FMEA及CPK的概念及应用(1).ppt

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1、 世界上首次采用世界上首次采用FMEAFMEA这一概念与方法的是在这一概念与方法的是在2020世纪世纪6060年代中期美国的航天工业年代中期美国的航天工业, ,进入进入2020世世纪纪7070年代年代美国的海军和国防部相继应用推广美国的海军和国防部相继应用推广这项技术这项技术并制定了有关标准。并制定了有关标准。 2020世纪世纪7070年代后期被美国汽车工业界所引用年代后期被美国汽车工业界所引用作为作为设计评审的一种工具。设计评审的一种工具。 19931993年年2 2月美国三大汽车公司联合编写了月美国三大汽车公司联合编写了FMEAFMEA手册手册并正式出版，作为并正式出版，作为QS-9000

2、QS-9000质量体系要质量体系要求文件的参考手册之一求文件的参考手册之一 。 19941994年年美国汽车工程师学会出版美国汽车工程师学会出版SAEJ1739-SAEJ1739-潜在失效模式及后果分析标准潜在失效模式及后果分析标准 FMEA的历史DFMEA-DFMEA-设计设计FMEAFMEA，在产品设计前在产品设计前对产品的每一个模块和软件系对产品的每一个模块和软件系统进行各自的统进行各自的DFEMADFEMA分析，如结构安装、安全设计、机芯配合、分析，如结构安装、安全设计、机芯配合、外部接口等，也可细化到各个元器件。外部接口等，也可细化到各个元器件。分析对象：以系统、分析对象：以系统、子

3、系统或零部件为分析对象子系统或零部件为分析对象PFMEA-PFMEA-过程过程FMEA(FMEA(制造制造/ /装配装配FMEA)FMEA)，针对产品的生产制造过程针对产品的生产制造过程进行的分析。分析这些生产过程中可能会产生什么样的失效进行的分析。分析这些生产过程中可能会产生什么样的失效模式以及带来怎么样的影响后果，最终导致产品的失效的。模式以及带来怎么样的影响后果，最终导致产品的失效的。分分析对象：以加工工艺过程的每道工序为分析对象；析对象：以加工工艺过程的每道工序为分析对象；S SFMEA-FMEA-服务服务FMEA FMEA P PFMEA-FMEA-采购采购FMEA FMEA 等等

4、FMEA的种类 1 1 减少风险和损失减少风险和损失提高产品的可靠性提高产品的可靠性 2 2 有助于对设计要求和不同的设计给予客观真实的评价有助于对设计要求和不同的设计给予客观真实的评价 3 3 设计设计FMEAFMEA有助于可制造性和装配性的初始设计有助于可制造性和装配性的初始设计 4 4 为制定试验计划为制定试验计划质量控制计划提供正确的、恰当的质量控制计划提供正确的、恰当的根据根据 5 5 对失效模式进行排序列表对失效模式进行排序列表建立改进设计和开发试验建立改进设计和开发试验的优先控制系统的优先控制系统 进行FMEA的目的FMEA的特点失效还未产生失效还未产生可能发生可能发生但不一定会

5、发生但不一定会发生 时机时机在设计或过程开发阶段开始前在设计或过程开发阶段开始前，应该是，应该是“事前事前”行行动，而非动，而非“事后事后”工作，事先工作，事先FMEAFMEA分析，可以容易、经济分析，可以容易、经济的进行早期更改的进行早期更改合作合作小组由有经验的设计师、评审人员或专业人员构成小组由有经验的设计师、评审人员或专业人员构成 FMEA分析的文件分析的文件核心核心预防预防对对潜在失效模式潜在失效模式的风险和后果进行评估的风险和后果进行评估动态的动态的文件化的文件化的系统的小组活动，持续改进的过程系统的小组活动，持续改进的过程记录专用表格作为动态文件使用按照过程/产品/服务寿命周期期

6、间要求进行更改FMEAFMEA涉及的主要概念涉及的主要概念过程、功能、要求过程、功能、要求该设计该设计/过程要做什么过程要做什么(设计意图设计意图)潜在失效模式潜在失效模式设计设计(产品产品) 或过程失效的表现形式或过程失效的表现形式? ?失效的潜在影响失效的潜在影响失效模式发生后会怎么样失效模式发生后会怎么样严重度（严重度（SeveritySeverity）失效模式的后果有多严重失效模式的后果有多严重 ?失效的起因失效的起因什么会导致失效模式的发生什么会导致失效模式的发生? ?产生产生频次（频次（0ccur0ccur）失效起因发生的频率如何失效起因发生的频率如何现行控制现行控制探测或防止将失

