国际汽车行业质量管理技术应用培训系列二FMEA.ppt
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2023/5/29,1,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,PotentialFailureModeandEffectsAnalysis潜在失效模式与影响分析（FMEA）杨国平,2023/5/29,2,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,1FMEA诞生背景随着世界竞争加剧时，美国所拥有的优势就不那么明显了。
美国必须寻求突破，以防止被那些不断对产品和服务进行技术和质量改进的国家甩在后面。
美国需要变革。
正如所有改革一样，这种变化会带来一些不确定因素和风险。
而此时所有的管理良好的公司都把防患于未然或使运行过程中的风险最小化作为首要的工作，这就形成了风险管理分析的概念。
确认涵盖了必要的最严重情况,2023/5/29,3,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,1FMEA诞生背景,2023/5/29,4,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,1FMEA诞生背景风险分析时必须回答的两个问题：
1.何种情况会产生失效?
2.如果产生了失效，会发生什么事情？
并连锁发生什么事情？
如果回答了这两个问题，就能达到考察问题的目的。
通过分析问题，就能够检查出这是谁的过失，有哪些措施需要实施。
但分析问题的方法发生了本质的变化：
2023/5/29,5,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,1FMEA诞生背景,2023/5/29,6,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,1FMEA诞生背景20世纪60年代中期，由美国NASA在Apollo项目中开发了FMEA，并获得巨大成功。
进入20世纪70年代，美国的海军和国防部相继应用推广这项技术，并制订了有关的标准。
20世纪70年代后期FMEA被美国汽车工业界所引用，作为设计评审的一种工具。
1993年2月美国三大汽车公司联合编写了FMEA手册，并正式出版作为QS-9000质量体系要求文件的参考手册之一，1995年2月出版了第2版，2001年7月出版了第3版，2008年6月出版了第4版。
2023/5/29,7,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,2什么是FMEA？
2.1广义的FMEAFMEA是一种用来评估系统、设计、过程或服务等所有可能会发生的失效（问题、错误、风险和利害）的特殊方法。
FMEA是一项在产品出售给客户之前，用于确定、识别和消除在系统、设计、过程和服务中已知和潜在的失效、问题、错误的工程技术。
FMEA是具有逻辑性和累积性的潜在失效分析方法，它能使任务更有效地完成。
FMEA是系统、设计、过程或服务的最重要的早期预防活动之一。
它将防止失效和错误的发生并阻止其对客户造成损害。
FMEA是一种系统技术，它包含了工程知识、可靠性和有组织开发技术。
2023/5/29,8,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,2什么是FMEA？
2.2FMEA手册FMEA是一种方法，它确保了在产品与过程开发（APQP先期质量策划）的过程中，考虑并且处理了潜在的问题。
FMEA的最显著的成果，就是将跨职能小组的集体知识文件化。
FMEA是一种识别失效潜在影响的严重性的方法，并为采取减轻风险的措施提供了输入。
FMEA是一种有助于改进可靠性的工具。
FMEA是风险管理和持续改进的一部分，成为产品和过程开发的关键部分。
2023/5/29,9,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,3应用好FMEA的关键3.1所有的问题都不一样并不是所有的问题都具有相同的重要程度。
除非认识到问题的“轻重缓急”，才会去解决最迫切的问题。
排列定律：
重大的事情总是比较少，琐碎的事情总事情总是比较多。
FMEA能够帮助确定这种优先关系。
3.2必须明确用户传统上用户是指最终的客户（包括政府法规机构）。
通常设计FMEA中用户被认为是最终使用者。
通常过程FMEA中用户则被认为是下一个操作者；下一个操作者也可能是最终用户，但也可能不是。
2023/5/29,10,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,3应用好FMEA的关键3.3必须明确功能确保每一个人都能理解功能、目的和所需完成的目标。
