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FMEA培训教材


质量课程 潜在失效模式及其影响分析
POTENTIAL FAILURE MODE

AND EFFECTS ANALYSIS

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内容纲要
第一章 FMEA实施的目的和流程 第二章 SFMEA、DFMEA实施指南(简介)及DFMEA 案例分析 第三章 PFMEA实施指南及PFMEA案例分析

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第一章 FMEA实施的目的和流程

FMEA是英文: POTENTIAL FAILURE MODE AND
EFFECTS ANALYSIS的缩写。 中文翻译为:潜在失效模式及其影响分析

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FMEA实施的目的
※ 为什么需要进行FMEA? ※ FMEA会给我们带来什么?

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ISO/TS16949 技术规范结构
国际标准 ISO9001:2000 客户要求 ISO/TS16949:2002 零件和过程批准程序 公司特殊要求 顾客相关质量体系要求 界定国际质 量体系要求

界定国际汽车行 业质量体系要求

顾客关于以下内容的支持 参考手册:

第一级--质量手册

产品质量先期策划和控制 计划APQP&CP MSA FMEA SPC 其他工具和技能等

1 2 3 4

确定方法和职责,包括对顾客需求的保证 第二级--程序文件 谁、何事、何 第三级--作业指导书 回答:如何做 第四级--其他文件 及时记录信息,如表格、标签、标贴

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7.1 产品实现的策划
组织必须策划和开发产品实现所需的过程。产品实现的策划必须与质量管理体系 其他过程的要求相一致(见4.1)。 在对产品实现进行策划时,组织必须确定以下方面的适当内容: a) 产品的质量目标和要求, b) 针对产品确定过程、文件和资源的需求, c) 产品所要求的验证、确认、监视、检验和试验活动,以及产品接收 准则,和 d) 为实现过程及其产品满足要求提供证据所需的记录(见4.2.4)。 策划的输出形式必须适合于组织的运作方式。

注1:对应用于特定产品、项目或合同的质量管理体系的过程(包括产 品实现过程)和资源作出规定的文件可称之为质量计划。 注2:组织也可将7.3的要求应用于产品实现过程的开发。 注:有些顾客将项目管理或产品质量先期策划作为一种产品实现的方 法。产品质量先期策划包含了防错措施和持续改进的概念,与缺 陷探测不同,并且是基于多方论证的方法。
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APQP&CP手册是美国三大汽车公司 -GM -Ford Motor -DaimlerChrysier 对供方的新产品开发的指导手册,为制订产品质量计划提供指南,是 QS9000标准中规定供方必须使用的五大技术手册之一。 德国汽车工业联合会VDA对供方的新产品开发的指导手册为:VDA4.3项 目管理 德国大众汽车集团对供方的新产品开发指导手册为: QPN(新零件的质量开发计划)

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APQP手册的目的是将由克来斯勒、福特和通用汽车公司联合制定的一般产品质 量策划指南提供给供方或分承包方。 APQP手册为制定产品质量计划提供指南,使用该指南具有如下预期的收益: -对顾客和供方减少产品质量策划的复杂性; -便于供方向分承包方传达产品质量策划要求。 -引导资源,使顾客满意; -促进对所需更改的早期识别,避免晚期更改; -以最低的成本及时提供优质产品。

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PPAP MSA DFMEA 样件CP PFMEA 试生产CP SPC 生产CP MSA SPC DFMEA/PFMEA/CP

(Ppk≧1.67) (Cpk≧1.33)

第一阶段

第二阶段

第三阶段

第四阶段

第五阶段

计划和

产品设计

过程设计

产品和

反馈、评定

确定项目

和开发

和开发

过程确定

和纠正措施

样件制作
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试生产

批量生产

输入 设计目标 可靠性和质量目标 初始材料清单 初始过程流程图 特殊产品和过程特性的 初始清单 产品保证计划 管理者支持

产品设计 和开发

设计责任部门输出(作为第二 章的输入) 设计失效模式和后果分析 (DFMEA) 可制造性和装配设计 设计验证 设计评审 制造样件-控制计划 工程图样(包括数学数据) 工程规范 材料规范 图样和规范更改 产品质量策划小组输出 新设备、工装和设施要求 特殊产品和过程特性 量具/有关试验装备要求 小组有关可行性承诺和管理 者支持

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输入(源于第二章的输入) 设计失效模式和后果分析 (DFMEA) 可制造性和装配设计 设计验证 设计评审 制造样件-控制计划 工程图样(包括数学数据) 工程规范 材料规范 图样和规范更改 新设备、工装和设施要求 特殊产品和过程特性 量具/有关试验装备要求 小组有关可行性承诺和管理 者支持

输出(作为第四章的输入) 包装标准 产品/ 过程质量体系评价 过程流程图 场地平面布置图 特性矩阵图 过程FMEA 试生产控制计划 过程指导书 测量系统分析计划 初始过程能力研究 包装规范 管理者支持

过程设计 和开发

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我们发现: 很多时候,我们在制程中所发生的不合格品、顾客现场、售后退 货的不合格品的根本原因是由于设计不合理造成,而更改设计又会带 来新的损失。 顾客降价的要求越来越强烈,企业承受着较大的成本压力!

