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1、,FMEA 潜在的失效模式及后果分析,1,课程大纲,FMEA概述;FMEA基本模式;产品设计FMEA;制造过程FMEA;,2022/11/16,2,什么是FMEAFMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是：（a）认可并评价产品/过程中的潜在失效以及该失效的后果；（b）确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施；（c）将全部过程形成文件。所有的FMEA都关注设计，无论是产品设计或者是过程设计。所有的制造问题中有80%是由糟糕的设计引起的。,1.FMEA-含义,一.FMEA概述,2022/11/16,3,FMEA：Potential Failure Mode and Effects Analysi
2、s潜在失效模式及其后果分析关键词: 潜在失效-尚未发生 可能会发生集中于: 预防可能问题 FMEA在设计、生产或其他范围内实施,1.FMEA-含义,2022/11/16,4,2.事后处理的费用法则,5,3.FMEA的发展史,50年代：格鲁曼公司开发了FMEA，用于飞机发动机故障防范；60年代中期: 开始于航天业(阿波罗计划). 1974年: 美海军制定船上设备的标准, Mil-Std-1625(船)“实行船上设备失效模式及后果分析的程序”, FMEA第一次有机会进入军用品供货商界; 1976年: 美国国防部采用FMEA来作为领导军队服务的研发, 及后勤工作的标准;,2022/11/16,6,3
3、.FMEA的发展史（续）,70年代未: 汽车业开始使用FMEA来作为危险性分析的工具, 以检讨目前市场上的汽车. 后期, 作为增强设计检讨活动的工具, 开始用列表形式.1978年: 医疗器材良好制造工作的规定(GMP); FMEA的危险性分析部分, 从此进入医疗器材业.80年代初: 微电工业开始运用FMEA来帮助提高芯片的产量.,2022/11/16,7,3.FMEA的发展史（续）,1990年: 美汽油协会建议将FMEA溶于设计之中(ANSI Z21.64 and Z21.47). 美铁道业建议用FMEA来提高火车车厢的安全性. ISO9000建议用FMEA作设计检讨. 1994年: FMEA
4、成为QS-9000证书获得的不可缺少的一部分. QS-9000是一个自发性项目, 是由美国三大汽车公司(克莱斯勒、福特及通用)组成的供货商质量要求工作队制定的.,2022/11/16,8,4.FMEA的好处,FMEA可以于研究与开发阶段做为控制工具和冒险分析工具加以运用.FMEA最好的特性是可以将所有工程、操作、质量、服务方面工作效果结合为一体.事先花很长的时间进行综合的FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。FMEA能够减少或消除因修改而带来的更大损失的机会,2022/11/16,9,5.FMEA的分类,DFMEA（设计Design-FMEA）PFMEA
5、（过程Process-FMEA）SFMEA（服务Service-FMEA）MFMEA（设备Machine-FMEA）PFMEA（采购Purchasing-FMEA）,2022/11/16,10,5.FMEA的分类,产品设计FMEA(也叫做d-FMEA) 针对产品设计FMEA是由负责设计的工程师/小组主要采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及相关的起因/机理已得到充分的考虑和说明。对最终的项目以及与之相关的每个系统、子系统和部件都有应进行评估。,2022/11/16,11,过程FMEA (也叫做p-FMEA)针对制造过程 过程FMEA是由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的
6、一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述。,5.FMEA的分类,2022/11/16,12,6.FMEA 的顾客：,组织FMEA 过程的输入考虑谁的要求？谁关注FMEA 过程的结果？应是FMEA 的顾客：a） 最终顾客，产品的最终使用者；b） 汽车主机厂（OEM）；c） 供应链上的制造厂；d） 与产品环境影响、安全有关的法律/法规的制定者和监管部门。e) 内部顾客;,2022/11/16,13,二.FMEAs的基本模式,1.FMEA的内容,2022/11/16,14,功能：设想设计/过程/服务这个活动是做什么？失效模式：设计/过程/服务可能失
