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正文內(nèi)容

第三版潛在失效模式及后果分析-wenkub

2023-07-02 14:30:30 本頁面
 

【正文】 。進(jìn)入70年代,美國的海軍和國防部相繼應(yīng)用推廣這項(xiàng)技術(shù),并制訂了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。FMEA又不同于失效樹分析(Failure Tree Analysis, 即FTA)。是在產(chǎn)品/過程/服務(wù)等的策劃設(shè)計(jì)階段, 對構(gòu)成產(chǎn)品的各子系統(tǒng), 零部件, 對構(gòu)成過程, 服務(wù)的各個程序逐一進(jìn)行分析, 找出潛在的失效模式, 分析其可能的后果, 評估其風(fēng)險(xiǎn), 從而預(yù)先采取措施, 減少失效模式的嚴(yán)重程度, 降低其可能發(fā)生的概率, 以有效地提高質(zhì)量與可靠性, 確保顧客滿意的系統(tǒng)化活動。FMEA不同于失效模式分析(Failure Mode Analysis, 即FMA), 前者是一種事前行為, 后者是一種事后行為。前者是從局部失效入手,分析其對上一級系統(tǒng)、相關(guān)部分、下游程序以及總體系統(tǒng)的后果;而后者一般是由系統(tǒng)的失效模式入手,分析造成該失效產(chǎn)生的原因。70年代后期,F(xiàn)MEA被美國汽車工業(yè)界所引用,作為設(shè)計(jì)評審的一種工具。 為什么要進(jìn)行FMEA?工程中大量的事實(shí)證明,由于策劃設(shè)計(jì)階段的疏忽,分析不足,措施不夠,以至造成產(chǎn)品/過程/服務(wù)等投入運(yùn)行時嚴(yán)重程度不同的失效,給顧客帶來損失,甚至產(chǎn)生諸如“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)爆炸的慘痛事故。FMEA有助于采用更有利的設(shè)計(jì)控制方法,為制訂試驗(yàn)計(jì)劃,質(zhì)量控制計(jì)劃提供正確的、恰當(dāng)?shù)母鶕?jù)。FMEA的結(jié)果也是用來制訂質(zhì)量控制計(jì)劃。 由誰來做FMEA?FMEA既然是設(shè)計(jì)工作的一部分,自然應(yīng)該由負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師或工程師小組負(fù)責(zé)。與設(shè)計(jì)有關(guān)的上游(如組織、材料、上一個相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師)和下游(如下一個相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師)的部門也將被吸收參加小組的工作。FMEA作為設(shè)計(jì)活動的一部分,應(yīng)該在設(shè)計(jì)任務(wù)完成(如設(shè)計(jì)圖樣完成,過程設(shè)計(jì)文件完成)之時完成FMEA工作。建議根據(jù)FMEA的質(zhì)量目標(biāo)(見附錄1和附錄2)對FMEA進(jìn)行評審,包括管理評審。② 道路不平引起的車體振動與扭轉(zhuǎn)是引起支架斷裂的環(huán)境條件,但不能視為失效的內(nèi)在原因。最有效的措施是不讓支架斷裂這一根源模式發(fā)生。以上這些概念對進(jìn)行FMEA活動時,將十分有幫助。直接顧客:下一道工序或用戶。② 產(chǎn)品設(shè)計(jì)FMEA不能依靠過程檢測作為控制措施。ISO/TS16949指南 建議使用APQP手冊進(jìn)行質(zhì)量策劃。下表列出ISO/TS16949技術(shù)規(guī)范、APQP、PPAP中明文規(guī)定的與FMEA有關(guān)的章節(jié)。 實(shí)施FMEA的三種基本情形 每一種情形都有其不同的范圍或關(guān)注焦點(diǎn):情形一:新設(shè)計(jì)、新技術(shù)或新過程。情形三:將現(xiàn)有的設(shè)計(jì)或過程用于新的環(huán)境、場所或應(yīng)用(假設(shè)對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)或過程已有FMEA)。一個經(jīng)過徹底思考、周密開發(fā)的FMEA,如果沒有積極有效的預(yù)防/糾正措施,其價(jià)值將是非常有限的。