TS五大工具---设计和过程FMEA(XXXX年5月).pptx
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1、F M E A Potential Failure Mode & Effects Analysis潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析1/14/20221主主 要要 内内 容容1.FMEA基本概念基本概念2.DFMEA与与PFMEA的区别与联系的区别与联系3.DFMEA的分析方法的分析方法4.PFMEA的分析方法的分析方法5.案例演练、讨论案例演练、讨论6.FMEA综合应用综合应用1/14/20222第一章第一章 FMEA基本概念基本概念1.什么是什么是FMEA?2.可靠性与可靠性与FMEA的关系的关系3.FMEA的历史与现状的历史与现状4.FMEA分析的益处分析的益处5.FMEA的类
2、型与阶段划分的类型与阶段划分6.FMEA的思考、工作流程的思考、工作流程7.失效模式之间的关系失效模式之间的关系8.失效链解析失效链解析1/14/20223什么是什么是FMEA?vFMEA是一种是一种可靠性可靠性设计的方法设计的方法,目的在于:目的在于:l在一个新的产品设计,制造之在一个新的产品设计,制造之前前,或对目前存在,或对目前存在的制造过程进行改变之的制造过程进行改变之前前,对各种潜在的,与设,对各种潜在的,与设计或制造过程有关的风险进行评估、分析。计或制造过程有关的风险进行评估、分析。l制定制定预防措施预防措施,消除或减少失效模式出现的机会,消除或减少失效模式出现的机会,降低风险水平
3、。降低风险水平。l使设计或制造过程使设计或制造过程文件化文件化。lFMEA强调强调“事前事前预防预防”,而不是,而不是“事后补救事后补救”。1/14/20224可靠性与可靠性与FMEA的关系的关系v可靠性可靠性定量定量要求:要求:lMTBF (Mean Time Between Failure)可靠性可靠性定性定性要求:要求:lFMEA (Failure Mode and Effect Analysis) 故障模式及影响分析故障模式及影响分析如果产品可靠性要求难于规定定量指标、验证方如果产品可靠性要求难于规定定量指标、验证方法,规定定性的可靠性要求和验收准则就更加重要。法,规定定性的可靠性要求
4、和验收准则就更加重要。1/14/20225FMEA的历史及现状的历史及现状1.20世纪世纪50年代,美国格鲁曼公司开发年代,美国格鲁曼公司开发了了FMEA,用以用以飞机飞机制造业的发动机故制造业的发动机故障防范,取得较好成果;障防范,取得较好成果;2.60 年代早期,美国年代早期,美国航空航空及太空总署及太空总署(NASA)实施阿波罗登月计划时,在合实施阿波罗登月计划时,在合同中明确要求实施同中明确要求实施FMEA;3.70年代初,美国年代初,美国海军海军开始使用开始使用FMEA;4.80年代年代, 汽车汽车制造商开始使制造商开始使FMEA,并,并要求为其配套的供应商实施要求为其配套的供应商实
5、施FMEA 进进行产品的可靠性控制,可靠性成本是实行产品的可靠性控制,可靠性成本是实施施FMEA的主要驱动力;的主要驱动力;5.今天,今天,FMEA已经用于已经用于所有所有的的6. 工业工业领域。领域。1/14/20226NASA used FMEA to identify Single Point Failures on Apollo project (SPF = no redundancy & loss of mission). How many did they find?420and we thought we had no problems!我们认为没有问题我们认为没有问题1/14/
6、20227FMEA分析的益处分析的益处v通过消除失效模式,通过消除失效模式,FMEA可以:可以:v 提高提高产品的产品的可靠性可靠性(reliability););l 降低降低产品产品失效失效的数目(故障率);的数目(故障率);l 客户受益客户受益。User LifeConstant Failure RateEarly Life FailureInstant MortalityWear outend of life时间时间Failure Rate产品的寿命分布曲线产品的寿命分布曲线 (浴盆曲线)(浴盆曲线)Product Life Cycle ( Bathtub Curve)1/14/2022
