FMEA(VDA).docx
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1、作为质量预防方法的系统FMEA应该在产品形成过程的初期阶段得到应用并找出潜在缺陷,以便采取预防措施,避免潜在缺陷的发生。系统FMEA是一种小组工作方法,其目的在于减少开发过程与规划过程中的风险。系统FMEA可以在初期阶段促进各学科、各相关部门之间的合作。此外,系统FMEA记录了企业内各专家的知识。1.3FMEA方法的发展从表面上看,过去在使用FMEA时存在一些缺点:实施设计FMEA时,只考虑各构件的缺陷,而没有系统地考虑所有构件之间的功能关系。实施过程FMEA时,只考虑单个过程潜在的缺陷,没有系统地分析整个生产过程。实施FMEA时只使用FMEA表格,没有关于功能与缺陷功能之间关系的系统的描述。
2、因此,有必要把此方法进一步发展为产品系统FMEA和过程系统FMEA。VDA 86版FMEA表格缺陷模式及影响分析第 页 共 页型号/生产/批号:零件号:更改状态:负责人:公司:部门:日期:构件/特性潜在的缺陷潜在的后杲潜在的缺陷原因V/PABERPZ改进状态V/TABERPZ 进入关于所分析系统结构的系统FMEA阶段VDA 96版FMEA表格缺陷模式及其影响分析 系统FMEA 过程 FMEA编号:共 页第 页型号生产批号:零件号:更改状态:负责人:公司:部门:日期:型号生产批号:功能任务零件号:更改状态:负责人:公司:部门:日期:潜在的缺陷后果B潜在的缺陷潜在的缺陷原因避免措施A 纠正措施ER
3、PZV/TB缺陷严重性;A缺陷发生率;E缺陷发现率;V负责人;T完成日期;风险优先指数RPZB图表1.1:FMEA方法的发展2产品过程的系统FMEA的基础下列章节描述了系统FMEA的基本方法2.1系统FMEA的定义在为产品和过程实施系统FMEA时,必须在设计FMEA与过程FMEA中增加下列步骤:把要研究的系统结构化,把它分成系统元素,并说明这些元素间的功能关系;从已描述的功能中导出每一系统元素可想象的缺陷功能(即潜在的缺陷);确定不同系统元素缺陷功能间的逻辑关系,以便能在系统FMEA中分析潜在的缺陷、缺陷后果和缺陷原因。系统FMEA使用的对象是产品开发与过程规划。产品系统FMEA把产品系统中的
4、潜在缺陷功能看作为潜在的缺陷。缺陷分析根据需要逐级深入到单个构件的设计缺陷。产品系统FMEA的流程也可以用于对制造过程的分析。过程系统FMEA把生产过程(如:生产、装配、物流或运输)中的潜在缺陷功能看作为潜在的缺陷。2.2产品系统FMEA产品系统FMEA产品考虑了整个产品(如:一个传动器、一套设备)潜在的功能缺陷。需要时,要考虑到构件的故障类型。传统的设计FMEA只考虑单个构件(如齿轮)潜在的故障类型。产品系统FMEA的缺陷分析方法来自于下列传统的设计FMEA(图表2.1)的缺陷分析内容:构件缺陷(F)构件(如传动器中的传动轴)被认为是系统中的一个元素。一种潜在的缺陷是:产品投入使用时的构件物