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如何采用有效的方法?
FMEA可以描述为一组系统化的活动,其目的是: a)认可并评价产品/过程中的潜在失效以及该失效的后果: b)确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施; c)将全部过程形成文件。FMEA是对确定设计或过 程必须做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充。 所有的FMEA都关注设计,无论是产品设计或者 是过程设计。 FMEA 作为专门的技术应用以识别并帮助最大程度地减少 潜在的隐患一直是非常重要的 !

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成功实施FMEA项目的最重要因素之一是时间性。其含义 是指“事件发生前”的措施,而不是“事实出现后”的演练。为

实现最大价值,FMEA必须在产品或过程失效模式被纳入到产品
或过程之前进行。事先花时间很好地完成FMEA分析,能够最容 易、低成本地对产品或过程进行更改,从而最大程度地降低后期

更改的危机。FMEA能够减少或消除实施可能会带来更大隐患的
预防/纠正性更改的机会。

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FMEA是通过对产品/过程设计风险及其后果进行有效的分析,采 取积极有效的预防措施,最大限度的预防和减少缺陷发生的可能性! 它是在新产品开发过程中如何实现:

-预防缺陷
-降低成本 -减少偏差

-持续改进
-提高顾客满意度 的一种有效方法!

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团队工作模式 及实施人员能力要求

由于每个人的知识、 教育背景、工作经验、 担负的工作性质的不同!

所以,一个人所做的FMEA的价值是非常有限的! 我们需要团队的力量!
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什么是团队?
“一个人做生意,两个人开银行,三个人搞殖民地。”
--英语谚语

如今大家都讲“团队”,但究竟什么是团队,其实人们不是很
清 楚,有的人认为。一群人在一起就是一个团队,但实际上,

“团队(team)”≠“群体(group)”

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A

B

C
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D

相信大多数公司其内部组织都是A的样子,其实这种叫做 “群体”,这种方式非常传统,世界各国的公司都差不多是这

种方式。
比A好一点的是B,像个车轮,管理者坐在中间,其他人 就像人造卫星一样围绕在他左右,大家围绕着管理者转。

比B更好的是C,管理者和大家都一样,他们之间的关系
类似于合作者之间,一项工作大家一起做。 最厉害的是D,老总跳出来,成为员工的教练,其他人组

成一个团队,正像一位管理者说:“20年前,我是最强的,带
着大家往前冲;20年后,我站在后边运筹帷幄,看着大家往 前冲。”
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所以说,“团队”≠“群体”。一个团队,应该是有思考性、


主性、合作性的组织。团队的成员拥有共同的目标,是在一条船 上共患难的水手!

对于团队,有个很新颖的解释:TEAM--Together Everybody can Achieve More! (只有在一起,每个人才能做到

更多!)

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做为FMEA研究的这个团队,如何来进行组建?
首先找到一个合适的Team Lead,优秀的领导者是项目成功 的关键! 该人选目前基本上是在产品设计工程师中进行选拔,该人选 需要具备下列基本素质:
-良好的协调能力和沟通; -良好的领导能力; -接受过FMEA培训; -接受过团队管理训练; -对产品能做准确的描述,对加工工艺有一定的了解(DFMEA);
除非负责的工程师有FMEA和团 队工作推进经验,否则,有一位 有经验的FMEA推进员来协助小 组的工作是非常有益的。

-了解与其它部件、系统之间的关系;
-熟悉加工流程和工艺,对产品的设计有一定的了解(PFMEA);
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找到合适的队员!
流程可以为人们的高效率工作提供共同框架,但它不能代替 能力和技能,产品是由能干、技术熟练的个人造出来的,而不是流 程制造的! 高效的团队管理:将重点依次放在人、产品和流程: -没有适当的人员,将不能建造任何东西;

-不将精力放在产品上,其他无关系的活动就会渗入;
-没有一个最低限度的流程框架,就会出现无效率甚至混乱。 领导者有责任为团队配备适当的人员,对于小组,得到适当

的人员意味着找到了那些具有适当技术(能力)和行为规范(自律) 的人。
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人人能不断的进步,但无人能达到完美,但团队可以通过不

同角色的组合达至完美!
适合FMEA的小组成员: -装配、制造人员(带来现场的经验) -设计人员(包括其它部件、子系统、系统和总成) -工艺人员(包括其它部件、子系统、系统和总成) -可靠性分析/试验人员(带来失效的经验) -材料工程师(带来材料的要求) -质量工程师(带来质量控制的要求及相关的解决方案) -服务人员(带来客户处抱怨) -必要时,包括供方以及客户(供方的制造要求、客户的期望)

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做为小组成员,需具备下列基本素质: -对本职工作有着丰富的经验;

-了解产品和相应的工艺流程;
-经过FMEA培训; -良好的合作精神;

-不保守个人知识;
-有自律; -尊重他人;

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DFMEA实施前的输入资料的确定、准备要求
? 顾客要求(包括顾客特殊要求、特殊特性、顾客指定供应商、包 装、标识和可追溯性等)、开发任务书、外围数据、相关技术标 准; ? 国际/国家标准、适用法规要求; ? 初步设计方案 ? 类似产品的工厂现场不符合,顾客现场、产品售后退货的不合格 品的统计分析; ? 类似产品的可靠性、耐久性试验结果; ? 报价单、制造可行性分析报告;

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? 信息的使用(包括:以往的设计和开发经验、竞争对手分析资 料、内部不合格品分析、0km/售后退货品分析、供应商反

馈、)、合同评审的结果;
? 生产率目标、过程能力目标;

? 开发成本目标、服务协议;

? 时间计划、寿命/可靠性/耐久性/可维护性
? 初始材料清单、初始过程流程图、特殊产品和过程特性的初始清 单。.

