潜在失效模式及后果分析(FMEA)—培训教材解析课件.ppt
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1、,潜在的失效模式与效应分析(FMEA),Failure Mode and Effect Analysi,第一章 FMEA简介,FMEA,Failure Mode Effect Analysis,一、定义,确保在产品和过程开发过程(APQP产品质量先期策划)中潜在问题被考虑和阐明并进行处理的分析方法。,重点针对设计(产品或过程)、功能和任何应用变更评审以及潜在失效导致的风险进行讨论。,二、特 点,事前行为,适时性是成功实施FMEA的重要因素,事前花时间适当地完成FMEA分析,能够更容易、低成本对产品/过程进行修改,从而减轻事后修改的分析。,小组活动,是多方论证小组的集体化知识的结果,文件化,FM
2、EA分析是一份动态文件,应被应用于产品寿命周期全过程,确保始终反应最新的状态及最新的措施,包括在开始生产之后的措施。,三、最高管理者作用,1、资源保证:A、 FMEA开发是小组活动,必要时应获得培训的保障。B、FMEA开发涉及整个产品实现过程,确保必要的时间。,2、最高管理者责任:A、FMEA的开发和维护负有责任和所有权。,三、FMEA应用情况:,情况1;,新设计、新技术或新过程。,范围:完成设计、技术、过程,情况2:修改现有的设计或过程,范围:关注于设计和过程修改、可能的相互作用,基于修改、售后市场反馈,可包括法律法规要求变更。,情况3:在一个新的环境、地点、应用或使用信息资料中现有设计或过
3、程的应用。,范围:重点关注新环境、地点、应用方法在现有设计或过程基础上产生的影响。,系统-FMEA 研究的是系统部件、模块之间的接口关系和相互作用,为避免产生系统上的设计缺陷。,四、FMEA 的种类,设计-FMEA 研究的是原件、部件的设计,涉及:设计、原材料选择、(加工和装配)。,过程 -FMEA 研究生产过程的策划,为避免策划、加工、装配中的缺陷,涉及:人、机器、材料、环境、工装模具和方法。,五、FMEA分析的前提:,1、组成小组:,FMEA开发是一个多方论证的小组责任,2、定义顾客:FMEA的开发源于顾客。,3、定义范围:界定FMEA分析的界限,保持方向和重点 的一致性。,3.1定义范围
4、,系统、子系统、零部件区分,系统:一个系统是由多个子系统组成的。系统的范例比如:底盘系统、动力传动系统等。,子系统:是一个系统的子集。例如:前悬浮子系统,是底盘系统的一个子集。,零部件:作为子系统的一个子集。例如:刹车片是刹车总成的一个部件,而刹车总成是底盘系统的一个子系统。,3.2定义范围,1、方块(界限)图:产品零部件之间的物质和逻辑关系,2、参数(P)图:设计功能相关的物理属性的一种结构化工具,3.3定义范围,工具,DFMEA的补充文件与DFMEA一起使用,3、流程图描述产品流程的整个过程。,1.1设 计 方 块 图 例,系统,子系统,零组件,车 体,内 部,车 窗,车门密封带,玻 璃,
5、外 部,车 门,车门内/外板,门扣/锁,如果产品机能很复杂, 可将其区分为若干子系统, 以鉴别其主要及次要机能,予以各个分析,1.2方块(界限)图,显示DFMEA分析范围内的零部件和子系统之间的相互关系。该相关关系可能包括:,信息、能量、力和液体的流动传输,目的是理解系统要求和输入,输入或功能发挥所进行的活动以及可交付成果或输出。,范例 1,回转玻璃球头螺栓,提升门球头螺栓,回转玻璃气压棒,制造工厂,环境,服务,铰链,提升门,线束,密封条,回转玻璃装饰组装,回转玻璃xxxN,回转玻璃冲击器,刮水器组装,门锁组装,顾客,关键:单项作用/功能:双向相互作用/功能:边界线:重要的截面重点:重要的组装
6、重点:,潜在失效模式及后果分析 方块图/极端环境,系统名称:手电筒年份车载平台:20 xx新产品FMEA.1.D编号:XXXXX110D001,运行环境极端温度:-20-160F 腐蚀:试验进度B 震动:不可用 撞击:6英尺的地方掉下来 外来物质:灰尘 湿度:0-100%RH 易燃性:(那些零件靠近热源?)其他:,开关 开/关 C,外壳 A,灯泡组装 D,平板 E “+”,电池 B,弹簧 F “-”,连接方式:1、滑动配合;2、铆接;3、螺纹咬合;4、滑入配合;5、压缩配合,字母 =零部件 =附着的/连接的 =界面联系,不是连接 =不包含在本FMEA中数字编号=连接方式,4,3,1,4,2,5