7、效的一个表现形式。严重度：失效的后果是多严重?(S)原因：什么可能引起失效模式产生？频度：失效产生的经常数量（多少、次数）？(O)现行控制：探测/预防对后续“顾客”的失效传递的现行方法 。探测度：现行控制发现/探测出失效发生的可能性。(D)风险顺序数：潜在失效的风险评估（RPN）建议措施：消除失效的原因/改进探测测量并减少风险,2022/11/16,15,主要概念：水箱支架举例,2022/11/16,16,汽车停驶,水箱后倾,水箱与风扇碰撞,水箱支架断裂,水箱冷却水管被风扇刮伤,水箱冷却液泄漏,冷却系统过热,发动机气缸损坏,（1失效原因）,（1失效模式）,（1失效后果）,（2失效原因）,（2失
8、效模式）,（2失效后果）,（3失效原因）,（3失效模式）,（3失效后果）,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,而引起下游系统或相关系统产生连锁失效事件,称之为“失效链”.,时间,失效链,2022/11/16,17,设计FMEA在产品设计完成之前过程FMEA在制造过程设计完成及试生产之前,3.何时完成FMEA？,2022/11/16,18,4.FMEA风险顺序数（ RPN ）,RPN Risk Priority Number 潜在失效的风险评估RPN=（S）X（O）X（D）；用它来表示设计风险的度量，RPN的数值11000之间；RPN值为解决问题的优先顺序提
9、供参考。当RPN相近的情况下，应优先注意S大的失效模式，以及S和O都较大的失效模式。如RPN值很高，设计人员必须采取纠正措施； 不管RPN 多大，只要S高时，就要引起特别注意。,2022/11/16,19,5.风险评估,严重度(Severity)失效的影响频度 (Occurrence)在当前的控制下,确定的因素可能会出现的失效频率探测度 (Detection)我们多早可探测到失效? 在某一点我们能探测多少失效?,2022/11/16,20,三.产品设计FMEA,设计FMEA(也叫做DFMEA) 针对产品的设计如: 系统 / 子系统附属装配 部件/零件原料特性/特质,2022/11/16,21,
10、故障原因分析的常用工具：,因果图,5WHY分析,22,設計FMEA表,(2) 系統 FMEA編號： (1) (2) 子系統 頁次： of (2) 零組件： (2) 設計責任： (3) 準備者： (4) 車型年份： (5) 生效日期： FMEA日期 (製訂)(7) (修訂) (7) 核心小組：(8),2022/11/16,23,系统 潜在失效模式及后果分析 FMEA编号 1234 X子系统 （设计FMEA） 共 1 页，第 1 页 部件 01.03/车密封 设计责任 车身工程部队 编制人 泰特-X6412-车身工程师 车型年/车辆类型 199X/狮牌 4门/旅行车 关键日期 9X年03 01 F
11、MEA日期(编制)8X 03 22修订 8X 07 14核心小组T.芬德轿车产品开发部、切利得斯制造部、J福特总装厂 （Dalton，Fraser，Henley 总装厂矿 ,功能,DFMEA的内容,FMEA的编号：FMEA的文件编号，以便查询系统、子系统或零部件的名称及编号：注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称和编号。设计责任：负责设计的部门或小组编制者：负责编制FMEA的工程师的姓名、电话及所在公司的名称年型/车型：所分析的设计将要应用或影响的车型年/项目关键日期：初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的生产设计发布日期FMEA日期：编制FMEA原始稿的日期及最新修
12、订的日期核心小组：列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名,2022/11/16,25,DFMEA的内容（续）,项目/功能：被分析的项目的名称和其他相关信息。用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能，包括该系统运行环境相关的信息如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有的功能单独列出潜在失效模式：指部件、子系统或系统有可能会未达到或不能实现项目/功能栏中所描述的预期功能的情况（如预期功能失效）对于特定的项目和功能，列出每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生，但不一定发生。,2022/11/16,26,DFMEA的内容（续）,潜在失效后果：顾客感受到的失效
13、模式对功能的影响。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果。顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。严重度S（参见评价准则）：严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。严重度数值的降低只有通过改变设计才能实现。有时，高的严重度定级可以通过修改设计、使之补偿或减轻失效的严重度结果来予以减小，如“安全带可以减轻车辆碰撞的严重程度。分级（重要程度）：可填入特殊特性的分级（如关键、主要、重要、重点）,2022/11/16,27,2022/11/16,28,DFMEA的内容（续）,潜在失效的起因/机理：指设计薄弱部分的迹象，其结果就是失效模式。尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效