3.4必须本着预防的思想持续改进的理念作为FMEA工作的驱动力。
持续改进的目的使FMEA变成了一种动态文件。
成功的FMEA是组织和供方以世界级质量的共同需求，产品和制造过程要在全球市场中保持竞争力。
FMEA的宗旨：
尽其所能，做到最好。
FMEA的主题是帮助进行持续改进。
2023/5/29,11,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.1应用FMEA的三种基本情况及范围4.1.1新设计，新技术，或新过程FMEA范围是完整的设计，技术和过程。
4.1.2对现有设计和过程的更改FMEA范围应当着重于设计和过程的更改，由更改而可能引起的相互作用以及从市场所获得的历史信息。
它可包括法规要求的变更。
4.1.3在新的环境、场所、应用或使用形式下（包括：
工作循环、法规要求等），使用现有的设计和过程FMEA范围应当着重于新的环境、场所、应用或使用形式对现有设计和过程的影响。
2023/5/29,12,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.1基本分类系统FMEA建立在系统功能基础之上设计FMEA建立在部件或组件的功能基础之上过程FMEA建立在过程功能和部件特性的基础之上服务FMEA是在概念和设计阶段评估系统和组件的标准技术，用于提高产品的适用性。
4.2.2扩展分类设备FMEA为工具和设备确认潜在故障模式及其相关原因和机理的方法环境FMEA通过分析设计、过程或设备，以检查是否实现了环境目标软件FMEA关注软件问题，尤其是间歇性和预料之外的故障模式属性FMEA是一种将目标集合起来的过程，也是一种健壮性工具，它将用户对产品属性的目标转换为相应的设计和验证计划,2023/5/29,13,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.3设计FMEA设计FMEA通常通过部件、分系统/分组件、系统/组件等一系列步骤来完成。
有效的设计FMEA主要通过系统工程、产品开发、研究与开发（RD）、市场研究、制造研究或这些项目的组合，通过定义设计规范来实现。
对提出的功能要求，确定和描述相应的解决方案（参数和配置）。
对问题的解决措施进行可行性研究和风险收益分析。
优化系统的质量、可靠性、费用和维修性。
设计FMEA的结果是以基线配置和功能规格说明为基础的初步设计。
功能规格说明旨在将既定的要求转换为详细的定性和定量的产品特性。
2023/5/29,14,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.3设计FMEA4.2.3.1设计规范包括设计范围。
可采用的文档：
标准；安全和保证文件；先前已有产品或相似产品的文档。
一般信息：
产品功能；对用户对象的理解；用户的要求、需求和期望；对用户使用和误用的理解。
2023/5/29,15,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.3设计FMEA4.2.3.1设计规范包括要求：
设计要求：
电子、机械、可靠性、寿命、服务期、安全性、材料、环境、控制、零件标准化。
维修性考虑费用目标设计备选方案关键系统、部件产品保证：
文档化的要求；试验和检测的要求；包装和搬运的要求。
2023/5/29,16,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.3设计FMEA4.2.3.2设计工作方法用系统（产品）性能参数来描述工作需求，并尽可能通过使用交互系统功能分析、综合、优化、定义、设计、设计评审、试验以及评估方法将这些工作需求转化为系统配置；综合各种相关技术参数，并保证所有物理、功能和项目接口的兼容性，在某种意义上实现整个系统定义和设计的最优化；在整个工程实践中，要综合考虑可靠性、维修性、工程保障性、人为因素、安全性、结构完整性、可制造性、可装配性及其他相关特性。
2023/5/29,17,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.3设计FMEA4.2.3.3实施设计FMEA过程中必须考虑的问题产品用来做什么？
产品的期望用途是什么？
用来组成产品的原料和部件是什么？
产品能在什么样的条件下，如何与其它产品连接？
由产品本身或由于使用产品而产生的副产品是什么？
产品在其有效寿命期后如何使用、维护、维修以及报废？
产品生产过程中的制造步骤是什么？
使用什么能源以及如何输入？
谁来使用产品以及谁是产品的相关人员？
这些人员的能力和行为准则是什么？
2023/5/29,18,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.4过程FMEA过程FMEA通常通过人力、机器、材料、方法、环境和测量考虑等一系列步骤来完成。
