(2)因果分析-triZ
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35
失效风险的来源 • 失效风险的来源：
失效风险的来源 消费者需求 市场压力 管理的侧重点
服务成本
\
• FMEA是一種系統方法，使用制式表格以確認潛在失效模 式及其影响，並評估其 • 失效嚴重度SEV 、 • 失效原因發生频度或概率DET 、
• 失效原因的可检測度OCC
• 目前管制方法（现有控制或设计方案验证）， • 從而計算風險優先指數（RPN=SEV*OCC*DET）。 • 最後採取進一步改善方法，如此持續進行，做到了防患于 未然，避免失效效模式及影响的發生，并能節省無謂的損 失、縮短開發時程及開發費用 失效管制方法分预防型PFMEA和检测型DFMEA
材料
方法
环境
23
构建服务与流程业鱼骨图的五个主要分支
人员
People
政 策
Policies
测量
五个关键
变化因素
Measurement 环境
+ Environment
Procedures
过 程
24
Place 地 方
服务与流程业鱼骨图模板
政策
人员
测量
问题
过程
地方
环境
25
练习一：管道焊接出现裂缝
材料 裂缝 裂缝问题 供应商未认可 错误的程 序 未保养 管道焊接裂缝 态度不端正 没有紧跟的程序 程序不可用 无人监控裂缝 设备更换 设备
、
• 因果分析的结束条件： –当不能继续找到下一层的原因时 –当达到自然现象时 –当达到制度/法规/权利/成本等极限时
8
常见的五种因果分析方法
• 1、五问“为什么”（Why)分析
• 2、故障树分析FTA （Fault Tree Analysis）， • 3、鱼骨图（也叫 Ishikawa 或因果图）分析 • 4、因果矩阵分析 • 5、失效分析FMEA（ FMEA:Failure Mode and Effects ）Analysis
我的因果分析
Darrel Mann 21
1
什么是因果分析？
有因必有果，有果必有因
• 从系统存在的问题入手，层层分析形成问题的原因，直至分析到最后 不可分解为止。 • 因果分析可以向两个方向：向着求因的方向——由现在分析过去 ；也 可以向着求果的：由现在分析未来
2
因果分析的目的
梳理问题中隐含的逻辑链及其形成机制，找出问 题产生的根本原因 从梳理出的逻辑链条及其形成机制中找出解决问 题的所有可能的“突破点” 从所有可能的突破点中找出”最优“的突破点；
– 2.列出每个事件：故障内容及发生条件 – 3.分析事件之间的关系，用与或门表示 – 4.按照事件结构和发生概率，确定导致故障发生的重 要事件，按照轻重缓急采取对策
17
故障树常用符号
18
3 、鱼骨图分析法
• 非定量的分析工具 • 对一个问题，分类别地列出所有影响因素，分别 进行分析，找出潜在的引起问题 的根本原因
目的
--复杂系统的功能逻辑分析； --分析同时发生的非关键事件对顶事件的综合影响 --评价系统可靠性与安全性； --确定潜在设计缺陷和危险； --评价采用的纠正措施； --简化系统故障查找。
16
故障树建立方法
• 结构 – 树形
– 事件符号
– 关系符号 • 建树方法
– 1.自顶向下按层分析直接原因
14
2、 故障树分析法
• 故障树分析技术（Fault Tree Analysis），美国贝 尔实验室于1962年开发出来 • 采用逻辑方法，形象地进行分析工作 • 特点：直观、清晰、逻辑性强 • 可用于定性分析或定量分析
15
建立故障树原理与目的
原理 通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行 分析，从而确定产品的故障原因来自的各种可能的组合方式 和(或)发生概率。
ห้องสมุดไป่ตู้
9
1、五问“为什么”分析法
问题 为什么
为什么 为什么
为什么
为什么
10
实例一：纪念堂外墙的腐蚀问题
• 杰斐逊纪念堂（Jefferson Memorial）
11
、
破损的外墙
• 杰斐逊和林肯纪念堂的 外墙都由花岗岩制成， 但杰斐逊纪念堂脱落和 破损严重， 推倒重建， 这要花纳税人一大笔 钱…… • 找出最优的突破点
1960 FMEA成功地 應用於航太計劃
1974出版Mil-STD-1629 FMECA 1980出版Mil-STD-1629A FMECA 1985出版IEC812 FMEA
