失效模式与后果分析ppt课件.ppt

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1、2022/12/16,失效模式与后果分析(FMEA),潘尔顺副教授上海交通大学工业工程与管理系,作为质量管理工具，旨在尚未批产前对错误进行预防，以保证产品质量,2022/12/16,2/72,主要内容,基本概念故障模式FMEA实施步骤设计FMEA（DFMEA）制造FMEA（PFMEA）FMEA表格及实例,2022/12/16,3/72,零缺陷管理,20世纪60年代初，美国Martin公司的质量改进计划诞生了“零缺陷（Zero Defect）”的概念； 所有的生产过程都以“零缺陷”作为质量标准，每个人通过不懈地努力来做到“第一次就把事情做对（Do it right the first time）

2、”； 1979年，克劳斯比著作 质量免费（Quality is free）；,2022/12/16,4/72,零缺陷管理,人人皆顾客，事事皆过程Everyone is customer, Everything is process,质量科学和管理发生着根本性的变革,21世纪：质量的世纪,2022/12/16,5/72,零缺陷战略,未来五年、十年中国制造业的发展前景和目标,更多企业的制造质量跨入世界先进水平； 产品的联合、自主设计、开发将有大幅的增长； 更加关注顾客，注重面向用户服务的质量问题；,质量管理工作应该适应、反映此变化； 质量意识向更高层次、更高要求的转化； 质量管理工作要体现预防性、

3、前瞻性；,注重“两头”,设计,用户,质量管理工作的角色调整,为在世界制造业中获得持久的竞争能力，应明确将质量置于公司战略的核心地位； 明确提出零缺陷质量战略；,信奉为最好的质量管理,2022/12/16,6/72,零缺陷策略,在源头实施零缺陷质量控制和预防,产品设计满足顾客需求； 提高首次质量（First Time Quality，FTQ）； 将缺陷与顾客隔绝：不接收缺陷，不制造缺陷，不传递缺陷； 制造中降低偏差和减少浪费；,2022/12/16,7/72,零缺陷基本内涵和基本原则,基于质量战略目标，通过对经营各环节、各层次的全过程、全方位管理，保证各环节、各层次、各要素的缺陷趋向于“零”。,

4、追求整体的效益，通过系统集成的理念，从总体上保证实现零缺陷； 不制造缺陷、不接受缺陷，不传递缺陷，不向市场和顾客提供有缺陷的产品与服务； 根据质量体系的要求，每项工作都应建立规章制度和业务流程，按规定程序 实施管理，责任落实到位，不允许存在失控的漏洞； 对已产生的缺陷采取改正的措施，保证差错不延续并提前消除； 必须有产品或工作可能产生的缺陷采取预防的措施，事先排除可能产生缺陷 的各种成因和例外； 人人都是管理者，管理以人为本，充分发挥每个员工的主观能动性，以零缺陷 的工作态度和行为保证产品、经营的零缺陷；,2022/12/16,8/72,零缺陷总体思考,充分考虑零缺陷质量意识对质量管理产生的变

5、化。,把握质量管理工作的趋势；,指导、协调、培训 控制 预防性 事后解决、纠错 事前预防、防错设计、前瞻性 过程控制 设计控制,树立积极的、主动的、超前的质量创新观念质量的定义是符合要求；质量通过预防措施来达成；质量的执行标准是零缺陷；质量要用不符合要求的代价来衡量；,2022/12/16,9/72,零缺陷总体思考,倡导质量预防文化；,研究防错技术；,正向、积极、全方位的思维方法； 充分预计可能产生的各种社会、环境、系统、过程等问题； 探索解决问题的方法； 预防和避免问题的发生；,这是一个渐进的过程； 领导的言行； 员工的意识和观念；,2022/12/16,10/72,零缺陷总体指导思想,顾客

6、满意,质量文化,企业价值观,设计,工艺/制造,服务,企业目标,质量文化要价值观、目标相结合；,2022/12/16,11/72,2002.2,零缺陷质量管理技术路线,从源头保证质量,DFMEA,SFMEA,PFMEA,标准化作业 防错设计 防错装置 设计评审 DOE 8D报告 ,潜在失效模式,结果的正确源自于过程的正确,防错技术和方法,2022/12/16,12/72,基本概念,FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）即“失效模式和效果分析”。FMEA是一种可靠性设计的重要方法。它实际上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影响分析）的组合。它对各种可能的风

