失效模式及后果分析

第一章概论1.1什么是FMEA?潜在的失效模式及后果分析(PotentialFailureModeandEffectsAnalysis,简称FMEA),是在产品/过程/服务等的策划设计阶段，对构成产品的子系统，零部件，对构成过程，服务的各个程序逐一进行分析，找出潜在的失效模式，分析其可能的后果，评估其风险，从而预先采取措施，减少失效模式的严重程度，降低其可能发生的概率，以有效的提高质量与可靠性，确保顾客满意的系统化活动第一章概论●FMEA与FMA(FailureModeAnalysis)◇FMA是对产品/过程已经发生的失效模式分析其产生的原因，评估其后果及采取纠正措施的一种活动。◇FMA是进行FMEA的重要的资料。◇FMEA是一种事前行为，FMA是一种事后行为；●FMEA与FTA(FailureTreeAnalysis)◇FMEA从局部失效入手，分析其对上一级系统、相关部分、下游程序以及总体系统的后果；FTA由系统的失效模式入手，分析造成该系统失效的原因。◇FMEA是沿着由下而上的分析途径，FTA是沿着由上而下的分析途径。第一章概论●FMEA的种类按其领域分成以下几种：SFMEA系统FMEADFMEA产品FMEAPFMEA过程FMEAAFMEA应用FMEASFMEA服务FMEAPFMEA采购FMEA第一章概论1.2FMEA的历史◇60年代中期美国航天工业首次采用FMEA.◇70年代美国的海军和国防部应用，并制定了有关标准。◇70年代后期汽车界应用，作为设计评审的一种工具；◇1993年，三大汽车公司联合编写了FMEA手册，并正式出版作为QS9000质量体系要求文件的参考手册；◇1994年，SAE发布SAEJ1739-潜在失效模式及后果分析；◇FMEA被广泛应用于其他行业，如卫生、电子、运输等。第一章概论1.3为什么要进行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；●有助于可制造性和装配性的早期考虑，利于实施同步工程技术；●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；第一章概论1.3为什么要进行FMEA(续)？●给出的失效模式的风险评估顺序，提供改进设计的优先控制系统，从而引导资源去解决需要优先解决的问题。●识别特殊特性的重要工具，结果用来制定质量控制计划。●一个组织的经验积累，为以后的设计开发项目提供宝贵的参考。●发挥集体的经验与智慧，使设计表现出组织的最佳水平，提供了一个公开讨论的机会。1.4由谁来做FMEA？●依靠小组的共同努力●必须组成一个包括设计、制造、装配、售后服务、质量及可靠性等方面的专家小组；●与设计有关的上游和下游部门；●对有专利权的设计，可由供方制定。第一章概论1.5DFMEA实施时机？●设计方案初步确定时应开始FMEA初稿的编制。●作为设计活动的一部分，应该在设计任务完成之时完成FMEA工作；●在整个产品寿命周期内，根据反馈信息，在进行设计修改时对FMEA进行重新评审和修改。●FMEA是一个动态的文件。第一章概论1.4PFMEA实施时机？●开始于可行性阶段之前或过程中，在工装制造之前。◇在过程设计完成之时完成工作(如过程设计文件)；◇是一个动态文件失效链根源模式中间模式最终模式充电时不能限压电池发生过充焊锡脱落线路板短路跌落时发生震动环境条件锡渣碰到线路板电池发热伴生模式电池损坏第一章概论1.6失效链水箱支架断裂水箱后倾，与风扇碰撞水箱中冷却液泄露冷却系过热汽车停驶根源模式中间模式最终模式不平道路引起震动与车体扭转环境条件产生异响伴生模式发动机气缸最终模式第一章概论1.7顾客的概念●最终顾客：产品/使用的使用者●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/服务受益或受损者均在广义顾客概念之中。第一章概论1.8DFMEA与PFMEA的联系●既有明确分工又有紧密的联系：●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中表明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.1DFMEA的准备工作●建立小组●必须的资料：经由质量功能展开(QFD)而得到的设计要求；产品可靠性与质量目标；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。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.1DFMEA的准备工作(续)●所要分析的系统、子系统或零部件的逻辑框图。它表明信息、能量、力、流体等的流程。明确该系统的输入、过程及输出。表明系统内零部件的联系和关系。逻辑框图开关开/关灯罩A弹簧F-灯泡总成D电池B极板E+零件A.灯罩B.电池C.开关D.灯泡总成E.电极F.弹簧连接方法1.不连接2.铆接3.螺纹连接4.卡扣连接5.压紧连接2344155电池A负极镍带B正极镍带CPTCD胶布E零件A.灯罩B.电池C.开关D.灯泡总成E.电极F.弹簧连接方法1.不连接2.铆接3.螺纹连接4.卡扣连接5.压紧连接A.灯罩B.零件电池C.开关D.灯泡总成E.电极F.弹簧第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.1DFMEA的准备工作(续)填写表头●FMEA编号●系统、子系统或零部件的名称及编号●设计责任部门，包括供方名称●编制者●型号●关键日期(预定FMEA完成日期，不应超过设计图样完成日期)●FMEA日期(初稿日期和最新修订日期)●小组成员(姓名、单位、电话等)第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.2系统/子系统/零部件的功能●所谓功能，就是：设计这个系统/子系统/零部件做什么？◇根据客户需要，经过QFD明确的设计要求。◇满足设计要求，该“产品”的具体的要求是什么？●一个零部件的功能往往是多项的，这种情况下，必须把所有的功能全部列出，不能遗漏。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.2系统/子系统/零部件的功能●一个零部件的功能往往是多项的，这种情况下，必须把所有的功能全部列出，不能遗漏。●列出完成这些功能的重要的环境条件。●列出设计要求的寿命。●以上要求尽可能给出可度量的要求。