潜在失效模式与后果分析教材.ppt
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1、防错,潜在失效模式与后果分析FMEA,ISO/TS16949:2002质量工具,公开课专题教材,深圳市弘熙企业管理咨询有限公司,1,滕 文,第一讲 FMEA概述第二讲 实施FMEA运用的基本方法 第三讲 DFMEA的建立和运用第四讲 PFMEA的建立和运用第五讲 FMEA与其它工具之间的关系和质量 目标及其运用的技巧要点,课程内容,2,结构性的方法:识别产品或流程可能出现失误的各种方式评估特定因素所产生的风险 对旨在降低风险的改善活动进行排序评估设计确认计划(产品)或现行的控制计划(流程)主要指导方向:确认产品、服务和流程可能发生失败的各种方式并消除或降低其发生的机会,第一讲 FMEA概述,3
2、,FMEA的发展史:FMEA出现于60年代航空航天工业项目 1974年美海军用于舰艇装备的标准,首先将它用于军事项目合约。1970年晚期,汽车工业将FMEA作为在对其零件设计和生产制造的会审项目的一部分。1980年初,产品事故责任的费用突升和不断的法庭起诉事件发生,使FMEA成为降低事故的不可或缺的重要工具,并由开始的500多家公司扩展到其供货商。1993年包括美国三大汽车公司和美国质量管理协会在内的美汽车工业行动集团组织采用,编制了FMEA参考手册。,第一讲 FMEA概述,4,什么是失效模式分析 确定流程或产品失效的方式 规划预防失效的方法,Failure Mode(cause)Effect
3、 Analysis,第一讲 FMEA概述,5,FMEA将原因和结果联系起来定义-FMEA它是一种用于下列目的的结构化方法 确定流程不能满足客户关键要求的形式 估计具体原因所导致失效方式的风险性 评估当前预防这些失效再次发生的控制计划 对为了改进流程而采取的措施排定先后次序 确定产品或流程失效的形式然后指定预防失效的计划,第一讲 FMEA概述,6,FMEA的工作原理 明确潜在的失效模式并对失效所产生的后果进行评分 客观地评估各种原因出现的可能性以及当某种原因出 现时检测出该原因的能力 对各种潜在的产品和流程失效进行排序 把重点放在消除产品和流程存在的问题上并帮助预防 问题的再次发生,第一讲 FM
4、EA概述,7,系统-在最初的概念及设计阶段中用来分析系统及子统 专注于潜在的失效模式(因设计问题导致系统功 能失败)设计-在产品投入生产前,用于分析产品设计 专注于产品功能假设产品是按规格生产的,第一讲 FMEA概述,8,流程-用以分析流程 专注于流程输入(在制造流程中可能出错的过 程)假设所有部件都符合设计需求,第一讲 FMEA概述,9,FMEA的基本概念与构成 定义术语 失效模式 一个零件或产品不能满足规范的形式 通常与缺陷和不符合要求有关,第一讲 FMEA概述,10,Failure Mode失效模式(范例)(温度过高)(不正确的 PO数值)(表面污染)(未接电话(客户服务))(涂漆太薄)
5、,在规定条件下不能完成其规定的功能,或参数不能保持在规定范围内,或操作者失误,造成产品功能失效,及因应环境力变化导致功能丧失。,第一讲 FMEA概述,11,第一讲 FMEA概述,12,原因 引起失效模式的一种缺点 原因是引起变异的根源这些变异与流程的关键输入变量有关 结果 如果不对失效模式予以预防或纠正它将对客户产生影响 客户可以是下道工序的客户也可以是终端客户,失效模式可以被认为是一种在流程中的”缺陷”而结果则是对客户需求的”影响”,第一讲 FMEA概述,13,第一讲 FMEA概述,14,FMEA的指标严重性(SEV)结果对客户的影响程度如何?发生频率(OCC)失效模式的原因发生的概率有多大
6、?检出性(DET)现有系统探测到失效的原因或者后果的能力如何?风险优先级数(RPN)=SEV x OCC x DET,第一讲 FMEA概述,15,风险优先级数(RPN)=SEV x OCC x DETFMEA 计算风险评分:分值:1(最好)到10(最差)严重性(SEV)结果对内部的和外部的客户的影响有多显著发生频率(OCC)导致产生失效模式的原因其出现的可能性如何检出性(DET)当前系统有多大的把握检出原因和失效模式如果出现的话,第一讲 FMEA概述,16,Preparation,7、列出流程输入变化原因的方式并确定失效模式及其影响8、列出其它的原因变异源和有关的失效模式及其结果9、为每一种原