? 以前类似零件的DFMEA

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PFMEA实施前的输入资料的确定、准备要求
? 顾客要求(包括顾客特殊要求、特殊特性、顾客指定供应商、包 装、标识和可追溯性等)、开发任务书、外围数据、相关技术标 准; ? 国际/国家标准、适用法规要求; ? 产品图纸、标准 ? 过程流程图 ? 类似产品的工厂现场不符合,顾客现场、产品售后退货的不合格 品的统计分析; ? 类似产品的可靠性、耐久性试验结果; ? 报价单、制造可行性分析报告;

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? 信息的使用(包括:以往的设计和开发经验、竞争对手分析资 料、内部不合格品分析、0km/售后退货品分析、供应商反

馈、)、合同评审的结果;
? 生产率目标、过程能力目标;

? 过程开发成本目标、服务协议;

? 时间计划、寿命/可靠性/耐久性/可维护性
? 材料清单、特殊产品和过程特性的初始清单。 ? DFMEA(如果有设计责任)

? 以前类似产品的PFMEA

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FMEA的实施流程、要求
成立FMEA小 组 确定所需的输 入及收集人 进行所需输 入的收集 检查输入 是否足够 确定产品 功能要求

进行FMEA小 组活动

进行潜在失 效模式识别

分析潜在失效模 式发生的后果

确定失效后 果的严重度

确定产品特 性的等级

识别潜在失效模 式的起因和机理

确定起因和机理发 生的可能性

识别现有控 制方法

确定现有探测 方法的探测率

针对每种缺陷模 式计算风险顺序 数RPN

确定消除所有风 险的推荐措施

确定推荐措施的责任 人和完成期限

采取 行动

评价措施的 结果,重新 计算RPN

跟踪措施的有效 性

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第二章 SFMEA、DFMEA实施指南 及DFMEA案例分析

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设计FMEA是由负责设计的工程师/小组主要采用的一种分析 技术,用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/ 机理已得到充分的考虑和说明。对最终的项目以及与之相关的每个 系统、子系统和部件都应进行评估。FMEA以最严密的方式总结了 设计一个部件,子系统或系统时小组的设计思想(其中包括根据以 往的经验可能会出错的一些项目的分析)。这种系统化的方法体现 了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程,并使之规范

化和文件化。

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在进行FMEA时有三种基本的情形,每一种都有其不同的范围 或关注焦点: 情形1:新设计、新技术或新过程。FMEA的范围是全部设计、技术或 过程。 情形2:对现有设计或过程的修改(假设对现有设计或过程己有 FMEA)。FMEA的范围应集中于对设计或过程的修改、由于 修改可能产生的相互影响以及现场的历史情况。 情形3:将现有的设计或过程用于新的环境、场所或应用(假设对现有 设计或过程已有 FMEA)。FMEA 的范围是新环境或场所对 现有设计或过程的影啊。

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设计FMEA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: ?为客观地评价设计,包括功能要求及设计方案,提供帮助; ?评价为生产、装配、服务和回收要求所做的初步设计: ?提高潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响已在设计和开发过 程中得到考虑的可能性;

?为完整和有效的设计、开发和确认项目的策划提供更多的信息;
?根据潜在失效模式后果对“顾客”的影响,开发潜在失效模式的 排序清单,从而为设计改进、开发和确认试验/分析建立一套优先 控制系统; ?为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式; ?为将来分析研究现场情况,评价设计的更改及开发更先进的设计 提供参考(如获得的教训)。
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顾客的定义
设计FMEA中“顾客”的定义,不仅仅是“最终使用者”,而
且也 包括负责整车或更高一层总成设计的工程师/设计组以及负责生 产、装配和服务活动的生产/工艺工程师。

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设计FMEA是一份动态的文件,应:

?在一个设计概念最终形成之时或之前开始
?在产品开发的各个阶段,发生更改或获得更多的信息时,持续予 以更新

?在产品加工图样完工之前全部完成
考虑到制造/装配需求已经包容在内,设计FMEA针对设计意 图并且假定该设计将按此意图进行生产/装配。制造或装配过程

中可能发生的潜在失效模式和/或其原因/机理不需、但也可能
包括在设计FMEA 当中。当这些未包含在设计FMEA当中时,它 们的识别、后果及控制应包括在过程FMEA当中。