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.2系统/子系统/零部件的功能●除满足最终顾客的要求而确定的功能外，还要考虑满足直接顾客和中间顾客的要求。其中可制造性和装配性的要求尤为重要。●满足顾客期望的功能的同时，还会产生顾客非期望的功能。他们常常与安全与政府法规的符合性相关。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.3潜在失效模式●失效：散失功能。失效模式：失效表现的形式。潜在即失效可能发生，但不一定发生。●两类失效模式：I类失效模式：不能完成规定的功能。如：变形、低容量、内阻大、寿命差、断路等II类失效模式：产生了有害的非期望功能。如：漏夜、爆炸、短路等第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.4潜在失效后果●潜在失效后果：指失效模式可能带来的对完成预定功能的影响，以致带来顾客的不满意，和不符合安全和政府的法规。●失效后果的分析，要运用失效链分析方法，搞清楚直接后果、中间后果和最终后果。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.4潜在失效后果失效后果可以从以下几个方面考虑：●对完成预定功能的影响；●对上一级系统完成功能的影响；●对系统内其它零件的影响；●对顾客满意的影响；●对安全和政府法规符合性的影响；●对整个系统的影响；第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.5后果严重性评估严重度S●严重度是失效模式发生时对顾客影响后果的严重程度的评价。●要减少失效的严重度级别数值，只能通过修改设计来实现。●严重度的评分采用1-10分制。严重度评估后果判定准则：后果的严重度S无警告的严重危害非常严重的失效形式。在没有任何失效预兆的情况下影响到电池安全使用或违反了政府法规。１0有警告的严重危害非常严重的失效形式。在具有预兆的情况下影响到电池安全使用或违反了政府法规。9很高电池不能使用，丧失基本性能.8高电池能使用，但性能下降，顾客不满.7中等电池能使用，但舒适性或方便性,顾客感觉不舒适..6低电池能使用，但舒适性或方便性,顾客感觉有些不舒适..5很低外观、配合等不符合要求，大多数客户发现有缺陷。4轻微外观、配合等不符合要求，有一半顾客发现有缺陷.3很轻微外观、配合等不符合要求,很少顾客发现有缺陷.2无没有影响1第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.6失效模式重要程度等级●指出产品特性的重要性。●凡是识别为特殊特性，需要特殊过程控制的应当以适当的符号在此栏中标识，使用顾客规定的符号，并在建议栏中说明。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.6失效模式重要程度等级特殊特性：●显著影响安全和政府法规符合性的特性；●显著影响顾客满意的特性。●当严重程度大于8时，应确认为特殊特性。当严重度为5-8，而频度大于3时，确认为重要特性。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理●研究失效可能的原因与机理，是为了能够正确采取控制措施，防止失效的发生或减少其发生的可能性。●研究的失效原因与机理，是指引失效模式的可能的设计薄弱点。●简明扼要，但要尽可能全面的找出可能想到的失效原因和机理，以便于对症下药，采取纠正措施。注：不要把产品的工作环境作为我们的分析目标。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理原因／机理的评估可以包括以下两个方面：●与制造、装配无关的原因，亦即，当制造与装配符合技术规范的情况下，发生了失效。分析潜在失效原因／机理可以采用以下途径：◇现有的类似产品的FMA资料；◇应用失效链，找出直接原因、中间原因和最终原因；◇应用五个“为什么”，一般都有可能找到根源原因。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理◇应用因果图，从人、机、料、法、环等方面分析。◇应用排列图，相关分析，实验设计等方法，从可能的多◇因素原因中找出主要原因。◇应用失效树分析(FTA)找出复杂系统的失效原因与机理。◇充分发挥小组的经验，采用头脑风暴法，对可能的原因进行归纳分析。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理●与制造/装配有关的原因。●在技术上或操作者体力上的限制与难度，以及容易产生误操作而引起的潜在失效，即与产品设计中可制造性与装配性有关的问题。纯属制造与装配过程有关的问题，原则上可由PFMEA来进行。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理●零件正反面均可装入，左右相近的零件无明显表识引起误装配而造成失效。●缺乏适宜的对中设计，使对中困难或容易对中错误；●技术规范要求与现有的过程能力不协调；●操作需要操作者精力高度集中，操作者容易疲劳，或难以正确操作●材料选材或处理方式不当，加工困难●零件过重，空间太小等造成造成加工困难。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理●产品设计对制造/装配的变差过于敏感。●难以检查、调整或保养。在产品设计的FMEA中对制造/装配问题的考虑可归纳为：◇误操作；◇技术与体力的限制；◇对变差的敏感性。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.７潜在的失效起因／机理●典型的失效起因有：材料选择不当，设计寿命评估不当，应力过大，润滑不足，维修保养说明不当，环境保护不够，计算错误等。●典型的失效机理有：屈服，疲劳，材料不稳定，磨损，腐蚀等。第二章产品设计FMEA(DMFEA)2.8失效模式出现可能性大小的评估---频度(O)●频度是指某一失效机理或起因出现的可能性，失效模型出现可能性大小的评估●通过设计更改来消除或控制失效起因或机理是降低频度的唯一途径。●频度采用1-10分制。频度估计可以参考以下表格失效发生可能性可能的失效率频度数很高：失效几乎是不可避免的1/2101/39高：反复发生的失效1/881/207中等：偶尔发生的失效1/8061/40051/20