有效的过程FMEA主要通过工业工程、装备开发、质量保证策划、防错、试制/试装、过程评估或这些项目的组合，通过定义过程目标来实现。
重点是将产品实现过程的失效对过程的影响最小化。
目标就是最终要生产出满足或超过在设计文档中规定的安全性和质量特性要求的产品。
对那些由设计FMEA和用户定义的质量、可靠性、维修性、费用和可制造性、可装配性的工程解决方案进行定义、说明和优化。
进行可行性研究和风险收益分析，针对已知问题提出一系列有用的解决方法。
过程FMEA的结果是以基线配置和功能规范为基础的过程。
2023/5/29,19,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.4过程FMEA4.2.4.1过程评估技术过程能力研究：
Cmk，Ppk，Cpk，不合格品率。
强制过程评估：
对那些于使用和用户很关键的专门变量建立强制的评估点。
常见评估点：
操作者验证：
有必要对一些关键技术进行验证（如：
天车工、焊工、锅炉工等）工具验证：
工具、夹具和装置有效性。
关键过程：
由安全性、用户或官方标准要求评估和预先批准来定义（如：
焊接、热处理等）。
测量系统：
校准和MSA,2023/5/29,20,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.4过程FMEA4.2.3.2策划工作方法用过程性能参数来描述工作需求，并尽可能通过使用交互过程功能分析、综合、优化、定义、设计、设计评审、试验以及评估方法将这些工作需求转化为过程配置；综合各种相关技术参数，并保证所有物理、功能和项目接口的兼容性，使整个过程达到定义和制造上的最优化；在整个工程实践中，要综合考虑可靠性、维修性、工程保障性、人为因素、安全性、结构完整性、可制造性、可装配性及其他相关特性。
2023/5/29,21,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.2汽车工业的FMEA4.2.4过程FMEA4.2.4.3实施过程FMEA过程中必须考虑的问题产品生产过程中的制造步骤是什么？
过程真正的性能和效用是什么？
保障能力的真正效用是什么？
规范要求与过程相适合吗？
达到规范要求了吗？
过程如何执行其功能？
过程中使用的原料和部件是什么？
某过程在何种条件下、采用什么方式与其他过程协调？
由过程本身或由使用过程而产生的副产品是什么？
过程在其有效寿命周期后，如何使用、维护、维修以及报废？
过程使用什么样的能源以及如何使用？
谁来操作过程以及谁是过程的相关人员？
这些人员的能力和行为准则是什么？
过程是否有成本效益？
2023/5/29,22,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.3汽车工业实施FMEA的好处确保所有的风险被尽早识别，并采取了相应的措施。
确定产品和过程改进措施的基本原理和优先等级。
减少废料、返工和制造成本。
保存产品和过程信息。
减少外场失效和降低保修成本。
对未来的设计和过程记录下风险和预防措施。
识别潜在的失效模式。
识别失效模式的影响。
对每个影响的严重度进行分等排序。
从严重度级别最高的故障开始确定潜在的失效原因。
确认用以预防失效发生的健壮性设计或控制（措施）。
确认用来预防或减轻失效，或者提高尽早检测到失效可能性的纠正措施。
建立设计改进措施的优先顺序。
2023/5/29,23,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.4FMEA工作必须包括确定已知和潜在的失效模式。
确定失效模式的影响。
确定失效模式的原因。
确定现行控制方法。
能将已确定的失效模式依照其风险顺序数（严重度、发生度、探测度的综合评定）进行排序。
提供后续问题的预防/纠正措施。
2023/5/29,24,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.5FMEA与其它相关工具的关联关系参见“FMEA关联图”4.6产品工程和FMEA的关联关系参见“产品工程与FMEA”4.7设计发展过程和FMEA的关联关系参见“设计发展过程与FMEA”,2023/5/29,25,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.1故障树分析（FTA）1961年由贝尔电话公司提出，经波音公司修改形成今天的FTA。
FTA是一种模型，它通过逻辑和图形化方式代表各种可能导致不希望发生的顶事件的组合，这些事件包含系统中非正常和正常事件。
FTA通过树的形式表示单个不希望发生事件（故障）和各种原因之间的因果关系。
FTA的应用一般是在系统或子系统级下进行，目的在于确定产生故障的根本原因以及原因之间的关系。
