【精编】潜在失效模式及后果分析FMEA

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1、潜在失效模式及后果分析 主讲人 刘新志 质量管理系列讲座之 FMEA简介 早知道 就不会 n早知道 作好防震设计 就不会 造成大楼倒塌 n早知道 改进电力输配设计 就不会 造成美国等国的大 停电 n早知道 不滥砍滥伐 就不会 造成泥石流 n早知道 作好桥梁设计 就不会 造成重庆彩虹大桥倒塌 n有些 早知道 是必需的 有些 就不会 是不允许发生的 n核电厂 水库 卫星 飞机 十大召回事件 G G 有效运用有效运用 FMEA FMEA 可减少事后追悔可减少事后追悔 FMEA简介 我先 所以没有 n我先 看了气象预报 所以没有 淋成落汤鸡 n我先 评估金融大楼高度 所以没有 影响飞机安全 n我先 设

2、计电脑放火墙 所以没有 被骇客入侵 n我先 作好桥梁设计 所以没有 造成重庆彩虹大桥倒塌 n有些 我先 是必需的 有些 所以没有 是可预期避免的 n核电厂 水库 卫星 飞机 十大召回事件 G G 有效运用有效运用 FMEA FMEA 可强化事先预防可强化事先预防 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis FMEA 是产品可靠性分析的一 种重要定性方法 是一项用于确定 识别 预防 或消除产品在系统 设计 过程和服务中已知的 和潜在的失效 问题错误的工程技术 它是通过研究产品的故障模式 产生的影响 可 能的原因或故障机理 评价问题的重要度 从而 采取措

3、施预防或消除产品的故障一种方法 FMEA简介 n 什么是FMEA FMEA简介 控制工具 设计控制 生产控制 过程控制 风险性分析工具 管理工具 识别和评估潜在的失 效模式及其影响 确定能够消除或减少 潜在的失效发生的改善 措施 FMEA 可帮助我们量化确认 哪一种失效会发生 发生后会造成什幺影响 其影响的严重性有多大 是哪一种原因导致失效 失效发生概率 当前工序控制方法 检测失效的能力 风险优先指数 建议行动 n FMEA是一种工具 n FMEA能做什么 是一项以失效为讨论重点的支援性与辅助性的可靠 性技术 用表格方式进行工程分析 使产品在设计与制程规 划时 早期发现缺陷及影响程度以便及早提

4、出解决 之道 是一种事前行为 体现预防为主的思想 是一种系统化的工程设计辅助工具 FMEA为归纳法应用 根据零组件的失效资料 由下 而上推断系统的失效模式及其效应 是一种向前推 演的方法 同时也是从局部入手 分析对总成的影 响 FMEA简介 n n FMEAFMEA的特征的特征 FMEA是动态文件 初始 FMEA 修正 FMEA1 修正 FMEA2 时间 DFMEA必须在计 划的生产设计 发布前 PFMEA必须在计 划的试生产日 期前 各项未考虑的失效 模式的发现 评审 和更新 各项未考虑的失效 模式的发现 评审 和更新 FMEA简介 n实施FMEA可以 提前防止故障的发生 早期确保开发产品的

5、品质及可靠性 试验评价效率化 技术上的要领积累和知识再运用 开发相关部门间的协力促进 FMEA简介 企业实施FMEA的意义 G G 开展开展FMEAFMEA分析可以为企业带来巨大的经济效益和竞争力分析可以为企业带来巨大的经济效益和竞争力 一些企业因其产品的不可靠性而投入大量的人力 物力 一些企业因其产品的不可靠性而投入大量的人力 物力 企业的许多成品成为企业的许多成品成为 救火队员救火队员 造成了巨大的经济损失 甚 造成了巨大的经济损失 甚 至危及企业的生产和发展 其主要原因之一是没有在产品策划至危及企业的生产和发展 其主要原因之一是没有在产品策划 设计和制造过程中进行失效分析和控制 设计和制

