失效模式及后果分析课件.ppt
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1、失效模式及后果分析,Potential Failure Mode and Effects Analysis,Training Book. FMEA,第一章 概论1.1 什么是FMEA? 潜在的失效模式及后果分析(Potential Failure Mode and Effects Analysis,简称FMEA), 是在产品/过程/服务等的策划设计阶段,对构成产品的子系统,零部件,对构成过程,服务的各个程序逐一进行分析,找出潜在的失效模式,分析其可能的后果,评估其风险,从而预先采取措施,减少失效模式的严重程度,降低其可能发生的概率,以有效的提高质量与可靠性,确保顾客满意的系统化活动,第一章 概
2、论 FMEA与FMA(Failure Mode Analysis), FMA是对产品/过程已经发生的失效模式分析其产 生的原因,评估其后果及采取纠正措施的一种活动。 FMA是进行FMEA的重要的资料。 FMEA是一种事前行为,FMA是一种事后行为;, FMEA与FTA(Failure Tree Analysis) FMEA从局部失效入手,分析其对上一级系统、相关部分、 下游程序以及总体系统的后果; FTA由系统的失效模式入手,分析造成该系统失效的原因。 FMEA是沿着由下而上的分析途径, FTA是沿着由上而下的分析途径。,第一章 概论 FMEA的种类 按其领域分成以下几种: SFMEA 系统F
3、MEA DFMEA 产品FMEA PFMEA 过程FMEA AFMEA 应用FMEA SFMEA 服务FMEA PFMEA 采购FMEA,第一章 概论1.2 FMEA的历史 60年代中期美国航天工业首次采用FMEA. 70年代美国的海军和国防部应用,并制定了有关标准。 70年代后期汽车界应用,作为设计评审的一种工具; 1993年,三大汽车公司联合编写了FMEA手册,并正式出 版作为QS9000质量体系要求文件的参考手册; 1994年,SAE发布SAEJ1739-潜在失效模式及后果分析; FMEA被广泛应用于其他行业,如卫生、电子、运输等。,第一章 概论 1.3 为什么要进行FMEA? 有助于对
4、设计中问题的早期发现,从而避免和 减少晚期修改带来的损失,使开发的成本下降; 有助于可制造性和装配性的早期考虑,利于实 施同步工程技术; 有助于更有利的设计控制方法,为制定设计计 划,质量控制计划提供正确的、恰当的根据;,第一章 概论1.3 为什么要进行FMEA(续)?给出的失效模式的风险评估顺序,提供改进设计的优先控制系统,从而引导资源去解决需要优先解决的问题。识别特殊特性的重要工具,结果用来制定质量控制计划。一个组织的经验积累,为以后的设计开发项目提供宝贵的参考。发挥集体的经验与智慧,使设计表现出组织的最佳水平,提供了一个公开讨论的机会。,1.4 由谁来做FMEA?依靠小组的共同努力必须组
5、成一个包括设计、制造、装配、售后服务、质量及可靠性等方面的专家小组;与设计有关的上游和下游部门;对有专利权的设计,可由供方制定。,第一章 概论1.5 DFMEA实施时机?设计方案初步确定时应开始FMEA初稿的编制。作为设计活动的一部分,应该在设计任务完成之时完成FMEA工作;在整个产品寿命周期内,根据反馈信息,在进行设计修改时对FMEA进行重新评审和修改。 FMEA是一个动态的文件。,第一章 概论1.4 PFMEA实施时机? 开始于可行性阶段之前或过程中,在工装制造之前。 在过程设计完成之时完成工作 (如过程设计文件); 是一个动态文件,失效链,根源模式,中间模式,最终模式,充电时不能限压,电
6、池发生过充,焊锡脱落,线路板短路,跌落时发生震动,环境条件,锡渣碰到线路板,电池发热,伴生模式,电池损坏,第一章 概论1.6 失效链,水箱支架断裂,水箱后倾,与风扇碰撞,水箱中冷却液泄露,冷却系过热,汽车停驶,根源模式,中间模式,最终模式,不平道路引起震动与车体扭转,环境条件,产生异响,伴生模式,发动机气缸,最终模式,第一章 概论1.7 顾客的概念最终顾客:产品/使用的使用者直接顾客:下一道工序或用户中间顾客:下游工序或用户其他凡是产品/服务受益或受损者均在广义顾客概念之中。,第一章 概论1.8 DFMEA与PFMEA的联系既有明确分工又有紧密的联系:产品设计部门的下一道工序是过程设计,产品设