7、险进行评价、分析，以便在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平。及时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个“事前的行为”，而不是“事后的行为”。为达到最佳效益，FMEA必须在故障模式被納入产品之前进行。,什么是FMEA?,2022/12/16,13/72,基本概念,由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商/供应商以及服务有关，因此，FMEA又细分为設計FMEA（DFMEA）過程FMEA（PFMEA）使用FMEA（UFMEA）服務FMEA（SFMEA）其中設計FMEA和過程FMEA最爲常用。,什么是FMEA?,2022/12/16,14/72,虽然工程技术人员早

8、已在其设计和制造过程中应用了类似FMEA形式的分析方法，但第一次正式地应用FMEA技术则是六十年代中期航天工业的一项革新：,FMEA历史,n FMEA is most effective when it occurs before a design is released rather than “after the fact”.n focus should be on failure prevention not detection.n As such， FMEA is often a standard process used in the development of new produ

9、cts.,2022/12/16,15/72,客户满意的质量杠杆示意图,事前的防范是很重要的 失效评估,2022/12/16,16/72,2002.2,FMEAs 的顾客,过程FMEA的顾客通常被视为“最终用户”,但也可以是后续的或下一制造或装配工序，以及服务工作。,FMEA中“顾客”的定义，不仅仅是指“最终使用者”， 还包括负责车型设计或更高一级装配过程设计的工程师/小组，以及在生产过程中负责制造、装配和售后服务的工程师。,2022/12/16,17/72,FMEA分析的目的,认识及评估产品及制造过程的潜在失效模式及其影响确认可以消除或减少潜在失效发生的改善措施将此过程文件化,2022/12/

10、16,18/72,运用FMEA注意事项,要充分收集失效模式分析检讨对象的信息情报参与分析检讨的人员要足够考虑开发计划时间上的整合实施结果要加以追踪,2022/12/16,19/72,FMEA的工作流程图,想象中可能产生的缺陷,缺陷的名称,潜在失效的后果,失效严重度评度,缺陷产生的原因,缺陷产生的频度,缺陷被发现的概率,建议纠正措施,2022/12/16,20/72,FMEA实施步骤,实施前的准备，应准备相关工具 选定失效模式分析的对象部位 记述要求机能 记述故障模式 记述故障的影响 评价影响的重要度 记述故障原因,2022/12/16,21/72,FMEA实施步骤,记述对策事项、方法 记述其他

11、必要事项,上述九个步骤可作成查核表，每个步骤责定负责人员与相关配合人员，推动的起讫时间，还有追踪情形等，依项目施行。,2022/12/16,22/72,FMEA重要度评价表,2022/12/16,23/72,FMEA发生度评价表,2022/12/16,24/72,FMEA难检度评价表,2022/12/16,25/72,FMEA表格,2022/12/16,26/72,DFMEA分析的范畴,针对已设计的构想作为基础，逐项检讨系统的构造、机能上的问题点及预防策略；对于零件的构造、机能上的问题点及预防策略的检讨；对于数个零件组或零件组之间可能存在的问题点检讨。,设计的失效模式效应分析（DFMEA）,2

12、022/12/16,27/72,2002.2,设计FMEA的作用,FMEA能够通过以下几方面支持设计过程，降低失效风险,有助于对设计要求和设计方案进行客观评价； 有助于对制造和装配要求的最初设计； 提高在设计/开发过程中考虑潜在失效模式及其对系统和车辆运行影响的可能性； 为全面、有效的设计试验和开发项目的策划提供更多的信息； 根据潜在失效模式对“顾客”的影响，对其进行排序列表，进而建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统； 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；,2022/12/16,28/72,试验计划订定阶段F

13、MEA,对试验对象的选定及试验目的、方法的确定试验法有效的运用及新评价方法的确定试验之后的追踪和有效性的持续运用,2022/12/16,29/72,PFMEA,制造设计阶段中，被预测为不良制造过程及预防策略的讨论制造设计阶段中，为了防止不良品发生，而必须加以管理的特性的选定，或管理重点的讨论有无定单期间追踪的效益,2022/12/16,30/72,过程,何为PFEMA？,一个系统化的行动团队，目的是：,确定和评价过程的潜在失效和后果,确定可以消除或减少潜在失效发生机会的措施,过程文件化 - 确定为了使客户满意，一个过程必须要做的事,尽早发现问题的过程。,解决已存在问题的过程,2022/12/1

