DFMEA標準教材PPT課件(PPT 77頁)

1、設計潛在失效模式及后果分析DFMEA第1頁，共77頁。課程目的掌握DFMEA的概念和運用時機發(fā)現(xiàn)、評價產(chǎn)品設計中潛在的失效及其后果找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施將上述過程總結形成文件第2頁，共77頁。DFMEA Design Potential Failure Model And Effect Analysis DFMEA應用的主要行業(yè) - 航空業(yè) 復雜的體系，產(chǎn)品和過程，小批量生產(chǎn) - 汽車業(yè)復雜的體系，產(chǎn)品和過程，大批量生產(chǎn) - 其它行業(yè)第3頁，共77頁。DFMEA發(fā)展簡史正式使用DFMEA技術是美國六十年代的阿波羅登月計劃。1993年美國汽車工業(yè)行動集團組織編制FMEA參考手冊

2、。2001年7月發(fā)布FMEA第三版。2008年發(fā)布第四版。能否預測人類第一次登月會出現(xiàn)的后果以及提前采取對策。第4頁，共77頁。DFMEA基本概念DFMEA避免晚期更改，降低開發(fā)成本多專業(yè)、跨部門合作及時性、動態(tài)、溝通企業(yè)經(jīng)驗的積累，為后續(xù)工作提供寶貴參考第5頁，共77頁。DFMEA介紹減少失效風險滿足顧客要求保持競爭力改進產(chǎn)品質量DFMEA第6頁，共77頁。 “早知道就不會”早知道 會造成舟曲泥石流就不會濫砍濫伐早知道 冬天狼沒有吃的，會到村子里來，就不會 讓阿貓自己在門口剝豆豆，被狼叼了去早知道 這只股票會跌，就不會 讓我損失35元有些 早知道 是必需的！有些 就不會 是不允許發(fā)生的有效運

3、用 DFMEA 可減少事后追悔DFMEA介紹第7頁，共77頁。DFMEA介紹及時性是成功實施DFMEA的最重要因素之一。它是“事前的預防”而不是“事后的追悔”。事先花時間進行DFMEA分析，能夠容易且低成本地對產(chǎn)品設計或制程進行修改，從而減輕事后修改的危機。DFMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會，它是一個相互作用的過程，永無止境的改善活動。第8頁，共77頁。DFMEA介紹 DFMEA中的失效形式1、實體破壞 硬式失效2、操作功能終止3、功能退化 軟式失效4、功能不穩(wěn)定24項物品機能因老化、退化或不穩(wěn)定而不能滿足原設定的要求標準，因而失效現(xiàn)象及研判準則必須量化。第9頁，共77頁。DF

4、MEA實施 團隊方法：DFMEA是由一個多方論證（跨職能）的小組來開發(fā)和維護的。小組通常由負責設計的工程師領導。設計及制造等相關工作人員團隊要求 - 經(jīng)驗/過去問題處理積累的知識，轉變?yōu)楣镜臒o形資產(chǎn)； - 有效的團隊管理； - 對所有活動的結果文件化；多方參與應用DFMEA，有助于理清產(chǎn)品和過程分析、評審的思路第10頁，共77頁。失效的定義失效在規(guī)定條件下, (環(huán)境、操作、時間)不能完成既定功能。在規(guī)定條件下, 產(chǎn)品參數(shù)值不能維持在規(guī)定的上下限之間產(chǎn)品在工作范圍內(nèi), 導致零部件的破裂、斷裂、卡死、損壞現(xiàn)象在規(guī)定條件下，法律法規(guī)的符合性第11頁，共77頁。FMEA啟動條件新設計、新技術對現(xiàn)有設