14、机理典型的失效起因可包括但不限于：规定的材料不正确；设计寿命设想不足；应力过大；润滑能力不足；维护说明书不充分；算法不正确维护说明书不当；表面精加工规范不当；行程规范不足；规定的磨擦材料不当；规定的公差不当；过热频度0（评价准则）：指某一特写的起因/机理在设计寿命内出现的可能性,2022/11/16,29,2022/11/16,30,DFMEA的内容（续）,现行设计控制（探测/预防）：现行控制是指已被或正在被同样或类似的设计所采用的那些措施（如设计评审、失效与安全设计、数学研究、可行性评审、样件试验、道路试验等）要考虑两种类型的设计控制，如果可能，最好先采用预防控制预防：防止失效的起因/机理或
15、失效模式的出现，或者降低其出现的机率探测：通过分析方法或物理方法，探测出失效的起因/机理或失效模式,2022/11/16,31,现有设计控制,预防控制 自动防故障装置设计 防错探测控制： 设计评审 原型试验 验证试验 模拟研究-设计验证 设计试验，包括可靠性试验。探测度D（评价准则）：是与设计控制栏目中所列的最佳探测控制相关联的定级数,2022/11/16,32,2022/11/16,33,DFMEA的内容（续）,风险顺序数：RPN=S*O*D建议措施应首先针对高严重度，高RPN值和小组指定的其它项目进行预防/纠正措施的工程评价。任何建议措施的意图都是要依以下顺序降低风险级别：严重度，频度和探
16、测度不管RPN是多大，应对严重度达到8的项目给予特别关注；之后再考虑其它的失效模式，其意图在于降低严重度，其次频度，再其次探测度。只有设计更改才能导致严重度降低；,2022/11/16,34,DFMEA的内容（续）,关于风险评价的风险顺序数（RPN）。RPN = S(严重度)O（频度）D（探测度），它表示一个FMEA 的风险程度，数值范围在11000 之间。需要说明的是，判定是否需要对一个FMEA采取针对性的措施，RPN 值不应作为唯一推荐的方法。我们现在首先假定RPN 是一个相对的风险大小的测量（实际情况往往不是），同时还假定先不考虑其持续的改进。例如：如果顾客要求将RPN 值为100 的失
17、效模式风险作为必须采取措施的界限；那么作为生产件组织只需要对下面例子中的B 项采取措施就可以了，因为它的风险顺序数是112。,2022/11/16,35,DFMEA的内容（续）,在这个例子中，B 项的RPN 值确实高。但是尽管A 项的RPN 值只有90，但它确有着很高的严重度9。所以一定要清楚应用RPN 值的局限性。无论如何，RPN 值不应作为用来确定风险顺序的唯一方法。可供选择的方法：SOD，SD。某些组织选择使用SOD 或SD 作为区分风险优先顺序的工具。SOD是严重度（S）、频度（O）和探测度（D）等级的非算术组合。例如：SOD S =7 O =3 D =5，SOD 是735。 而SD
18、S =7 D =5，SD 是75。这里采取的是降序排列的方法，首先考虑的是严重度，其次是频度，再其次是探测度。,2022/11/16,36,DFMEA的内容（续）,下面的表格，向你展示的是相同的RPN 值，不同的风险状况：请注意，上述表格表述的是相同的RPN 值，但却是非常不同的风险状况，分析小组应综合考虑上述风险情况。即使是SOD 方法，也同样具有局限性。,2022/11/16,37,DFMEA的内容（续）,责任（对建议措施）：每一项建议措施的责任组织名称和个人的姓名以及目标完成日期采取的措施：在措施实施之后，填入实际措施的简要说明及生效日期纠正后的RPN所有修改了的定级数值应进行评审。如果
19、认为有必要采取进一步措施的话，重复分析该项。,2022/11/16,38,FMEA是一种动态文件，须不断改进、更新设计变更时过程变更时RPN大于100时严重度数大于8时,2022/11/16,39,DFMEA练习,请针对公司的某一个设计项目练习DFMEA的开发.,2022/11/16,40,三.制造过程PFMEA,过程FMEA (也叫做P-FMEA) 针对制造过程 顺序/过程的步骤 设备/机器 工具/裝置/夾具操作者制造影响,2022/11/16,41,製程FMEA表（范例),項目：鉸孔鑽孔、攻牙作業 製程責任者： FMEA編號： 002 車型年份：22092720 BASE PLATE 生效
20、日期： 85.09.01 頁次 of 核心小組： 加工課長、工程課長 準備者： FMEA日期(製訂) 85.08.16 (修訂),2022/11/16,42,PFMEA的内容,FMEA的编号：FMEA的文件编号，以便查询系统、子系统或零部件的名称及编号：注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称和编号。过程责任：与过程有关的责任部门或小组编制者：负责编制FMEA的工程师的姓名、电话及所在公司的名称年型/车型：所分析的设计将要应用或影响的车型年/项目关键日期初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过计划的投入生产日期对于供方，初始的FMEA日期不应超过顾客要求的生产件批准过程（PPA