14、6,31/72,PFMEA简介,过程FMEA主要是由“负责制造的工程师/小组”采用的一种分析技术，用来保证在可能的范围内已充分地考虑到并指明各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理。过程FMEA: 确定与产品相关的过程潜在失效模式; 评价失效对顾客的潜在影响; 确定潜在制造或装配过程失效的起因, 确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量; 编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑纠正措施的优选体系; 将制造或装配过程的结果编制成文件。,2022/12/16,32/72,PFMEA分析流程图,列出各製程有關的品質特性或潛在的缺點項目,說明該項目的不良模式,分析不良模式的發生對客戶的影響並評估其嚴重

15、度Severity(s),分析引起不良模式發生的原因並評估其發生度Occurrence(o),現行不良模式的管制辦法並評估其難檢度Detection(D),計算風險優先數Risk Priority Number RPN=S*O*D,生產部門以此FMEA分析的結果，檢核各有關部門以及確實以改善後的措施執行,RPN是否符合要求,重新評定改善措施的RPN,擬定改善現行的管制辦法的負責單位及生效或完成日期,依風險優先數RPN較大者提出改善現行的管制辦法,召集小組,2022/12/16,33/72,PFMEA的实施人, 推荐小组,每一个FMEA都要有相应的负责人； FMEA应由一个固定的小组来实行； 负

16、责人对该小组负责； 负责人从其他与问题密切相关的职能部门中 指定工作人员作为小组成员； 小组成员的专业知识对建立FMEA是不可少的；,质量工程师； 可靠性工程师； 设备工程师； 工艺工程师； 设计工程师； 客户服务代表； ,2022/12/16,34/72,PFMEAs 的目的,识别潜在失效模式和后果严重性,识别关键特性,潜在过程缺陷等级化,注意消除过程顾虑和防止问题发生,2022/12/16,35/72,PFMEAs 的输出,过程失效模式的清单,关键特性清单,已确定优先等级的推荐措施清单,2022/12/16,36/72,PFMEA,2022/12/16,37/72,PFMEA,2022/1

17、2/16,38/72,PFMEA 什么时候完成,PFMEA是一个动态的文件，在制造和装配过程中 发生任何显著变化时，文件必须更新。,设计FMEA是一份动态文件，应在一个设计概念最终形成之时或之前开始，而且，在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其它信息时，应及时、不断地修改，并最终在产品加工图样完成之前全部结束。,2022/12/16,39/72,PFMEA的开发,过程FMEA的开发过程FMEA应从整个过程的流程图/风险评估开始。流程图应确定与每个工序有关的产品/过程特性参数。如果可能的话,还应根据相应的设计FMEA确定某些产品影响后果。用于FMEA准备工作中的流程图/风险评估图的复制件应伴随

18、FMEA过程。,2022/12/16,40/72,PFMEA的开发,2022/12/16,41/72,PFMEA表格的通常格式,三个组成部分；表头部分：提供信息，非强制性；主体部分：主干内容，强行性，条目不可更改；签名部分：反映权力和责任，非强制性；,2022/12/16,42/72,PFMEA的开发,1) FMEA编号，FMEA Number 填入FMEA文件编号，以便查询。,2) 系统、子系统或零部件的名称及编号 System, subsystem, or component name and number 填入所分析系统、子系统或零部件的名称、编号。,3) 过程责任, Design re

19、sponsibility 填入整车厂、部门和小组。如果知道，还应包括供方的名称。,4) 编制者, Prepared by 填入负责FMEA准备工作的工程师的姓名、电话和所在公司的名称。,2022/12/16,43/72,8) 核心小组, Core team 列出被授权确定和/执行任务的责任部门和个人姓名（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）。,PFMEA的开发,5) 车型年/车辆类型, Model Year(s) / Vehicle 填入将使用和/或正被分析的过程所影响的预期的车型年及车辆类型（如果已知的话）。,6) 关键日期, Key Date 填入FMEA初次

20、预定完成的日期，该日期不应超过计划开始生产的日期。,7) FMEA日期, FMEA date 填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。,2022/12/16,44/72,PFMEA的开发,9）过程功能/要求, Process Function/requirements 填入被分析项目的名称和编号。利用工程图纸上标明的名称并指明设计水平。在最初发布之前，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要满足设计意图的功能，包括该系统运行的环境信息(如说明温度、压力、湿度范围)。如果该项目有多种功能，且有不同的失效模式，应把所有功能都单独列出。简单描述被分析的过程或工序(如车，钻，攻丝

