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1、可靠性分析技术 FMEA,咨询总监 王玮 2019年6月,内容安排,1,2,FMEA概述,DFMEA工程实施,3,DFMEA实施难点与解决方案,4,典型案例分析,4,总结与讨论,第3页,什么是FMEA？,故障模式影响分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis，简记为FMEA） 是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。,第4页,FMEA是什么 ？,FMEA是： 有计划的可靠性方式 系统的风险分析方式 文件方式,FMEA的历史,六十年代
2、，Apollo计划。 1974年，MIL-STD-1629，80年，MIL-STD-1629 A。 七十年代后期，美国汽车工业采用FMEA作为风险评估工具。 1992年，我国颁布GJB1391-92故障模式、影响及危害性分析程序 1991年，ISO9000推荐，1994年，QS9000强制实施 2007年我国将颁布GJB/Z1391A-2006故障模式、影响及危害性分析指南，增补了大量内容。 2008年发布QS9000FMEA参考手册第四版，FMEA 技术作为风险控制的主要手段之一。,第5页,什么时间做FMEA,情况1：新设计、新技术、新工艺 应实施完成的FMEA 情况2：现有设计或工艺过程改
3、进 对改进部分实施FMEA，参考原有FMEA，注重改进对原有系统或工艺过程的影响 情况3：现有设计或工艺过程的应用环境、使用方式等发生变化 注重环境等变化后的外界因素对原有系统、工艺流程的影响,第6页,为什么要实施FMEA,事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进 减少未来更大损失的发生,它是 “事前预防” 而不是“事后追悔”,丰田召回事件,事件回放 “踏板门”, 召回问题汽车近445万辆。 “脚垫门”，召回的420万辆车 召回的问题车辆迄今已经超过700万辆 接近2008丰田的全球销量。 丰田损失尚难估计 召回费用 销量下降 信誉降级 司法诉讼 经济损失或超50亿美元,第8页,为什么实施
4、FMEA,为什么要实施FMEA？,FMEA为汽车行业带来的益处,确保所有的风险被尽早识别并采取相应措施,确保产品和改进措施的基本原理和优先等级,减少外厂失效、降低保修成本,减少“召回”的发生概率,为什么要实施FMEA？,QS-9000明确指出FMEA作为一种质量改进的方法必须强制执行。 TS/16949要求整车及零部件公司强制执行 六西格玛方法、产品质量先期策划和控制计划（APQP)、生产件批准程序（PPAP）强制实施 国内的主要汽车公司也在积极探寻FMEA的实施策略和实施办法，并且开始了初步的实施。,内容安排,1,2,FMEA概述,DFMEA工程实施,3,DFMEA实施难点与解决方案,4,典
5、型案例分析,4,总结与讨论,最佳实践：FMEA 全流程,系统或详细产品结构信息/BOM,FMEA硬/软件分析,存储/重用故障模式、原因、预防措施等,定义优先关键部件及故障 模式,控制、风险减小的任务列表,研发工程师,研发工程师,系统工程师 可靠性工程师,系统工程师 可靠性工程师 项目组长 研发工程师,DVP 测试验证,设计改进建议,Control Plan,FMEA分析思路,当前是怎么设计的 ？,可能会发生哪些问题 ？,这些问题会导致什么后果 ？,当前采用什么办法控制 ？,效果如何 ？,还需要做什么 ？,过去发生过什么问题？ 还会发生什么问题？ 经验积累,设计准则 设计经验 冗余设计 工程计算
6、 试验确认,进一步分析 试验确认 设计修改,实际上 这就是FMEA ！,常规的设计思路,FMEA分析思路,风险在那里？,设计缺陷 过程问题 使用问题 服务问题,风险的原因是什么？ 风险的后果有多严重？ 发生几率有多大？ 当前控制措施是什么？,风险评价 风险排序,要解决哪些风险？,控制措施是什么？,效果如何？,相对定量评价RPN 风险1、风险2.,排在前面的 资源允许的 可以解决的,谁来做？ 什么时候做？,预计效果 试验效果 实际效果,DFMEA分析表格QS9000,FMEA简单流程,输出是什么？,输出如何出错？,FMEA实施流程QS9000,FMEA 实施流程QS9000,否,是,是,否,DF
7、MEA工程实施,第20页,成立DFMEA项目组,典型的DFMEA团队： 系统工程师（强制） 设计工程师（强制） 可靠性工程师 过程工程师 试验工程师 质量工程师 。,第21页,DFMEA分析步骤,第22页,收集数据，了解系统组成及原理,系统定义,功能图 边界图 P图,故障模式分析,故障影响分析,故障原因分析,1,2,3,4,5,DFMEA分析步骤,第23页,当前控制方法,预防 检测,风险评估,改进建议,建议实施,实施效果,6,7,8,9,10,DFMEA分析表格QS9000,FMEA输出,FMECA报告 潜在的关键特性 设计验证规范 纠正措施清单 遗留问题清单,第25页,FMEA评审,FMEC
8、A是否由工作小组进行？ 故障影响分析是否全面、清晰、合理？ 对“不可接受”和“不期望”的项目是否采取了相应的改进措施？ 不可接受的风险的控制措施是否执行？,第26页,内容安排,1,2,FMEA概述,DFMEA工程实施,3,DFMEA实施难点与解决方案,4,典型案例分析,4,总结与讨论,FMEA 的成熟过程,1,2,3,4,Mature Level,Level 4 扩展及提高 嵌入 PLM 全方位应用及有效改进 Level 3 反馈 R&D 阶段的有效应用 Level 2 启动 技术应用 Level 1 基础 定义,当前FMECA工作常见问题,第29页,解决方案,进行FMEA 技术培训 建立FM
9、EA 工作模板 建立FMEA 作业指导书 制定FMEA 计划 实施FMEA 节点控制 将FMEA 纳入产品流程,第30页,FMEA=填表 设计人员不了解FMEA 不合适的时间开展FMEA,解决方案,辅助分析工具,第31页,故障模式定义不明确 故障原因不全面,功能图,用于描述各零件产品与功能的对应关系,第32页,边界图,用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件之间的关系,第33页,P图,P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性(Robustness)工具。,第34页,P图,输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 理想功能：分析对象需要完成的功能，反映了产品的设计意图或功能需求
