失效模式及后果FMEA(四)

1、1 . F M E A.潛在失效模式及后果分析潛在失效模式及后果分析 Potential Failure Mode and Effects Analysis2課程目標(biāo)l失效模式及其后果分析 l為可靠性工程中常用的手法，美國(guó)軍方于80年代正式訂為軍方規(guī)范（MILSTD-1629A）其目的在改善產(chǎn)品和制造的 可靠性，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段就可提升設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量，降低損失成本，為近代常用手法之一。 l掌握FMEA之根本精神和用意，了解可靠性工程是在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段就可以加以規(guī)劃和改善的，并運(yùn)用實(shí)例，使學(xué)員有學(xué)以致用的機(jī)會(huì)，親自直接領(lǐng)略FMEA之好處，并符合TS16949的要求。3第一章第一章 FMEA概述概

2、述1.1 何謂何謂FMEA FMEA 是一組系統(tǒng)化的活動(dòng).是一種以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的、用來(lái)幫助用戶識(shí)別、消除或減少在產(chǎn)品或過(guò)程設(shè)計(jì)和服務(wù)傳遞中潛在故障因素影響的解決問(wèn)題工具。其目的是：l發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品過(guò)程中潛在的失效及其后果。 l找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施。 l書面總結(jié)上述過(guò)程。 41.2 FMEA的基本步驟的基本步驟l確定分析的開始點(diǎn)。l收集所有支持分析的相關(guān)輸入項(xiàng)。l確定潛在的故障模式。l量化與各個(gè)潛在故障相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以嚴(yán)酷度、發(fā)生頻度和故障檢測(cè)為基礎(chǔ)。l為最重要的風(fēng)險(xiǎn)制定糾正措施計(jì)劃。l重復(fù)分析直到所有潛在故障呈現(xiàn)“可以接受”的風(fēng)險(xiǎn)水平。 怎樣的風(fēng)險(xiǎn)算是“可以接受”的必

3、須由FMEA授權(quán)的人員清晰定義。l 編寫成果文件l報(bào)告或遞交成果51.3 FMEA團(tuán)隊(duì)成員團(tuán)隊(duì)成員 一個(gè)FMEA團(tuán)隊(duì)成員至少應(yīng)配備以職能部門的代表人選：l設(shè)計(jì)過(guò)程l制造過(guò)程l生產(chǎn)l質(zhì)量與可靠性l采購(gòu)與材料控制l銷售與市場(chǎng)l顧客顧客61.4 FMEA的輸入的輸入l過(guò)程流程圖或職能模塊圖l設(shè)計(jì)說(shuō)明書l顧客需求/規(guī)范l測(cè)試數(shù)據(jù)/結(jié)果l其他相似過(guò)程的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)技術(shù)l質(zhì)量保證數(shù)據(jù)l故障與返工數(shù)據(jù)l設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)更改數(shù)據(jù)l以前的各種FMEAl定量分析的結(jié)果（DOE/SPC/過(guò)程能力評(píng)估、可靠性評(píng)估等）71.5 FMEA的輸出的輸出l故障模式與影響分析文件l系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、過(guò)程和/或服務(wù)交付文件l建議報(bào)告l

4、糾正措施報(bào)告l設(shè)計(jì)更改l符合性報(bào)告l匯報(bào)與展示81.6 FMEA與其他質(zhì)量工具與其他質(zhì)量工具l因果圖l過(guò)程決策程序圖l直方圖l帕柆托圖l連線圖l力場(chǎng)分析l故障樹圖l根本原因分析91.7 FMEA風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與組成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與組成FMEA風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)因素-嚴(yán)重度、發(fā)生頻度嚴(yán)重度、發(fā)生頻度、檢測(cè)度檢測(cè)度。 l嚴(yán)重度嚴(yán)重度（S）： 發(fā)生失效時(shí)對(duì)下序零件、系統(tǒng)或顧客影響后果的嚴(yán)重程度。嚴(yán)重度的評(píng)估分為1到10級(jí)。l頻頻 度度（O）： 指某一特定的失效起因出現(xiàn)的可能性。頻度的評(píng)估分為1到10級(jí)。l探測(cè)度探測(cè)度（D）： 指在零件或系統(tǒng)投產(chǎn)之前投產(chǎn)之前，檢測(cè)失效起因的能力的指數(shù)。檢測(cè)的評(píng)估分為1到10級(jí)。 10E

