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1、德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 http:/潜在失效模式与后果分析 Potential Failure Mode and Effects Analysis2023/1/261德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 1.这次汶川大地震，给灾区造成巨大的损失：特别是很多学校和农房都倒塌了2.1979年5月25号美国芝加哥发生191空难，机上270多人遇难；原因是一次不规范的保养和应急操作指南不合理造成；导致麦道公司股票下降20%，后被波音公司收购3.一场战斗的胜负，很多时候取决于战斗的布置和各种可能发生的情况应对方案2023/
2、1/262德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 FMEA案例案例约会FMEA2023/1/263德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 主要内容CH1 引言引言CH2 FMEA基础知识CH2 DFMEA应用与实施CH3 PFMEA应用与实施2023/1/264德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 1.何谓失效在规定条件规定条件规定条件规定条件下(环境、操作、时间)不能完成既定功能在规定条件下，产品参数值不能维持在规定的上下限之间；产品在工工工工作作作作范范范范围围围围内，导致零组件的破裂、断裂、
3、卡死等损坏现象。2023/1/265德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 2.后果应关注的内容功能、性能方面可靠性、维护性方面安全性方面经济性方面操作性方面修复性方面环境方面公共安全方面废弃方面等后后果果的的种种类类2023/1/266德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.什么是FMEAPotential Failure Mode and Effects Analysis潜在潜在 失效失效 模式模式 及及 后果后果 分析分析FMEA：是通过对可能发生的(和/或已经发生的)失效模式进行分析与判断其可能造成的后果而产生的风险程
4、度的一种量化的定性分析计算方法，并根据风险的大小，采取有针对性的改进，从而了解产品设计和制造过程设计能力，达成一种事先预防并实施改进措施的方法工具。2023/1/267德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.对FMEA的作用 预见风险，防止失败，促进提升 周全考虑，应变风险，事半功倍2023/1/268德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 主要内容CH1 引言CH2 FMEA基础知识基础知识CH2 DFMEA应用与实施CH3 PFMEA应用与实施2023/1/269德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学
5、术术 部部 1.FMEA的理解FMEA是一组系统化一组系统化的活动，其目的是：发现、评价发现、评价发现、评价发现、评价产品/过程中潜在的失效及其后果找到能够避免或减少避免或减少避免或减少避免或减少这些潜在失效发生的措施书面总结上述过程书面总结上述过程书面总结上述过程书面总结上述过程它是对设计(产品/过程)过程的完善，以明确什么样的设计才能满足顾客要求所以FMEA重点在于设计，无论是设计开发产品，还是过程2023/1/2610德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 已做的事已做的事发生了什么事发生了什么事什么原因什么原因要做的事要做的事可能会发生的问题可能会发生的
6、问题事先分析原因事先分析原因2.面对问题时FMEA应发挥的作用主动的被动的2023/1/2611德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.FMEA解决问题的逻辑思路项目/功能要求潜在失效模式失效潜在后果严重度等级潜在失效起因/机理频度现行设计(过程)控制预防探测探测度RPN建议措施责任与目标完成日期措施执行结果采行措施严重度频度探测度RPN功能、特征功能、特征或要求是或要求是什么？什么？可能有何错误？可能有何错误？-功能功能丧失丧失-部分部分/全部功能全部功能 降低降低-功能间歇性中断功能间歇性中断-非预期的功能非预期的功能影响是影响是什么？什么？有多有多严重
7、？严重？起因是起因是什么？什么？其发生的其发生的几率为何？几率为何？为有可能为有可能被预防和被预防和探测吗？探测吗？探测它探测它的方法的方法有多好？有多好？可以做什么？可以做什么？-设计变更设计变更-过程变更过程变更-特别的控制特别的控制-标准、程序或标准、程序或 指南的更改指南的更改2023/1/2612德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 4.TS16949-FMEA类型依据产品实现阶段不同可分为：设计DFMEA过程PFMEA依据产品复杂程度不同可分为：系统FMEA子系统FMEA零件FMEA材料FMEAFMEA分析的程度：分析的程度：越细越好，重复没关系，
8、但越细越好，重复没关系，但不要漏项不要漏项2023/1/2613德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 nDFMEA：产品设计工程师所采用的一种工具考虑的是产品设计造成的失效为产品设计的策划和试验提供信息nPFMEA：工艺工程师所采用的一种工具考虑的是制造过程中造成的失效为制造工艺的控制提供信息2023/1/2614德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 5.FMEA实施的时间与时机概念初始设计设计完成样件制造设计/过程确认生产开始DFMEAPFMEAnDFMEA：开始早于过程，完成时间在早期的图样完成但任何工具的制造开始之前nP