7、8FMEA的类型的类型SYSTEM DESIGNPROCESS系统系统FMEA (System FMEA)用于用于早期的概念和设计阶段,用于分析系早期的概念和设计阶段,用于分析系统和子系统的可靠性统和子系统的可靠性.设计设计FMEA (Design FMEA)用于用于产品投放生产前,分析产品的可靠性产品投放生产前,分析产品的可靠性过程过程FMEA (Process FMEA)用于用于分析制造,装配过程分析制造,装配过程1/14/20229FMEA不同阶段划分不同阶段划分1/14/202210FMEA不同阶段的内容不同阶段的内容设计设计FMEA(Design FMEA)过程过程FMEA (Pro
8、cess FMEA)对象对象系统系统. .,子系统或零部件,子系统或零部件加工工艺过程的每道工序加工工艺过程的每道工序失效失效设计先天不足设计先天不足制造过程留下的缺陷制造过程留下的缺陷人员人员设计工程师设计工程师/ /设计小组设计小组制造主管制造主管/ /制造多方研究小组制造多方研究小组内容内容 对设计要求的评估对设计要求的评估; ; 对设计方案的相关权衡对设计方案的相关权衡; ; 改进设计和开发试验的优先控制改进设计和开发试验的优先控制; ; 公开讨论中推荐和跟踪降低风险的措施公开讨论中推荐和跟踪降低风险的措施; ; 对制造和装配要求的最初设计对制造和装配要求的最初设计; ; 考虑与制造计
9、划的生产过程有关的产品设计参数考虑与制造计划的生产过程有关的产品设计参数; ; 最大限度地保证产品能满足顾客的要求和期望最大限度地保证产品能满足顾客的要求和期望; ;1/14/202211FMEA的思考流程的思考流程Process Step/InputPotential Failure ModePotential Failure EffectsSEVPotential CausesOCCCurrent ControlsDETRPNActions Recommended 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 What is the InputWhat can go
10、 wrong with the Input?What is the Effect on the Outputs?What are the Causes?How Bad?How Often?How can this be found?How well?What can be done?1/14/202212缺陷的缺陷的名名 称称缺陷被发现缺陷被发现的概率的概率建议纠正建议纠正措措 施施潜在潜在失效失效的后果的后果缺陷产生的缺陷产生的频频 度度缺陷产生缺陷产生的原因的原因失效严重的失效严重的程度程度想象中可能产生的缺陷想象中可能产生的缺陷FMEA的工作流程的工作流程1/14/202213失效模式之
11、间的关系失效模式之间的关系v潜在失效模式潜在失效模式(Potential Failure Mode): 失效是指产品无法完成失效是指产品无法完成指定的功能指定的功能;v本工序的失效模式可能是下一工序的本工序的失效模式可能是下一工序的原因原因。FailureModeEffect前一个操作前一个操作Cause下一个操作下一个操作1/14/202214失效链(例)失效链(例)水箱冷却水管被风扇刮伤水箱冷却水管被风扇刮伤水箱支架断裂水箱支架断裂水箱后倾水箱后倾水箱与风扇碰撞水箱与风扇碰撞汽车停止行使汽车停止行使发动机气缸损坏发动机气缸损坏冷却系统过热冷却系统过热水箱冷却液泄露水箱冷却液泄露时时 间间(
12、1失效原因)失效原因)(2失效模式)失效模式)(2失效原因)失效原因)(1失效模式)失效模式)(1失效后果)失效后果)(2失效后果)失效后果) (3失效原因)失效原因)(3失效后果)失效后果)(3失效模式)失效模式)1/14/2022151.DFMEA顺序、表格顺序、表格2.DFMEA准备工作准备工作3.成立成立DFMEA分析小组分析小组4.类和类和类失效类失效5.S、O、D与与RPN研究研究6.改善措施改善措施7.DFMEA示例示例8.DFMEA运作流程运作流程第二章第二章 设计设计FMEA 1/14/202216DFMEA分析顺序分析顺序RPNDOS采取采取的的 措施措施责任及责任及目标完
13、目标完成日期成日期建议建议措施措施RPN探探测测度度D频频度度O潜在潜在失效失效起因起因/机理机理级级别别严严重重度度S潜在潜在失效失效后果后果潜在潜在失效失效模式模式子系统子系统 功能功能 要求要求 探探测测预预防防措措 施施 结结 果果 现行现行控制控制功能、特功能、特性或要求性或要求是什么?是什么?会有什么问题?会有什么问题? 无功能无功能 部分功能部分功能 功能过强功能过强 功能降级功能降级 功能间歇功能间歇 非预期功能非预期功能后果是后果是什么?什么?有多有多糟糕?糟糕?起因是起因是什么?什么?发生的发生的频率频率如何?如何?怎样能怎样能得到预得到预防和探防和探测?测?能做些什么?能