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设计FMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺陷,但是它的 确要考虑制造/装配过程的技术/身体的限制,例如: ?必要的拔模(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 设计FMEA还应考虑产品维护(服务)及回收的技术/身体的 限制,例如: ?工具的可接近性

?诊断能力
?材料分类符号(用于回收)
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设计FMEA质量目标
优先考虑特定的项目要求
1.设计改进 FMEA推动设计改进作为主要目标。 2.高风险失效模式 FMEA对小组识别的所有高风险失效模式都引 起重视,并有可实施的措施计划。对所有其他失效模式也都加以考 虑。 3.A/D/V 或 DVP&R计划 分析/确认(A/D/V)和/或设 计验证计划和报告(DVP&R)对来自FMEA的失效模式均加以考 虑。 4.接口 FMEA的范围包括框图及分析中综合及衔接各失效模式。 5.吸取的教训 FMEA将所有吸取过的重大的“教训”(如高的保 修费用以及召回等)作为识别失效模式的输入。
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6.特殊或关键特性 如果符合公司的方针且适用的话,FMEA将识 别适当的关键特性,输入到关键特性选择过程以备选择确定。 7.时间性 FMEA在“机会之窗”关闭之前完成,此时可以最高效 地对产品设计施加影响。 8.小组 整个分析过程中,FMEA小组中有合适的人员参加,且对 FMEA方法接受过充分的培训。适当时,应有一名促进者。

9.文件 FMEA文件根据本手册完全填写好,包括“采取的措施” 以及新的RPN值。
10.时间的使用 FMEA小组所用的时间,以“尽可能早”为目标, 有效、高效地利用时间,带来增值结果。这还要假设建议措施都按 要求进行了明确,且措施也得到了实施。

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DFMEA表格的内容填写要求 及各栏之间的相互关系
附件1描述了进行FMEA 的顺序。这并不是简单地填写一 下表格,而是要理解FMEA 的过程,以便消除风险并策划适 宜的控制方法以确保顾客满意。

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DFMEA框图的要求讲解
设计FMEA应从所要分析的系统、子系统或零部件的框图开
始。 附件2给出了框图的一个示例。框图还可以指示信息、能

源、力、流体等的流程。其目的是要明确向方框交付的内容(输
入),方框中完成的过程(功能)以及由方框所交付的内容(输 出)。

框图说明了分析中的各项目之间的主要关系,并建立了分析
的逻辑顺序。在FMEA准备工作中所有的框图的复制件应伴随 FMEA过程。
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结合案例对DFMEA表格中各栏 填写要求进行详解
为了便于潜在的失效模式及其影响后果分析的文件化,

设计FMEA的空白表和填写示例见附件3。

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1)FMEA编号 填入FMEA文件编号,以便查询。 注:1-22项的举例见表一。 2)系统、子系统或零部件的名称及编号 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。下面给出 了一些说明,具体示例见附录F。 系统FMEA的范围 一个系统可以看作是由各个子系统组成的。这些子系统往往是 由不同的小组设计的。一些典型的系统FMEA可能包括下列系统:底 盘系统、传动系统、内饰系统等。因此,系统FMEA的焦点是要确保 组成系统的各子系统间的所有接口和交互作用以及该系统与车辆其 他系统和顾客的接口都要覆盖。

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子系统FMEA的范围 一个子系统FMEA通常是一个大系统的一个组成部分。例如, 前悬挂系统是底盘系统的一个组成部分。因此,子系统FMEA的焦点 就是确保组成子系统的各个部件间的所有的接口和交互作用都要覆 盖。 部件FMEA的范围 部件FMEA通常是一个以子系统的组成部分为焦点的FMEA,例如, 螺杆是前悬挂(底盘系统的一个子系统)的一个部件。 3)设计责任 填入整车厂、部门和小组。如适用,还包括供方的名 称。

4)编制者 填入负责编制 FMEA的工程师的姓名、电话和所在公司 的名称。
5)车型年/项目 填入所分析的设计将要应用和/或影响的车型年/项目 (己知的话)。
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系统 FMEA 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)。 示例1:接口和交互作用

系统

子系统A
? ?

子 系 统B 子 系 统 D

子系统C

图F1 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。
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接口 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 一个子系统的变化可能会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(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“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。
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?示例 2: 项目、功能和失效模式

?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有帮助的) 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……
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自行车
设计目标: 1.骑行至少3000小时无需保养 2.适于99.5%成年男子骑行,舒 适便利 3.等等…… 功能: 便于使用 潜在失效模式: ? 方向把不好使 ? 脚踏板不好用 功能: 提供可靠的交通运输 潜在失效模式: ? 链条经常断开 ? 需要经常修理车胎 功能: 提供舒适的交通运输 潜在失效模式: ? 车座位置不舒服

车架
功能: 为座位支撑提供稳定的附属 物 潜在失效模式 ?座位支撑的结构性失效 ?座位支撑的过大变形 功能: 提供好看的外观 潜在失效模式 ?外观(光亮度)变坏 ?漆皮开裂

上部车架
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: 对正确的车架几何外形提供 提供尺寸控制 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: 为车架总成的生产方式(焊 接)提供支持 潜在失效模式: ? 无法焊接 ?焊接强度不够

车座总成

把手总成
链条总成 链轮总成
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下前车管
下后车管

6)关键日期 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。 7)FMEA日期 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 8)核心小组 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、地址等都应记 录在一张分发表上。) 9)项目/功能 填入被分析项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。

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10)潜在失效模式 所谓潜在失效模式是指部件、子系统或系统有可 能会未达到或不能实现项目/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。 只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、仅在城市内 行驶等)的潜在失效模式应予以考虑。

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典型的失效模式可包括,但不限于: 裂纹 松动 粘结 断裂 变形 泄漏 氧化 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) 脱离太快 信号间断 EMC 刚性啮合 信号不足 无信号 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。
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“头脑风暴”
一辆车行驶在公路上会发生什么?

