03776FMEA 潜在失效模式及后果分析.doc
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1、FMEA潜在失效模式及后果分析目 录第一章:FMEA的基本概念一、 FMEA的渊源二、 FMEA的特征三、 国际间采用FMEA的状况四、 潜在失效的定义五、 潜在的失效分类六、 常用的潜在失效等级划分七、 常用的潜在失效分析方法八、 FMEA的功用第二章:FMEA的实施要求一、 总要求二、 设计FMEA1、 概述要求2、 顾客的定义3、 设计FMEA的实施要求4、 设计FMEA的准备和开发工作三、 过程FMEA1、 概述2、 顾客的定义3、 过程FMEA的实施要求4、 过程FMEA的准备与开发附录A 设计FMEA框图示例附录B设计FMEA表(范例)附录C过程FMEA流程图/风险译估示例附录D过
2、程FMEA表(范例1-4)附录E朮语 第一章FMEA基本概念一、 FMEA的渊源1、 FMEA于1950年由格鲁曼飞机公司提出,用在飞机主控系统的失效分析。2、 1957年波音与马丁公司在1957年正式编制FMEA作业程序,列入其工程手册3、 60年代期,美太空总署将FMEA成功地应用于太空计划。4、 1980年修改为MIC-STD-1629A,延用至今5、 1985年由国际电工委员会(IEC)出版的FMEA国际标准(IEC812),即参考MIC-STD-1629A加以部分修改而成。二、 FMEA的特征1、 FMEA是一项以潜在失效为讨论重点的支持性或辅肋性的可靠度技术。2、 FMEA用表格方
3、法进行工程分析,使产品在设计与制程规划时,早期发现缺陷及影响程序以便及早提出解决之道。3、 FMEA是一种系统化的工程设计辅助工具。4、 S9000的FMEA参考手册因分析对象不同分成“设计FMEA”及“制造FMEA”,而MIC-STD-1629因分析项目缺少现行管制方法,故适合设计时使用。5、 FMEA为归纳法的应用,根据零组件的潜在失潜数据,由下而上推断系统的失效模式及其后果,是一种向前推演的方法。三、 国际间采用FMEA的状况1、 CE标志,以FMEA作为安全分析方法。2、 ISO9004 7.3.3设计和开发审查要求以FMEA作为审查的要项。3、 ISO14000,以FMEA作为重大环
4、境影响而分析与改进方法。4、 QS9000以FMEA作为设计与制程潜在失效分析方法。 四、 潜在失效的定义中: 在潜在失效分析中,首先要明确产品的可能失效是什么,否则产品的数据分析和可靠性译估结果将不一样,一般而言,潜在失潜是指:1. 在规定条件下(环境、操作、时间)可能不能完成既定功能。2. 在规定条件下,产品参数值可能不维护在规定的上、下限之间。3. 产品在工作范围内可能导致零组件的破裂、断裂、卡死等损坏现象。五、 潜在的失效分类:潜在的失效分类应根据失效原因、危害度、失效程度与产生的频率加以分类,一般的分类原因如下:失效类别分类原则1致命失效危及产品安全,可能导致人身伤亡,或引现重要总成
5、报废,造成重大经济损失对周围环境造成重大危害。2严重失效影响产品安全,可能导致主要总成,零组件损坏或性能显著下降,且不能用简易工具和备件在短时间(约30min)修复。3一般失效会造成产品性能下降,但不能影响产品安全,一般不会导致重要总成及零组件损坏,并可用简易工具和备件在短时间内(30min)修复。4轻微失效一般不会导致性能下降,不需要更换零件,用简易工具在短时间(5min)内能轻易排除。六、 常用的潜在失效等级划分失效等级严重程度1级能够导致系统功能失效,造成系统或环重大损失,并(或)导致人员伤亡。2级能导致系统功能失效,造成系统或环境的重大损失,不会造成人员伤亡。3级能导致系统功能下降,对
6、系统或环境或人员均无显著损害。4级对系统功能有所影响,但对系统、环境、人员无害七、 常用的失效分析方法失效分析常用方法圖 示 法直方圖法因果圖法柏拉圖法分 析 法及后果分析法潛在失效模式FMEA故障樹分析法綜 合 分 析 法FMEA與FTA綜合分析八、FMEA的功用阶 段功 用设计时间1.发掘所有可能的失效模式2.依固有的技朮进行设计变更3.必要之处采可靠性高的零组件开发阶段1.明确把握失效原因,并实施适当的改善2.零件安全的宽放确认3.寿命、性能、强度等的确认制造阶段1.活用工程设计,进而改善制程上的弱点2.利用FMEA过程制订必要的制程标准1.对不同的环境产生的失效,以FMEA克服2.对不
7、同的使用法产生的失效,以FMEA克服第二章 FMEA的实施要求一、 总要求 继续改进产品质量是一个企业应作出和必须履行的承诺,因此将FMEA作为专门的技朮应用以识别并帮助消除潜在隐患则是非常重要的。一个全面实施FMEA的企业能够避免许多质量问题的发生。 虽然在企业执行FMEA的最重要因素之一,它是一个“事前行为”,而不是“事后练习”。为达到最佳效益,FMEA必须在设计或过程失效模式被意的纳入设计产品之前进行,就要先花时间很好地进行综合的FMEA分析,以便能够容易地、低成本地对产品或过程进行修改,从而减少或消除因修改而带来更大损失机会。运用FMEA是一个相互作用的过程,永无止境。二、 设计FME
