失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 主讲：宋老师 1 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 20世纪50年代，美国格鲁曼公司开发了 FMEA，用以飞机制造业的发动机故障防范 ，取得较好成果。美国航空及太空总署 (NASA)实施阿波罗登月计划时，在合同中 明确要求实施FMEA。 1、FMEA的历史及现状 FMEA现已被广泛用于飞机制 造、汽车制造等多个领域。 2 失效实例举证-失效链 不平道路引起的 振动与车体扭转 水箱支架断裂 水箱后顷 产生异响 水箱与风扇碰撞 水箱冷却水管 被风扇括伤 水箱中冷却液泄漏 冷却系过热 汽车停驶 发动机气缸损坏 环境条件 伴生模式 最终模式 根源模式 中间模式 最终模式 3 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 依据由质量目标所制定的技术文件 根据经验 分析产品计划与生产工艺中存在的 弱点 可能产生的缺陷 以及这些缺陷产生的后果与风险在决 策中采取措施加以消除 2、FMEA的理解 4 QS9000明确规定FMEA是质量体系和设计 控制要素中的要求。QS9000要求应使用APQP 手册进行质量策划。而DFMEA和PFMEA又是 APQP规定的输入、输出要素。同时PPAP手册 也明确规定FMEA的要求。因此，FMEA是必须 进行的一项活动。 QS9000要求中的FMEA 5 APQP与FMEA APQP 第二章 产品设计和开发 第三章 过程设计和开发 2.1 DFMEA 2.4 设计评审 3.6 PFMEA 6 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 3、FMEA的工作流程图 缺陷的 名 称 缺陷被发现 的概率 建议纠正 措 施 潜在失效 的后果 缺陷产生的 频 度 缺陷产生 的原因 失效严重度 评度 想象中可能产生的缺陷 7 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 4、FMEA基本思路 3-1 划分分析对象 确定每一对象 的分析内容 研究分析结果 及处理措施 制作FMEA分 析表 3-2 不仅要知道产品有 哪些故障模式，而 且还要依赖预知的 能力设想将会有哪 些故障模式，全部 列出，分析后果， 对风险较大的故障 模式则预设补救措 施，避免发生故障 。 3-3 企图实现产品 既定的设计和制 造意图，自始至 终不出差错地顺 利地完成制造的 全过程和确保产 品预期的性能的 可靠性 8 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 5、FMEA的目的 FMEA是一组系统化的相互作用的过程； 为产品相关部门提供了共享资源； 发现.确定和评价与产品有关的失效及其结果； 评价失效对顾客的潜在影响； 确定失效的起因,找出失效条件的变量,减少失效发生； 编制失效分级表,形成考虑措施的优选体系； 对产品的结构设计作更改,减少缺陷的严重性； 提高发现缺陷的概率。 9 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 6、FMEA的实施时机 1当新的系统、产品或工序在设计； 2现存的设计或工序发生变化时； 3当现在的设计、工序将被用于新的环境或场合时； 4完成一次纠正行动后； 5. 对系统FMEA，在系统功能被确定，但特定的设备选择前； 6对设计FMEA，产品功能已确定，但投入生产前； 7对工序FMEA，当初步产品的图纸及作业指导做成时； 10 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 7、FMEA的分类 设计设计 FMEA过过程FMEA 对对象系统.