设备设计FMEA教材（高级课堂）

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1、,潜在失效模式及后果分析 -设备设计FMEA,主讲：,1,高等课堂,1.什么是FMEA,FMEA=Potential failure mode and effects analysis 潜在失效模式及后果分析 FMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是通过以下 活动达到顾客满意： （a）评价设备/过程中的潜在失效模式以及该失效模式的后果； （b）采取能够消除或减少潜在失效模式发生的措施； （c）将全部过程形成文件。,注1.此教材参考了戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司 FMEA第三版（QS-9000）及福特设备FMEA； 注2.FMEA注重于设计，无论是设备设计还是过程设计； 注3.设备即M

2、achinery。,2,高等课堂,始于20世纪50年代末，美国的格鲁曼公司用于飞机制造业发动机的故障分析； 美国航空及太空署（NASA）用于阿波罗登月计划的失效分析； 目前，被用于汽车行业的失效分析（同时被其它制造业/服务业应用）； 福特公司提出应用于设备失效分析的FMEA 。,2. FMEA发展史,3,高等课堂,3.设备FMEA形式,1.MFMEA(非标设备设计FMEA)； 2.DFMEA(标准设备设计FMEA) ； 3.PFMEA生产/装配过程(P：Process)。 注：本教材介绍MFMEA。,注1：FMEA种类 1.设计FMEA：MFMEA、DFMEA 2.PFMEA：过程FMEA 3

3、.SFMEA：系统FMEA（S：System） 4.PFMEA：采购FMEA(P：Purchase) 5.SFMEA：服务FMEA(S:Service) 注2：MFMEA是福特公司基于SAE J1739要求上提出的,4,高等课堂,4.FMEA的实施,意义： 1.最大程度地减少潜在的隐患； 2.防止很多客户投诉/客户退货事件的发生如汽车行业即召回事件。 关键： 1.时间性指“事件发生前”的措施，而不是“事实出现后”的演练，也就是在设备或过程失效模式被纳入到设备或过程之前进行。,注：实施FMEA的好处 1.最容易、低成本地对设备或过程进行更改； 2.最大程度地降低后期更改的危机。,5,高等课堂,5

4、.进行FMEA三种基本情形,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。 情形2：对现有设计或过程的修改（假设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对设备/工艺的影响。 情形3：将现有的设计或过程用于新的环境、场所（假设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。 注：通常涉及到情形1和情形2两种情况。,6,高等课堂,6. FMEA的编制,1.FMEA成员： 设计（工程机械、电气）、质量及可靠性和分析/试验（品质） 、制造（加工）、装配、服务、回收（无）、采购等方面有丰富经验的人员； 注：括号内为我

5、司部门状况，且应依项目的难易及关联而选择部门，我司的采购需 参与，业务应参与。 2. FMEA启动： 项目负责人发起，责任单位可能是原设备制造厂（OEM：Original equipment manufacturer，即生产最终设备）、供方或分承包方。 注：对我司来说，责任单位可能有客户/供方相关人员/我司FMEA小组成员。 3.编制责任： 通常应指派到人。,7,高等课堂,7.MFMEA过程顺序,8,高等课堂,潜在失效模式和后果分析 -MFMEA,9,高等课堂,1.什么是MFMEA,MFMEA是 用于允许选择零件/设备结构/工装/负载/冷冻剂的少量非标设 备的分析 由负责设计的工程师/小组主要

6、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； 对系统、每个子系统和部件都进行评估； 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）； 并使这种系统化的分析方法规范化和文件化。,10,高等课堂,2.如何降低失效产生的风险,为客观地评价设计,包括功能要求及设计方案,提供帮助； 评价为生产、装配、服务要求所做的设计； 提高潜在失效模式及其对设备运行影响已在设计和开发过 程中得到考虑和说明的可能性； 为完整和有效的设计、开发和确认项目的策划提供更多的 信息； 根据潜在失效模