7、效传递到后续探测或防止将失效传递到后续“顾客顾客” 的现行方的现行方法法可探测度（可探测度（DetectDetect）失效模式失效模式/起因一旦发生起因一旦发生能否探测得能否探测得出出 产品设计部门的下一道工序是制造设计产品设计部门的下一道工序是制造设计产品设计应充分产品设计应充分考虑可制造与可装配性问题考虑可制造与可装配性问题如果产品设计中没有适当考如果产品设计中没有适当考虑制造中的技术与操作者体力的限制虑制造中的技术与操作者体力的限制可能造成制造失效可能造成制造失效模式的发生模式的发生D DFMEA不能依靠过程检测作为控制措施不能依靠过程检测作为控制措施DFMEA考虑方面：材料的选择，结构

8、设计、尺寸配合，考虑方面：材料的选择，结构设计、尺寸配合，PFMEA考虑不按规定做的失效后果考虑不按规定做的失效后果PFMEA应将应将DFMEA作为重要的输入作为重要的输入对对DFMEA标明的标明的特殊特性也必须在特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容中作为重点分析的内容 DFMEA和PFMEA的关系1 收集收集FMEA所需要的必要的资源和信息所需要的必要的资源和信息2 建立建立FMEA小组小组3 了解了解FMEA的类型及其应用的类型及其应用4 头脑风暴法头脑风暴法 FMEA的准备的准备1 DFMEA表头的填写表头的填写 FMEA的编号的编号 系统系统子系统或零部件的名称及编号子系统或

9、零部件的名称及编号 设计责任设计责任 编制者编制者 关键关键日期日期(预定预定FMEA完成的日期完成的日期不应超过设计图样完成日期不应超过设计图样完成日期) FMEA 日期日期(初稿日期与最新修订日期初稿日期与最新修订日期) 小组成员小组成员2 DFMEA的功能和分析的功能和分析 功能功能简要说明设计意图要求的功能简要说明设计意图要求的功能包括环境信息。包括环境信息。 可靠性可靠性可靠性是指产品在规定的可靠性是指产品在规定的 条件下和规定的时间内完成规定功能的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力能力不能完成规定的功能就称为失效。不能完成规定的功能就称为失效。 功能功能设计这个系统设计这个系统

10、/子系统子系统/零部件是做什么的零部件是做什么的设计要求设计要求设计意图设计意图 分析分析给出完成功能的重要环境条件给出完成功能的重要环境条件 给出设计要求的寿命给出设计要求的寿命 满足顾客的要求满足顾客的要求 满足可制造性和装配性的要求满足可制造性和装配性的要求 DFMEA步骤步骤3 分析潜在失效模式分析潜在失效模式4 分析潜在失效后果分析潜在失效后果5 评估确定严重度评估确定严重度(S)频度频度(O)可探测度可探测度(D)，每个方面都分成每个方面都分成1010级级6 计算风险序数计算风险序数(RPN) RPN=(S)(O)(D)7 建议措施及责任建议措施及责任 8 追踪追踪 DFMEA步骤

11、步骤1、加深度限位器2、DOE确定粘度、温度、压力1、加速腐蚀试验2、无改善方法1、目测检查2、检查喷雾形状，清洗喷头、 膜厚检测1、整车耐抗试验2、试验现探测控制方法1、喷头不够深入2、喷头堵塞1、蜡层厚度不足2、蜡的配方不当失效原因车门寿命降低车门寿命降低失效后果在指定的表面喷蜡不足车门下板腐蚀潜在失效模式车门涂蜡车门功能PFEMADFEMAFEMA类别 推行的关键及意义:1以往设计问题设计失效的档案2FMEA及时补充更新，设计组传递，技术中心传递 ，传递工厂3FMEA需用来作为设计的参考nCpk的定义：制程能力指數制程能力指數；nCpk的意义：制程水准的量化反映制程水准的量化反映; 用一