5、理失效(如轴颈磨损)。缺陷原因(FU)应从基本数据中寻找构件每一个潜在缺陷的原因(如尺寸、表面硬度、材料)缺陷后果(FF)缺陷后果是指,如当推动轴承磨损时导致了传动器的缺陷功能。缺陷模式及影响分析第 页 共 页型号/生产/批号:零件号:更改状态:负责人:公司:部门:日期:构件/特性潜在的缺陷潜在的后杲潜在的缺陷原因V/PABERPZ改进状态V/TABERPZ传动轴轴颈靡损传动嚣功能受到干扰,车抛锚轴颈硬度太低图表2.1根据以前的方法实施的设计FMEA(参照VDA 4,1986)产品系统FMEA(如整车,见图表2.2)的缺陷分析如下: 系统缺陷(F)让我们考虑一个由若干构件组成的有限系统(如一个
6、传动器)。这个系统在工作状况下可能没有完成其功能。这个缺陷功能将在产品系统FMEA中作为一种潜在的缺陷(F)。系统的缺陷原因(FU)潜在的缺陷原因将在系统元素的缺陷功能中寻找(如传动轴失效、齿轮失效、轴承失效)。缺陷在系统中造成的后果(FF)潜在的缺陷后果将导致上一级系统元素的缺陷功能(如传动系统损坏),或直接导致整个系统的缺陷功能(如整车有缺陷“不能开动”)。统FMEA以前的过程系统FMEA研究过程中每个环节存在的缺陷,并在FMEA表格中描述(类似于以前的设计FMEA,参照1.3节)。然而,在过程系统FMEA中,根据系统元素“人,机,料,环(4M)”使生产过程结构化并对生产过程加以描述(如整
7、个过程见图表2.3)。在这种思考方式中,每一过程被理解为系统元素的任务功能。应根据需要,把功能研究与缺陷研究逐步延伸到生产设备的基本数据中去。这样的思考方式与前面提及的系统FMEA产品的思考方式一致。过程1.2过程2.1过程1过程1.1人整个过程有缺陷机器有缺陷过程2.2有缺陷过程2材料环境过程2.3图表2.3 有缺陷功能的整个过程的系统结构3 实施系统FMEA的五个步骤实施系统FMEA划分为五个步骤:第一步 系统元素与系统结构 功能与 功能结构 第二步第三步 缺陷分析 第四步风险评价 优化第五步 图表3.1 系统FMEA的五个步骤这五个步骤介绍了系统FMEA的基本过程,下面要对这五个步骤作详
8、细解释。3.1系统元素与系统结构(第一步)系统由若干个系统元素(SE)组成:在某一个系统结构(如:硬件设计、组织结构)中这些系统元素按结构设置与排序,用来描述它们在总系统中的结构关系。在确定系统结构时,并没有对结构层次的数量作原则性的规定。总系统的结构图(见图表3.2)确保每一系统元素(SE)只出现一次。在每一系统元素(SE)下设置的结构是独立的分结构。系统在结构化的同时,也产生了一个分结构系统元素到另一个分结构系统元素物理上的交接。例如,这样的交接点是:两个不同的互相接触的系统元素(SE)(滚动面轴密封环轴颈与螺栓螺母);-个按所选择的系统界限被分解为多个零件的系统元素(SE)。系统要素1.