8、A1、概述: 设计FMEA主要是由“负责设计的工程师/小组”采用的一种分析技朮,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潜效模式及相关有机因/机理。应译估最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统或系统时,一个工程师和设计组的设计思想(包括根据以往的经验和教训对可能出现问题的项目的分析)。这种系统化的方法体现了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程,并使之规范化、文件化。 设计FMEA能够通过以下几方面支持设计过程,降低失效风险:a) 有助于对设计要求和设计方案进行客观译估;b) 有助于对制造和装记要求的最初设计;c) 有助于在设计/开发过程中考虑潜在失效模式及其对系统和产品
9、性能/功能影响的可能性;d) 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;e) 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;f) 为推荐和跟踪降低风险的措施提供一个公开的讨论形式;g) 为将来分析研究现场情况,译估设计的更改及开发更先进的设计提供参考,FMEA可成为促进有关部门间充分交换意见铁催化剂,从而提高整个团体的工作水平。2、顾客的定义设计FMEA中“顾客”的定义,不仅仅是指“最终消费者”,还包括负责型体设计(如车型设计)、装记过程设计的工程师/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。3、设计FMEA的实施要
10、求 FMEA的全面实施要求对所有新的部件、更改的部件以及应用或环境有变化的沿用零件进行设计FMEA。 在最初的设计FMEA过程中,负责设计的工程师应能够直接地、主动地联系所有有关部门的代表。这些部门应包括:装配、制造、材料、质量、服务、供货商,以及负责下一总成的设计部门等。但任何(内部或外部的)组织设计元素应向负责设计的工程进行咨询。 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三前全部结束。 设计FMEA在体现设计意图的同时,应考虑到制造/装配的要求是相互联系的,因而须保
11、证制造/装配能够实现设计意图。对于制造/装配过程中可能发生的潜在失效模式和其机因/机理,则通过过程FMEA来对它们进行识别,控制其影响,但也可以包含在设计FMEA之中。 设计FMEA不是靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷,而是要充分考虑制造/装配过程中技术的/体力的限制。例如:a) 必要的技模斜度;b) 表面处理的限制;c) 装配空间/工具可接近性;d) 钢材硬度的限制;e) 过程能力/性能等。4.设计FMEA的准备和开发工作 负责设计的工程师应拥有许多用于设计FMEA准备工作的文件。设计FMEA应从列出设计希望做甚么及不希望做甚么开始,即设计意图。应将通质量功能展开(QFD)、产品要求文件,已
12、知的产品要求和/或制造/装配要求等确定的顾客要需求综合起来。期望特性的定义域明确,就越容易识别潜在的失效模式,采取纠正措施。 设计FMEA应以所要分析的系统、子系统或零部件的框图开始。附录A给出了一个框图的示例。这个方框图也可指示出信息、力、流体等的流程。其目的在于明确对于框图的入,框图中完成的过程,以及来自框图的输出。 框图说明了分析中包括的各项目之间的主要关系,并建立了分析的逻辑顺序。用于FMEA准备工作中的这种框图的复制件应伴随FMEA过程。 为了便于将潜在的失效及其后果的分析形成文件,已设计出专用表格,见附录F 下面将详细介绍这种表格的具体运用,所述的各项序号都相应标在表中对应的栏目内
13、。完成的设计FMEA表格的示例见附录B1) FMEA编号填入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注明适当的分析级别并填入所分析的系统、子系统或零部件的名称编号。3) 设计责化填入整车厂(OEM)部门和小组。如果知道,还庆包括供方的名称。4) 编制者(准备者)填入负责FMEA准备工作的工程师的姓名、电话和能在公司的名称。5) 车型年/车辆类型(车型/年份)填入将使用和/或正被分析的设计所影响的预期的设计年号及车辆类型(如果已知的话)。6) 关键日期(生效日期)填入FMEA初次预定完成的日期,该日期不能超过计划生产的日期。7) FMEA日期填入编制FMEA原始稿的日期
14、及最新修订的日期。8) 核心小组列出有权参考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、地址等另行列表)。9)项目/功能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。10)潜在失效模式所谓潜在失效模式是指系列、子系列或零部件有可能未达到设计意图的形成。它可能是高一级子系统、系统的潜在失效模式的现因,也可能是它低一级的零部件潜在失效模
15、式的后果。 对一个项目及其功能,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。建议将以往TGW(运行情况不良)的研究,问题报告以及小组的“头脑风暴”的评审作为出发点。 只可能在特定析运行环境条件下(如热、冷、干燥、灰尘等)以及特定的使用条件下(如超过平均里程、不平的路段、仅在城市作驶等)发生的潜在失效模式也应当考虑。 典型的失效模式可以是但不限于下列情况:裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路(电器)、氧化、断裂等。 注:应用规范化,专业性的术语来描述潜在失效模式,而不同于顾客所见的现象。11)潜在失效后果(效应)潜在失效的后果,就是失效模式对系统功能的影响,就如顾客感受的一样。