5、MEA風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)RPN 嚴(yán)重度（嚴(yán)重度（S）頻度（頻度（O）探測(cè)度（探測(cè)度（D）RPN的取值范圍是：的取值范圍是： RPNmin = 1, RPNmax = 1000111.8 根據(jù)根據(jù)RPN采取行動(dòng)采取行動(dòng)l一般情況下，對(duì)潛在失效采取糾正行動(dòng)是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)序數(shù)的降序降序排列。 n帕拉狄策略帕拉狄策略:(當(dāng)案例中RPN的結(jié)果相同時(shí))l消除發(fā)生頻率l 減小嚴(yán)重度l 減小發(fā)生頻率l 提高檢測(cè)度I.在執(zhí)行文件中作出界限規(guī)定。譬如，規(guī)定當(dāng)在執(zhí)行文件中作出界限規(guī)定。譬如，規(guī)定當(dāng)RPN達(dá)到達(dá)到200時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取措施。時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取措施。121.9 FMEA的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 FMEA被應(yīng)用于4個(gè)

6、方面，它們是：l系統(tǒng)系統(tǒng)的FMEAl設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的FMEAl過(guò)程過(guò)程的FMEAl服務(wù)服務(wù)交付的FMEA1.10 FMEA表格表格 FMEA是一個(gè)文件化的過(guò)程是一個(gè)文件化的過(guò)程,以下列示兩個(gè)只要表格以下列示兩個(gè)只要表格.13潛在失效模式與后果分析（潛在失效模式與后果分析（DFMEA）項(xiàng)目/功能潛在失效模式潛在失效影響嚴(yán)重度級(jí)別潛在失效原因/機(jī)理發(fā)生頻度 現(xiàn)行設(shè)計(jì)控制 可檢測(cè)度 R.P.N. 建議采取行動(dòng)職責(zé)于任務(wù)完成日期 行 動(dòng) 結(jié) 果采取的行動(dòng) 嚴(yán)重度發(fā)生頻率探測(cè)度R.P.N.14潛在失效模式與后果分析（潛在失效模式與后果分析（PFMEA）過(guò)程功能要求潛在失效模式潛在后果影響嚴(yán)重度級(jí)別潛在失效原因

7、/機(jī)理發(fā)生頻度 現(xiàn)行過(guò)程控制 可檢測(cè)度 R.P.N. 建議采取行動(dòng)職責(zé)于任務(wù)完成日期 行 動(dòng) 結(jié) 果采取的行動(dòng) 嚴(yán)重度發(fā)生頻率探測(cè)度R.P.N.15第二章第二章 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)FMEA (DFMEA)l顧客的定義 設(shè)計(jì)FMEA中“顧客”的定義，不僅僅是指“最終使用者”，還包括內(nèi)部顧客如生產(chǎn)過(guò)程中負(fù)責(zé)制造、裝配和售后服務(wù)的工程師。lDFMEA的開發(fā)（開始點(diǎn)） 設(shè)計(jì)FMEA從設(shè)計(jì)意圖開始。確定顧客需求并明確定義期望特性，是成功實(shí)施設(shè)計(jì)FMEA的前提。16失效模式失效模式典型的故障模式包括：l裂紋l變形l松動(dòng)l泄漏l粘結(jié)l短路（電器）l氧化l斷裂，等等17潛在失效后果潛在失效后果 典型的失效后果包括：l噪

8、聲l工作不正常l不良外觀l不穩(wěn)定l運(yùn)行中斷l(xiāng)粗糙l不起作用l異味l工作減弱，等等18 潛在失效的原因和機(jī)理潛在失效的原因和機(jī)理 典型的失效起因起因l規(guī)定的材料不正確l設(shè)計(jì)壽命估計(jì)不足l應(yīng)力過(guò)大l潤(rùn)滑不足l維修保養(yǎng)說(shuō)明不當(dāng)l環(huán)境保護(hù)不夠l計(jì)算錯(cuò)誤等其其機(jī)理機(jī)理包括：包括：屈服屈服疲勞疲勞材料不穩(wěn)定材料不穩(wěn)定蠕變?nèi)渥兡p和腐蝕磨損和腐蝕級(jí)別級(jí)別 級(jí)別用于對(duì)零件、系統(tǒng)或子系統(tǒng)的產(chǎn)品特性分級(jí)。一般級(jí)別用于對(duì)零件、系統(tǒng)或子系統(tǒng)的產(chǎn)品特性分級(jí)。一般分為：關(guān)鍵、主要、重要、重點(diǎn)。分為：關(guān)鍵、主要、重要、重點(diǎn)。19設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)FMEA 嚴(yán)重度嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表2.3 影響影響 嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn)

