性FMEA使用可靠性2.1.2可靠度产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。可靠度是时间的递减函数。——有关术语R（t）=P（Tt）FMEA可靠性可靠度的估计值：R(t)=—————^No-r(t)No其中：No:t=0时刻，在规定条件下工作的产品数r(t):在0→t时刻的工作时间内，发生故障的产品数100台计算机开始工作t=0tt=1000h仍有95台在工作有5台发生故障——有关术语可靠性2.1.3累积故障概率产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率亦称为不可靠度F(t)=P(T≤t)——有关术语可靠性累积故障概率的估计值：F(t)=————r(t)No^其中：No、R(t)同可靠度计算——有关术语2.2失效与故障2.2.1定义：产品或产品的一部份不能或将不能完成预定功能的事件或状态。故障与失效在英文中统称failure；故障→可修复产品失效→不可修复的产品。FMEA失效的三种形式失效的三种形式:1）功能失效2）参数失效3）破坏失效2.2.3失效率已工作到t时刻的产品，在t时刻后单位时间t内发生故障的概率。λ（t）=r（t）NSt0tr（t）r（t）t+ttN0NS——有关术语FMEA1)平均故障时间(MTTF)MTTF=—ti其中：No：参加试验数→最终失效数tI：开始工作到失效的时间1N0i=12.2.4寿命特征参数可靠性N0不可修复的产品:由于产品用途的规定/经济上的考虑不能或不需要修理的产品；2)平均故障间隔时间(MTBF)其中n：故障发生次数;tI：每次工作持续时间T：产品总工作时间MTBF=—tI=—i=1n12.2.4寿命特征参数可靠性nTn可修复的产品:基本修复、完全修复可靠性产品维修性3)平均修复时间(MTTR)其中：n：修复次数tI:第i次修复时间MTTR=—tii=1n1n2.2.4寿命特征参数系统:广义概念:由若干个单元有机组成的一个可完成某一功能的综合体。狭义概念:为完成某项任务或实现某种功能的设备、人员、技术及环境的集合。FMEA2.3系统与可靠性模型系统的可靠性R系=R设·R软件·R人员·R接口一般系统的功能结构图系统SystemSE1SE2SE3SE1.1SE1.2SE2.1SE2.2SE2.3SE3.5SE2.2.1SE2.2.2交接点——系统与系统结构图...（SE：系统单元）串联系统可靠性模型A1A2A3AnRS（t）=Ri（t）ni=1——系统与系统结构图S（t）=1+2+3+…+n并联系统可靠性模型A1A2AnRS（t）=1-〔1-Ri（t）〕ni=1——系统与系统结构图混联系统可靠性模型A1A1B2B1B3C1C2A3——系统与系统结构图2.4可靠性工程目的:减少失效率和寿命周期费用；最佳区域R（t）费用总费用研制费用使用费用FMEA可靠性工程内容：(1)论证确定可靠性指标定性→定量：MTBF/λ（t）准则:1)必要性；2)可能性；3)危害性；4)重要性(后果程度)；5)复杂性。FMEA——有关术语(2)进行可靠性计算:指标分配、预计、评估可靠性模型；(3)进行可靠性分析FMECA/FTA；(4)制定可靠性设计准则；(5)进行可靠性验证与评估。(6)可靠性控制→生产制造。(7)可靠性维护→用户使用。FMEA——有关术语失效模式：元器件或产品失效的一种表现形式；例：继电器的触头失效模式。失效后果：失效模式对产品功能、安全性所造成的后果；危害度(严重度)：某种失效后果的严重程度；潜在失效模式：可能发生的失效模式。