7、式后果对“顾客”的影响，开发潜在失效模 式的排序清单，从而为设计改进、开发和确认试验/分析 建立一套优先控制系统； 为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式； 为将来分析研究现场情况，评价设计的更改及开发更先进 的设计提供参考（如获得的教训）。,11,高等课堂,3.顾客定义,顾客指以下： 1.最终使用者； 2.法律法规； 3.负责生产、装配和服务活动的下游过程或工序。,12,高等课堂,4.MFMEA的时机,MFMEA是动态文件： 在一个设计概念最终形成之时或之后开始； 在设备开发的各个阶段，发生更改或获得更多的信息时，持续予以更新； 在零件图开始设计之前完成。,注： 生产或装配过程中可

8、能发生的潜在失效模式和/或 其原因/机理不需、但也可能包括在设计MFMEA当中， 当MFMEA未包括时，应在过程FMEA中识别 、控制。,13,高等课堂,5.克服缺陷考虑事项,MFMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺陷，但应考虑 1.制造/装配过程的技术/体能的限制： 必需的拔模斜度-设计倒角 表面处理的限制-依实际要求选择氧化/电镀/热处理等 装配空间/工具的可接近性-尽量可以一致 钢材淬硬性的限制-硬度要求 公差/过程能力/性能-公差设计 2.设备维护(服务）的技术/体能的限制： 工具的可接近性-尽量可以一致 诊断能力-故障时应容易诊断 维修能力-故障时应容易维修,14,高等课堂,6.M

9、FMEA进行步骤,（1）明确客户的期望及需求 文字描述形式或通过QFD质量功能展开。内容应包括客户明示要求、隐含要求、法律法规要求（如适用）。 （2）成立跨部门小组 （3）选择分析对象 确定分析对象属于系统/子系统/零部件中的哪个层次 （4）依MFMEA表格要求填写,15,高等课堂,16,高等课堂,7.MFMEA填写,1）MFMEA编号 ： 方便查询，可依组织内部需求自行编号如可使用编号MCP05B002-101(B002:系统，1XX子系统，-X01零部件），或直接将MFMEA编号与项目号对应。 2）系统、子系统或零部件的名称及编号 系统即填入项目名称； 子系统即电气部分（可依需要再细分）与

10、 MODULE部分； 零/部件即组成电气部分与MODULE部分的零/部件。,注1：汽车行业通常将系统分为底盘系统、传动系统、内饰系统，分析系统时要确保组成系统的各个子系统的接口及交互作用被覆盖到。注2：子系统的分析时要确保组成子系统的各个部件的接口及交互作用被覆盖到。注3：系统、子系统的划分可以根据FMEA小组而变的。,17,高等课堂,7.MFMEA填写,3）设计责任： 我司工程（机械、电气）人员. 4）编制者： 项目负责人姓名 。,18,高等课堂,7.MFMEA填写,5）项目 ： 填入项目编号。 6）评审日期： 填入初次FMEA应完成的时间，该日期不应超过零件图的绘制完成日期。 7）FMEA

11、日期： 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 8）核心小组： 依实际需要列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名。 注：可以采用附件的形式。,19,高等课堂,7.MFMEA填写,9）项目/功能： 填入被分析项目的名称（即系统/子系统/部件）； 利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平（即目前版本）； 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（规定温度、压力、湿度范围、设计寿命等）相关的信息； 如果该项目有多种功能，应把所有的功能列出。,20,高等课堂,21,高等课堂,7.MFMEA填写,10)潜在失效模式 ： 潜在的失效模式是指零部件、子系

12、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）； 潜在的失效模式可能会是更高一级的子系统或系统的潜在 失效模式的起因或者是更低一级的部件的潜在失效模式的 影响后果； 应列举出所有的潜在失效模式； 典型的失效模式 ： 安全问题（漏电、未接地）/运行间歇/定时失灵/运行速度慢、产能不足/开路/短路/泄漏/腐蚀/线路错位/程序出错/人体工程问题（操作不便/维修不便）/零件错误/磨损 /破裂/弯曲/异响/无防呆措施/氧化/表面颜色偏差/环保问题（噪音、废气）,22,高等课堂,7.MFMEA填写,11）潜在失效的后果： 潜在失效的后果定义为顾客感受到的失效模式对功