7、计应充分考虑可制造与可装配性问题,由于产品设计中没有适当考虑制造中技术与操作者体力的限制,可能造成失效模式的发生。产品设计FMEA不能依靠过程检测作为控制措施 PFMEA应将DFMEA作为重要的输入。对DFMEA中表明的特殊特性也必须在PFMEA中作为重点分析的内容。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA)2.1 DFMEA的准备工作 建立小组 必须的资料: 经由质量功能展开(QFD)而得到的设计要求; 产品可靠性与质量目标; 产品的使用环境 以往类似产品的失效分析(FMA)资料 以往类似产品的DFMEA资料 初始工程标准; 初始特殊特性明细表。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.1
8、 DFMEA的准备工作(续)所要分析的系统、子系统或零部件的逻辑框图。它表明信息、能量、力、流体等的流程。明确该系统的输入、过程及输出。表明系统内零部件的联系和关系。,逻辑框图,开关开/关,灯罩A,弹簧F-,灯泡总成D,电池B,极板E+,零件A.灯罩B.电池C.开关D.灯泡总成E.电极F.弹簧,连接方法1.不连接2.铆接3.螺纹连接4.卡扣连接5.压紧连接,2,3,4,4,1,5,5,电池A,负极镍带 B,正极镍带 C,PTC D,胶 布 E,零件A.灯罩B.电池C.开关D.灯泡总成E.电极F.弹簧,连接方法1.不连接2.铆接3.螺纹连接4.卡扣连接5.压紧连接,A.灯罩B.零件电池C.开关D
9、.灯泡总成E.电极F.弹簧,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.1 DFMEA的准备工作(续) 填写表头 FMEA编号 系统、子系统或零部件的名称及编号 设计责任部门,包括供方名称 编制者 型号 关键日期(预定FMEA完成日期,不应超过设计图样完成日期) FMEA日期(初稿日期和最新修订日期) 小组成员(姓名、单位、电话等),第二章 产品设计FMEA(DMFEA),2.2 系统/子系统/零部件的功能,产品可靠性: 产品在规定的条件下和规定 的时间内完成规定功能的能力。,不能完成规定的功能就称失效。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.2 系统/子系统/零部件的功能 所谓功能,就
10、是:设计这个系统/子系统/零部件做什么? 根据客户需要,经过QFD明确的设计要求。 满足设计要求,该“产品”的具体的要求是什么? 一个零部件的功能往往是多项的,这种情况下,必须把所有的功能全部列出,不能遗漏。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.2 系统/子系统/零部件的功能 一个零部件的功能往往是多项的,这种情况下,必须把所有的功能全部列出,不能遗漏。 列出完成这些功能的重要的环境条件。 列出设计要求的寿命。 以上要求尽可能给出可度量的要求。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.2 系统/子系统/零部件的功能 除满足最终顾客的要求而确定的功能外,还要考虑满足直接顾客和中间顾客
11、的要求。其中可制造性和装配性的要求尤为重要。 满足顾客期望的功能的同时,还会产生顾客非期望的功能。他们常常与安全与政府法规的符合性相关。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.3 潜在失效模式 失效:散失功能。失效模式:失效表现的形式。潜在即失 效可能发生,但不一定发生。 两类失效模式: I类失效模式:不能完成规定的功能。 如:变形、低容量、内阻大、寿命差、断路等 II类失效模式:产生了有害的非期望功能。 如:漏夜、爆炸、短路等,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.4 潜在失效后果 潜在失效后果:指失效模式可能带来的对完成预定功能的影 响,以致带来顾客的不满意,和不符合安全和政府
12、的法规。 失效后果的分析,要运用失效链分析方法,搞清楚直接后果、中间后果和最终后果。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.4 潜在失效后果 失效后果可以从以下几个方面考虑: 对完成预定功能的影响; 对上一级系统完成功能的影响; 对系统内其它零件的影响; 对顾客满意的影响; 对安全和政府法规符合性的影响; 对整个系统的影响;,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.5 后果严重性评估 严重度S 严重度是失效模式发生时对顾客影响后果的严重程度的 评价。 要减少失效的严重度级别数值,只能通过修改设计来实现。 严重度的评分采用1-10分制。,严重度评估,第二章 产品设计FMEA(DMFEA
