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培训FMEA
潜在失效模式与影响分析
PotentialFailureModes&EffectsAnalysis
1、FMEA的基本概念
1.1、概论:
失效模式与影响分析是一个有系统的方法以达到:
A、了解和评估产品或制程潜在失效和它的影响。
B、验证作业以消除或降低潜在失效发生的机会。
C、作业过程书面化。
它可使设计制程定义更明确,使设计能满足客户要求。
1.2、FMEA的定义:
对失效的产品进行分析,找出零组件的失效模式,鉴别出它失效的原因,研究该项失效模式对系统会产生什幺样的影响。
1.3、FMEA的目的:
找出零组件或系统、子系统的潜在弱点,提供给设计、制造、品保等单位采取可行性对策。
1.4、FMEA的几个基本概念
1.4.1、失效的定义:
A、在规定条件下(环境、操作、时间)不能完成既定的功能。
B、在规定条件下,产品参数值不能维持在规定的上下限的间。
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。
可分为:
实体破坏、操作中止、功能退化、功能不稳定。
1.4.2、失效模式:
系统故障后表现出来的特征,这种形式,可以用感官或仪器观测到。
可能是零件,子系统或系统无法符合设计要求的所有可能的状态。
可以解释为产生失效所发生的物理过程或这些过程的合成影响。
这些可能的失效模式为较高组合层次物品的失效原因,或是较低组合层次物品的失效影响。
1.4.3、失效影响:
失效模式一旦发生时,对系统或装备以及操作使用人员和部署安装的建筑物所造成的影响。
2、设计失效模式(DFMEA)与影响简介
设计潜在失效模式与影响分析是一种由负责设计的工程师或小组进行初期分析的技术,用来确认潜在失效模式和关连原因或被考虑机器的结构。
最终项目与每一个相关系统、组装和零件均被评估。
设计潜在失效模式与影响分析通过下列方法降低设计过程失效风险。
※帮助设计要求与设计选择客观的评估。
※帮助最初对制造和组装要求的设计。
※在设计和开发过程,增加系统和已被考虑车辆操作性能潜在失效模式和影响可能性。
※提供更充分的信息,帮助更彻底的与有效的规划设计测试与发展方向。
※依照客户对各项影响要求,制订一份潜在失效模式与影响等级表,并依此建立设计改善与发展测试的优先系统。
※提供开放讨论方式,建议和追踪降低风险的对策。
※提供未来在分析阶段应注意的事项,评估设计变更和进行更先进设计的参考。
设计失效模式与影响分析不是依靠制程管制来克服设计上潜在弱点,而是用技术或实际的制造或组装过程考虑的限制,如:
◆需要的模具图。
◆表面处理的限制。
◆组装的空间或要求的工具。
◆钢铁硬度的限制。
◆制程能力或效能。
3、设计失效模式与影响分析(DFMEA)
设计责任工程师将运用一些文件来准备设计潜在失效模式和影响分析。
整个过程从建立一份清单,决定哪些是设计期望的,哪些是设计不需要的,也就是设计企划。
客户的要求与需要,可运用各种方法决定,如:
品质机能展开、车辆要求文件、已知产品要求、或制造组装要求……考虑。
想要的特性定义得越好,越容易识别出潜在失效模式,以便提出纠正措施。
(1)FMEA编号:
填入FMEA文件的编号,以便可以追踪使用。
(2)系统、子系统或零件名称和编号:
指示合适的分析等级,并填入系统、子系统或零件名称和编号。
(3)设计责任者:
填入OEM、部门和小组,也包括供应商名称。
(4)准备者:
填入准备FMEA责任工程师的姓名、电话号码、公司。
(5)车型/年份:
填入想要分析/制造的车型/年份。
(6)生效日期:
最初FMEA发布日期,不能超过开始计划生产的日期。
(7)FMEA日期:
填入最初FMEA被完成的日期,和最新被修订日期。
(8)小组核心:
列出有权限参与或执行这项工作的负责个人和单位。
(建议将所有小组成员名字、单位、电话号码、地址等)。
(9)项目/功能:
填入要被分析的名称和编号。