子系统或零部件加工工艺过 程的每道工序 失效设计 先天不足制造过程留下的缺陷 人员员设计 工程师/设计 小组制造主管/制造多方研究小组 内容 对设计 要求的评估； 对设计 方案的相关权衡； 改进设计 和开发试验 的优先控制； 公开讨论 中推荐和跟踪降低风险 的措施； 对制造和装配要求的最初设计 ； 考虑与制造计划的生产过 程有关的产品设计 参数； 最大限度地保证产 品能满足顾客的要求和期望。 11 FMEA既然是设计工作的一部分，自然应该由负 责设计的工程师或工程小组负责。但要完成好FMEA 工作，非常关键的是要发挥集体的智慧。因此， FMEA的成功必须依靠小组的共同努力。必须组成一 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（如供方、材 料、上一个相关系统设计师）和下游（如下一个相关 系统的设计师）的部门也将被吸收参加小组的工作。 FMEA的团队合作 12 失效模式及后果分析 8、FMEA的变量-严重度(S) 严重度是潜在失效模式对顾客的影响后果的严重程度的评价指标. 基准 评分 感 覺 及 外 觀 的 不 良 機 能 的 故 障 安全 故 障 12較細心的客戶會抱 怨 34一般的客戶會抱怨 對下一工程作業有影響但不致於 出貨後造成裝配之故障抱怨 56所有客戶都會抱怨 78使客戶無法裝配使用或裝配後機 能完全故障失效 發生之缺點有不符 合法令之慮 910 發生之缺點極為嚴 重危及安全，並違 反政府法令， 后果判断准则:后果的严重度严重度数 无无警告严重危害没有影响可能危害机器或装配操作者110 案例 : 13 失效模式及后果分析 9、FMEA的变量-失效发生频度(O) 指具体的失效原因发生的频率 評 定 規 範 說 明 計分 出 現 與 上 下 限以 外 的 可 能 性 發生度極低 11 /5000 發生度甚低，制程在統計控制範圍內 21 / 2500 31 / 1000 發生度適中，通常與過去某項必然出現缺點 之制程相似，制程能在統計控制範圍內 41 / 500 51 / 250 61 / 100 發生度適高，通常與過去某項必然出現缺點 之制程相似，制程能在統計控制範圍內 71 / 50 81/25 發生度適極高，幾乎必然出現缺點 91/10 101/5 失效发生的可能性可能的失效率CPK频度数 极低很高 1/1500000至 1/2 1.67至0.33110 案例 : 14 失效模式及后果分析 10、FMEA的变量-探测度(D) 指一项零件或组件已完成，离开该制造场所或装配场所之前，能否检 出其己发生之缺点 不 易 探 測 數 評 分 規 範 計分 將有缺點之产品出 廠 之 機 率 可能性極小 由於性能上之不良，而被送出廠的可能性很 低如 : 產品破裂，少點油墨，沒有印刷產品 11 / 5000 可能性極低 例如 : 少導電黑粒少色 KEY困气不熟缺料過熟 雜質絲印花流墨飛墨色點黑粒崩金片變形 欠油凹點油污 2 3 4 5 1 / 2500 1 / 1000 1 / 500 1 / 250 可能性有 例如 : 黑粒脫落，耐磨擦油墨脫落 6 7 8 1 / 100 1 / 50 1 / 25 可能性較高 例如 : 色差 (如不同型號混在一起) 91/10 可能性高 例如 : 雜質污染 101/5 探测度评价准则:被发现的可能性被发现的概率 几乎肯定几乎不可能已知模式没有已知模式110 案例: 15 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 11、FMEA的参数-风险系数(RPN) 风险系数=严重度数失效产生频数度缺陷被发现的概率 即: RPN= SO D 当失效模式按RPN值排出先后次序后,应首先对排列在最前 面的事和最关键的项目采取纠正措施. 