32
Defense Department Chrysler, Ford GM, ASQ, AIAG
1993出版FMEA手冊 1995出版FMEA手冊 2001出版FMEA手冊
Y5
3、列出输入
5. 交叉相乘, 累计数由相乘 29 之和决定，然 后选择重点。
5、失效分析法（ FMEA）
Subversion Analysis(破坏性分析）
• FMEA （Failure Mode and Effects Analysis）：失效模式和影响分析 • Failure失效－对失效的定义包含有兩種分析方式： • 1、使用歷史數據，針對相似產品、 服務、 保證數顧客抱怨、 及其 他可取得資訊，加以定義失效。 • 2、 使用統計推論、模擬分析、同步工程及可靠度工程等以确認及定 義失效。 • Failure Mode失效模式分析（FMA）－ 由元件、組件至系統不同結構層次的失效模式。對每一個失效模式，依 其嚴重等級和發生機率綜合評估並予以分類，以便確定預防或改正措施的 內容和優先順序。在所有失效中，出現频率最大的值为临界模式（FCA） • Failure Effects失效影响分析（FEA)－ 1.Local effect(對本身的立即影響) 2.Next high level effect( 對同一层次或高一层次的影響） 3.End effect(對產品使用者的影響) (對end product的user影響,產品 跑到user身上，use時才發現) 30
“最优” :在满足工况要求的前提下，在现有资源条件下 （知识、技术、时间、成本……） ，代价最小！ “逻辑链及其形成机制”的来源: ●因果关系——原因－结果 ●时间或 操作的先后顺序 ●物理模型：公理、原理、公式、经验公式等
3
因果分析步骤
1、标记存在问题的组件－通过组件价值分析，找出理想 度指标最低的系统组件进行根本原因分析。 2、判断可能导致问题的功能
更换过。（第四个为什么） • 为什么？：我一直没有按照厂家推荐的保养计划对汽车进 行过保养和维护。（第五个为什么，根本原因） • 保养和维护。（第五个为什么，根本原因）
13
实例三：机器停停止运转
• • • • • • • • • • • • 一个生产线的机器经常停转，修过多次仍不见好转 问：“为什么机器停了?” 答：“因为超过了负荷，保险丝就断了。” 问：“为什么超负荷呢?” 答：“因为轴承的润滑不够。” 问：“为什么润滑不够?” 答：“因为润滑泵吸不上油来。” 问：“为什么吸不上油来?” 答：“因为油泵轴磨损、松动了。” 问：“为什么磨损了呢?” 答：“因为没有安装过滤器，混进了铁屑等杂质。” 最终的解决办法：在油泵轴上安装过滤器
31
FMEA 之演进
Grumman Aircraft Company
1950 FMEA飛機主 操縱系統失效分析
1957 工程手冊中正式 列出FMEA程序
Boeing & Martin Marietta Aerospace Company
Nation Aeronautics and Space Administration (NASA)
28
因果矩阵使用方法
1、列出输出
顾客重要度
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
因果矩阵
2、根据对客户的重要性 给输出打分，(1-10分)
累计值
Y1
Y2
Y3
Y4
过程步骤
1 2 3 4 5 6 7 8 9
过程输入
0 0 0 0 0 0 0 0 0
4. 对每一个输入与输出之间 的相关性打分( 0－10分）
常用的虚构安全系数设计原理
强度 以积累的经验降低安全系数
安 全 系 数
发生失效 实际强度 需要的计算强度
时间
34
失效的定义
产品在工作 范围内, 导 致零组件的 破裂、断裂、 卡死、损坏 现象 在規定条件 下, (环境、 操作、时间) 不能完成既 定功能。
失效
在规定条件 下, 产品参 数值不能维 持在规定的 上下限之间
International Electrical Commission (IEC)
可靠度定义和度量标准