5、計或過程的修改將現(xiàn)有的設計或過程用于新的環(huán)境、場所FMEA第12頁，共77頁。FMEA實施說明DFMEA介紹-APQP過程圖 策劃 產(chǎn)品設計和開發(fā) 過程設計和開發(fā) 產(chǎn)品與過程確認生產(chǎn)概念提出和批準項目批準樣件試生產(chǎn)投產(chǎn)計劃和確定項目產(chǎn)品設計和開發(fā)驗證過程設計和開發(fā)驗證產(chǎn)品和過程確認DFMEAPFMEA反饋、評定和糾正措施第13頁，共77頁。FMEA的作用階 段1、設計階段2、開發(fā)階段3、生產(chǎn)階段4、客戶服務/抱怨階段 作 用1、發(fā)掘所有可能的失效模式2、根據(jù)現(xiàn)有的技術進行設計變更3、必要時，采用可靠性高的零部件1、明確把握失效原因，并實施適當改善2、零件安全范圍的確定3、壽命、性能、強度等1、

6、利用工藝設計，改善過程上的弱點2、利用DFMEA的過程制定必要防錯措施1、不同環(huán)境產(chǎn)生的失效，用DFMEA克服2、不同使用法產(chǎn)生的失效，用DFMEA克服第14頁，共77頁。利用表格方式協(xié)助工程師進行工程分析，使其在工程設計早期發(fā)現(xiàn)潛在缺陷及其影響程度，及早謀求解決之道，以避免失效發(fā)生或降低其發(fā)生時產(chǎn)生的影響。失效模式分析（Failure Mode analysis) 由下而上分析，即由零、組件至系統(tǒng)，確定在系統(tǒng)內(nèi)不同結構層或功能層次的失效模式。失效效應分析（Failure effect analysis) 對每一個失效模式，確定其失效對其上一層級及最終系統(tǒng)的失效影響，了解其部件界面失效的關聯(lián)性

7、，作為改進的依據(jù)。關鍵性分析(Critical analysis) 對每一個失效模式，依其嚴重等級和發(fā)生概率綜合評估并予以分類，以便確定預防或改正措施的內(nèi)容和優(yōu)先順序。FMEA內(nèi)容第15頁，共77頁。FMEA介紹-總原則總原則：對“失效的結果”分析，應能量化失效模式?jīng)]有糾正導致的風險設計零件功能潛在失效模式失效的后果失效的原因現(xiàn)有設計控制確定嚴重度確定頻度確定不易探測度探測度第16頁，共77頁。FMEA的順序過程功能要求潛在失效模式潛在失效的后果嚴重度數(shù)S級 別潛在失效的起因/機理頻 度 數(shù)現(xiàn)行設計控制不易探測度數(shù)D風險順序數(shù)RPN建議措施責任和目標完成日期措施結果預防探測采取的措施嚴重度數(shù)頻

8、度數(shù)不易探測度數(shù)R.PN功能、特征或要求會有什么問題無功能部分功能功能過強功能降級功能間歇非預期功能有多糟糕起因是什么后果是什么發(fā)生頻率如何怎樣預防和探測該方法在探測時有多好能做些什么設計更改過程更改特殊控制采用新程序或指南的更改 跟蹤評審確認控制計劃第17頁，共77頁。設計潛在的失效模式及后果分析Design of Failure Model And Effect Analysis 設計FMEA（DFMEA）第18頁，共77頁。DFMEA簡介由“設計主管工程師多方論證小組”制定在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到潛在失效模式及與其相關的后果起因機理，并指明采取的控制以其最嚴密的形式總結了設計一個零

9、部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)時，工程師小組的設計思想開始于一個設計概念最終形成之時或之前。WhoHowWhatWhen第19頁，共77頁。DFMEA范圍新產(chǎn)品設計階段設計更改階段產(chǎn)品使用環(huán)境變化時第20頁，共77頁。DFMEA信息相互關系流程功能框圖DFMEA設計驗證計劃和報告、PFMEA等第21頁，共77頁。DFMEA的目的為客觀評價設計、包括功能要求及設計方案提供幫助；減少風險和損失，提高產(chǎn)品可靠性；有助于對設計要求和不同的設計方案給予客觀真實的評價；有助于可制造性和裝配性的早期考慮，實施同步工程技術；為制定試驗計劃、質量控制計劃提供根據(jù)；發(fā)揮集體的經(jīng)驗、智慧；經(jīng)驗積累；提供改進設計的優(yōu)先控制依據(jù)，

