潜在失效模式和后果分析教材

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1、潜在失效模式和后果分析,FMEA （Potential Failure Mode and Effects Analysis）,2,目录,概述 DFMEA PFMEA,3,概 述,术语 失效：功能降低或丧失。 潜在：失效可能发生，但不一定发生。 失效模式：失效的表现形式。 潜在失效模式和后果分析(FMEA) 提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。 时间：在产品/过程/服务的策划的阶段； 对象：产品的子系统、零件和过程的各工序逐一进行分析； 目的：找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，预先采取措施，减少其严重程度，降低其可能发生的概率； 结果：使活动规范化和文件化。,4,FMEA与FMA

2、、FTA,FMEA与FMA(Failure Mode Analysis，即失效模式分析)。 FMEA是事前行为； FMA是事后行为。 FMEA与FTA(Failure Tree Analysis，即失效树分析)。 FMEA是从局部失效入手，分析其对上一级系统、相关部分、下游程序及总成的后果； FTA一般由系统的失效模式入手，分析造成失效产生的原因。,5,FMEA的目的,发现、评价、消除/减少潜在的失效，并记录之。,6,FMEA的实施,准备工作 每项工作要落实到人，包括编制，完成要靠集体协作，综合每个人的智慧设计、分析/试验、制造、装配、服务、回收、质量及可靠性等方面有经验的专业人才。 及时性是

3、成功实施 FMEA的重要因素之一，因 其是一项“事先的行为”，而不是“事后的行为”(FMA ) 。 FMEA是从分析零件/工序入手，分析对系统影响的后果，是“由上而下”的分析途径。而不是“自下而上”失效树(FTA)的分析途径. FMEA 可分为DFMEA PFMEA等。 建议根据FMEA的质量目标(见手册附录A和B)对FMEA文件进行评审,包括管理评审.,7,FMEA分析的过程顺序,功能、特性或要求是什么？,会有什么问题？ -无功能； -部分功能/功能过强/功能降低； -功能间歇； -非预期功能,后果是什么？,有多糟糕？,能做些什么？ -设计更改 -过程更改 -特殊控制 -标准、程序或指南更改

4、。,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？,DFMEA,负责设计的工程师/小组主要采取一种分析技术： 以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分考虑和说明； 使之规范化和文件化。,9,DFMEA的作用,DFMEA为设计过程提供支持，它以如下的方式降低失效(包括产生不期望的结果)的风险： 客观地评价设计，包括功能要求及设计方案； 评价为生产、装配、服务和回收要求所做的设计； 增加在设计阶段就考虑失效模式及后果的可能性； 为设计、开发和确认项目的策划提供更多的信息； 从顾客的观点出发，开发失效模式的排序，为设计改进、开发和确认试验/分析

5、建立一套优先控制系统； 注：顾客不仅是“最终使用者”，也包括负责整车或更高一层总成设计的工程师/设计组及负责生产、装配和服务活动的生产/工艺师。 对降低风险的措施进行跟踪和记录； 对今后的分析研究和设计是极好的参考； 记录DFMEA的结果；,10,DFMEA不依靠过程来克服潜在的设计缺陷，但要考虑制造/装配过程的技术/身体的限制，如： 必要的拔摸斜度； 表面处理的限制； 装配空间/工具的可接近性； 钢材淬硬性的限制； 公差/过程能力/性能。 DFMEA尚应考虑产品维修(服务)及回收的技术/身体的限制，如： 工具的可接近性； 诊断能力； 材料分类符号(用于回收)。,11,谁来做FMEA,由设计责

6、任工程师编制、启动，核心小组参与； 对有专利权的设计，可由供方制定； 责任工程师应主动，直接地同有关部门的代表联系：装配、制造、分析/试验、可靠性、材料、质量、服务和供方、以及与之相关的设计部门(高或低层次的总成或系统、子系统或部件)。,12,什么时候做,DFMEA是一份动态文件，即反应最新状态： 新设计、新技术； 对现有设计的修改； 将现有的设计用于新的环境、场所。 开始于一个设计概念最终形成之时或之前； 在产品开发的各个阶段，发生更改或获得信息时，持续予以更新或评审(注意考虑对相关部分的影响)； 在产品加工图样完成之前全部完成。,13,准备工作,成立小组； 必要的资料： 经由质量功能展开(