9、FMEA：开始于基本的操作方法讨论完成时，完成时间早于生产计划制定和生产批准之前2023/1/2615德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 5.FMEA实施的时间与时机新设计、新技术或新制程新设计、新技术或新制程新设计、新技术或新制程新设计、新技术或新制程，这时的FMEA是完整的设计、技术、或制程。修改现有的设计或制程修改现有的设计或制程修改现有的设计或制程修改现有的设计或制程(假设其设计或制程FMEA已存在)这时的FMEA的焦点在修改的设计、制程，以及由于修改设计、制程而导致的相互作用。使用现有的设计或过程于新的环境、地点使用现有的设计或过程于新的环境、地点
10、使用现有的设计或过程于新的环境、地点使用现有的设计或过程于新的环境、地点(假设其设计或制程FMEA已存在)，这时的FMEA范围是针对环境、地点对现有的设计、过程的影响。2023/1/2616德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 6.FMEA分析步骤流程实施前准备确定FMEA评分标准实施FMEA分析讨论、总结和评估分析结果实施改进对策进行追踪确认效果2023/1/2617德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 6.FMEA分析步骤流程分析过程特性分析过程特性定义制造流程定义制造流程分析产品特性分析产品特性分析失效模式分析失效模式分
11、析失效原因分析失效原因分析现行控制方法分析现行控制方法分析失效后果分析失效后果分析频度分析频度分析探测度分析探测度分析严重度分析严重度计算风险优先数计算风险优先数决定优先改善决定优先改善的的失效模式失效模式建议改善措施建议改善措施改善实施改善实施2023/1/2618德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 7.FMEA实施过程中注意事项-阶段FMEA应用于组织产品活动中的各个阶段：包括从系统-子系统-零件的策划、开发阶段有计划地展开，由设计阶段延伸到制造和应用阶段；（全过程）在设计阶段，改进的重点是用于指出设计上的问题点，改进设计，用以确认产品设计是否满足顾客要
12、求；（关注客户要求）在制造阶段，改进的重点是用于指出加工、装配、生产、设计方面的问题点，反推至前一过程或前一阶段，要求进行必须的改进。2023/1/2619德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 7.FMEA实施过程中注意事项-责任明确分析的责任；要完成FMEA还得依靠集体协作。FMEA的评审是至关重要的2023/1/2620德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 7.FMEA实施过程中注意事项及时性及时性是成功实施FMEA最重要因素之一，它是一个“事前的行为”(“机会之窗”关闭前实施)，不是“事后的行为”，为达到最佳效益，FME
13、A必须在设计或过程失效模式被无意纳入设计产品之前进行；事前花时间很好地进行综合的FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机适当应用FMEA是一个相互作用的过程，永无止境2023/1/2621德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 7.FMEA实施过程中注意事项-关于分值同一小组分值要一样；分析前的培训和思路的统一很重要；不同过程分值可以不同（设计过程与制造过程）2023/1/2622德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 8.FMEA分值制定成立一个分值制定小组；分析产品特性和失效机理；结合产品的
14、使用方向的实际；充分评审的确认，要相对的稳定；2023/1/2623德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 这是一张典型的这是一张典型的DFMEADFMEA的表格的表格如果你是用于如果你是用于TS,TS,那么就必须完全使用它那么就必须完全使用它!如果你是用于其他场合如果你是用于其他场合,完全可以由你自己设计完全可以由你自己设计2023/1/2624德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 计算计算Risk Priority Number(RPN)RPN=S*O*D衡量风险大小衡量风险大小,进行排序进行排序,供采取措施决策时用供采取措
15、施决策时用2023/1/2625德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 9.FMEA实施措施后追踪为了确保FMEA所采取的预防措施是有效的，所以应对这些行动进行追踪，对这方面的要求无论怎样强调都不过份，一个经过彻底思考，周密开发的FMEA，如果没有积极有效的预防/纠正措施其价值将是非常有限的。责任工程师应确认建议的措施已被执行或评估，FMEA是一份动态的文件，必须是最新的状况，以及最新的相关活动，包括在开始生产后才发生的活动。相对相对“动态动态”2023/1/2626德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 9.FMEA实施措施后追
16、踪责任工程师有多种方式来确认建议的措施是否实施，它们包含但不限于下列：评审设计、制程、图面以确认建议的措施是否已实施；确认各项的设计、制程、组装的变更是否已整合到相关的文件中；评审设计FMEA、过程FMEA，系统FMEA的应用以及控制计划。2023/1/2627德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 10.FMEA的收益预防计划识别改变需求降低成本减少浪费降低保证成本降低无增值操作2023/1/2628德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 10.FMEA的收益避免采用不良率高的设计和制程；集中资源，循序改善产品设计和制程；循环改
