失效模式及关键效果分析FMEA培训课件.pptx

1甚麼是潛在失效模式及後果分析？F - Failure (潛在失效)M - Mode(模式)E - Effects (後果)A - Analysis(分析)2潛在失效模式及後果分析的發展20世紀50年代，美國格魯曼公司開發了FMEA，用於飛機制造業的發動機故障防範，取得很好的成果類似形式的分析方法，在六十年代中期航天工業首次應用 - 美國航空及太空總署（NASA）實施阿波羅登月計劃，在合約中明確要求實施FMEAFMEA現已被廣泛用于飛機製造、汽車製造等多個領域3失效模式及後果分析根據經驗分析產品設計與生產工藝中存在的弱點和可能產生的缺陷這些缺陷產生的後果與風險決策過程中採取措施加以消除、並幫助消除潛在隱患；事前花些時間地進行FMEA，便可減輕事後修改的危機4FMEA潛在失效模式及後果分析兩種FMEAs設計FMEA：由設計工程師/小組在設計初期採用的一種分析技術，以系統、子系統或另件為分析對象用來在最大範圍內保證已充分地考慮到相關的系統、子系統和另部件和列出各種潛在的失效模式及其相關的起因，並評估其對最後的產品影響5FMEA潛在失效模式及後果分析兩種FMEAs過程FMEA：由製造工程師/小組採用的一種分析技術，以加工工藝過程的每道工序為分析對象用來在最大範圍內保證已充分地考慮到工藝過程設計和列出各種潛在的失效模式及其相關的起因，並評估其對最後的產品影響它並不依靠改變產品設計來克服過程缺陷，是要考慮製造6一、基本概念7一、基本概念b)失效分析在找出零组件或系统的潜在弱点，提供设计、制造、品保等单位采取可行之对策8一、基本概念 （续）lDFMEA 设计失效模式与效应分析lPFMEA 过程失效模式与效应分析lSFMEA 服务失效模式与效应分析lAFMEA 应用失效模式与效应分析lPFMEA 采购失效模式与效应分析lSFMEA 子系统失效模式与效应分析lMFMEA 机器失效模式与效应分析 9一、基本概念 （续）lFMEA是具有质量分析的事先分析工具，自下而上分析lFTA是事后的失效模式分析，即失效树自上而下分析l类似的产品的FTA是其FMEA的重要输入10一、基本概念 （续） 在失效分析中，首先要明确产品的失效是什么，否则产品的数据分析和可靠度评估结果将不一样，一般而言，失效是指： a)在规定条件下（环境、操作、时间）不能完成既定功能。 11一、基本概念 （续）b)在规定条件下，产品参数值不能维持在规定的上下限之间。 c)产品在工作范围内，导致零组件的破裂、断裂、卡死等损坏现象。12一、基本概念 （续）定义：一个失效事件发生，若没有采取或不及时采取或事实上不可能采取的措施， 而引起下游系统或相关系统失效的现象。例子：由于有了失效链的概念就有了根源失效模式、伴生模式、中间式及最终模式的失效。故制作DFMEA、PFMEA 时要运用失效链的思想。 13一、基本概念 （续） 路面不平 水箱支架断裂 根源模式(不是内在原 因是环境条件） 水箱后倾 产生异响 水箱与风扇皮带碰（伴生模式） 中间模式 水箱水管断 水箱水泄漏 发动机损坏 冷却系过热 最终模式 停车14一、基本概念 （续）支架断，因强度不足，为失效的根本原因不要把环境条件列入失效原因，FMEA要找内在原因中间模式：上一个模式是下一个模式的原因失效链若能及时采取措施，可在中间截断15一、基本概念 （续） 失效的分类应根据失效原因、危害程度、失效程度与产生的频率加以分类，一般的分类原则如下： 失效类别 分 类 原 则1 致命失效危及产品安全，可能导致人身伤亡，或引起重要总成报废，造成重大经济损失或对周围环境造成重大危害。2 严重失效影响产品安全，可能导致主要总成、零部件损坏或性能显著下降且不能用简易工具和备件在短时间（约30min）内修复。3 一般失效不影响产品安全，造成性能下降，但一般不会导致主要总成及零部件损坏，并可用简易工具和备件在短时间内（30min）修复。4 轻微失效一般不会导致性能下降，不需要更换零件，用简易工具在短时间（5min）内能轻易排除。16一、基本概念 （续） 进行失效定性与定量分析时，要区分失效的危害程度，因此要把失效划分等级，划分的原则是：a)造成人员伤亡b)造成设备和环境的损失c)造成直接和间接的损失失效等级的划分，因产品种类与企业政策、国家法令之不同，而有不同的划分方法，常用的划分方法如下 ：17一、基本概念 （续）失效等级严 重 程 度级 能导致系统功能失效，造成系统或环境重大损失，并（或） 导致人员伤亡。