10、引導資源分配；第22頁，共77頁。DFMEA團隊的努力在最初的DFMEA 中，負責設計的工程師能夠直接地主動地聯(lián)系所有相關部門（設計、制造、裝配、售后服務、質量、可靠性等方面）的代表。 DFMEA應成為促進不同部門之間充分交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平。第23頁，共77頁。在設計概念最終形成之時或之前開始。在產(chǎn)品開發(fā)各階段中，當設計有變化或得到其他信息時，應及時修改。最終在產(chǎn)品加工圖樣完成（定型）時全部結束。動態(tài)的DFMEA第24頁，共77頁。DFMEA要求：要保證制造和裝配能夠實現(xiàn)設計意圖。 例如：必要的拔模（斜度）要求的表面處理裝配空間/工具可接近要求的鋼材強度過程能力/性能

11、DFMEA的拓展第25頁，共77頁。DFMEA的拓展要考慮產(chǎn)品維護（服務）及產(chǎn)品回收的技術/身體的限制。便利的維修工具簡便的診斷方法材料的分類符號（用于回收）第26頁，共77頁。DFMEA的拓展要為顧客著想，產(chǎn)品使用的方便性、經(jīng)濟性。操作簡單、易上手；購買方便、便宜。為社會的貢獻資源的節(jié)約資源的可獲取性環(huán)境的保護性第27頁，共77頁。功能框（邊界）圖一般由代表產(chǎn)品的主要零部件的框和連接框的線組成，這些線反映產(chǎn)品零部件間如何關聯(lián)或接口。DFMEA應從大到小按系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件方塊圖邏輯順序展開。框圖可標示出零件和產(chǎn)品之間的邏輯關系?？驁D根據(jù)產(chǎn)品、方法等不拘格式?？芍该髟O計范圍內(nèi)的零部件和子系統(tǒng)的

12、相互作用，包括信息、能量（熱）、力或流體的流。框圖說明了分析中包括的各項目之間的主要關系，并建立了分析邏輯順序。注意！1.關注零件的空間關系，避免干涉；2.用于DFMEA開發(fā)工作的框圖應隨DFMEA文件一起保存。第28頁，共77頁。功能框圖示例零部件研發(fā)室：李晗第29頁，共77頁。系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件框圖。燈罩A開/關C燈泡總成D極板E電池B彈簧F243155系統(tǒng)名稱：閃光燈工作環(huán)境極限條件溫度：-20160F耐腐蝕性：規(guī)范B沖擊：6英尺下落外部物質：灰塵濕度：0100RH連接方法： 1.不連接（滑動）2.鉚接3.螺紋連接4.卡扣連接5.壓緊連接不屬于此DFMEA第30頁，共77頁。常用的一種

13、DFMEA結構2022年7月20日31第31頁，共77頁。DFMEA實施的路徑列出所有功能（“如果項目或接口里有多個含有潛在失效模式的功能，則強烈建議將每個功能及其相應的失效模式分開列出”）確定每一功能的失效可能性列出每一失效模式的一系列結果對每一結果的嚴重性進行評價對高風險項目定義推薦措施第32頁，共77頁。列出所有功能期望特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式第33頁，共77頁。確定功能的方法以下羅列可以幫助小組確定DFMEA 的范圍： 功能模式 方塊圖 界面圖 過程流程圖 關系矩陣圖 示意圖 材料清單第34頁，共77頁。項目/功能列出被分析項目的名稱和其他相關信息（如編號、零件級別

14、、設計水平）簡潔的文字說明滿足設計意圖的功能，包括運行環(huán)境（溫度、壓力、濕度、壽命等），度量/測量變量如項目有多種功能，則分別列出失效模式第35頁，共77頁。潛在失效模式（指零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)可能潛在地不能滿足或者實現(xiàn)項目欄里描述的預期功能的狀態(tài)）列出所有失效，不一定肯定發(fā)生，因此 “潛在”；在特殊情況下的失效應予以考慮（營銷戰(zhàn)略、產(chǎn)品定位）；潛在失效模式也可能是上級子系統(tǒng)或系統(tǒng)的潛在失效模式的原因，或者是一個下級零部件的失效模式導致的結果；應當考慮特定條件（熱、冷、干燥、灰塵環(huán)境等），特定狀態(tài)（超過平均里程、不平路段、僅在市內(nèi)行駛等）；失效模式用規(guī)范化的技術術語，不必描述成顧客能夠注意到的現(xiàn)