雨雪天气 发生测滑

颠簸
无法及时 加到油

撞车

引擎发 超速 被罚 生故障

爆胎
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11)潜在失效的后果 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
响安全性或对法规的符合性,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、子系统或部件来说明。还应记住不同级别

的部件、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。
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典型的失效后果可能是但不限于以下情况:

噪音 工作不正常 外观不良 不稳定 运行间歇 泄漏

粗糙 不起作用 异味 工作减弱 热衰变 不符合法规

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12)严重度(S) 严重度是一给定失效模式最严重的影响后果 的级别。严重度是单一的FMEA范围内的相对定级结果。严重度 数值的降低只有通过改变设计才能够实现。严重度应以表1为导 则进行估算:

推荐的评价准则
小组应对评定准则和分级规则达成一致意见,尽管个别产品分析 可做修改。(见表1) 注:不推荐修改确定为9和10的严重度数值。严重度数值定级为1 的失效模式应进行进一步的分析。

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13)级别 本栏目可用于对那些可能需要附加的设计或过程控制的部 件、子系统或系统的产品特殊特性的分级(如关键、主要、重要、 重点)。 本栏目还可用于突出高优先度的失效模式,以便在小组认为有 所帮助时或部门管理者要求时进行工程评价。 产品或过程特殊特性符号及其使用服从于特定的公司规定,在 本文件中不予以标准化。

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A 类 特 性( 关 键 特 性): 即 安 全 特 性。 该特性的失效会对人造成危害和不安全或影响到政 府 安 全 法 规 的 规 定。 B 类 特 性( 重 要 特 性): 非 关 键 特 性。 该特性的失效将会导致产品功能失效或使用性能大 幅 下 降, 不 能 完 全 按 照 规 定 的 用 途 使 用。 C 类 特 性( 一 般 特 性): 该特性的失效对产品按预计规定的用途使用不会造 成 很 大 影 响;或 者 当 适 用 标 准 有 偏 差 时,对 设 备、 装 置 的 使 用、 操 作、 运 行 有 轻 微 的 影 响。

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14)失效的潜在起因/机理 所谓失效的潜在起因是指设计薄弱部分 的迹象,其结果就是失效模式。 尽可能地列出每一失效模式的每一个潜在起因和/或失效机理。起 因/机理应尽可能简明而全面地列出,以便有针对性地采取补救的 努力。 典型的失效起因可包括但不限于: 规定的材料不正确 设计寿命设想不足 应力过大 润滑能力不足 维护说明书不充分 算法不正确 规定的公差不当
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维护说明书不当 软件规范不当 表面精加工规范不当 行程规范不足 规定的摩擦材料不当 过热

典型的失效机理包括但不限于: 屈服 疲劳 材料不稳定性 磨损 化学氧化 电移 蠕变 腐蚀

15)频度(O) 频度是指某一特定的起因/机理在设计寿命内出
现的可能性。描述出现的可能性的级别数具有相对意义,而不是 绝对的数值。通过设计变更或设计过程变更(如设计检查表、设 计评审、设计导则)来预防或控制失效模式的起因/机理是可能 影响频度数降低的唯一的途径。(见表2)

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潜在失效起因/机理出现频度的评估分为1到10级。在确定此值 时,需考虑以下问题: ?类似的部件、子系统或系统的维修史/现场经验如何? ?部件是沿用先前水平的部件、子系统或系统还是与其相类似?

?相对于先前水平的部件、子系统或系统变化有多显著?
?部件是否与先前水平的部件有着根本的不同? ?部件是否是全新的? ?部件的用途是否有所变化? ?环境有何变化? ?针对该用途,是否采用了工程分析(如可靠性)来估计其预期的可 比较的频度数? ?是否采取了预防性控制措施?
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应采用一致的频度分级规则,以保持连续性。频度数是 FMEA范围内的相对级别,它不一定反映实际出现的可能性。 推荐的评价准则

小组应对一致的评定准则和定级方法达成一致意见,尽管对
个别产品分析可作调整。(见表2)频度应采用表2做导则来进行 估算: 注:级数1专用于“极低:失效不太可能发生”的情况。

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寻找根本原因应采用5Why方法:

丰田公司曾列举了一个通过问5个“为什么”寻求问题根源的极好的例 子。比如说,一台机器停止了运转,你要问:
“为什么机器停了?” “因为超负荷,保险丝断了” “为什么会超负荷?” “因为轴承部分 的润滑不足” “为什么润滑不足?”

