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1、FMEA 潜在的失效模式及 后果分析 2 课程大纲 oFMEA概述 oFMEA基本模式 o产品设计FMEA o制造过程FMEA o案例练习 3 n 什么是FMEA o FMEA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 FMEA是对确定设计或过程必须 做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充 o 所有的FMEA都关注设计 无论是产品设计或 者是过程设计 1 FMEA 含义 一 FMEA概述 4 n FMEA Potential Failure Mode and Effec
2、ts Analysis n 潜在失效模式及其后果分析 o关键词 失效 尚未发生 o可能会发生 o集中于 预防可能问题 oFMEA在设计 生产或其他范围内实施 1 FMEA 含义 5 v FMEA的范围与目的 n 总的來说 可將FMEA进行下列用途 o 控制工具 o 风险分析工具 o 管理工具 v FMEA 原则 n FMEA是一种指导产品研究与开发的技术工具 它 针对市场 客戶的需求 符合一套制度 一种产品 或一个项目的主要范围 目的并进一步对各项选择 加以平衡 o 系统性 o 前瞻性 o 动态的 2 FMEA目的 6 2 FMEA目的 v 第一线防卫 消除 n 避免 或消除失效原因 v 第二
3、线防卫 降低 n 減少影响 提早确定失效 v 第三线防卫 防护 n 探测 防护失效 你做了什么 你要做什么 7 3 FMEA的发展史 n60年代中期 开始于航天业 阿波罗计划 n1974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 n1976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 8 3 FMEA的发展史 续 n70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 n1978年 美FDA
4、制定 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 n80年代初 微电工业开始运用FMEA来帮助提 高芯片的产量 n80年代中 汽车业开始运用FMEA来确认制造 过程 9 3 FMEA的发展史 续 n1989年 美国健康与人类服务部颁布 生产质量 保证计划 FDA90 4236 FMEA被要求用 于设施资格认可 n1990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 n1991年 ISO9000系列改版后建议用FMEA 来提
5、高产品及过程的设计 10 3 FMEA的发展史 续 n1993年 美健康与人类服务部的FDA 食品与药 品管理局 计划利用可靠性工具改变成综合性的 研发文件 如FMEA及FTA 来提高产品安全性 及客户的保护 n1994年 FMEA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 n1996年 美FDA GMP 如今的质量体系规定 更新后 结合设计控制及规定作风险分析 如 FMEA 11 4 FMEA的好处 nFMEA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 nFMEA可
6、以当作过程规划工具 过程控制工具 供货商 质量保证工具 应用工具 服务工具 说明书及警告标 签 nFMEA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 n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 nFMEA能够减少或消除因修改而带来的更大损失的机会 12 80 的時間 20 的時間 現 在 未 來過 去 問 題 決 定 計劃和預防 處理問題 預防問題 顧客的不滿 4 FMEA的好处 13 5 FMEA的分类 oDFMEA 设计Design FMEA oPFMEA 过程Process FMEA 14 5 FM
7、EA的分类 v 产品设计FMEA 也叫做d FMEA 针对产品 n 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 n FMEA以最严密的方式总结了设计一个部件 子系 统或系统时小组的设计思想 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设计过程中正常经 历的思维过程 并使之规范化和文件化 15 v 过程FMEA 也叫做p FMEA 针对制造 过程 如 过程 流动过程 n 过程FMEA
8、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 n FMEA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 常经历的思维过程 并使之规范化 5 FMEA的分类 16 项目DFMEAPFMEA备注 关注要点产品功能失效制造过程失效 分析时机设计完成前试产前 分析依据 产品系统图 结构图 功能要求 工艺流程图 分析项目项目 功能过程 功能 输出资料 设计图纸 规格书 物 料清单 控制计划 作业指导