潛在失效模式及后果分析 順序子系統(tǒng) 功能要求潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度(S)級別潛在失效起因/機(jī)理頻度(O)現(xiàn)行控制預(yù)防現(xiàn)行控制探測探測度(D)風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)(RPN)建議措施責(zé)任及目標(biāo)完成日期措施結(jié)果采取的措施SOD會有什么問題?無功能部分功能/功能過強(qiáng)/功能降級功能間歇非預(yù)期功能功能、特性或要求是什么?后果是什么?有多糟糕?起因是什么?發(fā)生的頻率如何?怎么能得到預(yù)防和預(yù)測?該方法在探測時有多好?能做些什么?設(shè)計(jì)更改過程更改特殊控制標(biāo)準(zhǔn)、程序或指南的更改圖12 FMEA過程順序第2章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) FMEA(DFMEA) DFMEA的準(zhǔn)備工作① 建立小組。 產(chǎn)品的使用環(huán)境; 初始特殊特性明細(xì)表。表示系統(tǒng)內(nèi)零部件的聯(lián)接和關(guān)系。在進(jìn)行DFMEA之前,應(yīng)先填寫好該表格表頭的各項(xiàng)內(nèi)容,它們是: 編制人(姓名、部門、電話等) 核心小組(組長、成員的姓名、單位、電話等) 項(xiàng)目/功能傳統(tǒng)的產(chǎn)品可靠性的定義指出:可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?;蛘哒f為滿足設(shè)計(jì)意圖,該“產(chǎn)品”的具體的要求是什么?一個零部件(或子系統(tǒng)、或系統(tǒng))的功能往往是多項(xiàng)的。 汽車行駛過程中,通過合理的速比滿足整個行駛速度范圍內(nèi)的扭矩輸出; 空檔;給出設(shè)計(jì)要求的壽命。其中可制造性和裝配性的要求尤為重要。如變速箱的噪聲、潤滑油泄漏的要求也應(yīng)明確列入功能要求中。這里,我們說的是“潛在的”,意思是,這些失效可能發(fā)生,但不一定發(fā)生。漸變型:磨損、腐蝕、龜裂、老化、變色、熱衰退、蠕變、低溫脆變、性能下降、滲漏、失去光澤、褪色,等等。在描述失效模式時,要注意使用普遍使用的術(shù)語,避免使用地方性、行業(yè)性哩語。舉例來說,發(fā)動機(jī)進(jìn)氣閥閥座燒蝕這一失效模式,其直接后果是造成氣閥密封不嚴(yán);其中間后果是造成壓縮壓力下降,燃燒狀況惡化;最終后果是發(fā)動機(jī)功率下降,燃油消耗增加,排氣有害物料增加,引起顧客不滿,甚至不符合政府法規(guī)。本手冊采用的是10分制。5很低配合和外觀/尖響和卡嗒響等項(xiàng)目不舒服,大多數(shù)顧客(75%以上)能感覺到有缺陷。1嚴(yán)重度的英文是Sererity,用字母S表示。在FMEA中,要突出對特殊特性的關(guān)注。 福特公司 Critical Characteristic 符號-(▽) 通用 Fit/Function Key Product Characteristic 符號-(◇)或(F/F)特殊特性一般由特殊性初始明細(xì)表給出。注意,不要把產(chǎn)品的工作環(huán)境(如道路產(chǎn)生的振動、沖擊、氣溫的變化、濕度、粉塵、電磁干擾等)作為我們的分析目標(biāo)。這時,我們要把它們一一分別列出。 應(yīng)用失效鏈,找出直接原因,中間原因和最終原因; 應(yīng)用排列圖,相關(guān)分析,試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法,從可能的多因素原因中找出主要原因;② 與制造/裝配有關(guān)的原因。下面是一些典型的例子: 用手舉起裝配的零件過重,使操作者易疲勞,或難以正確安裝。 加注液體的口,經(jīng)常需要檢查、調(diào)整、保養(yǎng)的部分難以接近,可視性差; c. 對變差的敏感性.一個好的產(chǎn)品(或系統(tǒng))設(shè)計(jì),應(yīng)考慮對制造中各種因素(或構(gòu)成系統(tǒng)、總成的零件、元件)的變差的容忍性,不敏感性,也就是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的健壯性(Robust)。在本DFMEA手冊中,引入了從1-10的所謂的頻度(O),英文Occurence。 