7、,5,1.3参数图 (P图),参数图帮助小组理解与设计功能相关的物理属性的一种结构化工具。小组需要分析设计的预期输入(信号)和输出(响应或功能及可影响性能的受控或非受控因素。,有助于识别错误状况、噪音因素及控制因素,对应DFMEA的潜在失效模式,一般催化式排气净化器,错误陈述功能方面排出的废气不符合废气排放要求非功能方面难闻的气味/臭味噪音/嘈杂声能量的流失过多的热量(内部)过多的热量(外部)废气泄露引擎信号检查疏忽回应Y1=规定的废气排放(HC,CO,NOx)Y2=不符合规定的废气排放(H2S),机械的外壳设计&材料设计安装材料/金属丝/密封装置基底几何特征单元密度壁厚包装位置和体积流量分配
8、,化学的薄涂膜技术稀有金属含量/比率,控制因素,信号群集废气组成成分能量热量的机械的化学的压力的,随时间/运行里程所起的变化阻塞/限制焊接衰退/疲劳底基积垢 (装置退化)底基腐蚀/破损催化物化学性老化外壳腐蚀隔热板松动,外部环境周围化境道路负载/震动道路外碎片/石块路盐/泥/水,噪音因素,每件产品不同原材料不同底基清洗成分装罐力合模力包装密封度翘曲力组装过程错误安装/贴错标签方向和集中性安装间隙 (原材料/金属丝)/外壳OD尺寸组合焊接过程,顾客使用短的、低速度的旅行速度很高,但有拖车牵引燃油类型&质量/硫磺的等级服务功能损坏货运操作错误在引擎有毛病的情况下运行汽车,系统相互作用隔热板/防噪减
9、震垫压力焊接的废气支管有裂缝引擎无法点燃,过多热量油污染传动系统负荷震动动力负荷(引擎感应)校准回压,输入,输出,1、PFMEA开始于整个过程流程图。,1.4过程流程图,应包括制造和组装过程的每个步骤以及和它们相关的输入(过程特性、变差起源等)、输出(产品特性、要求、可交付性等)。,2、PFMEA应与过程流程图信息保持一致。,注:,详细的流程图,详细的流程图,流程图应由高层到详细的流程图,应包括从单件到组装的所有对产品制造和组装有影响的作业或单个步骤,部门:XXXXXXXXXXX 页码:第 1 页 共 2 页,产品/服务:带传零部件 标识编号: XXXXXXX 日期: 09/24/08,10,
10、10,30,40,运输,6.1识别功能、要求和规定,识别和理解与定义的范围相关的功能、要求和规范。,6.2识别潜在的失效模式,潜在失效模式:产品或过程可能不能满足设计意图或过程要求的方式或方法,假定失效可能发生但不是必然发生。,6.3识别潜在失效后果,潜在失效模式对顾客可能造成的影响,6.4识别潜在失效起因,失效怎样发生的,6.5识别控制,能够预防或探测失效起因或失效模式的活动,6.6识别和评估风险,三个方面:,严重度(S):对顾客受失效影响程度进行评估,频度(O):失效起因可能发生的频率的评估,探测度(D):对产品或过程如何探测失效起因或失效模式的一种评估,6.7建议的措施和结果,采取必要的
11、措施,意图是减少综合风险和失效模式发生的可能性,并重新评估风险。,第二章 DFMEA 设计失效模式及后果分析,设计失效模式及后果分析,DFMEA,根据潜在失效模式对顾客的影响,对其进行分级列表,进而建立一套设计改进、开发和验证试验的优先控制体系。,为建议和跟踪降低风险的措施,提供一个解决问题的格式。,为将来分析研究售后市场的相关问题、评价设计更改并展开更先进的设计提供参考,期望的效果,重点是降低风险,优点,有助于对设计进行客观评价,包括功能要求和设计备选方案,评估初始设计是否满足了制造、装配、服务、回收的要求,有助于在设计开发过程中考虑潜在失效模式对系统和车辆运行影响的可能性,有助于为确保计划
12、的全面性、设计的有效性、开发和验证的程序提供更多的信息,新的设计,在原设计基础上修改,应用条件或环境发生变化,顾客要求或希望发生变化,竞争环境、业务环境或法律环境发生变化,发生实际失效,什么情况进行设计FMEA?,在设计概念最终形成之时或之前开发在产品开发个阶段中,当设计有变更或获得信息增加时,及时得到修改最终在设计放行前基本完成成为将来设计循环经验的一种来源,什么时候进行设计FMEA?,DFMEA在设计阶段进行,是从产品构思到样品诞生之后,故此,一个DFMEA可在构思阶段进行。,FMEA过程是同步过程,同步进行,DFMEA与PFMEA应在大致相同的时间开始,工具实用性诊断能力材料分类符号(用