16、要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果,要记住顾客可能是内部的顾客,也可能是外部最终的顾客。要清楚地说明该功能是否会影响到安全性或与法规不符。失效的后果必须依据所分析的具体系统、子系统或零部件来说明。还应记住不同级别系统、子系统和零件之间还存在着系统或零部件来说明。还应记住不同级别系统、子系统和零件之间还存在着系统序次上的关系。比如,一个零件的断裂可能引现总成的振动,从而导致系统运行的中断。这种系统运行的中断会引现性能下降,最终导致顾客的不满。因此就需要整个设计FMEA小组的努力尽可预见失效的后果。 典型的失效后果可能是但不限于:噪音、工作不正常、剎车失灵、操作费力、电性能退化、冷却不
17、够、乱档、跳动、电动窗不作用、不良外观、运行中断、粗糙、异味、工作减弱等。12)严重度是潜在失效模式发生时对下序零件、子系统、系统或顾客影响后果的严重程度的译价指标。严重度仅适用于后果。要减少失效的严重度级别数值,只能通过修改设计来实现,严重度的译估分为1到10级。 推荐的译价准则(小组对译定准则和分级规则应意见一致,即使因为个别产品分析对准则作了修改也应一致) 后果 译价准则:后果的严重度严重度无警告的严重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前提下所发生并影响到行车安全和/或不符合政府的法规。10有警告铁严重危害这是一种非常严重的失效形式,是在具有失效预兆的前提下所发生并
18、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,顾客感觉有些不舒服。6低车辆(或系统)能运行,但舒适性或方便性项目能下降,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,大多数顾客会发现有缺陷。4轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求,有一半顾客会发现有缺陷。3很轻微配合、外观或尖响、卡嗒响等项目不符合要求,很少的顾客会发现有缺陷。2无无影响113)级别本栏目可用于对零部件、子系统或系统的产品特性分级(如关键、主要、重要、重点等)
19、;它们可能需要附加的过程控制。 任何需要特殊过程控制的项目,应用适当的字母或符号在设计FMEA表格中“级别”控制栏中注明,并应在“建议措施”栏中记录。每一个在设计FMEA中如上标识的项目应在过程FMEA中有特殊的过程控制。14)潜在失效的现因/机理所谓潜在失效现因是指一个设计薄弱部分的迹象,其作用结果就是失效模式。在尽可能广的范围内,列出每一个失效模式的所有可以想到的失效现因和/或机理。应尽可能简明扼要、完整地将现因/机理列出来,使得对相应的现因,能采取适当的纠正措施。典型的失效现因可包括但不限于下列情况:规定的材料不正确、设计寿命估计不足、应力过大、润滑不足,维修保养说明不当、环境保护不够、
20、计算错误。典型的失效机理可包括但不限于:屈服、疫劳、材料不稳定、蠕变、磨损和腐蚀。15)频度频度是指某一特定失效现因/机理(已列于前栏中)出现的可能性。描述频度级别数重在其含又而不是具体的数值。通过设计更改来消除或控制一个或更多的伯效现因/机理是降低频度数的唯一途径。潜在失效现因/机理出现频度的译估分为1到10级,在确定这个估计值时需要考虑下列问题:a) 类似零部件或子系统的维修案及维修服务经验如何?b) 是否为沿用以前使用的零部或子系统,还是与其相似?c) 相对先前水平的零部件或子系统作的变化有多显著?d) 是否与原有水平的零部件有根本不同?e) 是否是全新零件?f) 零件的用途有无变化?g
21、) 有哪些环境改变?h) 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?应运用一致的频度分级规则,以保证连续性。所谓的“设计寿命的可能失效率”是根据零部件、子系统或系统在设计的寿命过程中预计发生的失效数确定的。频度数的取值与失效率范围有关,但并不反应实际础现的可能性。推荐的译价准则(小组肆译定准则和分级规则应意见一致,即使因为个别产品分析对准则作了修改也应一致)失效发生可能性可能的效率频度很高:失效几几乎不可避免1/210 1/39高:反复发生的失效 1/88 1/207中等:偶尔发生的失效 1/806 1/4005低:相对佷少的失效 1/20004 1/150003极低:失效不太
22、可能发生 1/1500002 1/1500000116)现行设计控制列出预防措施,设计确认/验证或其它活动,这些活动将保证该设计对于所考虑析失效模式和/或机理来说是充分的。现行的控制方法指的是那些已经用于或正在用于相同或相似设计中的那些方法(比如道路试验、设计译审,失效/安全(减压阀)、数据研究、台架/试验室试验、可行性译审、样件试验和使用试验等)。有三种类型的设计控制/特殊可考虑,它们是:(1)防止现因/机理或失效模式/后果的出现,或减少它们的出现率;(2)查出现因/机理并就此找到纠正措施;(3)查明失效模式。17)探测度(D)或曰难检度探测度是指在零部、子系统或系统报产之前,用第(2)种,
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