14、做些什么? 设计更改设计更改 过程更改过程更改 特殊控制特殊控制 标准、程序标准、程序或指南的更改或指南的更改该该方法在探测方法在探测时有多好?时有多好?做了做了什么?什么?做了的做了的效果效果如何?如何?1/14/202217DFMEA表格表格RPNDOS采取采取的的措施措施责任及责任及目标完目标完成日期成日期建议建议措施措施RPN探探测测度度D频频度度O潜在潜在失效失效起因起因/机理机理级级别别严严重重度度S潜在潜在失效失效后果后果潜在潜在失效失效模式模式项目项目 功能功能 探探测测预预防防措措 施施 结结 果果现行设现行设计控制计控制 系统系统 子系统子系统 部件部件 设计责任设计责任
15、车型年车型年/车辆类型车辆类型 关键日期关键日期 核心小组核心小组 FMEA编号编号共共 页,第页,第 页页编制人编制人 FMEA 日期(编制)日期(编制) (修订)(修订)1/14/202218v成立小组成立小组v必须的资料:必须的资料:vQFD分析分析;l产品可靠性和质量目标;产品可靠性和质量目标;l产品的使用环境;产品的使用环境;l类似产品的失效分析(类似产品的失效分析(FMA/DFMEA););l初始工程标准;初始工程标准;l特殊特性(特殊特性(SC)明细表)明细表; ;l。DFMEA准备工作准备工作1/14/202219v填入被分析项目的填入被分析项目的名称名称和其他相关信息(如和其
16、他相关信息(如编号、零件级别等);编号、零件级别等);v用尽可能简明的文字说明被分析项目满足设用尽可能简明的文字说明被分析项目满足设计意图的计意图的功能功能,包括该系统运行环境(规定,包括该系统运行环境(规定温度、压力、湿度范围、设计寿命等);温度、压力、湿度范围、设计寿命等);v如果该项目有如果该项目有多种多种功能,且有不同的失效模功能,且有不同的失效模式,应把式,应把所有所有的功能单独列出。的功能单独列出。DFMEA 项目项目/功能功能1/14/202220DFMEA潜在失效模式潜在失效模式v失效模式:失效的失效模式:失效的表现形式表现形式;v 对对每个每个项目和功能,列出潜在的失效模式;
17、项目和功能,列出潜在的失效模式;l “ “潜在潜在”是指是指可能发生可能发生也也可能不发生可能不发生;l 应用规范化、专业化的应用规范化、专业化的术语术语来描述失效模式;来描述失效模式;v常用的有两大类失效:常用的有两大类失效:I I类类失效、失效、IIII类失效;类失效;1/14/202221DFMEA潜在失效模式潜在失效模式vI I类失效类失效,是指,是指不能不能完成完成规定规定的功能的功能,如:如:v突发型突发型:断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变型、:断裂、开裂、碎裂、弯曲、塑性变型、失稳、短路、断路、击穿、泄露、松脱等;失稳、短路、断路、击穿、泄露、松脱等;l渐变型:渐变型:磨损、腐蚀、
18、龟裂、老化、变色、热衰磨损、腐蚀、龟裂、老化、变色、热衰退、蠕变、低温脆变、性能下降、渗漏、失去光退、蠕变、低温脆变、性能下降、渗漏、失去光泽、褪色等。泽、褪色等。vIIII类失效类失效,是指,是指产生了产生了有害有害的的非期望非期望功能功能,如:如:l噪声、振动、电磁干扰、有害排放等。噪声、振动、电磁干扰、有害排放等。1/14/202222DFMEA潜在失效后果潜在失效后果v潜在的失效后果:是指失效模式可能带来潜在的失效后果:是指失效模式可能带来的对完成的对完成规定功能规定功能的影响,以致带来顾客的影响,以致带来顾客的的不满意不满意,和,和不符合不符合安全和政府法规安全和政府法规。l失效后果
19、分析:要运用失效链分析方法,搞清楚失效后果分析:要运用失效链分析方法,搞清楚直接后果直接后果、中间后果中间后果和和最终后果最终后果。l站在顾客(内站在顾客(内/ /外)的角度发现和经历的情况来描外)的角度发现和经历的情况来描述失效的后果。述失效的后果。1/14/202223DFMEA潜在失效后果潜在失效后果v典型的后果举例典型的后果举例:v噪声、噪声、v工作不正常、工作不正常、v不良外观、不良外观、v工作不稳定、工作不稳定、v间歇性工作、间歇性工作、v失去功能、失去功能、v异味、异味、v性能衰退性能衰退v不符合法规等。不符合法规等。1/14/202224DFMEA严重度(严重度(S)vS是失效