13、) 2.6 失效模式重要程度等级 指出产品特性的重要性。 凡是识别为特殊特性,需要特殊过程控制的应当以适当 的符号在此栏中标识,使用顾客规定的符号,并在建议 栏中说明。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.6 失效模式重要程度等级 特殊特性: 显著影响安全和政府法规符合性的特性; 显著影响顾客满意的特性。 当严重程度大于8时,应确认为特殊特性。 当严重度为5-8,而频度大于3时,确认为重要特性。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA)2. 潜在的失效起因机理 研究失效可能的原因与机理,是为了能够正确采取控制措 施,防止失效的发生或减少其发生的可能性。 研究的失效原因与机理,是指引失效模
14、式的可能的设计薄 弱点。 简明扼要,但要尽可能全面的找出可能想到的失效原因和 机理,以便于对症下药,采取纠正措施。 注:不要把产品的工作环境作为我们的分析目标。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 原因机理的评估可以包括以下两个方面: 与制造、装配无关的原因,亦即,当制造与装配符合技 术规范的情况下,发生了失效。 分析潜在失效原因机理可以采用以下途径: 现有的类似产品的FMA资料; 应用失效链,找出直接原因、中间原因和最终原因; 应用五个“为什么”,一般都有可能找到根源原因。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 应用因果图,从人、机、
15、料、法、环等方面分析。 应用排列图,相关分析,实验设计等方法,从可能的多 因素原因中找出主要原因。 应用失效树分析(FTA)找出复杂系统的失效原因与机理。 充分发挥小组的经验,采用头脑风暴法,对可能的原因 进行归纳分析。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 与制造/装配有关的原因。 在技术上或操作者体力上的限制与难度,以及容易产生 误操作而引起的潜在失效,即与产品设计中可制造性与 装配性有关的问题。纯属制造与装配过程有关的问题, 原则上可由PFMEA来进行。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 零件正反面均可装入,左右相近的零件无明显
16、表识引起误装配而造成失效。 缺乏适宜的对中设计,使对中困难或容易对中错误; 技术规范要求与现有的过程能力不协调; 操作需要操作者精力高度集中,操作者容易疲劳,或难以正确操作 材料选材或处理方式不当,加工困难 零件过重,空间太小等造成造成加工困难。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 产品设计对制造/装配的变差过于敏感。 难以检查、调整或保养。 在产品设计的FMEA中对制造/装配问题的考虑可归纳为: 误操作; 技术与体力的限制; 对变差的敏感性。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2. 潜在的失效起因机理 典型的失效起因有: 材料选择不当,设计寿命评估不当,应
17、力过大,润滑不足,维修保养说明不当,环境保护不够,计算错误等。 典型的失效机理有:屈服,疲劳,材料不稳定,磨损,腐蚀等。,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.8 失效模式出现可能性大小的评估-频度(O) 频度是指某一失效机理或起因出现的可能性,失效模型出现可能性大小的评估 通过设计更改来消除或控制失效起因或机理是降低频度的唯一途径。 频度采用1-10分制。,频度估计可以参考以下表格,第二章 产品设计FMEA(DMFEA) 2.8 失效模式出现可能性大小的评估-频度(O) 4、频度的估计可以参考以下资料: 类似的零件或子系统的维修资料; 设计的零件与过去零件的差别; 使用条件有否变化;
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