“因为润滑泵吸不上油”
“为什么吸不上油?” “因为油泵磨损,松动了”

“为什么磨损了?”
“因为没有安装过滤器,混进了铁屑”
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16)现行设计控制 列出已经完成或承诺要完成的预防措施、设计确 认/验证(DV)或其它活动,并且这些活动将确保设计对于所考虑 的失效模式和/或起因/机理是足够的。现行控制是指己被或正在 被同样或类似的设计所采用的那些措施(如设计评审,失效与安全 设计(减压阀),数学研究,台架/试验室试验,可行性评审,样 件试验,道路试验,车队试验)。小组应一直致力于设计控制的改 进;例如,在实验室创立新的系统试验或创立新的系统模型化运算 方法等。

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要考虑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,或者降低其出现的几 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/机理或者失效模式。 如果可能,最好的途径是先采用预防控制。假如预防性控制被融 入设计意图并成为其一部分,它可能会影响最初的频度定级。探测度 的最初定级将以探测失效起因/机理或探测失效模式的设计控制为基 础。

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对于设计控制,本手册中的设计FMEA表中设有两栏(即单独的预防 控制栏和探测控制栏),以帮助小组清楚地区分这两种类型的设计 控制。这可迅速而直观地确定这两种设计控制均已得到考虑。最好 采用这样的两栏表格。 注:在这里的示例中,小组没有确定任何预防控制。这可能是因为 同样或类似的设计没有应用过预防控制。 设计控制如果使用单栏表格,应使用下列前缀。在所列的每一个预 防控制前加上一个字母“P”。在所列的每一个探测控制前加上一个 字母“D”。 一旦确定了设计控制,评审所有的预防措施以决定是否有需要变化 的频度数。

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17)探测度(D) 探测度是与设计控制中所列的最佳探测控制相 关联的定级数。探测度是一个在某一FMEA范围内的相对级别。 为了获得一个较低的定级,通常计划的设计控制(如确认和/或 验证活动)必须予以改进。 推荐的评价准则 小组应对相互一致的评定准则和定级方法达成一致意见,尽管对 个别产品分析可作调整。 在设计开发过程中,最好是尽早采用探测控制。 注:在确定了探测度级别之后,小组应评审频度数定级并确保频 度数定级仍是适宜的。 探测度应用表3作为估算导则。 注:级数1专用于“几乎肯定”的情况。
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18)风险顺序数(RPN) 风险顺序数是严重度(S)、频度(O) 和探测度(D)的乘积。RPN = (S)×(O)×(D)在单一FMEA 范围内,此值(1-1000)可用于设计中所担心的事项的排序。 19)建议的措施 应首先针对高严重度,高 RPN值和小组指定的其 它项目进行预防/纠正措施的工程评价。任何建议措施的意图都是 要依以下顺序降低其风险级别:严重度,频度和探测度。 一般实践中,不管其RPN值是多大,当严重度是9或10时,必须 予以特别注意,以确保现行的设计控制或预防/纠正措施针对了这 种风险。在所有的已确定潜在失效模式的后果可能会给最终用户造 成危害的情况下,都应考虑预防/纠正措施,以便通过消除,减弱 或控制起因来避免失效模式的产生。 VW规定当S×O≥70时必须采取措施!
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在对严重度值为9或10的项目给予特别关注之后,小组再考虑其它 的失效模式,其意图在于降低严重度,其次频度,再次探测度。 应考虑但不限于以下措施:

修改设计几何尺寸和/或公差
修改材料规范 试验设计,尤其是存在多重或相互作用的起因时或其它解决问题 的技术,和修改试验计划 建议措施的主要目的是通过改进设计,降低风险,提高顾客满意 度。

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设计防错的应用,是最有效的改进措施!

追求

“第一次能做对很好:要能够保证第一次不出错则更好!”
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防错法(防呆法)
防错法的定义: 不管谁去做,不管做法如何,也不管做多少数量,结果是一样 的,不会发生偏差。简单的说,就是不管愚笨的还是心不在焉的人 去做,都可以防止他做错的方法。 具体表现为: ? 即使有人为疏忽也不会发生错误--不需要注意力;

? 外行人来做也不会错--不需要经验与直觉;
? 不管是谁或在任何工作都不会出差错--不需要专门知识和高超的 技能。

防错法是标准化的一种高级的应用形式!
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防错法的作用: ? 尊重员工的智慧;

? 避免那些重复性的任务或那些让人连续高度紧张(惊厥)或凭记忆 的工作;
? 将时间和精力交还给员工,让他们从事更有创造性和能够增值的工 作; ? 即使是数量很少的缺陷和缺陷产品也是不可接受的; ? 目标零缺陷!