级能导致系统功能失效，造成系统或环境的重大损失，不造成人员伤亡。级能导致系统功能下降，对系统或周围环境或人员均无显著损害。级能导致系统功能下降，对系统、环境、人员无害。18一、基本概念 （续） 不同的产品，不同的使用状况，不同的失效模式，失效的判定很难统一规定。例如：齿轮出现蚀点，对精密仪器而言即为失效，但对重型机械，则不算失效，除非腐蚀到一定的程度。 研究失效，首先要得到失效的真实状况，比如失效出现的部位，发生的时间、失效模式、失效原因、失效产生的影响、失效改正方法、修复方式及修复成本等。19一、基本概念 （续） 失效原因失效原因就是引起失效的物性、化性原因，也就是引起失效模式的原因，例如： 失效模式失效模式：A断裂 失效原因失效原因：B穿晶断裂、沿晶断裂、脆性断裂、韧性断裂20潛在失效模式及後果分析1.FMEA編號- 填入FMEA文件編號，以便查詢2.項目名稱 - 分析的系統、子系統或另件的過程名稱及編號統3.過程責任- 填入部門和小組及供應商名稱4.編制者 - 負責準備FMEA工作的人5.年型/車型 - 填入將使用和正被分析過程影響的年型6.關鍵日期 - 填入FMEA預定完成日期，該日期不可超越計劃開始生產日期7.FMEA日期 -填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期8.核心小組 - 填入執行任務的部門和個人姓名9.過程功能/要求 -簡單地考描述被分析的過程或工序21潛在失效模式及後果分析10.潛在的失效模式指系統、子系統或零部件有可能未達到設計意圖的要求對一個特定項目及其功能，出每一個潛在失效模式只能在特定環境條件下，與及特定使用條件下，可能發生的失效模式，也要考慮例如：斷裂、變形、泄漏11.潛在的失效後果 - 指失效對顧客的影響，顧客可以是下一工序、代理商或產品最終使用人，例如：不穩定的操作、無動作12.嚴重度(Severity) - 潛在失效模式對顧客的影響後果的嚴重的評價指標。一般嚴重度評估分為1至1022潛在失效模式及後果分析嚴重度嚴重度(S)(S)無警告的嚴重危害（10）可能危害機器或裝配操作者潛在失效模式嚴重影響系統安全運行或包含不符合政府法規，嚴重程度很高失效發生時無警告有警告的嚴重危害（9）可能危害機器或裝配操作者潛在失效模式嚴重影響系統安全運行或包含不符合政府法規，嚴重程度很高失效發生時有警告23潛在失效模式及後果分析嚴重度嚴重度(S) (S) (續續) )很高（8）生產線嚴重破壞，可能100%的產品需報廢，系統無法運行，喪失基本功能，顧客不滿意高（7）生產線破壞不嚴重，產品需篩選部分（低於100%）報廢，系統能夠運行，但性能下降，顧客不滿意24潛在失效模式及後果分析嚴重度嚴重度(S) (S) (續續) )中等（6）生產線破壞不嚴重，部分（低於100%）產品報廢（不篩選），系統能夠運行，但舒適性或方便性項目性能失效，顧客有些不滿意低（5）生產線破壞不嚴重，產品需要100%返工，系統能夠運行，但有些舒適性或方便性項目性能下降，顧客有些滿意25潛在失效模式及後果分析嚴重度嚴重度(S) (S) (續續) )很低（4）生產線破壞不嚴重，產品經篩選，部分（少於100%)需要返工，裝配和塗裝或尖等項目不符合要求，多數顧客發現有缺陷輕微（3）生產線破壞較輕，部分（少於100%)需要在生產線其他工位返工，裝配和塗裝或尖響和嗒響等項目不符合要求，有一半顧客發現有缺陷26潛在失效模式及後果分析嚴重度嚴重度(S) (S) (續續) )很輕微（2）生產線破壞輕微，部分（少於100%)產品需要在生產線上原工位返工，裝配和塗裝或尖等項目不符合要求，很少顧客發現有缺陷無（1）沒有影響27嚴重度評價準則應用例子嚴重度評價準則應用例子效果標準：效果的嚴重性等級無這種失效不可能引起系統或產品的顯著失效，客戶也不可能偵測到這種失效1很小很低的失效程度，失效的特性只能引起客戶輕微的困擾，客戶不會注意到系統或產品質量的降低23中等由於失效的質量會使客戶不滿；客戶會注意到系統或產品質量的降低456很高由於失效的質量會使客戶高度不滿；但未涉及到潛在的安全問題78極高失效的模式涉及到潛在的安全問題91028潛在失效模式及後果分析13.分級(重要程度)根據工序特性進行分級14.潛在失效原因是指失效是怎樣發生失效的許多原因並不是獨立的可能需應用DOE例如：扭力過大、焊接不正確、另件錯裝、林料選定不正確15.