10、。 错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输出。 功能丧失； 功能降低； 间歇性功能； 非预期功能。,第35页,P图,干扰因子：能够导致分析对象功能故障的非预期的因素，分为5类。 个体差异(PP: Piece-to-piece Variation) 内部环境(SI: System-interaction) 顾客使用(CU: Customer Usage and Duty Cycle) 随时间改变(DG: Changes over Time or Mileage) 外部环境(EE: Environment) 控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少错误状态的发生。,第36页,干扰
11、因子,个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产，以及与各接口部件之间的关系 内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响 顾客使用：顾客的哪些不当使用会对产品造成的不利影响。 随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损等。 外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。,第37页,P图与FMEA的关系,P图的理想功能对应FMEA中的功能 P图的错误状态对应FMEA中的故障模式 P图的干扰因子对应FMEA中的故障原因 P图的控制因子对应FMEA中的现行控制,第38页,解决方案,制定符合企业需求的风险判定准则,第39页,RPN值作为风险分析唯一标准,我们应该优先控制哪个故障模式 ？
12、,解决方案,提出可明确执行的控制措施 落实人和执行时间 控制措施可以是 技术更改 补充试验 评审确认 等等,第40页,控制准则不清晰,内容安排,1,2,FMEA概述,DFMEA工程实施,3,DFMEA实施难点与解决方案,4,典型案例分析,4,总结与讨论,第42页,FMEA分析对象柴油机控制器,第43页,功能图,用以确定分析对象及其各组成部分（下属部件）应具有的功能。 系统功能分解 系统结构层次关系 系统功能层次和结构层次的对应关系,第44页,控制系统功能图,边界图,边界图用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件之间的关系。,第46页,控制器边界图,第47页,控制器边界图说明,第48页,
13、控制器FMEA,P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性(Robustness)工具。,第49页,P图,第50页,P图,输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 对于控制器： 齿杆位置信号， 温度信号， 油压信号， 数字信号， 电源,第51页,P图,错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输出。 对于控制器 无控制信号输出； 控制错误； 间歇输出；,第52页,P图,干扰因子：能够导致分析对象功能失效的非预期的因素，分为5类。 个体差异 内部环境 顾客使用 随时间改变 外部环境,第53页,P图（续）,个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产，以及与各接口部件之间的关系(
14、参照边界图),对于控制器： 虚焊、漏焊、错焊； 电源转换模块、调理电路、A/D转换电路、CPU、转速处理电路、驱动器 性能参数指标超差,第54页,P图（续）,内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响,对于控制器： 脚踏板 执行器 转速传感器,第55页,P图（续）,顾客使用：顾客的哪些不当使用会对分析对象造成不利影响。,对于控制器： 外部接线错误,第56页,P图（续）,随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损等。,对于控制器： 参数漂移 记录芯片电量衰减,第57页,P图（续）,外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。,对于控制器： 振动、冲击 气密性 盐雾 温度：-4360 电
15、磁兼容,第58页,P图,控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少错误状态的发生。 对于控制器： 设计要求 筛选试验、过程控制 性能调试、系统联调 环境试验 使用说明书,第59页,控制器P图,第60页,控制器FMECA,Step 1,动词+名词+可测量量,第61页,控制器FMECA,Step 2,功能丧失 功能降低 间歇性功能 非预期功能,第62页,控制器FMECA,Step 3,第63页,控制器FMECA,Step 4,第64页,控制器FMECA,Step 5,依据严重度等级准则,故障影响分析严重度,严重度：某故障模式的最终影响程度,第65页,第66页,控制器FMECA,Step 6,
16、依据P图中的5类干扰因子进行填写,第67页,控制器FMECA,Step 7,依据P图中的控制因子进行填写,第68页,控制器FMECA,Step 8,依据发生度等级准则,第69页,控制器FMECA,第70页,控制器FMECA,Step 8,依据发生度等级准则,第71页,控制器FMEA,Step 8,结合分析得到的故障模式、原因和P图中的控制因子进行填写，改进现有的控制施。,内容安排,1,2,FMEA概述,DFMEA工程实施,3,DFMEA实施难点与解决方案,4,典型案例分析,4,小结与讨论,小结,FMEA的目的是什么？ 风险控制 谁来做FMEA？ FMEA小组 什么时候该做什么类型的FMEA？工作计划 FMEA的输入是什么？产品资料/数据 FMEA的输出是什么？报告（FMECA分析结果/纠正措施/控制计划/遗留问题）,第73页,讨 论,第74页,第75页,Thank You !,