利用专用名词和工程图面上显示的设计等级。
在首次正式发行的前,可以使用实验时使用的编号。
尽可能简洁地填入被分析项目的功能符合设计意图。
包括这个系统作业相关环境的资讯(如:
定温度、压力、湿度范围)。
如果项目包含一个以上有不同潜在失效模式功能时,则列出所有个别功能。
(10)失效模式:
潜在失效模式是零件、子系统或系统在符合设计意图过程中可能失效的种类。
潜在失效模式也可能是较高阶子系统或系统的失效原因,或较低阶零组件的失效影响。
列出特别项目和功能的每一潜在失效模式。
假设失效是将发生的,但不是必须发生的。
潜在失效模式仅可能发生于某些作业条件下(如:
热、冷、干、多灰尘的条件)和某些使用条件下(如:
每升汽油可行驶里程平均以上、粗糙不平的地形、仅在市区行驶)。
一般的失效模式包含下列各项,但不限于此:
破碎的、变形、松弛、泄漏、黏着、短路、生锈氧化、龟裂。
(11)失效影响:
为被客户查觉在功能特性上失效模式的影响。
也就是:
失效模式一旦发生时,对系统或装备以及操作使用人员所造成的影响。
一般在讨论失效影响时,先检讨失效发生时对于部件所产生的影响,然后循产品的组合架构层次,逐层分析一直到最高层级人员、装备所可能造成的影响。
例如:
由于某个间歇性的系统作业造成某个零组件的破碎,可能造成于组合过程的震动。
这个间歇性系统作业降低了系统功效,最终引起客户不满意。
常见的失效影响包括:
噪音、漏气、操作费力、电动窗不动作、煞车不灵、跳动、乱档、冷却不够、车辆性能退化、产生臭味、外观不良等
(12)失效严重程度(S):
严重仅在功能上发生。
降低严重等级指标只有透过设计变更其影响。
严重度(S)评价准则如下:
后果
评定准则:
后果的严重度
严重度
无警告
的危害
这是一种非常严重的失效形式,它是在没有任何失效预兆的情况下影响到行车安全和/或不符合政府的法规。
10
有警告
的危害
这是一种严重的失效形式,是在具有失效预兆的前提下所发生的,并影响到行车安全和/或不符合政府的法规。
9
很高
车辆(或系统)不能运行,丧失基本功能
8
高
车辆(或系统)能运行,但性能下降,顾客不满意。
7
中等
车辆(或系统)能运行,但舒适性或方便性项目不能工作,顾客感觉不舒服。
6
低
车辆(或系统)能运行,但舒适性或方便性项目性能下降,顾客感觉有些不舒服。
5
很低
配合,外观或尖响,卡嗒响等项目不符合要求,大多数顾客能发现有缺陷。
4
轻微
配合,外观或尖响,卡嗒响等项目不符合要求,有一半顾客能发现有缺陷。
3
很轻微
配合,外观或尖响,卡嗒响等项目不符合要求,很少有顾客能发现有缺陷。
2
无
无影响
1
(13)分等:
这个栏位用来区分任何对零件、子系统、或系统将要求附加于制程管制的特殊产品特性(如:
关键的、主要的、重要的)。
任何项目被认为是要求的特殊制程管制,将以适当的特征或符号列入设计FMEA的分等栏位内,并将于建议行动栏位提出。
每一个设计FMEA列出的项目,将在制程FMEA的特殊制程管制中被列出。
(14)潜在原因/装备失效:
潜在失效的原因为设计缺失的指标,失效模式的结果。
一般失效原因包括下列,但不局限于此:
★错误的原物料规格。
★不适当的设计寿命假设。
★超过压力。
★润滑或加油能力不足。
★不适当的维护作业。
★缺乏环境保护。
★错误的算法。
一般装备失效包括下列,但不局限于此:
⊙生产效益率。
⊙金属疲劳。
⊙原物料材质不稳定。
⊙欠流畅。
⊙磨损。
⊙腐蚀。
(15)发生机会:
为原因或装备可能发生的事。
可能发生的等级是一个值。
通过设计变更是唯一能删除或管制,因各种原因或装备所产生的失效模式。
参考下列各要素,决定发生机会等级值:
A、相似零件或子系统的过去服务取得资料和相关经验?
B、零件、或前一等级类似零件或子系统是否滞销?
C、从前一等级的零件或子系统,改变的程度大小?
D、零件与前一等级零件,基本上是否有差异?
E、零件是否为全新的产品?
F、零件使用条件是否改变?
G、作业环境是否改变?
H、是否运用工程分析去评估,实际执行与期望发生比率可相提并论?