20、模式发生时对顾客影响严重程度的是失效模式发生时对顾客影响严重程度的评价指标;评价指标;vS评分采用评分采用110110整数整数分;分;v参见参见DFMEAS评价准则;评价准则;v要减少要减少S,只只能通过能通过修改设计修改设计来实现;来实现;1/14/202225DFMEAS评价准则评价准则后果后果判定准则:后果的严重度判定准则:后果的严重度级别级别无无警告的警告的严重严重危害危害严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符或包含不符合政府法规情形。失效发生时无预警。合政府法规情形。失效发生时无预警。10有警告的有警告的严重严重危害危害严
21、重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和严重级别很高。潜在失效模式影响车辆安全运行和/或包含不符或包含不符合政府法规情形。失效发生时有预警。合政府法规情形。失效发生时有预警。9很高很高车辆车辆/系统无法运行(丧失基本功能)。系统无法运行(丧失基本功能)。8高高车辆车辆/系统能运行,但性能下降。顾客很不满意。系统能运行,但性能下降。顾客很不满意。7中等中等车辆车辆/系统能运行,但舒适性系统能运行,但舒适性/方便性方面失效。顾客不满意。方便性方面失效。顾客不满意。6低低车辆车辆/系统能运行,但舒适性系统能运行,但舒适性/方便性方面性能下降。顾客有些不方便性方面性能下降。顾客有些不满意。满意。5很
22、低很低装配和外观装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求,多数顾客发现有缺陷尖响声和卡塔声不符合要求,多数顾客发现有缺陷(多于(多于75%)。)。4轻微轻微装配和外观装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求,尖响声和卡塔声不符合要求,50%的顾客发现有缺的顾客发现有缺陷。陷。3很很轻微轻微装配和外观装配和外观/尖响声和卡塔声不符合要求,有辨识能力的顾客发尖响声和卡塔声不符合要求,有辨识能力的顾客发现有缺陷(少于现有缺陷(少于25%)。)。2无无没有可识别的影响。没有可识别的影响。11/14/202226DFMEA级别级别v指出产品特性的重要性,如特殊、关键、指出产品特性的重要性,如特殊、关键、主要、重
23、要等;主要、重要等;v识别为识别为特殊特性特殊特性(SC)的项目,应以符号的项目,应以符号在此栏中标记;在此栏中标记;v当当S S8 8时,应识别为特殊特性(时,应识别为特殊特性(SC),并用),并用符号标记。符号标记。1/14/202227DFMEA潜在失效起因潜在失效起因/机理机理v失效的潜在失效的潜在起因起因:是指设计薄弱部分的迹象,其是指设计薄弱部分的迹象,其 结果就是失效模式;结果就是失效模式;v典型的失效典型的失效起因起因,如:如:l材料选择不正确、设计寿命设想不足、应力过大、材料选择不正确、设计寿命设想不足、应力过大、润滑能力不足、过热、规定的公差不当、计算错误润滑能力不足、过热
24、、规定的公差不当、计算错误等。等。v典型的失效典型的失效机理机理,如,如:v屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀、化屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、腐蚀、化学氧化、电移等学氧化、电移等1/14/202228vOvO整数整数分;分;v参见参见DFMEAO评价评价准则;准则;DFMEA频度(频度(O)1/14/202229DFMEAO评价准则评价准则失效发生的可能性失效发生的可能性可能的失效率可能的失效率级别级别很高:持续性发生的失效很高:持续性发生的失效100件件/每每1000车辆车辆/项目项目1050件件/每每1000车辆车辆/项目项目9高:反复发生的失效高:反复发生的失效20件件/每
25、每1000车辆车辆/项目项目810件件/每每1000车辆车辆/项目项目7中等:偶尔发生的失效中等:偶尔发生的失效5件件/每每1000车辆车辆/项目项目62件件/每每1000车辆车辆/项目项目5低:相对很少发生的失效低:相对很少发生的失效1件件/每每1000车辆车辆/项目项目40.5件件/每每1000车辆车辆/项目项目3极极低:失效不太可能发生低:失效不太可能发生0.1件件/每每1000车辆车辆/项目项目20.010件件/每每1000车辆车辆/项目项目11/14/202230DFMEA现行设计控制现行设计控制1/14/202231DFMEA现行设计控制现行设计控制1/14/202232DFMEA
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