参见“FTA的门符号和事件符号图及应用举例”,2023/5/29,26,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.2过程流程图过程流程图针对每个过程，通过使用标准符号，描述过程和人员之间的操作序列流程。
2023/5/29,27,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.3框（边界）图框图用于说明物理或功能关系，以及需要分析的系统和部件之间的接口关系。
它以图形化方式描述了系统的设计机制、串-并联关系、系统的功能层次以及接口。
在FMEA中使用的框图类型有：
系统框图：
用于描述子系统和主要组件之间的关系；细节框图：
用于描述组件或子系统中，各零部件的关系；可靠性框图：
用于表示主要组件、子系统或者零件在完成功能时的一系列依赖或不依赖关系。
参见“框（边界）图示例”,2023/5/29,28,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.4参数（P）图参数图是帮助理解有关设计功能的物理特性的结构工具。
在分析设计的预期输入（信号）和输出（响应或功能）的同时，也分析那些影响性能的受控和不受控因素。
参见“参数（P）图示例”,2023/5/29,29,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.5框架图，布局图，原理图这些图用于说明产品或过程计划怎样实施，绘制这些图的目的是增加分析团队对系统的理解。
使用这些信息会对系统有更客观的认识，比如：
尺寸范围：
对组件大小和过程操作的相关估计；涉及的整个空间：
和整个系统的协调性，特别关注与可达性和服务性相关的信息；零部件数量：
指螺栓、螺母等的数量，或者在操作中工具的数量。
参见“框架图示例”,2023/5/29,30,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.6故障模式分析（FMA）FMA是把故障模式、故障率和未知故障根本原因定量化的系统方法。
FMA通常基于保修、服务、外场和过程的历史数据开展。
FMA本身只关注已知或发生的故障。
FMA用于确定已存的硬件或过程中的操作、故障模式、故障率和关键设计参数。
FMA主要应用对象是当前的产品，而不像FMEA应用对象是有变化或新的设计和过程。
通常先做FMA，由它获得的信息将用于FMEA。
2023/5/29,31,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.7故障模式及危害性分析（FMCA）FMCA是从危害性的角度对故障模式、故障率和根本原因进行定量分析的系统方法。
FMCA的一个重要作用就是关注故障模式的危害性，并能标识单点故障模式。
单点故障模式是指那些直接导致事故的人为差错或硬件故障。
2023/5/29,32,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.8试验设计（DOE）DOE是进行试验或研究时的重要手段。
将那些独立的变量修改为预先定义的关联，并根据这些相互关系的变量确定相应的影响。
DOE用于可靠性试验中，用来确定导致不期望事件的主要因素。
常见方法有“田口方法”和“夏宁方法”。
核心思想是提高试验效率，降低试验成本，确定最佳参数关系。
2023/5/29,33,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.9质量功能展开（QFD）创新危害性重要性区别改善难点,2023/5/29,34,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.9质量功能展开（QFD）通过QFD把用户的声音正确地反映成用户的需求和期望。
通过把特定的目标制定成计划过程，QFD有助于确定薄弱环节，并倡导综合的、整体的产品开发方法。
应用QFD的益处：
战略上：
运作上：
降低成本能够更好地结合其他质量技术减少工程变更加强交流缩短周期时间确认冲突需求扩大市场份额信息储备减少过程变更,2023/5/29,35,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.9质量功能展开（QFD）计划方法质量提高方法监控方法QFD排列图SPCFMEA8D因果图DOE,2023/5/29,36,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.8应用好FMEA必须了解的相关工具4.8.10可制造性、可装配性、可服务性和可回收性设计FMEA必须包括所有在制造或装配过程中可能发生的，且由设计所导致的潜在故障/失效模式和原因。
设计FMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计不足，但它必须把制造或装配过程中的技术、物理限制考虑在内。