7、QFD)而得到的设计要求； 产品的可靠性和质量目标； 产品的使用环境； 以往类似产品的失效分析(FMA)资料； 以往类似产品的DFMA资料； 初始工程标准； 初始特殊特性名细表； DFMA标准表格。,14,15,16,系统、子系统或零部件的框图,举例：系统名称：闪光灯 车型年： XX年产品 FMEA编号：XX10D001,开关 开/关,灯罩,灯泡总成,电池,2,1,极板+,5,3,4,5,弹簧-,4,闪光灯各部件的之间连接方法： 1 不连接（滑动配合） 2 铆接 3 罗纹连接 4 卡扣连接 5 压紧连接,工作环境极限条件： 温度：-20160F 耐腐蚀性：试验规范B 冲击：6英尺下落 外部物质

8、：灰尘 湿度：0100%RH,列举一种框图，FMEA小组也可以用其他形式的框图阐明要分析中考虑的项目。,标明信息、能量、力、流体等的流程； 明确该系统的过程(输入、功能、输出)； 表示系统内零部件的连接和关系(逻辑顺序); 该图的复制件应伴随DFMEA过程.,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,潜在失效后果,潜在失效后果：顾客感受道的失效模式对功能的影响或影响安全性和法规的符合性。 失效链：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/相关系统产生连锁失效事件。示例如下：,道路不平引 起的振动与

9、车身扭转,水箱 支架 断 列,水箱 与风 扇碰 撞,水箱冷 却水管 被风扇 刮伤,水箱 冷却 液泄 露,冷却 系 过 热,发动机汽 缸损坏,水 箱 后 倾,汽 车 停 驶,环境条件,伴生模式,最终模式,根源模式,中间模式,最终模式,32,失效后果的分析要运用失效链分析方法，分清直接后果、中间后果和最终后果。 失效后果可从以下方面考虑： 对完成规定功能的影响； 对上一级完成功能的影响； 对系统内其它零件的影响； 对顾客满意的影响； 对安全和政府法规符合性的影响； 对整车系统的影响。,33,34,推荐的评价准则,35,36,37,潜在失效起因/机理,典型的失效起因，如：材料选择不当、设计寿命估计不

10、足、应力过大、润滑不足、维修保养说明不当、环境保护不够、计算错误、规定公差不当、软件规范不当等。 起因的评估可与制造/装配联系起来，归纳为：误操作、技术与体力的限制、对变差的敏感： 与制造/装配无关的原因：当制造/装配符合规范的情况下，发生了失效； 与制造/装配有关的原因：采用的制造/装配设计在技术或操作者体力上的限制与难度，以及容易产生误操作而引起的潜在失效。既是与产品设计中可制造性、装配性有关的问题(纯属制造与装配过程的问题原则上由PFMEA解决)。 典型的失效机理：如，屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀、化学氧化等。,38,39,推荐的DFMEA频度评价准则,40,41,现行设计控

11、制,目的： 对潜在的失效模式及其起因采取预防措施，防止其成为事实； 对目前已经用于相同或类似的设计中控制方法进行分析，评估其有效性及其风险。 两种类型的设计控制： 预防：防止失效的起因/机理或失效模式出现，或降低其出现的几率； 探测：在项目投产之前，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。 如使用单栏表格，在列出的每一个预防控制前加上“P”、在列出的每一个探测控制之前加“D”。 一旦确定设计控制，应评审所有的预防措施以决定是否要变化频度数 。 用于制造/装配过程的检验/试验不能视为设计控制。,42,43,推荐的DFMEA探测度评价准则,44,45,46,47,48,49,跟