FMEA2.5失效模式典型的失效模式弯曲毛刺孔错位断裂转运损坏漏开孔脏污变形表面太光滑短路开路接触不良表面粗糙开孔太深注意：失效模式应以规范化技术术语描述，不同于顾客察觉的现象潜在失效的后果噪音粗糙费力工作不正常异味渗漏不能工作报废外观不良无法紧固不能配合不能连接无法安装损坏设备危害操作者工装过度磨损对最终使用者对下道工序FMEA物理的：磨损、屈服、疲劳…化学的：腐蚀、老化、变质…原材料/元器件缺陷：不稳定、不均匀、选择处理不当典型的失效机理失效的潜在起因/机理扭矩不当焊接不当测量不精确热处理不当浇口/通风不足润滑不足或无润滑零件漏装或错装定位器有碎屑损坏的工装不正确的机器设置起因机理失效发生的主要原因分布失效发生的原因主要包括六个方面：一、设计问题；二、材料问题（含器件）三、加工问题；四、装配问题；五、检测问题；六、使用问题。可能发生的失效模式FMEA序号失效模式序号失效模式1结构失效（破损）16错误模式2物理性质的卡结17不能切换3颤振18提前运行4搁置失效19滞后运行5打不开20错误输入（过大）6关不上21输入过小7误开22输出过大8误关23无输入9内部泄漏24无输出10外部泄漏25短路11超出容限26开路12意外运行27漏泄13断续性工作不稳28其它（1）14漂移性工作不稳2915错误指示30（1）指可适合于系统性、要求和运行限制的其它独特失效条件3.1可靠性分析3.2失效分析技术3.3FMECA分析技术3.4FEMA特点3.5分析对象、范围3.6目的、意义、作用第三讲FMECA分析技术3.1可靠性分析为了保证产品/过程设计的可靠性，应对设计方案做可靠性分析；目的:1）评价系统及其组成单元的可靠性水平；2）提高系统及其组成单元的可靠性(更重要)主要方法:故障/失效分析技术。FMEA第三讲FMECA分析技术3.2失效分析技术对发生或可能发生失效的系统及其组成单元进行分析。鉴别其失效模式、失效原因(失效机理)；估计该失效模式对系统可能产生的后果；分析该后果的严重程度(影响和后果分析)；采取措施，提高系统的可靠性。FMEA——FMECA分析技术常用失效分析方法按失效原因分类:——直方图、因果图、主次图；按失效模式影响分类:——FMECA、FTA、ETA；按综合应用分类:——FMECA+FTA、——FTA+ETA。FMEA3.3FMECA分析技术潜在失效模式影响及后果分析(FMEA):FailureModeandEffectsAnalysis一种系统化的可靠性定性分析方法;通过对系统各组成部分进行事前分析，发现、评价产品或过程中潜在的失效模式，查明其对系统的影响程度，以便采取措施进行预防。危害度分析(CriticalityAnalysis,简称CA):对可能造成特别严重后果的失效模式进行单独分析的方法;FMEA与CA合称FMECA。FMEA3.4FEMA特点系统性:全面的、系统的、有组织的活动；规范性：规定格式或程序；预想性:预想、预防、时机；时间性：产品或过程正式定型之前；动态性:随设计、信息的改变，及时不断修改；复杂性:系统复杂、工作量大、要求高；协同性:系统有关人员、有关专业人士共同合作。FMEA——FMECA分析技术3.5分析对象、范围不同技术——机、电、液、气等，及其组合；不同对象——硬件、软件与行为；不同过程——设计、试验、工艺、方法等任何过程；不同领域——可靠性、安全性、维修性。不同层次——系统、子系统、部件、元器件。FMEA——FMECA分析技术3.6目的、意义、作用1)全面找出一切的、可能的失效模式；2)单点失效:——一旦发生，导致不可接受的/严重影响的后果；FMEA——目的、作用有效降低开发设计或制造过程中的风险3）为可靠性建模、设计评定提供依据，有助于更有利的设计控制方法，为制定设计计划，质量控制计划提供正确的、恰当的根据；4）有助于早期发现设计中的问题，从而避免和减少晚期修改带来的损失，使开发的成本下降；5）有助于可制造性和装配性的早