21、，焊接，装配)尽可能确切的说明,2022/12/16,45/72,关于失效,失效 物品的功能失去原先设定的运用效果。 失效的原因 错误 遗漏 没有或仅部分动作 产生危险 有障碍,2022/12/16,46/72,顾客会提出什么异议？,过程/零件怎么不能满足规范？,潜在失效模式,10) 潜在失效模式, Potential Failure Mode,所谓潜在失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式。,是对某具体工序不符合要求的描述,假定提供的零件/材料是合格的。,列出每一个潜在失效模式。假设这种失效可能发生，但不一定非得发生。,2022/12/16,47/72,找寻失效模式,a

22、 review of warranty records 保修记录； historical documentation 存档文件； customer complaints 顾客投诉； design FMEA 设计FMEA; other applicable documentation 其他适用文件;,2022/12/16,48/72,潜在失效模式,Murphy 定理,任何可能出错的东西都会出错,Murphy 定理是无处不在的；,失效模式目前没有发生并不意味着它永远不会发生。,2022/12/16,49/72,潜在失效模式,典型的失效模式,装配,漏装,扭矩过小,开路,接地,上下颠倒,扭矩过大,短路

23、,损坏,设备,尺寸太小,太深,偏离位置,不圆,尺寸超差,太浅,粗糙,尖,2022/12/16,50/72,潜在失效后果,A potential effect of the failure is the consequence of its failure on the next process, operation , product, customer, and/or government regulations.潜在失效后果指失效对下一个过程，工序（操作），产品，顾客，政府法规的产生的影响和后果。,What does the customer experience as a result

24、of the failure mode described?What happens or what is(are) the ramification(s) of this problem of failure?,2022/12/16,51/72,潜在失效后果,指失效模式对顾客的影响。顾客可以是下一道工序，后序工序或最终用户。这些都是必须考虑到的。,最终用户,后续工序,噪声,不稳定,粗糙,外观不良,功能欠缺,异味,龙头破损,无法紧固,无法安装到位,不连接,售后问题,危害操作者,2022/12/16,52/72,潜在失效后果,To identify the potential effects,

25、some of the documents one may review are Historical data; Warranty documents Customer complaints Field service data Reliability data Feasibility studies Similar current or past FMEAs,2022/12/16,53/72,严重度,12) 严重度（S）, Severity(S) 严重度是潜在失效模式发生时对顾客影响后果的严重程度（列于前一栏中）的评价指标。严重度仅适用于失效的后果。严重度的评估分为1到10级。,2022/

26、12/16,54/72,严重度,If the numerical value falls between two numbers always select the higher number;If the team has a disagreement in the ranking value the following may help. if the disagreement is an adjacent category, average out the difference.For example, if one member says 2 and someone else says

27、 6, the ranking in this case should be _. if the disagreement jumps one category, then consensus must be reached. Even with one person holding out, total consensus must be reached. No average, no majority. Everyone in that team must have ownership of the ranking. They may not agree 100 percent, but

28、they can live with it.,2022/12/16,55/72,评价指标,评价指标： 定性的； 定量的； 评估分为1到10级，也可以从1到5级； 1到10级采用得最多；,2022/12/16,56/72,级别/关键特性,Critical characteristics usually are associate with design FMEA because the hardware begins to be formalized in the design stage. Critical characteristics become of paramount importa

29、nce because they define the process requirements, sequences, tooling, and anything that can affect the customer or government regulations.,2022/12/16,57/72,级别/关键特性,The identification of the criticality or significance in the process FMEA is only to designate special controls for the process, assembl

30、y, and/or service FMEA. From here they are transferred to the control plan Examples of possible critical items may be Dimensions Specifications Tests Processes Tooling Usage,2022/12/16,58/72,级别/关键特性,Critical characteristics are identified when Process requirements can affect safety Process requireme

31、nts can affect compliance with government regulations Process requirements are necessary for special actions/controlsThe entry to this column is a “Y” for yes, or “N” for no, or a notation symbol.A good indication of criticality is when severity is rated 9 or 10 with occurrence and detection higher

32、than 3.,2022/12/16,59/72,PFMEA的开发,13) 级别, Classification 本栏目可用来对需要附加的过程控制的零部件、子系统或系统的一些特殊过程特性进行分级的（如关键、主要、重要、重点）。如果在过程FMEA中确定了某一级别，应通知负责设计的工程师，因为它可能会影响有关确定控制项目标识的工程文件。,2022/12/16,60/72,PFMEA的开发,14)潜在失效的起因/机理 Potential cause(s)/ Mechanism of Failure 所谓潜在失效起因是指失效是怎么发生的，并依据可以纠正或控制的原则来描述。在尽可能广的范围内，列出每个失