设计发生度(O)评价准则
失效的机率
可能失效的比率
Cpk
等级
非常高:
失效几乎不可避免
≧1in2
<0.33
10
1in3
≧0.33
9
高:
失效重复发生
1in8
≧0.51
8
1in20
≧0.67
7
有限的:
失效偶而发生
1in80
≧0.83
6
1in400
≧1.00
5
1in2,000
≧1.17
4
低:
失效相对地少发生
1in15,000
≧1.33
3
1in150,000
≧1.50
2
极少的:
失效未必有发生
≦1in1,500,000
≧1.67
1
(16)现行的设计管制:
列出利用预防、设计验证/确认、或其它作业来确认对失效模式设计适当,和/或原因/机器设备均被考虑。
常用的管制(如:
道路测试、设计审查、运算研究、可行性审查、原型测试等)为一些已被或正在使用的相同或类似的设计。
有三种设计管制或特征:
A、预防原因/装备,或失效模式/影响发生,或降低发生比率。
B、查出原因或装备,并提出纠正措施。
C、查出失效模式。
可能的话,最好利用A种管制;再使用B种管制;最后才使用C种管制。
(17)检出度
检出度(D)评价准则
检出性
评价准则:
由设计控制的可能性
检出度
绝对不确定
设计控制将不能和/或不可能找出潜在的起因
/机理及后续的失效模式,或没有设计控制
10
很极少
设计控制只有很极少的机会能找出潜在的起因
/机理及后续的失效模式
9
极少
设计控制只有极少的机会能找出潜在的起因
/机理及后续的失效模式
8
很少
设计控制有很极少的机会能找出潜在的起因
/机理及后续的失效模式
7
少
设计控制有很较少的机会能找出潜在的起因
/机理及后续的失效模式
6
中等
设计控制中等的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式
5
中上
设计控制中上多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式
4
多
设计控制有较多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式
3
很多
设计控制有很多的机会能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式
2
几乎肯定
设计控制几乎肯定能够找出潜在的起因/机理及后续的失效模式
1
(18)风险优先值:
风险优先值是严重度(S)、发生度(O)和检出度(D)的乘积
RPN=(S)X(O)X(D)
是一项设计风险的指标。
当RPN较高时,设计小组应提出纠正措施来降低RPN值。
一般实务上,较不注意RPN质的结果;通常严重性较高时,就会特别注意。
(19)建议采行措施:
当失效模式依RPN值排列其风险顺序时,针对最高等级的影响和关键项目提出纠正措施。
任何建议措施的目的要消除任何的发生机会、严重性、和/或发现的等级。
增加设计验证或确认作业的结果,只可降低查出缺失的等级。
透过设计变更去除或管制某一或多个影响失效模式的原因/设备,只能降低发生机会的等级。
只有设计变更能降低严重性等级。
可以考虑下列的采行措施,但并不限于此:
■实验设计
■修改测试计划
■修改设计
■修改原物料规格
(20)责任者:
填入建议措施的负责单位或个人,和预定完成日期。
(21)采行措施:
完成纠正措施后,填入简短的执行作业和生效日期。
(22)RPN结果:
将纠正措施实施后,经监定、评估和记录严重性、发生机会、和查出错误机会的等级结果填入。
追踪确认:
设计责任工程师应负责确认所有的建议措施均已执行或有适当的对策提出。
FMEA相关文件应能反应最近的设计等级,和最近有关的措施,包括开始量产后所发生的。
设计责任工程师可由下列方法确认所有建议措施已被执行:
●确认达成设计要求。
●审查工程图面和规格。
●组装或制造文件编订确认。
●审查制程FMEA和管制计划。
4、制程失效模式与影响分析(PFMEA)
4.1、导论
制程FMEA是制造负责工程师或小组,利用分析技术的一种方法,以确认潜在失效模式和相对原因/装备已被考虑。
FMEA是工程师/小组想法的总成(包括:
错误的经验和关心事项)来帮助改善制程。
4.2、制程FMEA:
A、监别产品相关制程失效模式。