17、善，不断提升设计和制程可靠度；设计改进；制程检验，测试标准，检验程序、规范等；下次FMEA分析；产品可靠性，制程安全性，环保的评估；工程师训练。2023/1/2629德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 主要内容CH1 引言CH2 FMEA基础知识CH2 DFMEA应用与实施应用与实施CH3 PFMEA应用与实施2023/1/2630德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 1.DFMEA实施前准备期望特性的定义期望特性的定义越明确，就越容越明确，就越容易识别潜在的失易识别潜在的失效模式效模式确定期望顾客的期望(QFD)产品要求的
18、信息资料产品制造服务回收要求2023/1/2631德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 1.DFMEA实施前准备DFMEA应从系统、子系统或零部件的框图开始(见下页案例)，通过框图明确设计输入、设计输出以及设计过程的活动，并建立各项目的逻辑关系顺序，作为DFMEA分析的依据，此框图应附于DFMEA文件中。考虑到设计的系统性，DFMEA分析可从最底层零件(甚至于材料选择)设计开始分析。2023/1/2632德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 产产品品或或系系统统每每一一部部分分功功能能失失效效模模式式分分析析依依FMEA表表逐
19、逐项项分分析析2.DFMEA分析步骤过程2023/1/2633德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.DFMEA分析方法n硬件法硬件法n针对零件清单上的每一个零件，一次一个的逐个分析，针对零件清单上的每一个零件，一次一个的逐个分析，直到整个产品分析完直到整个产品分析完n功能功能法法n针对该产品之所有功能予以列表出来，然后逐个功能项针对该产品之所有功能予以列表出来，然后逐个功能项目来加以分析目来加以分析n功能块法功能块法n成组的零件成组的零件/组成组成/次组成或子系统结合成功能块其对功能次组成或子系统结合成功能块其对功能之影响性，影响性最大者将得到较多的注意和
20、优先权之影响性，影响性最大者将得到较多的注意和优先权2023/1/2634德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 n产品产品：电机电机n失效模式失效模式：n原因：原因：3.DFMEA分析方法案例2023/1/2635德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 4.DFMEA栏位项目介绍nFMEA编号n系统、子系统、零件名称n设计责任n编制者n车型年度/项目n关键日期nFMEA日期n核心小组系统子系统子系统子系统零件零件零件零件零件零件2023/1/2636德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 建议措施
21、降低分数的排序如下：首先是严重度，再首先是严重度，再来是频度，最后是探测度来是频度，最后是探测度在一般的实践中当严重度是9或10时，不管RPN是如何都必须特别注意确认是否已利用现行的设计控制或预防/纠正措施措施行动应考虑，但不局限于：修改设计几何尺寸和/或公差修改材料规范试验设计或其解决问题的技巧修改试验计划项目/功能潜在失效模式失效潜在后果严重度等级潜在失效起因/机理频度现行的设计控制预防探测探测度RPN建议措施责任与目标完成日期措施执行结果采取措施严重度频度探测度RPN2023/1/2637德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 建议措施主要目的是经由设计改
22、进来增加顾客满意度只有设计修改才能使严重度级别减小只能通过设计修改来消除或控制一个或多个失效模式的起因/机理来实现降低频度级别增加设计确认/验证措施只能减小探测度级别项目/功能潜在失效模式失效潜在后果严重度等级潜在失效起因/机理频度现行的设计控制预防探测探测度RPN建议措施责任与目标完成日期措施执行结果采取措施严重度频度探测度RPN2023/1/2638德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 当实施一项措施后，简要记录具体的措施和生效日期，包括措施的证据资料的索引等项目/功能潜在失效模式失效潜在后果严重度等级潜在失效起因/机理频度现行的设计控制预防探测探测度RP
23、N建议措施责任与目标完成日期措施执行结果采取措施严重度频度探测度RPN2023/1/2639德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 项目/功能潜在失效模式失效潜在后果严重度等级潜在失效起因/机理频度现行的设计控制预防探测探测度RPN建议措施责任与目标完成日期措施执行结果采行措施严重度频度探测度RPN当明确了预防/纠正措施后，估算并记录下严重度、频度及探测度数值所有的更改后的等级都应该被评审。如果有必要考虑更进一步的措施，还应重复分析。焦点始终在持续改进2023/1/2640德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 5.DFMEA的跟
24、踪行动负责设计的工程师负责确保所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个动态的文件，不仅应该随时体现最新的设计版本，还应该体现最新的有关纠正措施，包括开始量产后发生的事件2023/1/2641德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 5.DFMEA的跟踪行动确保达到设计要求确保达到设计要求评审工程图样和规范评审工程图样和规范确认与装配确认与装配/制造文件的结合和一致性制造文件的结合和一致性评审过程评审过程FMEA和控制计划和控制计划2023/1/2642德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 主要内容CH1 引言CH2 F