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日常生活中的防错: ? 自动座椅安全带;

? 自动断电的电熨斗;
? 公共洗手间的自动水龙头、自动冲便器; ? 自动开启的门;

? 异型的插座、插头(防止380V和220V用错);
? 左右声道、视频线的颜色区分; 。。。。。。

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缺陷(Defect)vs.误差(Error) 它们不是同一回事! 缺陷是误差的结果,误差是缺陷的原因
原因 影响

误差

缺陷

错误

不正确的/损坏的/不完整的 产品

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误差可以避免吗?
? 传统的观点:误差是不可避免的。

-人无完人
-世事无常 -由于缺乏作业标准,每个人各行其是

-反正还要检验。
? Six Sigma观点:误差是可以消除和减少的。 -尽管不能完全消除,但许多是可以消除的,而另一些是可以减少 的 -消除的误差越多,质量越好 -可以减少检验工作量或不经验
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常见的设计防错: -利用非对称形状:将零部件设计成非对称形状,防止装错,装反;

-利用凹凸形状:在零部件上设计凸点、凹槽,防止装错、装反。
-利用颜色(可减少出现误差的机会):利用不同的颜色来区分形 状非常类似的零件。

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只有设计更改才能导致严重度的降低。只有通过设计更改消 除或控制失效模式的一个或多个起因/机理才能有效地降低频度。 增加设计确认/验证措施将仅能导致探测度值的降低。由于增加 设计确认/验证不是针对失效模式的严重度和频度的,所以,该 种工程措施是不太期望采用的。 降低发生频率的方法有:计算机模拟配合、CAE(计算机辅 助工程)、有限元分析、计算机模拟试验、设计手册等。 对于一个特定的失效模式/起因/控制的组合,如果工程评 价认为无需采用建议措施,则应在本栏内注明“无”。

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20)建议措施的责任 填入每一项建议措施的责任组织的名称和个人 的姓名以及目标完成日期。 21)采取的措施 在措施实施之后,填入实际措施的简要说明以及 生效日期。

22)措施的结果 在确定了预防/纠正措施以后,估计并记录严重 度、频度和探测度值的结果。计算并记录RPN的结果。如果没有采 取任何措施,将相关栏空白即可。 所有修了的定级数值应进行评审。如果认为有必要采取进一步措施 的话,重复该项分析。焦点应永远是持续改进。

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如何跟踪降低风险系数的改进建议的实施
负责设计的工程师应负责保证所有的建议措施己被实施或己 妥善落实。FMEA是一个动态文件,它不仅应体现最新的设计水平, 而且还应体现最新相关措施,包括开始生产后所发生的措施。 负责设计的工程师可采用几种方式来保证所关注的问题得到明确并 且所建议的措施得到实施。这些方式包括但不限于以下内容: 保证设计要求得到实现 评审工程图样和规范 确认这些已反映在装配/生产文件之中 评审过程FMEA和控制计划
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第三章

过程FMEA实施指南及案例分析

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过程FMEA

- 过程FMEA是由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的一种分析技术, 用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 充分的考虑和论述。
- 过程FMEA: ? 确定过程功能和要求; ? 确定与产品和过程相关的潜在的失效模式; ? 评价潜在失效对顾客产生的后果; ? 确定潜在制造或装配过程起因并确定要采取控制来降低失效产生频度 或失效条件探测度的过程变量; ? 确定过程变量以此聚焦于过程控制; ? 编制一个潜在失效模式的分级表,以便建立一个考虑预防/纠正措施的 优选体系; ? 记录制造或装配过程的结果。

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顾客的定义:过程FMEA中“顾客”的定义通常是指“最终使用者”。然 而,顾客也可以是随后或下游的制造或装配工序,维修工 序或政府法规。

过程FMEA是一份动态的文件,它应: ? 在可行性阶段或之前进行; ? 在生产用工装到位之前; ? 考虑到从单个部件到总成的所有制造工序。 ? 从原材料采购到交付给顾客! ? 包括样件、试生产、批量生产,批量生产后如发生更改(产品和过 程)、采取了纠正/预防措施等现象时,必须重新评审FMEA的有效性。 如没有,至少每半年对FMEA的有效性进行一次评估。 过程FMEA应从过程的流程图开始,应包括流程图中的所有过程。
案例见附件4
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1.FMEA编号

填入FMEA文件的编号,以便查询。

2.项目
3.过程责任 4.编制者

注明正在进行过程分析的系统、子系统或部件的名称和编号。
填入整车厂、部门和小组。如已知,还包括供方的名称。 填入负责编制FMEA的工程师的姓名、电话和所在公司的名称。

5.车型年/项目 填入所分析的设计/过程将要应用和/或影响的车型年/项目(如已 知)。 6.关键日期 填入初次FMEA应完成的时间,该日期不应超过计划的投入生 产日期。注对于供方,初始的FMEA日期不应超过顾客要求的 生产件批准过程(PPAP)的提交日期。 填入初次FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。 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。
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7.FMEA日期 8.核心小组

9.过程功能/要求

填入被分析过程或工序的简要说明(如车削、钻孔、攻丝 、焊接、装配等)。建议记录所分析的步骤的相关过程/工序 的编号。

10.潜在失效模式 所谓潜在失效模式是指过程有可能不能满足过程功能/要求 栏中所描述的过程要求和/或设计意图,它是对该特定工序上 的不符合的描述。在分析时应假定所接收的零件/材料是合格 的。列出特定工序的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。过程工程师应能提出并回答下 列问题:
-过程/零件怎样不满足要求? -无论工程规范如何,顾客(最终使用者、后续工序或服务) 认为可拒收的条件是什么?

