潜在失效模式及后果分析FMEA.docx

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潜在失效模式及后果分析FMEA

潜在失效模式及后果分析

FMEA

PotentialFailureModeandEffectsAnalysis

上海质量教育培训中心

InternationalRegisterCertificatedAuditors

IRCA-TPC（A013043）LeadAuditor

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施梓炜

SHIZIWEI

shi.ziwei@hotmail4>>

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138><#004699'>818835001

2000年世界质量管理标准修改的实质

策划

控制

检验

INSPECTION

CONTROL

PLANNING

质量管理的重心向质量形成的源头移动

质量管理基础理论的发展

潜在失效模式及后果分析

FMEA

PotentialFailureModeandEffectsAnalysis

2008第四版

2008fourthedition

新版教材前言

美国AIAG（汽车工业行动集团）于2008年秋发布了《潜在失效模式及后果分析（FMEA）》参考手册第四版的英文版本.目前,AIAG的中译版本尚未推出,但是从英文版中已经看到第四版的内容做了一部分的修改.不仅FMEA的严重度,频度,探测度的评价准则与以往不同,而且一些基本概念也发生了变化

新要求

新版教材前言

不建议制定风险顺序数RPN的控制值（限值）

不认为RPN值高就一定是要最先采取措施的

区分造成部件失效的直接内在原因和外部

诱发原因物理的和化学的本质原因

新要求

新版教材前言

强调使用框图blockdiagrams

参数图parameterdiagrams

分析系统内各个部件之间的关联关系,控制因素,影响因素.因而可以更清楚地认识其功能。

待AIAG中译版正式发行后，如译文与本讲义不同，应以AIAG版本为准，以达到各方认同。

新要求

新版教材的重要原则

设计缺陷不依赖工艺解决

工艺缺陷不依赖生产解决

生产缺陷不依赖检验解决

检验缺陷不依赖服务解决

新要求

举一个简单例子

有个小孩在爬墙

他母亲看见了

当心!

当心摔下来!

摔下来,摔痛!

摔下来,摔死你!

事故模式

后果

后故的严重

推倒

离开

为避免事故发生

FMEA是一种使用十分普遍的思维方法

日常生活中几乎每人都在使用这种方法

问题在于:

自觉与不自觉

科学法则与自然法则

注意性与随意性

借鉴型与抛弃型

螺旋提高与闭环解决

介绍二个定理

加法定理:

如果要完成一个事件,有若干种方法n1,n2,n3,n4,….

则完成这个事件总的方法有N=n1+n2+n3+n4+….

乘法定理:

如果要完成一个事件,有若干个过程P1,P2,P3,P4,….

每个过程又有若干种方法P1:

n11,n12,n13,n14,….

P2:

n21,n22,n23,n24,….

P3:

n31,n32,n33,n34,….

P4:

n41,n42,n43,n44,….

则完成这个事件总的方法有N=P1XP2XP3XP4,….

1+1+1=3

3x2=6

3x2x3=18

回顾二个定理

加法定理:

如果要完成一个事件,有若干种方法n1,n2,n3,n4,….

则完成这个事件总的方法有N=n1+n2+n3+n4+….

乘法定理:

如果要完成一个事件,有若干个过程P1,P2,P3,P4,….

每个过程又有若干种方法P1:

n11,n12,n13,n14,….

P2:

n21,n22,n23,n24,….

P3:

n31,n32,n33,n34,….

P4:

n41,n42,n43,n44,….

则完成这个事件总的方法有N=P1XP2XP3XP4,….

很明显:

过程的简化与优化是事件成功的

关键

过程的改进与优化

价值流分析（VALUESTREAM）

精益生产（LEANPLAN）

六西格玛控制（SIXSIGMACONTROL）

质量功能分配（QUALITYFUNCTIONDEPLOYMENT）

管理的基本逻辑思维方法

开始

过程

活动

判断

结束

记录

人流物流

信息流

开始

结束

过程

活动

判断

记录

图例

数据库

管理的基本形象思维方法

使用资源

控制方法

输入

输出

确定关键输入

明显改善输出

简单

低成本

易操作

共性强

复杂

高产出

难操作

特性强

使用资源

控制方法

输入

输出

确定影响输出变量的关键的输入变量

改进控制输入变量明显改善输出变量

管理的基本形象思维方法

FMEA是什么

FMEA是什么?

