潜在失效模式和影响分析FMEA.pptx
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1、潜在失效模式和影响分析(FMEA)Failure Mode and Effects Analysis FMEA版本版本:第第4版版内容 课程目的课程目的 FMEA概要介绍概要介绍 设计设计FMEA 过程过程FMEA课程目的* 理解FMEA在APQP中的作用;* 介绍FMEA的原因和目的、功用和结构;* 提供实际运用FMEA的技术指南;* 使学员在公司实施QS-9000/TS16949 中,会有效地运用FMEA;FMEA概要介绍FMEAFMEA是一组系统化的工作,其目的是:是一组系统化的工作,其目的是:发现、评价产品/过程中潜在的失效及后果;找到能够避免或减少这些潜在失效的措施;将以上过程文件化
2、,作为过程控制计划的输入。FMEAFMEA的发展历史:的发展历史:FMEA起始于60年代航空航天工业项目。1974年美海军用于舰艇装备的标准舰艇装备的失效模式和后果分析实施程,首先将它用于军事项目合约。1970年晚期,汽车工业将FMEA作为在对其零件设计和生产制造的会审项目的一部分。1980年初,产品事故责任的费用突升和不断的法庭起诉事件发生,使FMEA成为降低事故的不可或缺的重要工具。并由开始的500多家公司扩展到其供应商。1993年包括美国三大汽车公司和美国质量管理协会在内的,美汽车工业行动集团组织采用、编制了FMEA参考手册。FMEA概要介绍FMEAFMEA的应用:的应用:设计FMEA:
3、针对产品本身,产品设计、开发时期的分析技术。主要是设计工程师和其小组应用。过程FMEA:针对产品的实现过程,过程开发设计的分析技术。主要是过程(制造)工程师和其小组应用。程序/项目FMEA:针对程序/项目,程序/项目开发设计的分析技术。FMEAFMEA的实施:的实施:应该是“事前”行动,而非“事后”工作;即,D-FMEA在设计(图纸、规范)完成之前,P-FMEA在过程设计确定之前。全面的事先FMEA分析,可容易、经济地进行早期更改。即对产品规范/过程方案和控制进行较容易、低成本地修改,减轻事后修改的浪费,和对进度的影响。FMEA是一个永不停止、相互作用的持续改进的过程。设计FMEA本阶段使用的
4、分析工具,可将用于进一步确定那些特殊特性,本阶段使用的分析工具,可将用于进一步确定那些特殊特性,并对这些特性进行优先分级。并对这些特性进行优先分级。 APQP-APQP-由第由第1 1阶段阶段输出输出转入第转入第2 2阶段阶段输入输入 设计目标 可靠性和质量目标 性能目标 材料初始清单 特殊产品和过程特性的初始清单 管理支持设计FMEA第第 2 2阶段阶段( (设计开发设计开发) )输出输出设计责任行为决定了第设计责任行为决定了第2 2阶段输出阶段输出D-FMEAD-FMEA设计评审设计验证计划和报告(DVPR)样件制造样件控制计划工程图纸、工程规范、材料规范图纸和规范更改新设备、工装和设施要
5、求对主要/关键产品和过程特性的认同量具/试验设备要求小组可行性承诺APQP过程中D-FMEA所处的阶段合同评审合同评审和项目计划和项目计划第 I 阶段确定顾客 期望计划质量开展过程开展过程FMEAFMEA生产工艺流程图生产工艺流程图第III 阶段第III 阶段把产品特性与生产过程相联系, 明确特殊特性揭示变差来源,最后确定特殊特性设计设计FMEAFMEA第 II 阶段确定特殊特性,确定设计验证计划设计验证计划设计验证计划和报告和报告第 II 阶段确定风险和可行性设计FMEA目的目的设计的分析技术,分析和说明潜在失效模式及其原因和机理;有助于对设计要求、设计方案进行分析评价;有助于对制造、装配要