B、评估影响客户的失效影响。
C、监别潜在制造或组装失效原因和制程变异,用来管制降低发生次数或侦查出失效情形。
D、进行失效模式的评分等级,以建立考虑纠正措施的优先顺序。
E、将制造或组装制程结果书面化。
制程FMEA应于新零组件/制程,变更零组件/制程,和滞销品重新被应用或环境。
4.3、小组功能:
在建立制程FMEA初期,负责工程师应直接地、实际地包含所有领域功能人员参与。
可能包括设计、组装、制造、物料、品质、服务和供应商、下一工作站。
FMEA是一种催化剂,用来激励功能影响间观念的交换,以提升小组研讨方式。
制程FMEA并不依靠产品设计变更来克服制程上的弱点,而是考虑产品设计特性相关的制造或组装流程计划来确认产品结果符合客户要和期望。
4.4、进行制程FMEA:
制程FMEA从一般制程的流程图/风险评估开始。
流程图须监定出产品/制程特性对应的每个作业。
部分产品影响来自相应的设计FMEA。
(1)FMEA编号:
填入FMEA文件编号,以便可以追踪使用。
(2)项目:
填入将被分析制程的系统、子系统或零件名称和编号。
(3)制程责任者:
填入OEM、部门和小组,也包括供应商名称。
(4)准备者:
填入准备FMEA责任工程师的姓名、电话号码、公司。
(5)车型/年份:
填入想要分析设计/制造用的车型年份。
(6)生效日期:
最初FMEA发布日期,不能超过开始计划生产日期。
(7)FMEA日期:
填入最初FMEA被完成的日期,和最新被修订日期。
(8)小组核心:
列出有权限参与或执行这项工作的负责个人和单位。
(建议将所有小组成员名字、单位、电话号码、地址等列入)。
(9)制程功能/要求:
填入要被分析的制程或作业简单的叙述(如:
车床、钻孔、螺丝攻、焊接、组装)。
叙述尽可能与被分析的制程或作业目的一致。
当制程包含多种作业(如:
组装),而有不同的潜在失效模式时,要将不同作业视为不同制程处理。
(10)失效模式:
为制程可能不符合制程要求或设计意图。
叙述规定作业的不合格事项。
它是一个原因成为下工程的潜在失效模式或被上工程所影响的潜在失效模式。
无论如何,在准备FMEA时,必须假设进料的零组件或原物料是好的。
列出每一个特殊作业零件、子系统、系统或制程特性,所引起的潜在失效模式。
制程工程师或小组要提出和回答下列问题:
◇制程或零组件为何不符合规格?
◇不考虑工程规格,什幺是客户(最终使用者、下工程、或服务)所不满意的?
一般的失效模式包含下列各项,但不限于此:
破碎的、变形、弯曲、装订捆绑、短路、工具磨损、不正确的安装、灰尘。
(11)失效影响:
被定义为客户要求的功能失效模式。
客户指的是:
下个作业、下工程或地点、经销商、或车辆所有人。
每一个潜在失效功能都必须被考虑。
对于最终使用者,功能经常被指为:
杂音、不规律的动作、不活动的、不稳定的、通风设备、外观不良、粗糙不平的、过度的要求、令人不舒服的气味、操控性减弱、时续时断的动作。
对于下工程而言,功能经常被指为:
不能固定、不能钻孔或攻牙、不能装载、不能磨光、使作业者危险、危害机器、不适合、不连结、不相配。
(12)严重度:
严重度是失效对于客户造成的影响严重程度。
严重仅在功能上发生。
降低严重等级指标只能通过设计变更。
(13)等级:
这个栏为用来区分任何对零件、子系统、或系统将要求附加于制程管制的特殊产品特性(如:
关键性、主要的、重要的)。
如果在制程FMEA被认定等级,通知设计负责工程师,这将影响工程文件关注管制项目的认定。
制程严重度(S)评价准则
后果
评定准则:
后果的严重度
严重度
无警告的
严重危害
可能危害机器或装配操作者,潜在失效模式严重影响整机安全或不符合政府法规项,严重程度很高。
失效发生时无警告。
10
有警告的
严重危害
可能危害机器或装配操作者,潜在失效模式严重影响整机安全或不符合政府法规项,严重程度很高。
失效发生时有警告。
9
很高
可能100%的产品要报废,整机无法运行,丧失基本功能,顾客非常不满意。
8
高
产品需筛选,部分报废,整机能运行,但性能下降,顾客不满意。
7
中等
部份产品报废(不筛选),整机能运行,但性能下降,顾客不太满意。
6
低
产品需100%返工,整机能运行,有较多缺陷,顾客有些不满意。
5
很低