7、因指定严重性发生频率和检出率10、针对每一种潜在的失效模式场景计算风险优先级,第一讲 FMEA概述,17,何时开始FMEA?当设计新的系统新的产品和新的流程时 当改变现有设计或流程时 当现有设计/流程用于新的应用场合或新的环境中 完成解决问题的研究之后防止问题的再次发生,第一讲 FMEA概述,18,何时开始FMEA?对于系统FMEA,在定义系统功能之后但在选定具体 的硬件之前 对于设计FMEA,在定义产品功能之后但在设计得到 批准并投入制造之前 对于流程FMEA,当产品图纸初稿完成以后,第一讲 FMEA概述,19,FMEA 何时结束?当一项设计完成并交付生产时我们认为一个设计FMEA 已经完成
8、 只要一个流程没有从生产线上退出,流程FMEA 将永 远不会结束,第一讲 FMEA概述,20,谁来准备FMEA?建议由团队集体来准备FMEA 可靠的制度或产品均可以成为FMEA 团队的基础 一个可靠的设计要求所有受影响的部门均派代表参 加团队成员中应包括设计制造装配 质量可靠性服务采购测试供应商和其他必要的专家。,第一讲 FMEA概述,21,谁来更新FMEA?负责系统或产品的人应该负责更新FMEA 供应商负责对自己的FMEA 进行更新,第一讲 FMEA概述,22,现有的控制(有时是指确认的方法)系统化的方法/设备来预防或探测失效模式三种类型的控制方法类型 1:防止失效模式及导致失效模式的因素。
9、(最好)类型 2:及时探测到失效模式,在结果发生前采取正确 的行动类型 3:探测失效模式发生后的影响。,现有的控制方法,第一讲 FMEA概述,23,预防系统包括错误防止,自动控制及set-up确认 探查包含查核、查检表、检验、实验室测试、训练、SOPs及预防性维修等,第一讲 FMEA概述,现有的控制方法,24,FMEA的两种分析方式:第一:使用历史数据,针对相似产品、服务、保证数据、顾客抱怨、及其它可取得信息,加以定义 失效。第二:使用统计推论、仿真分析、同步工程及可靠度工程等以确认及定义失效。如果正确及适当地使用,FMEA 方法会使评价行动更准确及更有效率。,第二讲 FMEA运用的思考方法,
10、25,任务确认,决定分析层次,列举故障模式,机能方块图,流程步骤分析表,选定故障模式,制作FMEA表,列举故障原因,提出对策方案,RPN评价选定对像,B.S故障事例,试验报告不良报告顾客抱怨,经验累积,DFMEA,PFMEA,系统、子系统、零件,第二讲 FMEA运用的思考方法,26,1.设计不当2.制造不当3.使用不当4.磨耗5.安装不正确6.逐渐老化,1.实体破坏2.操作中失效3.功能退化4.功能不稳定,1.安全失效2.机能失效3.管制失效感觉、外观,人,机,料,法,环,CAUSE,MODE,EFFECT,第二讲 FMEA运用的思考方法,27,系统,零组件子系统 主系统,设计,制程,人力设备
11、方法材料量测环境,重点:使系统失效之影响降至最低,目标:使系统品质、可靠性、成本及维护性提升至最佳状态,重点:使设计失效之影响降至最低,目标:使设计品质、可靠性、成本及维护性提升至最佳状态,设备,工具、工作站生产线作业员训练制程及量具,重点:使制程失效之影响降至最低,目标:使制程品质、可靠性、成本及维护性提升至最佳状态,第二讲 FMEA运用的思考方法,28,因果分析法,第二讲 FMEA运用的思考方法,29,因果分析法,第二讲 FMEA运用的思考方法,30,第二讲 FMEA运用的思考方法,31,第二讲 FMEA运用的思考方法,32,系统,子系统,零组件,车体,内部,车窗,车门密封带,玻 璃,外
12、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,设计功能方块图,第二讲 FMEA运用的思考方法,33,功能树和故障树,功能:提供座位支撑稳定的附着潜在失效模式:座椅支撑结构失效座椅支撑过度偏斜功能:提供令人愉悦的外观潜在失效模式:,系 统,功能:提供结构的支撑潜在失效模式:结构的失效过多的偏斜 功能:提供正确完成本架几何数据 的尺寸管制 潜在失效模式:本车架安装点的长度太长 本车架安装点的长度太短 功能:支撑架总成生产方法(焊接)潜在失效模式:,设计目标1、骑乘至少3000小时不需保养,及10000小时的骑乘寿命2、适应99.