13、于回收),设计FMEA在体现设计意图的同时,还有保证制造、装配能够实现设计意图。并要考虑制造/装配过程的技术的限制,例如:,必要的拔模(斜度)表面处理的限制装配空间/工具实用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)及回收的技术的限制,例如:,设计FMEA的原则,1、定义顾客,非常重要,决定DFMEA的开发,对设计的功能产生影响,通常是指“最终使用者”,还应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。,2、成立小组,多方论证小组,组长一般由来自责任设计源的责任设计工程师承担。该人员应直接、主动联系所有有关部门代
14、表。,这些领域应包括(但不限于)装配、制造、设计、分析/试验、可靠性、材料、质量、服务和供方以及负责更高或更低一层次的总成或系统、子系统或部件的设计领域。,3、制造、装配和可服务性考虑,DFMEA应包括任何在制造和组装过程中可能发生,且由设计所导致的潜在失效模式及其因。该失效可能因设计变更而减轻。 例如:,防错,否则,该失效识别、后果、控制应转入并包括在其后过程设计中。,PFMEA,1,虽然DFMEA不依靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷,2,但考虑制造装配过程中技术上的/物质的限制,必要的拔模斜度表面处理能力的限制装配空间(如:工具可达到)钢材硬度的限制公差/过程能力/性能,例如:,3,产品投
15、入使用后的可服务性和回收利用的技术的/物质的限制,例如,工具的可获得诊断能力材料分类符号(回收利用)用于制造过程的材料/化学物品,DFMEA应从信息开发开始,以便理解所分析的系统、子系统和零部件并定义其功能要求和特性。,5、定义范围,考虑以下内容:,产品与什么过程、匹配的零部件或系统接口?,产品功能或特征是否对其他零部件或系统有影响?,是否有其他零部件或系统提供、需要发挥产品预期功能的输入?,产品功能是否包括在相连接的零部件或系统中对可能的失效模式的预防和探测?,方法参考:方块图或参数图,表格,表格,表格,采取的措施,现行设计控制预防,级别,项目功能,责任目标完成日期,建议措施,探测度 D,频
16、度数(O),严重度数(S),潜在失效后果,潜在失效模式,(设计FMEA),FMEA编号:,页码:第 页 共 页,编制人:,FMEA日期(编制): (修订),设计责任:,关键日期:,系统,子系统, 零部件:,年型/车型:,主要参加人:,1,8,7,6,5,4,3,2,9,10,11,12,13,潜在失效的起因/机理,14,15,16,17,18,19,20,措 施 结 果,RPN,探测度D,频度数O,严重度数S,21,22,RPN,现行设计控制探测,16,FMEA编号填入一个文件编号以识别FMEA文件,主要为便于文件控制。 系统、子系统或零部件名称及编号填入被分析的系统、子系统或零部件的名称和编
17、号。(参考“定义范围”章节内容) 设计责任填入负责设计的整车厂(OEM)、组织、部门或团体。同时如果适用应填入供方的名称。 车型年度/项目填入将使用和/或将被所分析的设计影响的预期车型年度和项目(如果已知的话) 关键日期填入初始设计FMEA完成日期,这个日期不应该超过计划生产设计放行日期。,1,2,3,4,5,FMEA日期填入编制设计FMEA完成的时间和最新版本完成时间。 核心小组列出负责设计开发FMEA的小组成员。成员联系方式(如:姓名、组织、电话号码和电子邮件地址)可包含在参考用的补充文件上。 编制者填入负责准备DFMEA的工程师的姓名和联系信息,包括其所在组织(公司)名称。,6,7,8,