15、行；利用經(jīng)驗和頭腦風暴。第36頁，共77頁。失效模式舉例-盤式制動系統(tǒng)1、活塞piston2、固定鉗fixed caliper3、制動液壓油hydraulic pressure4、制動蹄片（摩擦塊）brake pad5、制動盤brake disc第37頁，共77頁。失效模式舉例-盤式制動系統(tǒng)項目功能要求失效模式盤式剎車系統(tǒng)按要求停止車輛行駛（考慮環(huán)境情況如濕度、干燥等）在干燥的 瀝青公路上，用規(guī)定的力量在規(guī)定的距離內(nèi)停止車輛行駛。車輛不能停止。車輛在超過規(guī)定的距離外停止。車輛在超過雙倍的制動力下停止。允許未受制動的車輛在沒有系統(tǒng)要求下繼續(xù)行駛。沒有行駛要求下活動；或汽車行駛部分受阻。沒有行駛需

16、要下活動； 汽車不能行駛。剎車轉軸允許傳動力從剎車片到輪軸。必須遞送規(guī)定轉矩抗力到輪軸。未能有效遞送轉矩抗力。第38頁，共77頁。THANK YOUSUCCESS2022/7/2039可編輯第39頁，共77頁。第四版的一種推薦形式2022年7月20日40第40頁，共77頁。潛在的失效后果失效的潛在后果應按顧客所察覺的功能的失效模式的后果進行規(guī)定，就如同顧客感受的一樣。后果應根據(jù)指定的所分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或部件來闡述。部件、子系統(tǒng)和系統(tǒng)級別之間存在的等級關系。查閱歷史或類似的DFMEA報告、保修信息、質量信息、市場抱怨等，或其他公司類似的例子，如質量召回信息、事故新聞等。第41頁，共77頁。潛在

17、的失效后果舉例-盤式制動系統(tǒng)第42頁，共77頁。嚴重度（Severity）嚴重度是潛在失效模式對顧客影響（后果）的嚴重程度的評價。（接受、規(guī)避、轉移、降低）嚴重度僅針對“后果”。一般地，只有設計變更才能改變嚴重度。嚴重度建立了失效模式與風險等級之間的聯(lián)系。對一個失效模式，如果有多種后果，對影響最大的進行打分。嚴重度分1-10級，9、10級（不滿足法律法規(guī)要求的情形，導致人身傷亡的情形等）的評分情況要重點關注。1級不用進一步分析。對超出小組成員經(jīng)和知識的評級，（如顧客組裝或最終用戶改裝等），應向其設計DFMEA人員、設計工程師或顧客咨詢。如果是內(nèi)部顧客，小組應聽取下游作業(yè)人員的意見。第43頁，共

18、77頁。嚴重度（S）后果評定準則：后果的嚴重度嚴重度無警告的嚴重危害這是一種非常嚴重的失效形式，它是在沒有任何失效預兆的情況下影響到行車安全或不符合政府的法規(guī)10有警告的嚴重危害這是一種非常嚴重的失效形式，是在具有失效預兆的前提下所發(fā)生的，影響到行車安全和/或不符合政府的法規(guī)9很高車輛/項目不能運行，基本功能喪失8高車輛/項目可運行，基本功能降低，顧客非常不滿意7中等車輛/項目可運行，次要功能喪失，但舒適性/方便性項目不能運行，顧客不滿意6低車輛/項目可運行，次要功能降低，但舒適性/方便性項目的性能下降，顧客有些不滿意5很低配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。大多數(shù)顧客（75%以上）能感覺到