9、1系统要素1.2系统要素1系统要素2.2.1系统要素2.1系统要素2.2系统要素2.2.2系统要素2系统系统要素2.3交接点系统要素3系统要素3.5图表3.2 系统与系统结构通过功能结构图表(功能树与功能网)描述系统中各系统元素(包括系统中交接点)之间的功能关系。3.2功能与功能结构(第二步)把系统用系统元素SE结构化(结构树)的目的在于,根据需要对每个系统元素功能及缺陷功能进行分析。对此,必须具备广泛的有关系统与系统环境条件的知识,如:热度、冷度、灰尘、喷水、盐、结冰、振动、电干扰等.功能不论它在系统中排列在什么位置,每一系统元素SE在系统中有不同的功能或任务(见图表3).一般来说,每一系统
10、元素为了完成自己的功能还需要其它系统元素的功能。这些功能可分为输出功能、输入功能和内部功能。输出功能是指某一系统元素的功能,是它对该系统元素的上一级元素起的作用或通过交接点对其它分结构的系统元素起的作用。输入功能是指来自下一级系统元素或交接点的功能,是它对所观察的元素起的作用。某一系统元素的内部功能是指其分结构中被观察元素的功能,这些功能不需要经过交接点就能在功能结构中表示出来(与图表3.4比较)。输出功能(上一级系统要素)输出功能(从接口到达系统要素)输入功能(从系统要素到接口)系统要素的内部功能输入功能(下一级系统要素)图表3.3 具有各种功能的系统元素功能结构可以用功能结构图表(功能树功
11、能网)把多个系统元素对某一个输出功能的共同作用表示出来。在确定某一个系统元素的功能结构时必须考虑相关的输入功能与内部功能。把综合起来描述一项功能的各个分功能按其在功能结构中的逻辑层次位置连接起来。SE2.1的功能贡献SE3.5的功能贡献(系统功能3的交接点)SE1的功能贡献SE2.2的功能贡献SE2的功能贡献系统功能1 图表3.4 系统输出功能1的功能结构图表3.4表明,只有在SE1与SE2实现了功能贡献后,才能实现系统功能1。同样,只有在SE2.1、SE2.2及SE3.5实现了功能贡献后,才能实现SE1与SE2的功能贡献。3.3缺陷分析(第三步)可以对系统描述中所观察的所有系统元素(SE)进
12、行缺陷分析。SE的潜在缺陷(F)是指:从已知功能中导出的所描述的缺陷功能,如:没有完成功能或功能受到限制。潜在的缺陷原因是(FU)指:下一级此SE及通过交接点与此SE相关的SE的所有可以想象的缺陷功能。潜在的缺陷后果(FF)是指:给上一级SE及通过交接点所涉及的SE所造成的缺陷功能。缺陷功能结构SE2.1的缺陷功能SE1.2的缺陷功能SE2缺陷功能SE1的缺陷功能SE1.1的缺陷功能系统FMEA的缺陷分析是以已知的功能与功能结构为基础,而导出缺陷功能,并确定缺陷功能结构(缺陷树缺陷功能树缺陷网),见图表3.5。系统缺陷功能1SE3.5的缺陷功能(与系统功能3的联接点)SE2.2的缺陷功能 图3
13、.5 缺陷功能1的缺陷功能结构把确定的缺陷功能结构分别填入系统FMEA表格中的“潜在的缺陷后果”、“潜在的缺陷”及“潜在的缺陷原因”栏内,见图表3.6。 潜在的缺陷后果 潜在的缺陷 潜在的缺陷原因系统缺陷功能1SE1.1的缺陷功能SE2.1的缺陷功能SE2.2的缺陷功能SE1.2的缺陷功能SE2缺陷功能SE1的缺陷功能SE3.5的缺陷功能(与系统功能3的联接点)图表3.6 作为FMEA表格基础的缺陷功能结构根据缺陷结构的深度,可以在不同的层次制定系统FMEA表格,并把缺陷功能结构的内容填入表格中的三栏。缺陷分析完成之后,就是风险评价。3.4风险评价(第四步)应对每种缺陷原因的风险进行评价。为了
14、能对给定的系统进行风险评价,就要在开发与规划阶段考虑已制定的预防措施与发现缺陷的措施。风险评价的尺度是风险优先指数(RPZ),它由三个要素组成:B 用来评价缺陷后果的严重性A 用来评价缺陷原因发生的概率E 用来评价缺陷原因、缺陷或缺陷后果发生后被发现的概率对于B、A和E采用了101分的评价值。风险优先指数(RPZ)的计算方法是:RPZ严重性B根据缺陷后果对整个系统及最终消费者(外部顾客)所产生的影响来确定B值的大小。例如,如果存在安全风险、没有满足法律规定或发生的缺陷导致车辆不能行驶,则B值的大小为“10”或“9”。如果缺陷后果对最终消费者只产生微不足道的影响,则B为“1”。此外,可以从内部顾