6、造过程中进行失效分析和控制 FMEA简介 美国用维修费用的变化趋势 G 通常事后处理费用会以10倍的速度增长 事后处理费用法则事后处理费用法则 美军 50年代 60 500 美军 1959年 25 2003年 美国企业 巨头企业50家 195亿美元 2 5 GM 44亿美元 2 8 FORD 35亿美元 2 5 GE 7 4亿美元 4 5 可 靠 性 工 程 产 生 与 发 展 开展可靠性工程带来的经济效益开展可靠性工程带来的经济效益 FMEA简介 nFMEA发展简史 FMEA作为一种可靠性分析方法起源于美国 早在20世纪50年代初 由格鲁门飞机公司提出 用在飞机主控系统的失效分析 并取得良

7、好的效果 60年代后期和70年代初期 FMEA方法广泛应用于航空 航天 舰 船 兵器等军用系统的研制中 并逐步渗透到机械 汽车 医疗设 备等民用工业领域 取得显著效果 国内在80年代初期 随着可靠性技术在工程中的应用 FMEA的概 念和方法也逐渐被接受 目前在航空 航天 舰船 兵器 电子 机械 汽车 家用电器等工业领域均获得一定程度的普及 国际先进企业纷纷在质量管理中大力推行FMEA 据文献报道 美国 某世界级的汽车公司大约50 的质量改进是通过FMEA和FTA ETA 来实现的 美国20世纪80年代提出要求企业执行FMEA 可是到了 90年代才逐渐应用起来 据麦肯锡公司统计 日本汽车及零部件

8、制造企业应用FMEA和 FTA ETA的比例高达100 在日本企业崛起的过程中 FMEA起 到了重要作用 nFMEA标准的发展 美国防部1974年颁布了FMEA的军用标准MIL STD 1629 之后于1980年公布了MIL STD 1629A 到了 1988年 美国联邦航空局要求所有航空系统的设计及分 析都必须使用FMEA 1985年 国际电工委员会 IEC 公布了IEC812 我 国将其等同采为GB T7826 1987 系统可靠性分析技 术失效模式和效应分析 FMEA 程序 1992公布了 GJB1391 1992 故障模式 影响及危害性分析的要求 和程序 各国际化标准组织也积极采用FM

9、EA 如 ISO TS16949 QS9000已将FMEA作为设计与过程分 析的方法及其认证的要求 ISO14000已将FMEA作为重 大环境方面分析的方法 ISO9004已将FMEA FTA作为 对设计和开发以及产品和过程的确认和更改进行风险评 估的方法 FMEA简介 潜在 失效 模式 潜 在 失 效 后 果 严严 重 度 S 级级 别别 潜在 失效 起因 机理 频频 度 O 现现行 控制 探 测测 度 D R P N 建 议议 措 施 责责任及 目标标完 成日期 措施结结果 预预 防 探 测测 采取 的措 施 S O DR P N 功能 特 性或要求 是什么 会是什么问题 无功能 部分功能

10、 功能 过强 功能降级 功能间歇 非预期功能 后果是 什么 有多 糟糕 起因是 什么 发生的频 率如何 怎样能得到 预防和探测 该方法在 探测时 有多好 能做些什么 设计更改 过程更改 特殊控制 标准 程序或 指南的更改 子系子系 统统 功能功能 要求要求 FMEA简介 n FMEA开发顺序 FMEA简介 nFMEA的分类 系统FMEA SFMEA 设计FMEA DFMEA 过程FMEA PFMEA 服务FMEA SFMEA 设备FMEA MFMEA 早期概念阶段 用于分析系统和子系统 产品生产之前 设计阶段 由设计缺陷 产生的故障模式 在生产之前 针对生产和组装过程缺陷 的故障模式 在产品使

11、用之前 对系统或过程产生的 缺陷引起的故障模式的分析 对设备系统 一般机械 分系统 电子 机械 控制 组件 工装夹具 物料输送 驱动 部件的潜在失效模式的分析 制造和装配过程 潜在失效模式及后果分析 过程FMEA PFMEA PFMEA简介 n什么是PFMEA 过程FMEA 过程FMEA是由负责制造 装配的工程师 小组主 要采用的一种分析技术 用以最大限度地保证各 种潜在失效模式及其相关的起因 机理已得到充 分的考虑和论述 PFMEA以最严密的方式总结了开发一个过程时 小组的思想 其中包括根据以往的经验可能会出 错的一些项目的分析 这种系统化的方法体现了一个工程师在任何制造 策划过程中正常经历