19、有缺陷4輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。50%的顧客能感覺到有缺陷3很輕微配合和外觀/尖響和卡嗒響等項目不舒服。有辨識能力的顧客（25%以下）能感覺到有缺陷2無無可辨別的后果1第44頁，共77頁。潛在起因/機理起因機理規(guī)定材料不正確設計壽命設想不足應力過大潤滑能力不足維護說明書不充分算法不正確表面精加工規(guī)范不當形成規(guī)范不足規(guī)定的摩擦材料不當過熱公差不當屈服 化學氧化疲勞 電移材料不穩(wěn)定 蠕變磨損 腐蝕第45頁，共77頁。潛在起因/機理頭腦風暴法盡可能對每一失效模式清楚完整的列出每一種潛在的失效機理（分欄填寫。為了不產(chǎn)生歧義，這一點非常重要）；對系統(tǒng)來說，零部件的失效機理傳導導致的系統(tǒng)

20、失效；同一失效機理可以引起幾種互相關聯(lián)的失效模式。也就是說，幾種不同的失效模式可能是一種原因引起的。第46頁，共77頁。潛在起因/機理DFMEA有二個假設前提：失效模式是由設計缺陷造成，和裝配沒有關系；制造/裝配錯誤是由設計缺陷而起，即設計缺陷可造成組裝過程的錯誤，如沒有在恰當時候采用放錯設計。第47頁，共77頁。潛在起因/機理假設一（設計缺陷）出現(xiàn)時什么原因導致的這種失效？在什么情況下零件的功能失常？為什么可能會造成零件與工程規(guī)范的偏差？假設二（設計缺陷導致裝配缺陷）出現(xiàn)時工程規(guī)范對功能重要嗎？會裝配顛倒嗎？工程規(guī)范和公差是否與制造、裝配相適應？第48頁，共77頁。潛在原因的分析應注意對特定

21、的失效原因要使用簡潔明了的描述，如“沒有提出密封要求” 、“設計選擇材料強度不夠” 等。不能使用“設計薄弱” ，“不恰當?shù)脑O計等” ；盡可能將每個失效模式/失效機理的每個潛在原因簡潔、完整的列出，進而采取不同的衡量、控制、糾正措施。具體問題具體分析關注經(jīng)驗的傳承確實起到控制產(chǎn)品質量的作用第49頁，共77頁。失效起因/機理舉例第50頁，共77頁。頻度是指設計的壽命中某一特定失效起因/機理發(fā)生的可能性。發(fā)生可能性的等級評估代表的是相對意義，而不是絕對的值。通過設計更改或設計過程控制可預防或控制失效起因或機理，以有效降低頻度。第51頁，共77頁。注意！頻度（O）確定頻度時，應考慮類似產(chǎn)品運行不良記錄

22、?零部件是否為延用其他零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)？還是和其類似？項目與先前版本項目做了多大程度的變更？是否全新開發(fā)，完全不同于先前版本項目？用途有無變化？如果是，做了工程分析（如可靠性）來估計其預期頻度嗎？應用環(huán)境是否變化？如果是，做了工程分析（如可靠性）來估計其預期頻度嗎？是否加入了預防控制？第52頁，共77頁。頻度（O）失效發(fā)生可能性可能的失效率頻度很高：持續(xù)性失效100個，每個1000輛車/項目1050個，每個1000輛車/項目9高：經(jīng)常性失效20個，每個1000輛車/項目810個，每個1000輛車/項目7中等：偶然性失效5個，每個1000輛車/項目62個，每個1000輛車/項目51個，每個1

23、000輛車/項目4低：相對很少發(fā)生的失效0.5個，每個1000輛車/項目30.1個，每個1000輛車/項目2極低：失效不太可能發(fā)生0.010個，每個1000輛車/項目1第53頁，共77頁?，F(xiàn)行設計控制現(xiàn)行設計控制指已經(jīng)或已具備的用于確保設計功能和可靠性要求足夠而執(zhí)行的活動?；顒臃謨深悾侯A防和探測：預防：消除（預防）失效的機理的要因或失效模式的發(fā)生，或降低發(fā)生率。探測：在項目放行到生產(chǎn)前，通過解析方法或物理方法，查出失效或失效模式的起因/機理。如果可行，更建議使用預防控制方法。讓預防控制方法作為設計意圖的一部分，因為其將影響到最初的頻度。探測控制應象探測要因一樣包括識別探測失效模式的那些活動。建