6、求的初始设计确定;确保潜在失效模式及其影响(对系统/整车运行)在设计和开发过程中得到考虑,并揭示设计缺陷;为设计试验、开发项目的策划提供更多的信息;确定潜在失效模式、其影响,并按其对“顾客”影响分级, 分析可能的所有原因, 确定对这些因素的控制,量化严重度、频度和不易探测度。进行排序, 建议措施,进而建立改进设计和开发试验的优先控制系统降低失效的风险。确定潜在的产品特殊特性。 为建议和跟踪降低风险的措施提供了公开的讨论形式;为将来分析现场情况、评价设计的变更和开发更先进的设计提供参考。设计FMEA 对于对于D-FMEAD-FMEA,“顾客顾客”为:为: 国家法律、法规 (如,安全、排放、噪音)
7、 最终使用者, 车型设计工程师/小组, 总成、部件、零件制造和 装配过程设计工程师/小组总成、部件、零件制造和装配过程设计FMEA D-FMEA D-FMEA 开展的时机:开展的时机: 新的零部件; 更改的零部件; 应用/ 环境有变化的零部件; 在开发各阶段中,当设计有变化或得到其它信息时,应 及时、不断修改,在产品图样、规范发放前结束。 改进设计、或对设计重新评估。在在D-FMEAD-FMEA中,不应把克服潜在设计缺陷的方法,寄托于中,不应把克服潜在设计缺陷的方法,寄托于过程控制。相反地,应当充分考虑制造过程本身的限制因素。过程控制。相反地,应当充分考虑制造过程本身的限制因素。设计FMEA的
8、输入 由第由第1 1阶段输出转入第阶段输出转入第2 2阶段输入阶段输入 设计目标 可靠性和质量目标 性能目标 材料初始清单 特殊产品和过程特性的初始清单 管理支持设计FMEA的其它输入跨功能小组在开展设计跨功能小组在开展设计FMEAFMEA时,应参考以下文件和资料:时,应参考以下文件和资料: 保修信息。 顾客抱怨、退货资料。 纠正和预防措施。 类似产品的设计FMEA APQP第一阶段输出,即第二阶段输入和 任何其它相应输入。设计FMEA项目管理职责项目管理职责确保:3负责设计的跨功能小组进行了设计FMEA。3D-FMEA符合顾客批准的方法。(如,AIAG的FMEA手册)3在进行D-FMEA的过
9、程中考虑了多种因素,包括: 重大质量问题研讨 市场使用件召回情况 用户工厂的意见 同类产品的FMEA TGW、保修资料等设计FMEA 设计设计FMEAFMEA的输出的输出 潜在设计失效模式。 潜在关键设计要求。 设计问题:曾经受到制造和装配作业挑战的设计问题。 新设计要求:尚无制造或组装作业的经验。 设计验证计划和报告(DVP&R) 改进设计,或更改原有设计。系统/设计/过程FMEA的联系现行测试零件功能/性能 失效 模式影响原因现行控制(DVP&R)(DVP&R)零件过程 失效 模式影响原因现行控制(CP)(CP) 保修 外部质量问题 内部质量问题设计问题制造问题历史资料历史资料过程过程FM
10、EAFMEA设计设计FMEAFMEA设计FMEA系统/功能设计失效潜在失效模式影响原因现行控制建议措施风险现行控制原因现行控制建议措施风险现行控制设计失效模式影响原因现行控制建议措施风险现行控制原因现行控制建议措施风险现行控制建立设计FMEA 脑力风暴 因果图 以前设计的经验 柏拉图 顾客要求 路试问题、保修记录 整车质量竞争趋势 测试和型号资料 其他3 对工程师进行运用设计FMEA的培训, 理解设计控制概念。3 了解对于顾客确定关键和特殊特性方法。 3 设计FMEA是一个创造性的工作,需要采用跨功能的小组。3 应考虑包括每个零部件,审查产品的每个特性和功能。3 需要调查研究和发挥创造力。工具