9、书 检 验规范 5 FMEA的分类 17 二 FMEAs的分析模式 1 FMEA的作用 o 功能块图或过程流程图 o产品或过程要执行的功能是什么 o产品或过程功能失效的表现是怎样的 失效模式 o顾客如何确认失效 后果 o失效产生的后果多严重 S o什么引起失效 原因 o真正引起失效的可能性是多少 O o原因是被怎样预防或探测的 现行控制 o失效的预防和探测的效果怎样 D o全部失效风险的总和是什么 RPN o消除失效的原因 改进探测测量并减少风险的纠正措施是什么 18 会有何问题 无功能 无部 分功能 功能 过强 功能降 级 功能间歇 非预期功能 功能 特 性或要 求是什 么 后果 是什 么
10、有多糟 糕 起因 是什 么 发生的 频率如 何 怎样能 得到预 防探测 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 指南地更改 2 2 FMEAFMEA的逻辑顺序的逻辑顺序 19 3 FMEA3 FMEA的主要概念的主要概念 o 功能 设想设计 过程 服务这个活动是做什么 o 失效模式 设计 过程 服务可能失效的一个表现形式 o 后果 失效产生时什么发生 o 严重度 失效的后果是多严重 S o 原因 什么可能引起失效模式产生 o 频度 失效产生的经常数量 多少 次数 O o 现行控制 探测 预防对后续 顾客 的失效传递的现行方 法 o 探测度 现行控制发现
11、探测出失效发生的可能性 D o 风险顺序数 潜在失效的风险评估 RPN o 建议措施 消除失效的原因 改进探测测量并减少风险 20 失效潜 在起因 潜 在 失 效 模 式 潜 在 失 效 后 果 4 4 起因 模式和后果之间的关系起因 模式和后果之间的关系 典型缺陷模式典型缺陷影响典型缺陷原因 火灾 感冒 失恋 装配不吻合 21 5 5 失效模式 原因和后果的含义失效模式 原因和后果的含义 失效模式 失效模式的 原因和 失效模式的 后果 可以互换 失效模式 对一个过程 产品或服务实现设想功能可能失 效的情形 是什么 原因 失效模式的 过程 产品或服务失效的原因 是为什么 后果 失效模式的 一个
12、过程 产品或服务失效的后果 是怎么样 核心内容 提高顾客满意度随着时间的推移 不断向下延 伸 辐射 22 主要概念 水箱支架举例 水箱后倾 水箱与风扇碰撞 产生异响 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 汽车停驶 水箱支架断裂 功能 支撑 探测 道路不平引起 的振动与车体扭 转 支架结构设计 不合理 应力集 中 支架材质不当 生产者 消费者 原因 频度 失效模式 后果 严重度 23 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失效模式
13、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 24 6 由谁来做FMEA 由负责设计的工程师或工程师小组负责 组成一个包括设 计 制造 装配 售后服务 质量及可靠性方面的专家小 组 与设计有关的上游 如供方 材料 上一个相关系统 设计师 和下游 如下一个相关系统设计师 的部门也将 被吸收参加小组的工作 24 25 FMEA旨在及早识别出潜在的失效 因此愈早开始愈好 一 般说来 在一个设计概念形成 设计方案初步确定时应该开 始FMEA初稿的编制
14、 随着设计活动的展开 在设计的各个重要阶段 对FMEA的 初稿进行评审 不断进行修改 FMEA作为设计活动的一部分 应该在设计任务完成 如设 计图样完成 过程设计文件完成 之时完成FMEA工作 设计FMEA 在产品设计完成之时 过程FMEA 在过程设计完成之时及试生产之前 FMEA是一个动态文件 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 25 7 什么时候做FMEA 26 在进行FMEA时有三种基本的情形 每一种都有其不同的范 围或关注焦点 l 情形1 新设计 新技术或新过程 FMEA的范围是全部设 计 技术或过程 l 情形2 对现有设计或过程的修改
15、假设对现有设计或过程 已有FMEA FMEA的范围应集中于对设计或过程的修改 由于修改可能产生手工艺相互影响以及现场的历史情况 l 情形3 将现有的设计或过程用于新的环境 场所或应用 假设对现有设计或过程已有FMEA FMEA的范围是新环 境或场所对现有设计或过程的影响 27 8 DFMEA与PFMEA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 考虑可制造性和可装配性问题 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 如 必要的拔模斜度 表面处理的限制 装配空间 工具可接近性 钢材硬度的限制 过程能力 性能 27 28 29 9 FME
16、A 风险顺序数 RPN oo RPN RPN Risk Priority NumberRisk Priority Number n n 潜在失效的风险评估潜在失效的风险评估 n n RPNRPN S S X X OO X X DD oo 用它来表示设计风险的度量 用它来表示设计风险的度量 RPNRPN的数值的数值1 1 10001000 之间 之间 oo RPNRPN值为解决问题的优先顺序提供参考 值为解决问题的优先顺序提供参考 oo 当当RPNRPN相近的情况下 应优先注意相近的情况下 应优先注意S S大的失效模式 大的失效模式 以及以及S S和和OO都较大的失效模式 都较大的失效模式 oo 如如RPNRPN值很高 设计人员必须采取纠正措施 值很高 设计人员必须采取纠正措施 不管不管RPN RPN 多大 只要多大 只要S S高时 就要引起特别注意高时 就要引起特别注意 30 9 风险评估 v 严重度 Severity n 失效的影响 v 频度 Occurrence n 在当前的控制下 确定的因素可能会出现的失 效频率 v 探测度 Detection n 我们多早可探测到失效 n 在某