12、的思维过程 并使之规范化 PFMEA简介 n过程FMEA的作用 确定过程功能和要求 确定与产品和过程相关的潜在的失效模式 评价潜在失效对顾客产生的后果 确定潜在制造或装配过程起因并确定要采取控制 来降低失效产生频度或失效条件探测度的过程变 量 确定过程变量以此聚焦于过程控制 编制一个潜在失效模式的分级表 以便建立一个 考虑预防 纠正措施的优选体系 记录制造或装配过程的结果 PFMEA简介 nPFMEA质量目标 过程改进 高风险失效模式 控制计划 综合 吸取的教训 特殊或关键特性 时间性 小组 文件 时间的使用 nPFMEA开发的必备条件 分析并掌握制造和装配操作和要求 编制过程流程图 对其要求

13、为 X 明确每个操作 步骤的输出和产品相关要求 X 明确每个操作 步骤绩效要求 X 提供小组识别潜在失效模式的基础 n有助于提供给小组的 在过程要求上的其它工具和信息 来源包括 X DFMEA X 图纸和设计记录 X 过程清单 X 关系 特性 矩阵图 X 内部和外部 顾客 的不符合 即在历史上知道的失效模式 X 质量和可靠性历史 PFMEA简介 G G 过程流程图 过程流程图 PFMEAPFMEA和控制计划开发宜由一个跨功能小和控制计划开发宜由一个跨功能小 组完成 以保持其一致性 组完成 以保持其一致性 PFMEA简介 Flowchart 流程图图 步骤 step 生产产搬运库库存检验检验返工

14、报废报废退货货 Process Name 过 程名称 操作描 述 Control Files No 控制文 件编号 FabMoveStoreInspReworkScrapReject 1 2 过程流程图样表过程流程图样表 PFMEA简介 过过程潜 在 失 效 模 式 潜 在 失 效 后 果 严严 重 度 S 级级 别别 潜在 失效 起因 机理 频频 度 O 现现行 过过程 控制 预预防 现现行 过过程 控制 探测测 探 测测 度 D R P N 建 议议 措 施 责责任 及目 标标完 成日 期 措施结结果 采 取 的 措 施 S O DR P N 功能 要求 n 过程 FMEA的标准表 PFM

15、EA要素 过程 功能要求 过程指工序 功能要求指工序的目的 过程 X在编号过程和术语的基础上 填入识别的所需 分析过程步骤或操作 如车削 钻孔 功丝 焊接 装配等过程 X使用的过程编号体制 先后排序和术语应与那 些用于过程流程图的保持一致以确保可与其他 文件 控制计划 作业指导书 的可追溯性和联 系 n n 过程过程 功能要求功能要求 G G 返修和返工操作也可以包含在内 返修和返工操作也可以包含在内 功能 列出与所分析的每一个过程步骤或操作相对应的过程 功能 过程功能描述操作的目的或意图 如果给定的操作有多个过程功能 各个要求每一个都 应排列在表中以帮助开发相关失效模式 要求 列出所分析的过

16、程步骤 操作的每一个过程功能的要 求 要求是符合设计意图或其他顾客要求的规定过程的输 入 如果给出的功能有多种要求 各与失效模式相关的要 求都应列在表上 PFMEA要素 过程 功能要求 G G 小组应评审适用的性能 材料 过程 环境和安全标准 以尽可小组应评审适用的性能 材料 过程 环境和安全标准 以尽可 能简洁的方式指明所分析的过程或工序的目的 包括有关系统 子能简洁的方式指明所分析的过程或工序的目的 包括有关系统 子 系统或部件的设计 度量系统或部件的设计 度量 变量 的信息 变量 的信息 PFMEA要素 潜在失效模式 产品在规定条件下 如环境 操作 时间等 不能完成既定 功能 在规定条件下 产品参数值不 能维持在规定的上下限之间 产品在工作范围内 导致零组 件的破裂 断裂 卡死 损坏 现象 如短路 过程损耗等 物品直接表现失效的形式如下 1 实体破坏 硬式失效 2 操作功能终止 3 功能退化 软式失效 4 功能不稳定 失效 一件装备 装备的组件或一件结构发生任何形状失效 一件装备 装备的组件或一件结构发生任何形状 尺寸或材料性质的变化 造成这些物品处于无法充分 尺寸或材料性质的变