11、工具 :在开展设计FMEA时,应采用各种问题解决方法和调查工具 包括:D-FMEA 框 图D-FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框图开始;框图描述了所分析对象的各项目之间的主要关系、逻辑顺序、功能、及其输入和输出。例:系统名称:闪光灯 车型:94XX FEMA#:110D01 工作温度:-2060?C冲击:2m下落 湿度:0100%RH 外部环境:灰尘零件零件 连接方法连接方法A. 灯罩 1. 不连接B. 电池(2节) 2. 铆接C. 开关 3. 螺纹连接D. 灯泡总成 4. 卡扣连接E. 电极 5. 压紧装接F. 弹簧 开关开/关C灯罩A弹簧F-电池B极板E+灯泡总成D345542
12、120附录附录 C 设计设计FMEA的框图示例的框图示例失效模式及后果分析(失效模式及后果分析(FMEA)框图框图/环境极限条件环境极限条件系统名称: 闪光灯车型年:1994年新产品FMEA识别号:XXXI10D001工作环境极限条件温度: -20160F160F 耐腐蚀性: 试验规范试验规范B B 振动: 不适用不适用 冲击: 6 6英尺下落英尺下落 外部物质: 灰尘灰尘 湿度: 0-100%RH 0-100%RH 可燃性:(靠近热源的部件是什么?) 其他: 字母 = 零件 = 附着的/相连的 - = 界面,不相连开关开/关C灯罩A弹簧B_电池B灯泡总成D极板E+下述示例是一个关系框图。FM
13、EA小组也可用其他形式的框图阐明他们分析中考虑的项目。 部件 连接方法A.灯罩 1.不连接(滑动配合)B.电池(2节直流电池) 2.铆接C.开/关 开关 3.螺纹D.灯泡总成 4.卡扣连接E.电极 5.压紧装接F.弹簧 21 环境环境 子系统子系统A 子系统子系统C 子系统子系统D子系统子系统B附录附录 F F 系统系统FMEAFMEA为帮助示意系统、子系统和部件FMEA的含义,以下提供两个示例,如图F1(关于接口和交互作用)和图F2(关于项目、功能和失效模式)。例1:接口和交互作用图图F1 F1 接口和交互作用接口和交互作用 FMEA小组负责确定相关FMEA的范围。图F1的示例表明小组已确定
14、了在进行系统FMEA时必须考虑的子系统A、B、C和D,以及在完成系统FMEA必须考虑构成该系统一部分的外围环境。接口接口子系统之间通过接口直接连接子系统之间通过接口直接连接。图F1示意了子系统之间的接口,子系统A与子系统B接触(连接),B与C接触,C与D接触,A与D,且B与D接触。环境也与图F1中列出的每一个子系统相连接,这就要求在进行FMEA时要对“环境接口”加以考虑。注:每一个子系统FMEA都应将其接口包括在其各自的子系统FMEA分析中。交互作用交互作用一个子系统的变化可能会引起另一个子系统的变化。一个子系统的变化可能会引起另一个子系统的变化。在图F1中,任何接口系统间都可能发生交互作用(
15、例如,子系统A加热,会导致子系统D和子系统B通过各自的接口也获得热量,而且子系统A还向环境释放热量)。交互作用还可能通过“环境”的传递发生在系统系统22“非接触“子系统之间(例如,如果环境湿度很大,子系统A和C是不同的金属,由非金属组成的子系统B隔开,由于环境的湿度,子系统A和C之间仍然会发生电解反应)。因此,非接触子系统之间的交互作用在预测上会相对难一些,但却很重要,应加以考虑。示例2:项目、功能的失效模式图F2(见下页)描述了以“树形排列”方式展示项目、功能和失效模式的一种方法,可以帮助小组直观地分析系统、子系统和部件。在系统等级上的描述比子系统和部件等级的描述更趋于一般性(对部件的描述通