13、能的影响。 典型的失效后果情形，分析时通常取最严重的情形： a)危害安全(操作者、工厂、保养人员安全或影响到法律法规的符合性）； b)功能失效/减弱（如双轴同时工作变为单轴工作、精度降低、不运行、不稳定）； c)调整损耗（如操作时变自动为人工、无防呆措施、 无法装配 ）； d)辅修中断（产品卡住通道、工序成为瓶颈工序、与其它设备不协调）； e)循环周期减少（Cycle time变大）； f)开机损耗大（增加报废或退货）； g)导致产品缺陷； h)导致工装问题（裁切机、夹具、焊接钛泵、冲压机等失效/破损或恶化/磨损）； I)感观问题（噪音/外观不良）。,23,高等课堂,7.MFMEA填写,12）

14、严重度： 严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别（同一失效模式可能引起多种后果）； 严重度是单一的FMEA范围内的相对定级结果； MFMEA的严重度值依MFMEA严重度评价准则进行估算； 严重度值评为9或10的，应优先进行分析； 严重度值评为1的不应进行分析； 严重度值的降低原则上只有通过改变设计才能够实现。举例,注： 有时使之补偿或减轻失效的严重度结果来予以减小。例如，“瘪胎”可以减轻突然爆胎的严重度，“安全带”可以减轻车辆碰撞的严重程度。,24,高等课堂,25,高等课堂,7.MFMEA填写,13)级别 ： 本栏目可用于对那些可能需要附加的设计或过程控制的 部件、子系统或系统的设备特殊

15、特性的分级（如关键、主要、重要）； 本栏目还可用于突出高优先度的失效模式，以便在小组认为 有所帮助时或部门管理者要求时进行工程评价； 设备或过程特殊特性符号及其使用服从于特定的客户规定。 此栏目用于控制严重度值为9或10的，此栏用*表示，且应优先采取措施降低，（另顾客定义为与安全有关的特殊特性时依顾客要求或无要求时以*表示，与安全无关的特殊特性以*表示）。,26,高等课堂,7.MFMEA填写,14)失效的潜在起因/机理 尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在失效起因和/或失效机理。起因/机理应尽可能简明而全面地列出，以便有针对性地采取补救的措施。 失效的潜在起因： 所谓失效的潜在起因是指设计薄弱

16、部分的迹象，其结果就是失效模式。 典型的失效起因： 规定的材料不正确或部件选择不正确 设计设想不足（如安全、配合、寿命、精度或运行速度等） 润滑能力不足 压力过大/不足 维护说明书不充分 维护说明书不当 程序不正确 表面加工规范不当 表面加工不当 局部过热且芯线未受保护 规定的公差不当 装配操作不当,27,高等课堂,7.MFMEA填写,典型的失效机理 屈服 化学氧化 疲劳 电位移 材料不稳定性 蠕变 磨损 腐蚀,28,高等课堂,7.MFMEA填写,15）频度（O）： 频度是指某一特定的失效起因/机理在设计寿命内出现的可能性（运行间歇及平均失效时间）。 描述出现的可能性的级别数，而不是绝对的数值。 通过设计变更或设计过程变更来预防或控制失效模式的起因/机理是可能影响频度数降低的唯 一的途径。 在确定此值时，需考虑以下问题： 类似的部件、子系统或系统的维修史/现场经验； 是沿用先前水平的部件、子系统或系统还是与其相类似； 相对于先前水平的部件、子系统或系统变化有多显著； 部件是否与先前水平的部件有着根本的不同； 部件是否是全新的； 部件的用途是否有变化； 环境有何变化； 针对该用途，是否采