類似零件或子系統(tǒng)的維修資料; 現(xiàn)行設(shè)計(jì)控制列出已經(jīng)完成或承諾要完成的預(yù)防措施、設(shè)計(jì)確認(rèn)/驗(yàn)證(DV)或其它活動,并且這些活動將確保設(shè)計(jì)對于所考慮的失效模式和/或起因/機(jī)理是足夠的。我們也可以把設(shè)計(jì)控制比喻成預(yù)防潛在失效變成現(xiàn)實(shí)或減少其出現(xiàn)可能性的防線。例如,通過工程分析,使零件具備充分的合理的強(qiáng)度、剛度、壽命等;通過材料試驗(yàn)與分析,使材料具有良好的耐腐蝕性;通過實(shí)體仿真,模擬制造和裝配過程,觀察分析是否存在可能的失效,等等。探測度的最初定級將以探測失效起因/機(jī)理或探測失效模式的設(shè)計(jì)控制為基礎(chǔ)。這將有利于失效的早期識別和預(yù)防,降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,降低風(fēng)險(xiǎn)。 D是英文Detection的字首。10很極少設(shè)計(jì)控制只有很極少的機(jī)會能找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式9極少設(shè)計(jì)控制只有極少的機(jī)會能找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式8很少設(shè)計(jì)控制有很少的機(jī)會能夠找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式7少設(shè)計(jì)控制有較少的機(jī)會能找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式6中等設(shè)計(jì)控制有中等機(jī)會能找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式5中上設(shè)計(jì)控制有中上多的機(jī)會能找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式4多設(shè)計(jì)控制有較多的機(jī)會能夠找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式3很多設(shè)計(jì)控制有很多的機(jī)會能夠找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式2幾乎肯定設(shè)計(jì)控制幾乎肯定能夠找出潛在原因/機(jī)理及后續(xù)的失效模式1核心小組應(yīng)對相互一致的評定準(zhǔn)則和定級方法達(dá)成一致意見,盡管對個別產(chǎn)品分析可做調(diào)整。試驗(yàn)條件的正確選擇,增加試驗(yàn)樣品的數(shù)量,能提高設(shè)計(jì)控制方法的有效性。試驗(yàn)樣品的數(shù)量為40。經(jīng)小組評估,探測度為6。顯然,RPN越大,意味著設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)越大,越需要采取措施。RPN值的大小,也為我們確定了解決問題的優(yōu)先順序提供參考。我們所指的措施是針對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的措施。在對嚴(yán)重度值為9或10的項(xiàng)目給予特別關(guān)注之后,核心小組再考慮其他的失效模式,其意圖在于降低嚴(yán)重度,其次頻度,再次探測度。如改進(jìn)材料的規(guī)范,通過有限元分析改進(jìn)結(jié)構(gòu),改進(jìn)表面處理提高耐腐蝕性,等。 采取的措施 在措施實(shí)施之后,填入實(shí)際措施的簡要說明以及生效日期。 跟蹤措施建議措施的落實(shí)是十分重要的,任何建議措施都應(yīng)有具體的負(fù)責(zé)人和規(guī)定的完成日期,小組和主管設(shè)計(jì)的人員要對此負(fù)責(zé)到底。 保證設(shè)計(jì)要求得到實(shí)施;第3章 制造與裝配過程的潛在失效模式分析FMEA(PFMEA) PFMEA的準(zhǔn)備工作PFMEA原則上是在設(shè)計(jì)能夠滿足顧客需要的前提下,對過程中的潛在失效模式進(jìn)行分析。PFMEA的準(zhǔn)備工作可以包括:① 建立小組;② 必要的資料,如: 現(xiàn)有的類似的過程FMA資料;PFMEA采用的表格同DFMEA表格。以下對表格中各欄目的含義、考慮方法及填寫內(nèi)容作盡可能詳細(xì)的介紹。 