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典型的失效模式: 弯曲 毛刺 孔错位 断裂 开孔太浅 漏开孔 转运损坏 脏污 开孔太深 表面太粗糙 变型 表面太平滑 开路 短路 贴错标签 11.潜在失效后果 失效的潜在失效后果是指失效模式对顾客产生的影响。 顾客可能是内部的顾客也可能是外部的顾客。对于最终使 用者来说,失效的后果应一律采用产品或系统的性能来描 述,例如: 噪音 粗糙 工作不正常 费力 异味 不能工作 工作减弱 不稳定 间歇性工作 牵引阻力 泄漏 外观不良 返工/返修 车辆控制减弱 报废 顾客不满意 如果顾客是下道工序或后续工序/工位,失效的后果应用 过程/工序性能来描述。例如: 无法紧固 无法钻孔/攻丝 无法安装 无法加工表面 损坏设备 不能配合 不能连接 不匹配 引起工装过度磨损 危害操作者
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12.严重度(S)

严重度是一给定失效模式最严重的影响后果的级别。严重度是单一的 FMEA范围内的相对定级结果。严重度数值的降低只有通过设计更改或重新 设计才能够实现。(见表4) 根据特殊特性的定级规定进行

13.级别

14.失效的潜在起因/机理 所谓失效的潜在起因是指失效是怎样发生的,并依据可以纠 正或可以控制的原则予以描述。 尽可能地列出可归结到每一失效模式的每一个潜在起因,如果起 因对失效模式来说是唯一的,也就是说如果纠正该起因对该失效 模式有直接的影响,那么这部分FMEA考虑的过程就完成了。 典型的失效起因可包括但不限于: 扭矩不当--过大或过小 焊接不当--电流、时间、压力 测量不精确 热处理不当--时间、温度 润滑不足或无润滑 应只列出具体的错误或故障情况(如操作者未安装密封 件),不应使用含糊不清的词语(如操作者错误、机器工 作不正常)

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15.频度(O)

频度是指某一特定的起因/机理发生的可能性。描述出现的可能性的级别 指数具有相对意义,而不是绝对的。通过设计更改或过程更改来预防或 控制失效模式的起因/机理是可能导致发生频度数降低的唯一途径。 (见表5) 现行的过程控制是对尽可能地防止失效模式或其起因/机理的发生或者 探测将发生的失效模式或其起因/机理的控制的说明。这些控制可以是 诸如防失误/防错、统计过程控制(SPC)或过程后的评价等。评价可 以在目标工序或后续工序进行。过程控制分为两类: 预防:防止失效的起因/机理或失效模式出现,或者降低其出现的几率 探测:探测出失效的起因/机理或者失效模式,导致采取纠正措施。 预防措施可以改变频度数。

16.现行过程控制

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常见的过程设计防错: -由于有关项目已通过过程设计采用了防错措施,有差异的零件 不可能产出。

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-在工位上的误差探测(自动测量并自动停机)。不能通过有差 异的零件。

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-在工位上的误差探测,或利用多层 验收在后续工序上进行误差探测:、 选择、安装、确认。不能接受有差异 零件。

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17.探测度(D)

探测度是与过程控制栏中所列的最佳探测控制相关联的定级数。探测数 是一个在某一FMEA范围内的相对级别。为了获得一个较低的定级,通 常计划的过程控制必须予以改进。(见表6) 风险顺序数(RPN)=(S)X(O)X(D) 一般来说RPN>80时应采取措施。 VW规定当S×O≥70时必须采取措施!

18.风险顺序数(RPN)

19.建议的措施 应首先对高严重度、高RPN值和小组指定的其他项目进行预防/纠正措施 的工程评价。任何建议措施的意图都要依以下顺序降低其风险级别:严 重度、频度和探测度。 当严重度是9或10时,必须予以特别注意,以确保现行的设计措施/控制或 过程预防/纠正措施针对了这种风险,不管其RPN值有多大。在所有的已 确定潜在失效模式的后果可能会给制造/装配人员造成伤害的情况下,都 应考虑预防/纠正措施,以便通过消除或控制起因来避免失效模式的产 生,或者应对操作人员的适当防护予以规定。

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20.建议措施

填入每项建议措施的责任者以及预计完成的目标日期 的责任 在实施了措施之后,填入实际措施的简要说明以及生效日期 在确定了预防/纠正措施以后,估算并记录严重度、频度和 探测度值的结果。计算并记录RPN的结果,将相关栏空白 即可。 所有更改了的定级应进行评审。如果认为有必要采取进一 步措施的话,重复该项分析。

21.采取的措施 22.措施的结果

核心永远是持续改进!

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顾客的图纸、标准、 规范,法律法规, 初步设计方案和初 始过程流程图 初始特殊特性清单 DFMEA 工 艺 流 程 图 作业指导书
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产品特殊特性 过程特殊特性

过程FMEA 控制计划

检验指导书


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