9、 等級(jí)等級(jí) 危險(xiǎn)的，沒有預(yù)兆 非常高的嚴(yán)酷度等級(jí)，潛在故障模式會(huì)影響到安全操作或違反規(guī)章。故障在沒有預(yù)兆情況下出現(xiàn) 10危險(xiǎn)的，有預(yù)兆 非常高的嚴(yán)酷度等級(jí)，潛在故障模式會(huì)影響到安全操作或違反規(guī)章。故障在有預(yù)兆的情況下出現(xiàn)。 9非常高 項(xiàng)目和產(chǎn)品不適合操作功能缺損。用戶非常不滿 8高 項(xiàng)目和產(chǎn)品不適合操作，功能缺損。用戶不滿。 7中等項(xiàng)目和產(chǎn)品可操作，但是不舒服。不方便。用戶使用不便。 6低項(xiàng)目和產(chǎn)品可操作，但舒適性、便利性表現(xiàn)欠佳。顧客有一定程度上的失望。 5很低某些特性不相配，并被大多數(shù)顧客所注意。 4微小某些特性不相配，并被一定數(shù)量的顧客所注意。 3很微小某些特性不相配，并被數(shù)量可忽略的顧

10、客所意。 2無(wú)沒有影響。 120設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)FMEA 發(fā)生頻度發(fā)生頻度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表表2.4故障概率故障概率 可能故障的比例可能故障的比例 等級(jí)等級(jí) 非常高，故障幾乎不可避免 1/21/3 109高，反復(fù)故障 1/81/20 87中等，偶然故障 1/801/4001/2000 654低，相對(duì)很少的故障 1/150001/150000 32極少，故障不太可能發(fā)生 1/150000 121設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)FMEA 探測(cè)度探測(cè)度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表表2.3 影響影響 探測(cè)度的判別標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)度的判別標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)等級(jí)完全不確定 設(shè)計(jì)控制無(wú)法或者不能檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式，或者根本沒有設(shè)計(jì)控制。 10可能性非

11、常小 設(shè)計(jì)控制只有非常小的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式， 9可能性小 設(shè)計(jì)控制有很小可能性測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式8很低 設(shè)計(jì)控制有很低的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式7低設(shè)計(jì)控制有低的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式， 6中等設(shè)計(jì)控制有中等程度的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式， 5中等偏高 設(shè)計(jì)控制有很低中等偏高的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式， 4高設(shè)計(jì)控制有高程度的可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式， 3很高設(shè)計(jì)控制有非常高可能性檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式 2幾乎肯定 設(shè)計(jì)控制幾乎肯定會(huì)檢測(cè)到潛在原因和后續(xù)故障模式.122建議措施建議措施l當(dāng)失效模式按RPN排出次

12、序后，應(yīng)當(dāng)首先對(duì)級(jí)數(shù)最高的和最關(guān)鍵的項(xiàng)目采取糾正措施。l減少嚴(yán)重度、頻度和檢測(cè)度的途徑包括：l實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)l修改實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)l修改設(shè)計(jì)l修改材料性能要求23措施后的措施后的RPN結(jié)果分析：結(jié)果分析：l每次采取措施后，重新得到嚴(yán)酷度、頻度和可檢測(cè)度評(píng)估參數(shù).并計(jì)算和計(jì)算和記錄RPN的結(jié)果。l所有措施后的RPN都應(yīng)評(píng)審，如果有必要?jiǎng)t考慮更進(jìn)一步的措施，直到每一個(gè)潛在故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)于顧客和/或FMEA授權(quán)代表來(lái)說(shuō)已經(jīng)“可以接受”。n跟蹤跟蹤 負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師應(yīng)保證所有的建議措施都已被妥善的實(shí)施。FMEA是一個(gè)動(dòng)態(tài)文件，它不僅體現(xiàn)最新的設(shè)計(jì)水平，還體現(xiàn)最新的糾正措施，包括設(shè)計(jì)更改。 -本章完-24第三章第三

13、章 過(guò)程過(guò)程FMEA (PFMEA)l典型的失效模式包括：l彎曲l粘合l毛刺l運(yùn)轉(zhuǎn)損壞l斷裂l變形l臟污l安裝調(diào)試不當(dāng)l接地l開路l短路l工具磨損25潛在失效后果潛在失效后果-分兩種情況分兩種情況l對(duì)最終顧客最終顧客而言，失效后果用產(chǎn)品性能產(chǎn)品性能來(lái)描述：l噪聲l工作不正常l不起作用l不穩(wěn)定l牽引阻力l外觀不良l粗糙l費(fèi)力l異味l工作減弱l間歇性工作l控制減弱等26潛在失效后果潛在失效后果-第二種種情況第二種種情況l如果顧客是下道工序，失效后果應(yīng)用過(guò)程性能過(guò)程性能來(lái)描述： -無(wú)法緊固 -無(wú)法鉆孔/攻絲 -無(wú)法安裝 -危害操作者 -不配合 -不匹配 -損壞設(shè)備等27潛在失效起因潛在失效起因/機(jī)理