如：
必要的拔模斜度有限的表面处理能力装配空间（比如：
工具可到达）有限的热处理技术公差/过程能力/性能设计FMEA还必须把产品服务性和可回收性的技术限制和物理限制考虑在内。
如：
（维修或拆卸）工具的可达性诊断能力材料分类标识（回收用）制造过程中使用的材料或化学品,2023/5/29,37,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.9FMEA启动与结束4.9.1设计FMEA在设计概念最终确定之前开始。
随设计变更不断更新。
在生产设计发布之前，基本完成。
作为一种经验积累，为将来的设计做准备。
4.9.2过程FMEA在可行性论证阶段或之前启动。
在生产工具设备策划之前启动。
PPAP之前，基本完成。
随产品/过程变更不断更新。
2023/5/29,38,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.10FMEA输入信息4.10.1设计FMEA示意图，图纸等；材料清单（BOM）；质量与可靠性历史；当前或过去相似的FMEA；可行性研究；外场服务数据；用户的意见（投诉）；安全和保证文档（法规）。
2023/5/29,39,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.10FMEA输入信息4.10.2过程FMEADFMEA；图样和设计记录；过程流程图；特殊特性清单；特性矩阵；内部和外部的不合格（即：
基于历史数据的已知失效模式）质量与可靠性的历史；用户的意见；现场服务数据；当前或过去相似的PFMEA；可行性研究；工业标准/准则。
2023/5/29,40,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.11FMEA过程的顺序,功能,2023/5/29,41,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.1功能/要求（Function/Requirement）指系统、设计、过程、组件、子系统和服务所必须完成的任务。
产品功能要求分类：
一般：
此类考虑的是产品目的和产品的整体设计目的安全性政府法规可靠性（功能寿命）装载和工作循环：
顾客产品使用表液体保持安静操作：
噪声、振动、刺耳声（NVH）人体工程学外观包装和发运服务可装配性的设计可制造性的设计标准化/互换性过程功能要求分类：
验证贮存搬运加工装配处理分装排序包装标识发运返工,2023/5/29,42,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.1功能/要求（Function/Requirement）确定用户要求的方法“卡诺（Kano）模型”,2023/5/29,43,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.2故障/失效模式（FailureMode）指故障/失效发生的物理描述。
典型的设计故障/失效模式：
产品功能没有完全或正确地达到设计目标，通常可分为：
功能丧失功能退化局部故障间断故障意外故障不符合法律,2023/5/29,44,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.2故障/失效模式（FailureMode）典型的过程故障/失效模式：
制造或装配过程中没有满足过程预计功能，通常可分为：
不够安全/环保防护/标识失效制造缺陷验证失效效率下降消耗上升,2023/5/29,45,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.3故障/失效影响（EffectsofFailure）指故障/失效对系统、设计、过程和服务所产生的输出结果。
典型的设计故障/失效影响：
不符合安全性或政府法规基本功能丧失/或功能降低次要功能丧失/或功能降低干扰（外观/可听噪声/操作不顺畅）典型的过程故障/失效影响：
最终使用者（使用需求特性）：
不符合安全性或政府法规基本功能丧失/或功能降低次要功能丧失/或功能降低干扰（外观/可听噪声/操作不顺畅）,2023/5/29,46,国际汽车行业质量管理技术应用培训系列讲作
（二）,4FMEA在汽车工业中的应用4.12FMEA词汇4.12.3故障/失效影响（EffectsofFailure）典型的过程故障/失效影响：
后续工序/工位（中间过渡特性）：
无法紧固不能配合无法加工不能连接无法安装不匹配无法处理损坏设备危害操作者引起工装过度磨损报废生产/物流现场（中间过渡或主机厂要求特性）：
生产线关闭停止发运贮存场地停滞产品100%报废降低生产线速度为了维
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