25、MEA基础知识CH2 DFMEA应用与实施CH3 PFMEA应用与实施应用与实施2023/1/2643德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 1.PFMEA目的确定过程功能和要求确定与产品和过程相关的潜在失效模式评价潜在失效模式对顾客产生的后果确定潜在制造或装配过程起因并确定要采用控制来降低失效产生的频度或失效探测度的过程变量确定过程变量以此聚焦于过程控制编织一个潜在失效模式分级表，以便建立一个考虑预防/纠正措施的优选体系记录制造或装配过程的结果2023/1/2644德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 2.PFMEA是集体的努
26、力的结果 在最初PFMEA中，负责的工程师要直接地、主动地组织所有相关部门的代表。PFMEA是不同部门之间充份交换意见的结果不是一个人可以搞出来。一位有经验的FMEA组织推进员非常关键2023/1/2645德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.PFMEA关注的重点PFMEA假定所设计的产品能够满足设计要求，其潜在失效模式可能会因设计弱点而包括在过程FMEA中，它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决。因设计因设计因设计因设计缺陷所产生失效模式可包缺陷所产生失效模式可包缺陷所产生失效模式可包缺陷所产生失效模式可包含在过程含在过程含在过程含在过程FMEAFME
27、A中中中中设计不足对加工的影响设计不足对加工的影响加工过程导致产品的失效加工过程导致产品的失效2023/1/2646德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 过程FMEA并不是依靠改变产品设计来克服过程缺陷的，但它要考虑与计划的制造或装配过程有关的产品设计特性参数，以便最大限度地保障产品能满足顾客的要求和期望顾客顾客设计设计生产生产出货出货不设计不良品不设计不良品 不生产不良品不生产不良品不流出不良品不流出不良品3.PFMEA关注的重点不依赖改变设计主要考虑过程2023/1/2647德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.PFM
28、EA关注的重点FMEA也有助于新机器或设备的开发。其方法是一样的，只是应将所设计的机器或设备当作一种产品来考虑。在确定了潜在的失效模式之后，就可以着手采取预防措施消除潜在失效模或不断减小它们发生的可能性推进技术和设备的更新2023/1/2648德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 3.PFMEA关注的重点FMEA是一份动态的文件，应该起始于：在可行性分析阶段或之前开始在为生产的工装准备之前要考虑从个别零组件到总成的所有制造作业相对动态2023/1/2649德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 4.PFMEA实施准备：创建流程图
29、1)、识别过程和任务：你希望分析、定义重要的过程范围以便从不适的管理中识别改进的动力2)、请教熟悉过程的人员帮助建立流程图3)、对过程流程的起始和结束点形成一致过程流程图检查表2023/1/2650德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 4.PFMEA实施准备：创建流程图4)、关注改进提高的区域 过程是否符合标准，或者操作者是否使用相同的方法进行操作？操作步骤是否重复或无序？操作步骤是否为无增值劳动？操作步骤是否频繁出现错误？操作步骤是否循环返工？2023/1/2651德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 4.PFMEA实施准备
30、：创建流程图5)、识别顺序和过程中的搬运步骤6)、创建流程图 从左到右、从上到下，有标准的符号和箭头连接每个步骤7)、结果分析哪些操作步骤循环返工哪些操作步骤为无增值输出哪些操作步骤循环返工与当前和期望之间有什么差异2023/1/2652德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 5.PFMEA表格填写说明确定与产品相关的过程潜在失效模式评价失效对顾客的潜在影响确定潜在制造或装配过程失效的起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量编制潜在失效模式分级表，然后建立考虑纠正措施的优选体系将制造或装配过程的结果编制成文件2023/1/2653德德 国国 莱莱 茵茵
31、 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 这是一张典型的这是一张典型的这是一张典型的这是一张典型的PFMEAPFMEAPFMEAPFMEA的表格的表格的表格的表格 FMEAFMEA编号编号编号编号：:页码页码页码页码:第第第第 页页页页 共共共共 页页页页项目名称项目名称项目名称项目名称:过程责任部门过程责任部门过程责任部门过程责任部门:编制者编制者编制者编制者:车型年度车型年度车型年度车型年度/车辆类型车辆类型车辆类型车辆类型:关键日期关键日期关键日期关键日期:FMEAFMEA日期日期日期日期:(编制编制编制编制)()(修订修订修订修订)核心小组核心小组核心小组核心小组：潜在失效模式及后果分析潜在失效模式及后果分析PFMEA 2023/1/2654德德 国国 莱莱 茵茵 TV 公公 司司 中中 国国 学学 术术 部部 还有什么问题？还有什么问题？2023/1/2655