12、踪,责任工程师应确保建议措施落实，并按规定的日期完成： 保证设计要求得到实施； 评审工程图样和规范； 确认这些已反应在装配/生产文件中； 评审PFMEA和控制计划。 DFMEA是动态文件，应永远体现最新的设计水平，包括投产后发现问题而采取的设计修改和措施。,50,PFMEA,制造和装配过程潜在失效及后果分析,51,PFMEA,PFMEA是一种分析技术，用以最大限度地保证已充分地考虑到并指明潜在失效模式及与其相关的起因/机理： 确定过程功能和要求； 确定与产品和过程相关的潜在失效模式； 评价潜在失效对顾客的影响； 确定潜在制造或装配过程失效的起因，确定要采取控制来减少失效发生或找出失效条件的过程

13、变量； 确定过程变量以此聚焦于过程控制； 编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑预防/纠正措施的优选体系； 将制造或装配过程的结果编制成文件。,52,谁来做PFMEA,由制造责任工程师编制、启动，核心小组参与； 责任工程师应主动地直接同有关部门的代表联系：设计、装配、制造、材料、质量、服务和供应、以及下一道工序的部门。,53,什么时候做,PFMEA是一个动态文件，始终反映最新的水平及最近的相关措施，包括开始生产以后发生的： 新设计、新技术、新过程； 对现有的设计、过程及其修改； 将现有的设计、过程用于新的场所、环境。 PFMEA应在生产工装准备之前，开始于过程可行性研究分析阶段或之前，完成于过程

14、设计文件完成之时。,54,DFMEA与PFMEA的分工和联系,分工 DFMEA发现、评价、消除设计中的潜在失效； PFMEA发现、评价、消除过程(制造/装配)中的潜在失效。 联系 PFMEA的输入是DFMEA。,55,准备工作,建立小组； 必要的资料： 过程流程图，其复制件应伴随PFMEA； 过程特性矩阵表； 现有的类似的PFMEA资料； 现有的类似的过程FMA资料； 特殊特性(过程)名细表; 工程规范。,56,过程流程图,过程流程图是对材料整个制造和装配过程直观地描述其连续流程的计划工具。 作用： 制造方法改进分析，减少流程工步的数量可以用于时间和距离的研究，决定生产线的平衡及改进制造。,了

15、解用于流程每一步的模具、设备或检具的细节。 了解每一项操作对产品和过程变化的影响因素。这些因素可能是与材料、工具、设备、工位器具、环境条件及操作相关。,57,58,过程符号的定义： -移动。整个过程中，在制造步骤以外，将材料从一个场所移到另一个场所的所有步骤。 -储存。整个过程中，在制造步骤以外，将材料临时或长期地放于某一场地的所有步骤。 -制造。在整个过程中，材料经历外观及内部变化的全部步骤。 -检验。在整个过程中，对于完成的质量和数量进行检查的全部步骤。,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,潜在失效模

16、式,失效模式的两种类型 型：不能完成规定的功能，如：零件超差、错装等。 型：产生了非期望功能，如：加工过程使操作者或机器受到伤害、损坏，产生有害气体、过大的噪声、振动，过高的温度、粉尘、刺眼的光线等。当发生此种情况时，应列出其限值。 在考虑过程失效模式时，常使用如下的思想方法： 零件/过程为什么会不满足要求？ 零件为什么会被拒收？如，焊接过程零件被拒收可能是因为：焊不透、焊穿、焊接后零件变形等。 零件被拒收，即要考虑最终顾客，也要考虑下一道工序及下游工序。 可运用如下的原理：上游工序的失效模式可能是下游工序的失效原因，下游工序的失效模式可能是上游工序的失效结果。,80,对于试验、检验过程可能的失效模式有两种：接受不合格零件和拒收合格零件。 在DFMEA 中已经分析的失效模式原则上不需要在PFMEA中重复。 但由于产品设计中对工艺性考虑不够充分、对容易产生误操作的防错措施考虑不够充分时，可以列出可能造成过程失效模式。 过程失效模式的示例，供参考(以规范化/技术术语描述)