FMEA是一个由广泛人员参加,多种活动组成的过程

认可并评价产品/过程中潜在的失效以及该失效的后果

确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施

是未来成功的历史经验

是使客户满意的绩效之一

FMEA是一种系统的分析方法

FMEA是一种系统的分析方法，即在产品发生可能的失效事件之前，通过对系统，子系统及零部件可能发生的失效，先行识别，并分析其可能造成的后果，产生的原因等，进而采取必要的措施，预防可能的失效事件发生。

新要求

FMEA是一种系统的分析方法

新要求

使用框图Blockdiagrams

明确系统；分系统；子系统；零部件之间的关联关系

系统

分系统

子系统

零部件

制

动

总

成

制动泵

系统

制动盘

系统

泄压系统

保压系统

摩擦系统

滤清系统

增压系统

介质系统

贮油箱

滤清器

活塞环

泄压阀

摩擦片

保压阀

输出

输入

FMEA是一种系统的分析方法

新要求

使用参数图Parameterdiagrams

明确系统的输入输出控制因素干扰因素的关系

输出

输入

零件的

可靠性

功能的

可靠性

功能系统

控制因素

干扰因素

变差环境时间

系统交互顾客使用

材料精度配合

物理方法化学方法

50年代初期美国Grumman公司第一次把FMEA思想用于一种战斗机的操纵系统的设计分析，取得较好效果，以后逐渐推广。

60年代中期用于美国航天工业.（阿波罗）

1974年用于美国海军。

（1629号军标）

1985年IEC公布了FMEA标准:

IEC<#004699'>812，

这个标准被我国等同采用为GB7826-87：

《系统可靠性分析技术,失效模式和效应分析（FMEA）程序》

FMEA的成功应用

汽车、电机、电器等民用工业在自身质量保证体系中,规定在产品/工艺设计确认之前推广FMEA的应用,以确保在设计阶段就做到无缺陷/无隐患.并且将其作为对供应商的要求

如：

QS9000质量体系要求

——美国汽车工业行动集团（AIAG）

VDA6.1质量体系审核

——德国汽车工业联合会（VDA）

FMEA的推广应用与发展

执行FMEA程序的基本活动

1.你所关注的对象:

特性功能;工艺过程

1.你所关注的对象:

产品和过程的特殊特性

2.定义关注对象可能失效的模式

3.描述关注对象假如失效的后果

4.这后果的严重程度S（Severity）

5.特性功能或工艺过程在工程规范中的级别

执行FMEA程序的基本活动

1.你所关注的对象:

特性功能;工艺过程

6.对象失效的起因或机理

8.现行预防控制措施下出现的频度O（Occurrence）

7.现行的预防控制措施（即在设计时已经考虑）

9.现行预防控制措施下的可探测度

10.确定风险顺序数（RPN）RPN=S*O*

（RiskPriorityNumber）

第

四

版

变

化

新要求

执行FMEA程序的基本活动

1.你所关注的对象:

特性功能;工艺过程

11.根据风险顺序数提出建议措施

12.建议措施的责任,目标,完成期限

13.实施建议措施后结果的测量

14.重新评估SO

15.确定新一轮风险顺序数（RPN）

第四版FMEA的工作步骤

1.确定分析的对象，从特殊特性清单识别所有的特性，尤其是安全特性和法规要求。

2.使用框图（Blockdiagrams）确定与所有相关

件的接口与联接方式，识别接口潜在的失效

3.确定分析项目的功能和要求

功能：

如何满足设计意图

要求：

具体的特性数值

4.使用参数图（Parameterdiagrams）

分析输入，输出和控制因素，干扰因素，

新要求

第四版FMEA的工作步骤

5.从各种干扰因素造成的后果，从以往类似产品开发和实际使用的经验；从同行业竞争对手处获得的信息；本轮设计验证等各种途径得出的潜在失效模式：

a）以往同类产品的FMEA

b）以往同类产品使用中维修服务记录和统计

c）以往同类产品顾客投诉，抱怨

e）本轮FMEA参数图例列出的各种干扰因素影响

f）本轮设计验证钟暴露的薄弱环节

g）本组织内制造，装配部门的意见

新要求

第四版FMEA的工作步骤

6分析潜在失效可能对乘员，车辆，道路交通造成的后果

7.参照评价准则，确定严重度和级别

8.分析失效的直接原因和深层次的物理、化学、热力学等原因

9.现行设计控制采用了什么措施，确保产品满足功能要求和可靠性？

现行设计控制采用了什么预防措施？

新要求

第四版FMEA的工作步骤

10.参照频度评价准则，将失效原因引发的频度减除预防措施可以消除的机率，即为当前的失效发生频度。

11.按照本轮设计创新程度和设计验证方法，参照评价准则，确定探测度

12.RPN=S×O×

13.不建议制订RPN的控制值，应视具体情况处置

新要求

第四版FMEA的工作步骤

14.a）对S>8的项目建议通过更改设计降低S

b）对RPN值高的项目，多方论证小组应

讨论有无必要通过修改设计

15.设计修改后重新评议S.O.

16.将FMEA作为审视产品设计，着手设计修

改的切入口。

将FMEA积累的文件资料作

为本组织产品设计的经验总结。

新要求

三种类型

System-FMEAS-FMEA

第二版APQP对此删除

对产品/过程开发体系策划的综合评估

通过系统,子系统,分系统不同层次展开

自上而下逐级分析,注重整体性,逻辑性

三种类型

Design-FMEA

对设计输出在验证前的评估

识别和消除产品的设计缺陷

深及每一零部件的设计缺陷

三种类型

Process-FMEAP-FMEA

对工艺流程设计输出在验证前的综合评估

识别和消除制造/服务过程中的潜在隐患

深及制造/服务过程每一环节的潜在隐患

三种基本情况

新设计,新技术,新过程的开发

对现有设计或过程的修改

对现有设计或过程的重要修改

现有的设计或过程有新的应用

新增加的要求

在进行

故障的防护防错设计

客户的物流要求兼容

在进行P-FMEA时要充分考虑

动态的加工物流要求

场地立体空间利用值

新要求

这是一张典型的FMEA的表格（第三版）

如果你是用于ISO/TS16949,那么就必须完全使用它

如果你是用于其他场合,完全可以由你自己设计

这是一张典型的FMEA的表格（第四版）

如果你是用于ISO/TS16949,那么就必须完全使用它

如果你是用于其他场合,完全可以由你自己设计

新要求

FMEA的一些基本概念

1.失效2.失效模式

3.失效后果4.失效原因

5.顾客6.KCDS（特殊特性标识系统）

7.KPC8.KCC

9.FMEA的定义10.FMEA的类型

1失效（Failure）

产品在工作范围内导致零组

件的破裂断裂卡死损坏现象

在规定条件下,（环境、操作

时间等）不能完成既定的功能

在规定条件下产品参数值不

能维持在规定的上下限之间

新要求

1失效（Failure）

——实体失去了完成其功能的能力

什么是实体

S-FMEA系统

P-FMEA过程

失效与不合格

失效与事故

潜在失效

2失效模式（FailureMode）

——失效的表现形式

系统,子,分系统,未达到设计策划的意图

产品,零件的技术参数未达到设计的要求

制造工艺过程,不能满足工艺设计的要求

常见的失效模式:

裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、

短路、氧化、断裂

3失效后果（FailureEffect）

——失效给顾客（广义）带来的影响

引起运行系统失调

零,部件无法装配

加工流程间歇停顿

造成顾客停线停产

典型的失效后果：

噪声工作不正常不良外观无法攻丝

粗糙间歇性工作无法坚固无法钻孔

4失效的原因（FailureCause）

——引起失效的原因：

不可预计的

自然的/人为的

物理的/化学的

主观的/客观的

PotentialMechanismofFailureMode

潜在失效模式的原因和机理

Afailuremechanismisthephysical,chemical,electrical,thermal,orotherprocessthatresultsinthefailuremode.Itisimportanttomakethedistinctionthatafailuremodeisan;observed;or;external;effectsoasnottoconfusefailuremodewithfailuremechanism.