考慮到從單個部件到總成的所有的制造工序。以盡可能簡潔的方式指明所分析的過程或工序的目的。一般情況下,它是指按規(guī)定的操作規(guī)范進(jìn)行操作時的潛在的失效問題,但由于過程設(shè)計(jì)中對技術(shù)與體力的能力考慮不足而造成的失效,或容易產(chǎn)生誤操作的問題也是潛在失效模式考慮的范圍。在考慮過程潛在失效模式時,我們常常使用“零件為什么會被拒收?”的思考方法。零件被拒收,既要考慮最終顧客不接受,也要考慮下一道工序及下游工序不接受的問題。但由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對可制造性與裝配性考慮的不夠充分,對制造裝配過程容易產(chǎn)生誤操作的防錯措施考慮的不夠充分,而可能造成過程失效模式可以列出。 潛在失效的后果潛在的失效后果是指:失效模式對顧客產(chǎn)生的影響。描述失效的后果,盡可能采用表達(dá)顧客關(guān)注和感受的詞匯。 嚴(yán)重度(S)嚴(yán)重度是指失效后果的嚴(yán)重程度。后 果判定準(zhǔn)則:后果的嚴(yán)重度當(dāng)潛在失效模式導(dǎo)致最終顧客和/或一個制造/裝配廠產(chǎn)生缺陷時便得出相應(yīng)的定級結(jié)果。最終顧客永遠(yuǎn)是要首先考慮的。10有警告的危害當(dāng)潛在失效模式在有警告的情況下影響車輛安全運(yùn)行和/或涉及不符合政府法規(guī)的情形時,嚴(yán)重度定級非常高。8高車輛/項(xiàng)目可運(yùn)行但性能水平下降。顧客不滿意。5很低配合和外觀/尖響和卡嗒響項(xiàng)目不舒服,多數(shù)(75%以上)顧客能發(fā)覺缺陷。無需報(bào)廢,在生產(chǎn)線上其它工位返工。2無無可辯別的影響。同樣,PFMEA也是識別與確定特殊特性的重要工具。誤操作(人的誤操作,機(jī)器的誤操作)是失效模式的可能原因之一。 頻度(O)頻度是指由某一起因/機(jī)理使失效模式發(fā)生的可能性大小的評估。通過設(shè)計(jì)更改或過程更改來預(yù)防或控制失效模式的起因/機(jī)理,是可能導(dǎo)致發(fā)生頻度數(shù)降低的唯一的途徑。第一種方法(預(yù)防):防止失效原因/機(jī)理的發(fā)生,或減少其發(fā)生的幾率。利用排列圖法,找出造成缺陷與拒收的主要原因,次要原因,采取措施。其次是第二種,當(dāng)然最差的是沒有任何過程控制。 探測度(D)探測度是指零件在離開該制造工序或裝配工序之前,采用上述的第二種控制方法找出失效模式原因/機(jī)理,和第三種控制方法找出失效模式的可能性大小。但要注意,要區(qū)別頻度和探測度的概念,頻度低并不等于探測度低。不能通過有差異的零件。它會受到測量系統(tǒng)變差的影響。在QS9000 FMEA手冊中,采用RPN=SOD的連乘計(jì)算方法。RPN值的經(jīng)驗(yàn)界限,將根據(jù)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)來判斷。在對嚴(yán)重度值為9或10的項(xiàng)目給予特別關(guān)注之后,核心小組再考慮其他的失效模式,其意圖在于降低嚴(yán)重度,其次頻度,再次探測度。例如采取防錯設(shè)計(jì),減少誤操作的可能性。采用統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC),把重點(diǎn)放在預(yù)防失效的發(fā)生,而不是放在產(chǎn)生缺陷后將之檢測出來。PFMEA的重點(diǎn)放在過程設(shè)計(jì)本身,為要過多依賴于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的修改來解決問題。 建議措施的責(zé)任 填入每一項(xiàng)建議措施的責(zé)任者以及目標(biāo)完成日期。如果滿足要求,則應(yīng)將采用的措施反映到質(zhì)量控制計(jì)劃及有關(guān)的文件中。它應(yīng)體現(xiàn)最新設(shè)計(jì)及改進(jìn)措施的情況,包括產(chǎn)品正式投產(chǎn)之后的改進(jìn)活動。 評審工程圖樣,過程/產(chǎn)品以及過程流程規(guī)范;對所有其他失效模式也都加以考慮。FMEA將所有吸取過的重大的“教訓(xùn)”(如高的保修費(fèi)用以及召回等)作為識別失效模式的輸入。適當(dāng)時,應(yīng)有一名促進(jìn)
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