产品经筛选,部分需要返工,外形质量有缺陷,多数顾客能发现。
4
轻微
部分产品需要在生产线上返工,外观质量有轻微缺陷,有一半顾客能发现有缺陷。
3
很轻微
部分产品种需要在生产线上原工位返工,外观质量有轻微缺陷,很少有顾客能发现有缺陷。
2
无影响
1
(14)失效原因:
潜在失效的原因失效如何发生,失效模式的结果。
在尽可能的范围里,将每个能想象得到的失效原因列出。
一般失效原因包括下列,但不局限于此:
※不当的扭力。
※不适当的焊接。
※不精确的量具。
※不当的热处理。
※不适当的钻孔。
※不适当或没有润滑。
※缺少零件或放错。
(15)发生机会:
为失效原因可能发生的机会。
可能发生的等级是一个值。
如果已有相似制程统计资料可用来决定发生等级。
制程发生度(O)评价准则
失效发生的可能性
可能的发生率
Cpk
频度
很高:
失效几乎不可避免的
≧1/2
<0.33
10
1/3
≧0.33
9
高:
一般与以前经常发生失效的过程
相似的过程有关
1/8
≧0.51
8
1/20
≧0.67
7
中等:
一般与以前时有失效发生,
但不是与量产过程相关的失效。
1/80
≧0.83
6
1/400
≧1.00
5
1/2000
≧1.17
4
低:
很少几次与相似过程有关的失败
1/15000
≧1.33
3
很低:
很少几次与几乎完全相同的过
程有关的失败。
1/150000
≧1.50
2
极低:
失败不大可能发生,几乎完全相同的过程也有过失效
≦1/1500000
≧1.67
1
(16)现行的制程管制:
现行制程管制是叙述管制方法,用来预防可能扩大的失效模式和侦查出失效模式的发生。
这些管制方法可能包括治具的防误设备或SPC或后制程评估。
有三种制程管制方式可以考虑:
A、预防失效或失效模式/影响的发生或降低发生比率。
B、查出失效原因,并提出纠正措施。
C、查出失效模式。
可能的话,最好利用A种管制;再使用B种管制;最后才使用C种管制。
(17)检出度:
检出度是评估现行制程管制能侦查出失效原因的机率,或现行制程管制在零组件离开制造作业或组装场地前能侦查出下个失效模式。
检出度(O)评价准则
查出失效
标准:
查出可能因设计管制的缺失
等级
完全不可能
无任何管制方法,查出失效模式。
l0
非常少的
现行管制方法非常少的机会可以查出失效模式。
9
少的
现行管制方法较少的机会可以查出潜失效模式。
8
非常低的
现行管制方法非常低的机会可以查出失效模式。
7
低的
现行管制方法较低的机会可以查出失效模式。
6
适中的
现行管制方法适中的机会可以查出失效模式。
5
适度高的
现行管制方法适度高的机会可以查出失效模式。
4
高的
现行管制方法较高的机会可以查出失效模式。
3
非常高的
现行管制方法非常高的机会可以查出失效模式。
2
几乎确定
制程管制方法几乎可以确定查出失效模式。
l
(18)风险优先值:
风险优先值是严重度(S)、发生度(O)、检出度(D)的乘积
RPN=S×O×D
是一项制程风险的指标。
当RPN较高时,功能小组应提出纠正措施来降低RPN值。
一般实务上,较不注意RPN质的结果;通常严重性较高时,就会特别注意。
(19)建议采行措施:
当失效模式依RPN值排列其风险顺序时,针对最高等级的影响和关键项目提出纠正措施。
任何建议措施的目地是要消除任何的发生机会、严重性、和/或发现的等级。
可以考虑下列的采行措施,但并不限于此:
○为了降低发生机率,需要制程或设计变更。
○只有设计或制程变更可以降低严重等级。
○为了增加查出的机率,需要制程或设计变更。
通常改进侦查管制方式对品质改善是浪费和无效的。
增加品质管制检验频率不是良好的纠正措施。
永久改善措施才是必须的。
(20)责任者:
填入建议措施的负责单位或个人,和预定完成日期。
(21)采行措施:
完成纠正措施后,填入简短的执行作业和生效日期。
(22)RPN结果:
将纠正措施实施后,经监定、评估和记录严重性、发生机会、和查出错误机会的等级结果填入。
追踪确认:
制程责任工程师应负责确认所有的建议措施均已执行或有适当的对策提出。
FMEA相关文件应能反应最近的设计等级,和最近有关的措施,包括开始量产后所发生的。
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