新产品须优先改善 1) RPN 值 100 以上者 2) 严重度 9 10 者 量产后也须本着持续改善之精神，着眼于事前预防 PFMEA 修订周期 : 原则上以量产后每 6 个月做一次修改 16 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 12、FMEA的表达式 工程 功能 要求 事项 潜在 的故 障形 态 故障 的潜 在性 影响 严 重 度 S 分 类 故障 的潜 在性 原因/ 结构 发 生 度 O 现 工 程 管 理 探 测 度 D 风 险 系数 PRN 建 议 措 施 事 项 责任 及目标 完成 预定日 措施结果 采取 措施 内容 严 重 度 发 生 度 控 测 度 风 险 系 数 FMEA編號: 項目名稱: 責任部門: 編制: 型 號: 關鍵日期: DFMEA日期(編制): (修訂) 主要參加人: 17 案例: 失效模式及后果分析 Failure Mode and Effects Analysis 工序 功能 潛在 缺陷 模式 潛在 缺陷 原因 嚴 重 度 S 類 別 潛在 缺陷 原因 發生 概率 0 現行 工 序控 制 可偵 測度 D RP N 推薦 行動 責任者 目標 完成日 行動結果 採取的行 動 嚴 重 度 發 生 概 率 可 偵 測 度 RP N 波峰爐 焊接(印 刷線路 元件可 靠焊接) 1 錫面 太低 未焊 接 9I未及 時 加錫 2每小 時目 測一 次 472錫缸抑 裝液面 高度感 應器 工程部 1014 增加感應 器，有高 低錫面報 警功能 92l18 電機 轉速 變化 2無控 制 814 4 加轉速 表監控 電機轉 速 工程部 117 已加轉速 表監控電 機轉速 92236 2 浸錫 時間 過短 假焊 ， 短路 ， 半焊 8I帶速 過高 4每2 小時 測試 一次 722 4 增加帶 速控帶 裝置， 用SPC進 行控制 工程部 lO3 已加轉速 控制器， SPC顯示過 程受控 CPK=l.56 81432 18 典型缺陷原因典型缺陷模式典型缺陷影响 1材料选定不正确 2设计 寿命评估不合适 3不足的润滑 4维护 指引不足 5很差的环境保护 6算法不正确 1断裂 2变形 3松 4泄漏 5粘贴 6短路 7破裂 1噪声 2不稳定的操作 3外观不良 4不稳定 5断断续续 的操作 6无法动作 7功能丧失 8操作能力削弱 典型缺陷原因、缺陷模式和影响 ： FMEA动态管理要求 19 模式列举对潜在的项目少； 过程的展开与流程图混淆； 错把原因当不良模式内容； 严重程度系数评定无轻重； 发生频度系数评定无根据； 发现概率系数评定成正比； 建议措施提出只认风险度； 改进之后三度评定不对应； FMEA格式填写用语不妥。 过程FMEA制作中常见问题 FMEA动态管理要求 20 PFMEA中 对是否要求提出 “建议措施”及 “降低哪个度”的考虑 RPN S 值值 高 可控制的 措施是否 已详细详细 在 作业业指导导 书书中说说明 虽虽有相 应应措施, 但控制 中却无 法量化 综综合结结果 (应应提出否) 降低 哪个度 建议议 措施 值值序 重 点 FMEA动态管理要求 21 過程FMEA檢查清單 1是否使用了三大汽車公司的指南制定過程FMEA? 2 所有影響配合、功能、耐久性、政府法規和安全性的操作是否已被識別 並按順序列出? 3是否已考慮了類似零件的FMEA? 4是否對已發生事件和保修數據進行了評審？ 5對高風險序數的項目是否已計划并采取了適當的糾正措施? 6對高嚴重度數的項目是否已計划并采取了適當的糾正措施? 7當糾正措施實完成后是否修改了高風險序數項目的序數? 8當完成設計變化時,是否修改了高嚴重度數? 9對以后的操作組裝和產品,在影響上是否考慮了顧客? 10在制定過程FMEA時,是否借助於保修信息? 11在制定過程FMEA時,是否借助於顧客工廠的問題? 12是否已將原因描述為能固定成控制的事物? 13當找出主要因素時,是否規定在下一操作前已對原因進行控制？ 22 DFMEA中 对是否要求提出 “建议措施”及 “降低哪个度”的考虑 RPN S 值值 高 设计设计 控制 难难， 制造控制 易 有利制造 的设计设计 考虑虑 综综合结结果 (应应提出否) 降低 哪个 度 建议议 措施 值值序 重 点 FMEA动态