16、常是最具体的)。“树形排列”对系统、子系统和部件作如下安排:项目设计目标(对设计目标的描述通常是在帮助的)- 功能1潜在失效模式A潜在失效模式B 等等- 功能2 潜在失效模式A潜在失效模式B等等 23车座总成链条总成 设计目标:骑行至少3000小时无需保养,设计寿命为骑行10000小时。适于第99.5百分位成年男子骑用,舒适便利等等功能:功能: 便于使用潜在失效模式:潜在失效模式: 方向把不好用 脚踏板不好用功能:功能: 提供可靠的交通运输潜在失效模式:潜在失效模式: 链条经常断开 需要经常修理车胎功能:功能: 提供舒适的交通运输潜在失效模式:潜在失效模式: 车座位置不舒服 自行车功能:功能:
17、为座位支撑提供稳定的附属物潜在失效模式:潜在失效模式: 座位支撑的结构性失效 座位支撑的过大功能:功能: 提供好看的外观潜在失效模式:潜在失效模式: 外观(光亮度)变坏 漆皮开裂车架下前车管下后车管链轮管功能功能: 提供结构性支撑潜在失效模式: 结构性失效 过大变形功能功能: :对正确的车架几何外形提供尺寸控制潜在失效模式潜在失效模式: 车架安装点的长度过长 车架安装点的长度过短功能功能: :为车架总成的生产方法(焊接)提供支持潜在失效模式潜在失效模式: :上部车架把手总成前轮总成后轮总成链轮总成 图图 F2 项目、功能和失效项目、功能和失效 系统等级系统等级 子系统等级子系统等级 部件等级部
18、件等级24 系统 潜在失效模式及后果分析 FMEA编号 1234 X子系统 (设计FMEA) 共 1 页,第 1 页 部件 01.03/车密封 设计责任 车身工程部队 编制人 泰特-X6412-车身工程师 车型年/车辆类型 199X/狮牌 4门/旅行车 关键日期 9X年03 01 FMEA日期(编制)8X 03 22修订 8X 07 14核心小组T.芬德轿车产品开发部、切利得斯制造部、J福特总装厂 (Dalton,Fraser,Henley 总装厂矿 功能项目潜在失效后果潜在失效后果严重度S级别 潜在失效起因/机理频度O 现行设计控制预防现行设计控制探测探测度DRPN 建议措施责任及目标完成日
19、期措施结果确良采取的措施(21)SODPRN左前车门H8HX-0000-A上、下车保护乘员免受天气、噪声侧碰撞的影响车门附件视镜、门锁、门铰链及门窗升降器等的固定支撑为外观项目提供适当的表面喷漆和软内饰车门内板下部腐蚀车门寿命降低,导致:因漆面长期生锈,使顾客对外观不满使车门内附件功能降低7车门内板保护蜡上边缘规定得太低6整车耐久性试验T-188T-109T-3017294增加实验室强化腐蚀试验泰特-车身工程师8X 09 30根据试验结果(1481号试验),上边缘规范增加125cm722287蜡层厚度规定不足4整车耐久性试验同上7196增加实验室强化腐蚀试验对蜡层厚度进行实验设计(DOE)结合
20、观察和试验验证蜡的上边缘泰特-车身工程师9x 01 15试验结果(1481号试验)表明要求的厚度是充分的。实验设计表明规定的厚度变差在25%范围内可以接受72287蜡的西文规定得不当2理化实验室实验-报告No。1265228无7混入的空气静止蜡进入边角部分5用非功能喷头进行设计辅助调查8280利用正式生产喷蜡设备和规定的蜡,增加小组评价车身工程部和总装厂8X 11 15根据试验,在有关区域增设3个通气孔713217;车门板之间窨不够,容不下喷头喷头可进入情况的图纸评价4112利用辅助设计模型和喷头,增加小组评价车身工程部和总装厂8X 11 15评价表明入口是充分的7117示例示例功能要求项目2
21、5D-FMEA表头(1-8)FMEA编号编号 (1)(1)填入FMEA文件编号,以便查询。系统、子系统或零部件的名称及编号系统、子系统或零部件的名称及编号(2)注明适当的分析级别并填入被分析的系统、子系统或部件的名称及编号。FMEA小组必须为他们特定的活动确定系统、子系统或部件的组成。划分系统、子系统和部件的实际界限是任意的并且必须由FMEA小组来确定设计责任设计责任 (3)(3)填入整车厂、部门和小组。如适用,还包括供方的名称。 编制者编制者 (4)填入负责编制FMEA的工程师的姓名、电话和所在公司的名称车型年车型年/项目项目(5)填入所分析的设计将要应用和/或影响的车型年/项目(如已知的话