失效机理是导致失效模式的物理、化学、电、热或其他过程。

重要的是要区分“可视的”还是“外部的”失效模式，以免混淆失效模式与失效机理。

新要求

PotentialMechanismofFailureMode

潜在失效模式的原因和机理

Aproductorprocesscanhaveseveralfailuremodeswhicharecorrelatedtoeachotherbecauseofacommonfailuremechanismbehindthem.

因为同样的失效机理，一个产品或工序可以有几种相关的失效模式。

新要求

5顾客（Customer）

——不仅仅是“最终使用者”

可以是后续工作者

下一工序的作业者

系统数据的使用者

一般特性

F/FFunction/Fit

特殊关注

6KCDS重要特性识别系统

KeyCharacteristicDemarcateSystem

KPC

一般特性

S/C

Safe/Complain

特殊关注

一般关注

KeyproductCharacteristic

productCharacteristic

Standard

重要特性

7KPC重要的产品特性

——影响安全,国家法律法规

功能,配合的质量特性

Standard

一般特性

KPC

Product

S/C

F/F

characteristic

Safe/Complain

Function/Fit

KeyproductCharacteristic

重要特性

8KCC重要的过程控制特性

——影响重要产品特性（KPC）

的过程控制特性（CC）

SCC

KCC

Manufacture

characteristic

KPC

KCC

人Man

法Method

测Measure

环Environment

料Material

机Machine

Controlcharacteristic

KeyControlcharacteristic

StandardControlcharacteristic

9FMEA定义

PotentialFailureModeandEffectsAnalysis

潜在失效模式及后果分析

是一种系统化的可靠性定性分析方法

通过对系统各组成部分进行事前分析,发现,评价产品/过程中潜在的失效模式,查明其对系统的

影响程度,针对性的采取措施进行预防的分析方法

后经发展,对可能造成特别严重后果的失效模式

进行单独分析，称危害度分析.简称FMECA。

（CA:

CriticalityAnalysis）

9FMEA定义

PotentialFailureModeandEffectsAnalysis

潜在失效模式及后果分析

是一种系统化的结构性相关分析方法

识别产品或过程失效模式

估计涉及特殊原因的风险

减小风险的措施优先排序

评价产品的设计验证计划

拟制当前的过程控制计划

10FMEA的类别

System-FMEA

Design-FMEA

Process-FMEA

FMEA的作用

预测：

可以预先发现或评估产品/过程

中潜在的失效及影响

防错：

避免同类错误的再次发生

改进：

将成果文件化，程序化,积累经验

保持持续改进

提高产品功能保证和可靠性

减少批量投产时发生的问题

提高准时供货的能力和信誉

缩短新产品新过程开发周期

预先采取措施降低开发成本

充分理解客户需求改进服务

改善内部信息交流资源共享

FMEA的作用

FMEA的团队

团队形式:

多功能小组

多功能小组通常有相关的专业人员组成

包含技术人员,工人代表，客户,供应商

多功能小组会议是FMEA的主要活动形式

FMEA是项目的系统化经常化的专业活动

FMEA的团队

成功的关键要素

组成多功能小组的人员

准确全面了解相关信息

把握住项目进度的时机

设计

工艺

制造

生产

服务

质量

试验

可靠性

熟悉产品

理解客户

了解过程

精于服务

富有经验

善于改进

信息资料

多方合作

集体智慧

FMEA的团队

各类专业人员

各类专业技术

组成多功能小组的人员

顾客明示的和潜在的要求