14、機(jī)理l扭矩過(guò)大或過(guò)小l焊接不正確電流、時(shí)間、壓力不正確l測(cè)量不精確l熱處理不正確時(shí)間、溫度有誤l潤(rùn)滑不當(dāng)或無(wú)潤(rùn)滑l零件漏裝或錯(cuò)裝28過(guò)程過(guò)程FMEA 嚴(yán)重度嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表表3.1 影響影響 嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重度判別標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)等級(jí)危險(xiǎn)的，沒有預(yù)兆 可能會(huì)給機(jī)器或流水線操作人員帶來(lái)危險(xiǎn)。非常高的嚴(yán)酷度等級(jí)，潛在故障模式會(huì)影響到安全操作或違反規(guī)章。故障在沒有預(yù)兆的情況下出現(xiàn)。 10危險(xiǎn)的，有預(yù)兆 可能會(huì)給機(jī)器或流水線操作人員帶來(lái)危險(xiǎn)。非常高的嚴(yán)酷度等級(jí)，潛在故障模式會(huì)影響到安全操作或違反規(guī)章。故障在有預(yù)兆情況下出現(xiàn)9非常高 對(duì)生產(chǎn)線有非常嚴(yán)重的破壞作用?？赡軐?dǎo)致100的產(chǎn)品報(bào)廢。項(xiàng)目不適

15、合操作，主要功能缺損。用戶非常不滿。 8高對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用?？赡軐?dǎo)致部分產(chǎn)品分類挑選和報(bào)廢。項(xiàng)目可操作，但水準(zhǔn)不高，用戶不滿意7中等對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用?？赡軐?dǎo)致部分產(chǎn)品報(bào)廢（不分類挑選情況下）。項(xiàng)目可操作，但是不舒服。不方便。用戶使用不便。 6低對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用?？赡軐?dǎo)致100的產(chǎn)品的再加工。項(xiàng)目可操作，但舒適性、便利性表現(xiàn)欠佳。顧客有一定程度上的失望。 5很低對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用。可能導(dǎo)致產(chǎn)品的分類挑選并且有部分產(chǎn)品需要再加工。小的調(diào)整不起作用，由用戶發(fā)現(xiàn)缺陷。 4微小對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用。產(chǎn)品可能需要在線再加工。小的調(diào)整不起作用，并被一定數(shù)量的用戶發(fā)現(xiàn)缺陷 3

16、很微小對(duì)生產(chǎn)線有較小的破壞作用。產(chǎn)品可能需要在線再加工。小的調(diào)整不起作用，并被數(shù)量可以忽略的用戶發(fā)現(xiàn)缺陷。 2無(wú)沒有影響。 129過(guò)程過(guò)程FMEA 發(fā)生頻度發(fā)生頻度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表表3.2 故障概率故障概率 可能故障的比例可能故障的比例 等級(jí)等級(jí)非常高，故障幾乎不可避免 1/21/3 109高，通常與以前的相似過(guò)程相關(guān) 1/81/20 87中等，通常與以前偶然的相似過(guò)程相關(guān) 1/801/4001/2000 654低，單獨(dú)的故障與相似的過(guò)程相關(guān) 1/150003非常低，只有單獨(dú)的故障與幾乎相同的過(guò)程相關(guān) 1/150000 2極少，故障不太可能發(fā)生。沒有故障與幾乎相同的過(guò)程相關(guān) 1/150000 130過(guò)程過(guò)程FMEA 檢測(cè)度檢測(cè)度判別標(biāo)準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn) 表表3.3 影響影響 檢測(cè)度的判別標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)度的判別標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)等級(jí)完全不確定 沒有已知的控制來(lái)檢測(cè)故障模式。 10可能性非常小 當(dāng)前只有非常小的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式。 9可能性小 當(dāng)前的控制有很小的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式。 8很低 當(dāng)前的控制有很低的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式。 7低當(dāng)前的控制有低的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式。 6中等當(dāng)前控制有中等的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式。 5中等偏高當(dāng)前控制有中等偏高的可能性來(lái)發(fā)現(xiàn)故障模式 4高當(dāng)前控制有高