22、) FD-FMEA表头(1-8)关键日期关键日期 (6)(6)填入初次FMEA应完成的时间,该日期不应超过计划的生产设计发布日期 FMEAFMEA日期日期(7)(7)填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 核心小组核心小组 (8)(8)列出有权确定和/或执行任务的责任部门的名称和个人的姓名(建议所有参加人员的姓名、部门、电话地址都应记录在一张分发表上。)D-FMEA: 项目/功能(9)填入被分析项目的名称和其他相关信息(如编号、零件级别等)。利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平。在初次发布(如在概念阶段)前,应使用试验性编号。用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能,包括
23、该系统运行环境(规定温度、压力、湿度范围、设计寿命)相关的信息(度量/测量变量)。如果该项目有多种功能,且有不同的失效模式,应把所有的功能单独列出。 潜在失效模式(10) 所谓潜在失效模式是指部件、子系统或系统有可能会未达或不能实现项目/功能栏中所描述的预期功能的情况(如预期功能失效)。这种潜在的失效模式可能会是更高一级的子系统或系统的潜在失效模式的起因或者是更低一级的部件的潜在失效模式的影响后果。对于特定的项目及其功能,列出每一个潜在的失效模式。前提是这种失效可能发生,但不一定发生。推荐将对以往TGW(运行出错)研究、疑虑、报告和小组头脑风暴结果的回顾作为起点。29 潜在失效模式(10) 只
24、可能出现在特定的运行条件下(如热、冷、干燥、粉尘,等)和特定的使用条件下(如超过平均里程、不平的路面、仅供参考在城市内行驶等)的潜在失效模式应予以考虑。典型的失效模式可包括,但不限于: 裂纹 变形 松动 泄漏 粘结 氧化 断裂 不传输扭矩 打滑(不能承受全部扭矩) 无支撑(结构 的) 支撑不足(结构的) 刚性啮合 脱离太快 信号不足 信号间断 无信号 EMC/RFI 漂移 注:潜在失效模式应以规范化或技术术语来描述,不必与顾客察觉的现象相同。D-FMEA: 零件功能单D-FMEA: 潜在失效的后果(11)潜在失效的后果定义为顾客感受到的失效模式对功能的影响。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述
25、失效的后果,要记住顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。如果失效模式可能影响安全性右对法规的符合性,要清楚地予以说明。失效的后果应按照所分析的具体的系统、子系统和系统之间存在着一种系统层次上的关系。例如,一个零件可能会断裂,这样会引起总成的振动、从而导致一个系统间歇性运行。系统的间歇性运行可能会造成性能的下降并最终导致顾客的不满。分析的意图就是在小组所拥有的知识层次上,尽可能地预测到失效的后果。典型的失效后果可能是但不限于以下情况: 噪音 粗糙工作不正常 不起作用外观不良 异味不稳定 工作减弱运行间歇 热衰变泄漏 不符合法规32潜在影响 潜在影响是指失效模式对顾客的影响。 顾客 泛指指下步作
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