頻度(O)是指失效原因的發生頻率29失效發生的頻度(O)評價準則失效發生的可能性可能的失效率CPK頻度數很高：失效幾乎是不可避免1/21/30.330.33109高：一般與以前經常發生失效的過程相似的工藝有關1/81/200.510.6787中等：一般與以前時有失效發生，但不佔主要比例的過程相似的工藝有關1/801/4001/2,0000.830.101.17654低：很少幾次與相似過程有關的失效1/15,0001.333很低：很少幾次與幾乎完全相同過程有關的失效1/150,0001.502極低：失效不大可能發生。幾乎完全相同的過程也未有過失效1,500,0001.67130失效發生的頻度(O)評價準則應用例子評估點123-45-67-89-10評估基準未發生過問題很難發生不良很少發生不良有時候才會發生不良有時候會連續發生不良常常發生不良31潛在失效模式及後果分析16.現行過程控制現行的過程控制是否能夠阻止失效模式的發生，或探測將發生的失效模式控制的描述17.探測度(Detection)根據工序特性進行分級18.風險系數(RPN)RPN = S x O x D風險系數愈大，所產生的影響也愈大在實踐中，不管RPN大小，當S高時，就需特別注意19.建議措施當RPN值排出後，根據RPN的數值，由大至小排列，並在最前面的事和最關鍵的項目，採取改正措施如起因不明，可應用DOE確定32失效探測度(D)評價準則探查性評價準則：在下一個或後續工藝前，或另部件離開製造或裝配工位之前，利用過程控制方法找出缺陷存在的可能性排度幾乎不可能沒有已知的控制方法能找出失效模式10很微小現行控制方法找出失效模式的可能性很微小9微小現行控制方法找出失效模式的可能性微小8很小現行控制方法找出失效模式的可能性很小7小現行控制方法找出失效模式的可能性小6中等現行控制方法找出失效模式的可能性中等5中上現行控制方法找出失效模式的可能性中等偏上4高現行控制方法找出失效模式的可能性高3很高現行控制方法找出失效模式的可能性很高2幾乎肯定現行控制方法幾乎肯定能找出失效模式，已知相似工藝的可靠的探測控制方法133失效探測度(D)評價準則應用例子評估點1-23-45-67-89-10評估基準製造工程中必定會發現在出貨前一定會發現一般客戶會注意到的故障細心的客戶才會注意到的故障突發的故障34潛在失效模式及後果分析20.責任負責實施建議措施的部門或人員，以及預計日期21.採取的措施當實施措施後，簡要記載具體執行情況，並記下生產日期22.糾正後的RPN糾正措施實施後，評估S、O、D，計算RPN23.跟蹤有關人員須保證所有建議已被實施或已妥善落實，並不斷改善FMEA文件35潛在失效模式及後果分析的實施1. 缺陷的名稱2.潛在失效的後果3.失效嚴重度評估4.缺陷產生的原因5.缺陷產生的頻度6.缺陷被發現的概率7.建議糾正措施想象中可能產生的缺陷36一、基本概念 （续）严重度定义严重度定义估计缺点对使用客户影响的严重程度，以“1至10分”计分。所称严重度计分，一般而言，惟有更改产品设计后始能降低，而仅凭制造方面之控制，并无法降低失效之严重度。37一、基本概念 （续） 所称频度，是指某项失效之原因其发生之机率，该项目一经发生，将可能出现失效。惟于估计频度时，需先假定产品于交货前，有关之失效均未被发现。38一、基本概念 （续） 所谓不易探测度，是指在一项零件或组件已经完成，离开制造场所或装配场所之前，能否检出其已发生之失效而言。不易探测度用“1至10”表示。因此处理时应确实查出失效原因，并务必有效控制，才能防止失效产品运出厂外。39一、基本概念 （续）风险顺序数风险顺序数RPNRPN（RishRish,Priority Number,Priority Number）=S=SO OD D S S：sereritg sereritg ( (严重度严重度) ) O O：occarrenceoccarrence( (频度频度) ) D D：detection (detection (不易探测度不易探测度) )重点解决重点解决RPNRPN较大的原因，特别注意较大的原因，特别注意S S大的大的, ,哪怕哪怕RPNRPN并并不大，也要采取措施。不大，也要采取措施。RPNRPN该多少无任何具体规定，建议：红线：该多少无任何具体规定，建议：红线：RPNRPN100100黄线：黄线： RPNRPN64 64 ；绿线：绿线： RPNRPN6464管理较先进的公司管理较先进的公司, ,RPNRPN要控制在要控制在100100以下以下. .40二.