33、效模式的所有可以想到的失效起因和/或机理。,列表时应明确记录具体的错误或操作情况，应避免使用含糊不清的词语(如：操作者错误机器工作不正常),典型原因,扭矩不正确 工具破损,未润滑 热处理不正确(时间和温度),错误进给调节 零件放置错误,低气压 装配不正确,焊接不正确 电流、时间、压力不正确；,2022/12/16,61/72,PFMEA的开发,15) 频度(O)， Occurrence (O) 频度是指某一特定失效起因/机理(已列于前栏目中)出现的可能性。描述频度级别数重在其含义而不是具体的数值。只有导致相应失效模式的发生，才能考虑分级若可获得的话，用历史性数据.若无法获得历史数据，则用客观评

34、价。 潜在失效起因/机理出现频度的评估分为1到10级,2022/12/16,62/72,16)现行设计控制, Current Process Controls 现行的过程控制是对尽可能阻止失效模式的发生，或者探测将发生的失效模式的控制的描述。这些控制方法可以是象防错夹具之类的过程控制方法，或者统计过程控制（SPC），也可以是过程评价。评价可在目标工序进行，也可以在后续工序进行。 有三种类型的设计控制/特性可考虑，它们是: (1) 防止起因/机理或失效模式/后果的出现，或减少它们的出现率; (2) 查出起因/机理并就此找到纠正措施； (3) 查出失效模式；,PFMEA的开发,2022/12/16

35、,63/72,现行过程控制,过程控制举例： 量具计划 首件检查 制造过程防错 工序中的检查 培训,作业指导书 目视检查 触模(标记)零件 最终测试 产品审核,2022/12/16,64/72,PFMEA的开发,17)探测度(D), Detection (D) 探测度是指在零部件离开制造工序或装配工位之前，用第(2)种现行过程控制方法(列于16栏)来探测潜在失效起因/机理(过程薄弱部分)的能力的评价指标，或者用第(3)种过程控制方法探测后续的失效模式能力的评价指标。,指在零部件离开制造工序或装配工位之前，第二种现行过程控制方法找出失效起因/机理过程缺陷的可能性的评价指标； 或者用第三种过程控制方

36、法找出后续发生的失效模式的可能性的评价指标。,2022/12/16,65/72,PFMEA的开发,2022/12/16,66/72,PFMEA的开发,18)风险顺序数(RPN）, Risk Priority Number (RPN) 风险顺序数是严重度(S)、频度(O)和探测度(D)的乘积，见公式: RPN = (S)(O)(D)风险顺序数应当用于对过程中那些担心的事项进行排序(如用排列图)。RPN取值在1至1000之间，如果风险顺序数很高，小组必须采取纠正措施，努力减小该值。 在一般实践中，不管RPN大小如何，当严重度(S)高时，就应予特别注意。,2022/12/16,67/72,PFMEA

37、的开发,19)建议措施, Recommended action(s) 当失效模式按RPN排出次序后,应首先对级数最高的和最关键的项目采取纠正措施。任何建议措施的目的都是为了减小频度、严重度及探测度三者中的任何一个或所有的数值。增加设计确认/验证工作只能减小探测度。如果对某一特定的原因没有建议措施则在此栏内填写“无”。,用RPN排出失效模式顺序。对等级较高的项目制定纠正措施计划,应考虑以下措施：,推荐措施简单明了,高严重度(9或10)，虽然RPN较低,若推荐措施并不需要，在栏中写上“无”,2022/12/16,68/72,PFMEA的开发,20)责任(对建议措施) Responsibility

38、(for the recommended action)把负责建议措施执行的组织和个人及预计完成的日期填写在本栏中。,21)采取的措施 ， Action taken当实施一项措施后,简要记录具体的措施和生效日期。,2022/12/16,69/72,PFMEA的开发,22)措施后的RPN, Resulting RPN当明确了纠正措施后,估算并记录下措施后的严重度、频度及探测度数值。计算并记录RPN的结果。如没采取什么纠正措施，将“措施后的RPN”栏及对应的取值栏空白即可。 所有的措施后的RPN都应评审，而且如果有必要考虑更进一步的措施，还应重复(19)到(22)的步骤。,跟踪, Follow-up 负责过程的工程师应负责保证所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个动态文件，它不仅应体现最新的设计水平,还应体现最新的有关纠正措施，包括开始正式投产后发生的设计更改和措施。,2022/12/16,70/72,总结,减少严重度,所需要的设计或过程,减少频度,通过预防技术减少或控制起因,推荐措施 - 优先级次序,防止失效模式或起因的发生 发现起因并组织纠错 发现失效模式,