15、客的观点出发,制定与第11章附录表11.3中表1及表2相类似的标准,来评价B值的大小。例如,在过程系统FMEA中内部顾客是生产链中的接受者(见第7章和8章中的实例)。预防措施与发现缺陷的措施根据已制订的预防措施与发现缺陷的措施的有效性来评价缺陷发生的概率与发现缺陷的概率(A与E)。在系统FMEA中,对缺陷原因分析得越详细,A与B的评价结果的变化就越大。在系统FMEA中,可以根据经验值(如类似系统的可靠性率)来评价A值与E值。如果在一个新系统中包含有已评价的子系统,则必须根据可能改变的边界条件来验证评价结果(见第7章和第8章的实例)。发生率A在评价缺陷原因的发生率时要考虑制定的所有预防措施。如果
16、缺陷原因发生的概率很高,则A值为“10”。如果缺陷原因不可能发生,则A值为“1”(见第7章和第8章的实例)。发现率E在评价已发生缺陷原因的发现率时要考虑制定的所有发现措施。也可以利用发现缺陷与缺后果的措施来评价缺陷原因的发现率E。这样,对已发现的缺陷或已发现的缺陷后果的所有缺陷原因来说,这些发现措施将得出共同的发现率E。一般在原因链/影响链中发现缺陷的可能性越早越好。如果没有计划采取发现措施,如试验措施或检验措施,则评价值E为“10”。如果在开发阶段通过所有的试验措施能完全确定某一缺陷原因或在生产过程中保证能在缺陷发生的地点发现缺陷,则评价值E为“1”。A值与E值评价说明的意义A值的评价结果说
17、明了缺陷产品发生的概率,而E值的大小则说明了已产生的缺陷产品被及时发现的概率。A说明了有缺陷产品流入顾客的概率(见第7章和第8章的实例)。评价标准实例同附录11.3中的表1和表2。表1: 设计FMEA评价标准严重性评价B发生率评价A缺陷率(ppm)发现率评价E验证方法的有效性特别严重缺陷10安全风险,没有满足法律要求9车辆不能运行(抛锚)非常高10缺陷原因发生的频率很高9不能使用或不合适的设计 500.000 100.000非常低10不能发现已发生的缺陷原因9没有或不能验证设计的可靠性,验证方法的不可靠90%严重缺陷8车辆的功能受到强烈的限制7需立即强制性地送到维修站,重要子系统的功能受到限制
18、高8缺陷原因重复发生7有问题的不成熟的设计 50.000 10.000低8已发生缺陷原因的发现率很低7不能验证设计的可靠性,验证方法不可靠98%中等严重缺陷6车辆的功能受到限制5立即送到维修站维修4不需立即强制性地送到维修站,重要的操纵系统与舒适性受到限制中等6缺陷原因偶尔发生5合适的设计4比较成熟 5.000 1.000 500 中等6可以发现已发生的缺陷原因5可以验证设计的可靠性,4验证方法比较不可靠99.7%轻微缺陷3对车辆的功能影响较小2须在下次按计划到维修站维修时排除,操纵系统与舒适性受到限制低3缺陷原因很少发生2可靠的设计 100 50高3已发生的缺陷原因被发现的概率很高2通过了许
19、多互相独立验证方法的验证99.9%非常轻微的缺陷1对车辆的功能几乎没有影响,只有专业人员才能察觉很低1缺陷原因不可能发生 1很高1肯定能发现已发生的缺陷原因99.9%表2: 过程FMEA评价标准严重性评价B发生率评价A缺陷率(ppm)发现率评价E验证方法的有效性特别严重缺陷10安全风险,没有满足法律要求9车辆不能运行(抛锚)非常高10缺陷原因发生的频率很高9不能使用或不合适的过程 500.000 100.000非常低10不能发现已发生的缺陷原因9没有或不能检验缺陷原因.90%严重缺陷8车辆的功能受到强烈的限制7需立即强制性地送到维修站,重要子系统的功能受到限制高8缺陷原因重复发生7有问题的不成
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