关系41三、DFMEA与PMEA关系1 1DFMEADFMEA是是PFMEAPFMEA的输入，即的输入，即DFMEADFMEA中标明的特殊特中标明的特殊特性必须在性必须在PFMEAPFMEA中重点考虑。中重点考虑。2 2DFMEADFMEA的失效模式不能依靠过程检查纠正的失效模式不能依靠过程检查纠正/ /控制，控制，必须更改设计参数。必须更改设计参数。3 3DFMEADFMEA后才能作后才能作PFMEAPFMEA。42q1可早期发现缺陷（设计问题），避免减少损失。q2有助于对设计要求的评估及对设计方案的相互权衡。q3有助于可装配性和制造性的早期考虑。q4. FMEA是小组行为（多方论证小组），是组织经验的积累。431DFMEADFMEA由设计工程师牵头，制造、质管由设计工程师牵头，制造、质管部门参加的多方论部门参加的多方论 证小组制订评审。证小组制订评审。2PFMEAPFMEA由制造工程师牵头，设计、质管由制造工程师牵头，设计、质管部门参加的多方论证部门参加的多方论证小组制订评审。小组制订评审。44v1DFMEADFMEA在设计概念形成之时开始，所有在设计概念形成之时开始，所有 v 加工图样完成之前完成。加工图样完成之前完成。v2设计策划可行性承诺之前完成设计策划可行性承诺之前完成PFMEAPFMEA。45a a) )成立小组（一般以成立小组（一般以5 58 8人：生产，材料，供方，顾客）人：生产，材料，供方，顾客）可作为多方论证小组中的子组；可作为多方论证小组中的子组；b)b)资料准备资料准备QFDQFD机能展开，发掘设计预期要求，制造机能展开，发掘设计预期要求，制造/ /装配可行性；装配可行性；可靠性、安全要求；可靠性、安全要求；明确产品的使用环境（温度，湿度等）明确产品的使用环境（温度，湿度等）类似产品的类似产品的FTAFTA资料资料工程标准工程标准特殊特性明细表特殊特性明细表c)c)各系统、子系统、各部门逻辑影响关系各系统、子系统、各部门逻辑影响关系-框图框图46d.通过框图描述的逻辑关系判定： 框图输入（原物料）的潜在失效； 框图各过程/功能的潜在失效； 框图输出对下一流程（生产线/顾客）的潜在失效；d.完成FMEA表格；47設計FMEA的形成過程准備期l工程師群的經驗l品質經驗(如:工程數据等)l顧客需求:想要的和必需的.l規格要求.l已知產品要求.l制造/裝配要求. 所需求的特性定義的愈好,為改進行動確認潛在的失效模式,就越容易. 48 明确功能（预期功能）明确功能（预期功能） 考虑非预期功能考虑非预期功能, ,失效模式是针对功能而言失效模式是针对功能而言: : 型失效模式：不能完成规定的功能型失效模式：不能完成规定的功能 型失效模式：产生了非预期的、有害的型失效模式：产生了非预期的、有害的 考虑后果：站在用户将来使用产品的立场考虑后果：站在用户将来使用产品的立场: : 严重度分级：严重度分级：a)a)确定级别要根据经验、要小组讨论，大家形成共识确定级别要根据经验、要小组讨论，大家形成共识b)b)对整车的影响，假设零件（分析）装入整体运行对整车的影响，假设零件（分析）装入整体运行c)c)可依可依FMEAFMEA手册参考制作自己的手册参考制作自己的FMEAFMEA中严重度分级，中严重度分级，但要遵守大原则。但要遵守大原则。CCCC（关键性特性）关键性特性） 9.10 9.10级级SC(SC(重要特性重要特性) 5.8) 5.8级级 5 5级以上均要措施对策，级以上均要措施对策，5 5级以下可以考虑。级以下可以考虑。49 表明潜在的起因对失效模式影响的大小，表明潜在的起因对失效模式影响的大小，当此原因存在时失效模式发生的可能性和概率大小。当此原因存在时失效模式发生的可能性和概率大小。频度：小组讨论，依据经验和类似产品发生的经验频度：小组讨论，依据经验和类似产品发生的经验确定。确定。“现行设计控制现行设计控制”措施指类似产品或常规的。措施指类似产品或常规的。“现现行设计控制行设计控制”方法是否有效，用难检度来测量。方法是否有效，用难检度来测量。风险风险 性能权衡性能权衡注意：注意：a)Sa)S找原因找原因从设计中；从设计中；b)b)现行控制指现有类似产品已有的常规措施现行控制指现有类似产品已有的常规措施c)c)重点要作哪些特殊特性的工序，建议措施一定要重点要作哪些特殊特性的工序，建议措施一定要去试验去试验50a a) )成立小组成立小组b)b)资料资料过程流程图过程流程图特性矩阵图特性矩阵图类似过程类似过程FTAFTA特殊特性明细表特殊特性明细表工程规范工程规范51