13、5%男性成人舒适的骑乘3、其它功能:容易骑用潜在失效模式驾驶困难踩踏困难 功能:提供可靠的交通 潜在失效模式 链条经常损坏 轮胎经常需要保养 功能:提供舒适的交通 潜在失效模式 座椅位置令骑乘者 感到不舒服,子系统,零 组 件,车架总成,扣链齿轮总成,下后方管,扣链齿轮管,第二讲 FMEA运用的思考方法,手把总成,前轮总成,后轮总成,座椅总成,链条总成,34,DFMEA的顾客(输入)设计FMEA 中,对“顾客”的定义通常不仅是指“最终使用者“,但也可能是车辆设计工程师/小组,或较高阶层之组装作业,及/或生产过程(例如:制造、组装作业、服务作业)负责工程师。,第三讲 DFMEA建立和应用,35,
14、跨功能小组在开展设计FMEA时,应参考以下文件和资料:保修信息。顾客抱怨,退货资料。纠正和预防措施。类似产品的设计FMEA APQP第一阶段输出,即第二阶段输入和任何其它相应输入。,第三讲 DFMEA建立和应用,36,设计 FMEA 是一个随时需要更新的文件(Living document),其作业时机如下:在设计起始概念形成前或形成之际。在整个产品研发阶段随着设计变更或取得新信息而不断更新。在生产图面发行至制造模具前,基本架构已完成,第三讲 DFMEA建立和应用,37,设计 FMEA 必须将制造装配需求纳入考量,可能出现的潜在失效模式和或其原因,如果其鉴别、效应及管制都已经包括在制程 FME
15、A,则不一定要包括在设计 FMEA 之中。设计 FMEA 并非依靠制程管制来克服潜在的设计弱点。不过会将制造装配上一些技术的限制纳入考量,如:必要的模型设计、限定的表面处理、工模具组装空间/进出、限定的铁材硬度、制程能力性能。,第三讲 DFMEA建立和应用,38,破碎 变形松脱 外漏黏沾 生锈断裂 未传送扭力打滑(未保持全扭力)不能支撑(结构上的)未完全支撑(结构上的)切入不顺(Harsh Engagement)解脱过快 不足的信号间歇的信号 没有信号电磁兼容性射频干扰 偏差,潜在失效模式,第三讲 DFMEA建立和应用,39,噪音粗糙操作不规则无法操作 外观不良异味 不稳定操作不良 间歇性操作
16、热现象 渗漏校准不符,失效之潜在效应,第三讲 DFMEA建立和应用,40,严重度是针对失效模式有关最严重的效应等级。严重度在个别的 FMEA 范围中为一相对的等级评价。只有透过设计的变更,才能降低严重度的等级。小组成员应对评价标准及等级系统有一致的共识,即使针对个别的产品分析有所修订,该其共识亦应该一致。1.对评价等级 9 分及 10 分者,建议不修订其衡量标准。2.高严重度者,有时可藉设计修改来降低严重度的失效。例如:“平胎行 驶(run flat tires)”可减轻瞬间轮胎爆裂造成伤害的严重度,而“安 全带”可以减轻车辆损毁时人员的伤害。,严重度,第三讲 DFMEA建立和应用,41,对于
17、需要进一步设计或制程管制的零组件、子系统或系统,可利用此栏区分其特殊的产品特性(如:Critical、Key、Major、significant)。如果小组认为有助益的或管理阶层要求,本字段亦可将工程评价高优先级模式者予以注记。特殊的产品或制程特性符号及其使用,系由三大汽车公司政策自订,本手册并未予以标准化。,严重性,第三讲 DFMEA建立和应用,42,(1)失效原因:(2)失效机制:使用的材料不正确弯曲(Yield)设计寿命的假设不足金属疲劳压力过大材料不稳定润滑能力不足变形(Creep)保养说明不适宜化学氧化计算程序不正确磨损软件规格不适宜表面处理规格不足 锈蚀行程(travel)规格不足
18、所规定的摩擦力材料规格不适宜过热所定的公差不适当,潜在失效之原因机制,第三讲 DFMEA建立和应用,43,发生率是特定原因机制在设计生命中可能发生的机率。发生率的评价等级分数有相对的意义,而非绝对值。藉由设计变更或设计过程变更(如:设计查检表、设计审查、设计指引)才是降低发生率的唯一方法。,是否曾经使用工程分析(如:可靠度),来评估在应用时所预期的类似发生机率。,是否有预防管制措施?,发生率评价等级分数为 FMEA 作业范围内的相对评分,并不一定是反映实际可能的发生率。,发生率,第三讲 DFMEA建立和应用,44,列举预防、设计验收查证(DV),或其它已完成或提出的确保失效模式和或原因机制在设
19、计考量下的设计适用性。现行管制(如:设计审查、失效安全设计,如:压力阀,数学计算、线上实验室测试、可行性评估、原型测试、路试、车队测试),都是针对相同的或类似设计所使用的管制方法。小组应随时均着眼于改进设计管制;例如:于实验室中创造出系统测试,或创造出系统模型式计算程序等。,有两种设计管制的类型可供考量:1)预防:预防失效原因机制或失效模式发生,或降低发生的机率 2)检测:检测失效原因机制或失效模式,可藉由分析的方法或物理的 方法在大批量生产前查出。比较好的方式是第一种方式,现行设计管制,第三讲 DFMEA建立和应用,45,为了达到较低等级,基本上须改善所规划的设计管制(如:验收,和或查证活动
20、)。,附注:在定出检出度评分后,小组应再审查发生率,以确定发生率是否仍然恰当。,检出性,第三讲 DFMEA建立和应用,46,针对预防矫正措施之工程评价,应首先考量高严重度,高 RPN 及其它由小组指定的项目。任何建议措施以降低评价等级的内容顺序为:严重度、发生率及侦测度。一般来说不论 RPN 之高低,当严重度是 9 或 10 时,特须注意现行的设计管制或预防矫正措施要将该风险(Risk)列入管制并采取措施。,建议措施,第三讲 DFMEA建立和应用,47,在已特别注意严重度 9 或 10 分者后,小组下一部要把注意力集中于其它失效模式,以降低严重度,然后发生率,再是侦测度。下列的措施可列为考量,
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