21、P）的提交日期FMEA日期：编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期核心小组：列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名,2022/11/16,43,PFMEA的内容（续）,过程功能/要求：被分析的过程或工序的简要说明（如车削、钻孔、装配等）。潜在失效模式：指过程有可能不能满足过程功能/要求栏中所描述的过程要求和或设计意图。它是对该工序上的不符合的描述。它可能是下一工序的某个潜在失效模式的一个相关起因或是前一工序的某个潜在失效模式的一个相关后果。在FMEA时，应假定所接收的零件/材料是正确的。当历史数据表明进货零件质量有缺陷时，FMEA小组可做例外处理。按照部件、子系统、系统或过程
22、特性，列出特写工序的每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生，但不一定发生。,2022/11/16,44,PFMEA的内容（续）,潜在失效后果：失效模式对顾客产生的影响。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果。顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。对最终使用者来说，失效的后果应采用产品或系统的性能来描述（如：工作不正常、车辆控制减弱）如果顾客是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应用过程/工序的性能来描述（如：无法安装）严重度S（参见评价准则）：严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。严重度数值的降低只有通过设计更改或重新设计才能实现。分级（重要程度）：可填入特殊特性的分
23、级（如关键、主要、重要、重点）,2022/11/16,45,表6.推荐的PFMEA严重度评价准则,PFMEA的内容（续）,潜在失效的起因/机理：指失效是怎样发生的，并应依据可以纠正或可以控制的原则予以描述尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效机理典型的失效起因可包括但不限于：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；磨损的定位器/工装；不正确的机器设置；不正确的程序编制等。应只列出具体的错误或故障情况，不应使用含糊不清的词语。频度0（评价准则）：指某一特写的起因/机理发生的可能性通过设计变更或过程变更来预防或控制失效模式的起因/机
24、理是可能影响频度数降低的唯一的途径。频度数是FMEA范围内的相对级别，它不一定反映实际出现的可能性。,2022/11/16,47,表7.推荐的PFMEA频度评价准则,2022/11/16,48,PFMEA的内容（续）,现行过程控制：现行控制可以是诸如防错、统计过程控制（SPC）或过程后的评价等。评价可以在目标工序或后续工序进行可以考虑两类过程控制，如果可能，最好先采用预防控制预防：防止失效的起因/机理或失效模式的出现，或者降低其出现的机率探测：探测出失效的起因/机理或失效模式，导致采取纠正措施探测度D（评价准则）：是与过程控制栏目中所列的最佳探测控制相关联的定级数,2022/11/16,49,
25、风险顺序数：RPN=S*O*D建议措施应首先针对高严重度，高RPN值和小组指定的其它项目进行预防/纠正措施的工程评价。任何建议措施的意图都是要依以下顺序降价风险级别：严重度，频度和探测度不管RPN是多大，应对严重度达到8的项目给予特别关注；之后再考虑其它的失效模式，其意图在于降低严重度，其次频度，再其次探测度。建议措施要求：当RPN 100时或S8时，必须有改善行动。2). 如果RPN100或S8时，则按排序前5位有改善行动。3). 其它是否有改善行动，则由项目会议决定。,PFMEA的内容（续）,2022/11/16,51,责任（对建议措施）：每一项建议措施的责任组织名称和个人的姓名以及目标完成日期采取的措施：在措施实施之后，填入实际措施的简要说明以及生效日期纠正后的RPN在确定了预防/纠正措施以后 ，估计并记录严重度、频度和探测度值的结果。计算并记录RPN的结果。如果没有采取任何措施，将相关栏空白即可。所有修改了的定级数值应进行评审。如果认为有必要采取进一步措施的话，重复分析该项。,PFMEA的内容（续）,2022/11/16,52,PFMEA练习,请选择公司目前正在生产的一种产品进行过程FMEA的开发,2022/11/16,53,DFMEA与PFMEA关系,2022/11/16,54,谢谢!,