12、个数值来表达制程的水准;(1) (1) 只有只有制程能力制程能力强的制程才可能生产出质量好、可强的制程才可能生产出质量好、可靠性水平高的产品靠性水平高的产品(2)(2)制程能力制程能力指数是一种表示制程水平高低的方便方指数是一种表示制程水平高低的方便方法，其实质作用是法，其实质作用是反映制程合格率的高低反映制程合格率的高低。（3 3）稳定管制下稳定管制下所展现的品质能力所展现的品质能力运用CPK考虑的一些问题：1.未先执行管制图以确认制程的稳定性，就径行将所算得Cpk当做真正的制程能力。 2.不探讨系统原因，只是一味要求算Cpk，而制程并不会随着时间长而稳定。3.为满足客户要求，只好修改数据，

13、表面的Cpk非常良好4.没有因为Cpk不达目标，而针对系统原因或随机原因， 采取纠正措施。5.客户有要求算Cpk，才去做？制程准确度制程准确度Ca (Capability of Accuracy)从制程中所获得之数据从制程中所获得之数据(实绩实绩)，其，其 平均值平均值( x ) 与与 规格中心规格中心值值() 之间偏差的程度称为制程准确度，之间偏差的程度称为制程准确度，Ca( X ) / ( T / 2 ) T SU SL 规格上线规格上线 规格下线规格下线 (公差公差)由上述可知由上述可知:1.平均值平均值( x ) 愈接近愈接近 规格中心值规格中心值() 愈好愈好 (尽量趋近或相等) 2

14、.所以所以Ca值愈小愈好值愈小愈好 (尽量趋近于0)(单边公差时，Ca为0)Cp T / 6 T SU SL 规格上线规格上线 规格下线规格下线 (公差公差)抽样产品测试数据的标准偏差抽样产品测试数据的标准偏差由上述可知：由上述可知： 1.若若T 6 时，时， Cp 值愈大。（离散趋势都在规格内）值愈大。（离散趋势都在规格内）2.Cp 值愈大愈好（尽量大于值愈大愈好（尽量大于1以上）以上）3.若若T 6 时，时， Cp 值愈小。值愈小。(表示目前的生产条件，不适合表示目前的生产条件，不适合此精密度之产品此精密度之产品) 4.Cp愈大愈好，愈大愈好，Ca则反之则反之 制程精确度制程精确度Cp (

15、Capability of precision) Cpk是综合是综合Ca和和Cp两者之指数，其计算公式两者之指数，其计算公式:Cpk ( 1 | Ca | ) Cp=1-( X ) / ( T / 2 ) T / 6 =T-2(X )/6 由上述可知由上述可知:1.当当 Ca 0 ， Cpk Cp（没有系统偏差）（没有系统偏差）2.要想能力指数提高，要想能力指数提高，Cp愈大愈好，愈大愈好，Ca则则越小越好越小越好制程能力指数制程能力指数 Cpk . . . . . . . . . . . . .Ca好Cp差Cp好Ca差Cpk好 . . . . . . . . . . .Cp不合格品率（PPM

16、） Cp不合格品率（PPM）0.3331.75% 或317501.33600.67455001.670.613000CPK不合格品率（PPM）合格率()0.3331730068.30.674550095.51270099.731.336399.99371.670.5799.9999520.002约等于100 的判定Cpk2.0 特优 可考虑成本的降低2.0 Cpk 1.67 优 应当保持之 Cpk 1.33制程能力良好，状态稳定1.33 Cpk 1.00尚可，应再努力Cpk 1.0应加以改善 需需要量测多少个样品才能计算要量测多少个样品才能计算Cpk? 之前我们已经讨论到，制程能力的评估必须要在制程稳定后，才能实施，也就是 X-R 管制图 已显示制程在稳定的统计管制状态下 (系统原因已经被发现，并经过分析与矫正，以及防止再发)，而且继续保持在统计管制状态下。 要多少个样本数才能显示出制程的稳定性？理论 要求最好有20- 25 个以上的样组，才具代表性。即使 n 2 5也能计算Cpk，但是唯一前提是必须先用计但是唯一前提是必须先用计量值管制图，来持续观察制程稳定量值管制图，来持续观察制程稳定 (必要时采取矫正必要时采取矫正行动行动)。