24、議：DFMEA小組應考慮分析、試驗、評價和其他活動以確保設計充分。第54頁，共77頁?，F(xiàn)行設計控制設計控制包括：類比設計、設計評審、數(shù)學驗算、計算機模擬程序、設計確認、采用的設計標準和道路試驗、失效/安全試驗、臺架/實驗室試驗、可靠性/耐久性試驗、樣件試驗、破壞性試驗、材料試驗、車隊試驗等。預防的控制方法基準研究。自動防故障裝置設計。設計和材料標準（內(nèi)部的和外部的）。文件-類似設計中最好實踐的記錄、以往的教訓等。模擬研究-確定設計要求的概念分析。防錯。第55頁，共77頁?，F(xiàn)行設計控制探測的控制方法設計評審。原型試驗。驗證試驗。模擬研究-設計驗證。設計試驗，包括可靠性試驗。使用類似零部件的模型。

25、第56頁，共77頁。現(xiàn)行設計控制確定設計控制方法列出所有歷史上曾經(jīng)用過的設計評估技術、審查歷史測試報告、產(chǎn)品驗證報告等。確定并列出所有可用于失效模式的技術，從最嚴重的失效模式開始。同時考慮失效模式的起因和失效模式。目的是根除原因，或降低發(fā)生的頻率。潛在的設計缺陷，需要在設計驗證過程中進行測試。第57頁，共77頁。現(xiàn)行設計控制舉例第58頁，共77頁。探測度指零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)量產(chǎn)前，用現(xiàn)行的設計控制方法來探測（測量）潛在的失效起因/機理（設計薄弱環(huán)節(jié)）能力的評價指標。現(xiàn)有設計控制探測度的建議方法是假設失效已經(jīng)發(fā)生，然后評價現(xiàn)有設計控制探測失效模式的能力。探測度是在單獨的DFMEA 范圍內(nèi)相對的

26、排序。為了達成更低的排序，必須改善設計控制（如：設計評審、確認、和/或驗證活動）。第59頁，共77頁。探測度（D）探測度準則：設計控制可能探測出來的可能性探測度定級絕對不肯定設計控制將不能和/或不可能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式，或根本沒有設計控制10很極少設計控制只有很極少的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式9極少設計控制只有極少的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式8很少設計控制有很少的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式7少設計控制有較少的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式6中等設計控制有中等的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式5中上設計控制有

27、中上多的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式4多設計控制有較多的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式3很多設計控制有很多的機會能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式2幾乎肯定設計控制幾乎肯定能找出潛在的起因/機理及后續(xù)的失效模式1第60頁，共77頁。風險順序數(shù)（RPN）公式：RPN=S*O*D目的是對失效模式風險進行排序。在單獨的DFMEA 范圍內(nèi)，1 RPN 1000。通常，S 9時，無論RPN為多少，應特別關注，以確保制定有設計控制或預防糾正措施。另外，只有設計修改才能降低嚴重度等級。不建議設立RPN的門檻去決定是否采取行動。第61頁，共77頁。風險順序數(shù)（RPN）RPN舉例：

28、以下哪種風險應優(yōu)先采取措施？項目嚴重度（S）頻度（O）探測度（D）RPNA744112B92590第62頁，共77頁。建議的措施建議措施以“預防”為主，兼顧用“探測”的方法。工作的順序是降低S-O-D;對某個具體原因沒有建議措施，在對應欄內(nèi)注明“無”第63頁，共77頁。建議措施降低嚴重度(S)只有設計變更一種方法；降低頻度(O)通過設計更改可消除一個或多個失效模式的起因/機理時，才可降低頻度（O）。為消除失效模式的防錯設計；修改設計以降低應力或替代薄弱（高失效可能性）零部件。增大設計余量；修改材料規(guī)范；將采取的措施明確的表達出來，為后來者提供經(jīng)驗。降低探測度（D）防錯增加設計驗證、確認修改試驗計劃實驗設計（DOE）第64頁，共7