18、9,填入被分析项目的名称和其他相关信息 使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。如该项目有多种功能,且有不同失效模式,应把所有功能单独列出。,例如,油箱/贮存燃料 发动机/为汽车提供动力 蓄电池/ 1.汽车起动时提供大电流 2.向用电设备提供电流 3.将发动机供给的电流存储起来,项目/功能:,确保其可追溯,功能必须是可测量的,10,识别与功能/要求相关联的所有潜在失效模式。列出每一个潜在失效模式。前提是这种失效可能发生,但不是一定发生。应考虑特定的运行环境(如:热、冷、干燥、灰尘等)或特定使用条件(如超过平均里
19、程、不平的路段等)可能导致的失效模式。注:应以使用规范化或技术术语来描述,不必与顾客察觉的现象相同,典型的失效模式如:裂纹、粘结、打滑、信号间断、断裂、变形、松动、泄露、氧化、漂移、信号不足、刚性啮合、不传输扭矩、腐蚀、短路等。,失效 = 未达到质量要求,无功能,功能不足,潜在失效模式:,失效模式的识别方法 以往运行不良报告(TGW:things-gone-wrong)研究 关注点 问题报告 小组“头脑风暴法”评审,11,指失效模式对系统功能的影响,就如顾客感受的一样。,根据(内、外)顾客可能发现或经历的情况描述 失效后果(许多失效模式有不止一种后果) 明确说明是否会影响到安全性或与法规不符
20、必须考虑系统、子系统和零部件之间存在的相互 影响作用(连锁反应)示例如下:,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!,潜在失效后果:,后果潜在失效模式发生后,预计到的顾客能够感受或经历的事故。,例如,系统低压时无信号启动,局部后果:如果潜在失效模式发生,在系统状态下所产生的初始变化。,扩大后果:如果潜在失效模式发生,在更高层次系统功能或设备上所产生的变化,最终后果:系统上的总效应,一般与一个或多个被分析的事故有关,只有当用于潜在失效模式发生的安全措施失效时,最终效应才可能产生。,控制电路开路,系统气流低压,低流量,靠空压机支持的系
21、统中断,12,失效模式最严重的影响后果的级别。,严重度级别数值的减少只能通过修改设计来实现!,定级为1 失效模式不应进行进一步的分析。,严重度数(S),有时,高的严重度可以通过修改设计、使之补偿或减轻失效的严重度结果来予以减少。例如,“瘪胎”可以减轻突然爆胎的严重度,“安全带”可以减轻车辆碰撞的严重度。,严重度数(S)推荐的评价准则,13,顾客可能会对产品或过程特殊特性的标识方法提出特殊要求,必要时应与顾客要求的符号一致。,如果设计记录指定为特殊特性,应用适当的字母或符号在设计FMEA中注明。,分类(重要程度),用来强调高优先的失效模式及其对应的起因。可利用此信息标识特殊特性。,14,指明失效
22、模式发生的原因或作用机理,列出每个失效模式的所有可以想象到的失效起因和机理,许多失效模式是多种原因造成的,要从中找出根本原因,设计薄弱部分,潜在失效的起因/机理,失效模式,导致,失效机理导致失效模式的物理的、化学的、电子的、热量学的或其他过程。,一个产品过程可能会有好几个相互联系的失效模式,因为这些失效模式都有一个共同的失效机理。,失效的起因设计过程如何允许失效发生的一种指示。,起因是导致或激活潜在机理的条件,有助于理解的范例,14,简明扼要、完整地将具体起因/机理列出来,典型的失效起因如:,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修保养说明不当环境保护不够计算错误等等,典型的失
23、效机理如:,屈服、疲劳、材料不稳定、蠕变、磨损、化学氧化、电移腐蚀等,失效的潜在起因/机理,原因的描述应可纠正或可控制的语言进行描述。杜绝使用含糊不清的词语。,15,某一特定失效起因/机理在设计寿命内出现的可能性,类似零部件、子系统或系统的维修史/现场经验如何?零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?相对先前水平的部件、子系统或系统所做的变化有多显著?零件是否全新?零件是否与原来有根本不同?零部件的用途有无变化?有哪些环境改变?针对该用途是否作了工程分析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?,通过设计更改或设计过程变更(如设计检查表、设计评审、设计导则)来预防
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