• 可靠度的定义： • 系确定一个元件、装置或系统，在特定的环节中完成规定 的任务没有失效的次数。 • 可靠度是一个概率，它的度量显示是从0至1。可靠度0， 则表示该元件是失效的；可靠度为1，则意味着该元件未 失效。 • 用公式表示：可靠度（R)＝1—失效的概率（F) • 不同的物质通常有不同程度的可靠度设计要求，因此在度 量上也各有不同 • 许多可靠度度量的描述是界定在时间操作的失效数。目前， 不同的工业用不同的数字表述。太空和航空航天工业领域 每小时操作中的失效概率用10－6作为1次失效率；而在其 它部门可能是指每一次操作所产生的失效次数。 33
20
鱼骨图模板
类别1 原因1
次原因1 次原因2
类别1
原因2 问题
类别3
类别4
21
构建制造业鱼骨图的五个主要分支
人员 Man 机器 Machine 5M1E 测量 Measurement 环境 + Environment Materials 材料 Methods 方法
22
制造业鱼骨图模板
设备 人员 测量
3、根据功能判别存在问题的参数
4、依次继续查找原因和结果，分析根本原因 –工具：根本原因分析模板
4
原因与结果之间的三种类别关系
结果
结果
结果
原因 A
原因 A
原因 B
原因 A
原因 B
（a）
（b）
（c）
5
因果树
不良结果
原因 A
原因 B
原因 C
原因 D
原因 E
原因 F
6
遵循规则
1、确保所描述的实体及实体间的逻辑关系，具有被其他人所理解和认同的明确 性； 2、确保实体存在的完整性、结构的合理性和有效性 ●完整性——实体必须是一个完整的概念，从语法的角度考虑就是可以是 动宾短语或是带有形容词的名词短语； ●结构的合理性——实体不能含有多个概念，且实体中不能含有“if-then” 及其变形形式； ●有效性——所描述的实体是现实存在的或经过合理推断得出的。 3、确保因果逻辑关系的有效性（可以用“if-then”的形式来判断因果间是否存 在有效的逻辑关系） 4、原因不充分性 在一个复杂的相互作用的过程中，某结果很少是由单一的原因导致，在大 部分情况下，是由多个相互依赖的因素导致或者由几个独立的原因导致。 原因不充分性是逻辑图中常出现的不足 5、附加原因（“是不是还有其他的原因也能产生同样的结果”？） 附加原因的提出并没有否定最初的原因，仅是对其进行补充和完善，与最初 7 的原因具有同等的重要性。
19
构建鱼骨图
鱼头 ：最终所描述的问题 传统上的大鱼骨分以下五个主分支： 大鱼骨：问题发生的原因类别（主分支）
1）人员/People
2）设备/Machine 3）方法/Method
4）材料/Materials
5）环境/Environment 小鱼骨：发生问题的细部原因
按照主要的流程步骤由自己或由项目小组或和那些关心项目 流程的人员一起利用头脑风暴法对于每一个主分支问5 次 “为什么” （问题为什么会发生„），找出潜在的 引起问题发生的根本原因。（切不要想当然地.）
（清洗剂）腐蚀外墙 大量的鸟粪 大量的鸟 大量的蜘蛛 大量的小虫子 充足的阳光 充足的阳光 透光的天窗
12
实例二、汽车无法启动
• • • •
为什么？：电池电量耗尽。（第一个为什么） 为什么？：交流发电机不能正常工作。（第二个为什么） 为什么？：交流发电机皮带断裂。（第三个为什么） 为什么？：交流发电机皮带远远超出了其使用寿命，从未
设备缺陷
没有人保 养
销售额下降
未培训 无预算
人
26
练习二：外卖送货耗时过长
环境 无遥控器 太多的电 话 Beepers运 转不正常 电话系统 故障 工具/设备
未听到声音
问题 送货 时间 太长 不清楚谁接 听
搬运工太 少
人
方法
27
4. 因果矩阵
适用于分析多个结果与不同的原因之间的影响关系
采用头脑风暴法，由客户确定MPV作为输出Y，及其重要度I ；团队搜集影响因素作为输入，然后评价每个输入与输出之间 的相关性R，从而找出影响这些Y的最重要因素
失效风险的来源 • 失效风险的来源：
失效风险的来源 消费者需求 市场压力 管理的侧重点
服务成本
\
• FMEA是一種系統方法，使用制式表格以確認潛在失效模 式及其影响，並評估其 • 失效嚴重度SEV 、 • 失效原因發生频度或概率DET 、
• 失效原因的可检測度OCC
• 目前管制方法（现有控制或设计方案验证）， • 從而計算風險優先指數（RPN=SEV*OCC*DET）。 • 最後採取進一步改善方法，如此持續進行，做到了防患于 未然，避免失效效模式及影响的發生，并能節省無謂的損 失、縮短開發時程及開發費用 失效管制方法分预防型PFMEA和检测型DFMEA
材料
方法
环境
23
构建服务与流程业鱼骨图的五个主要分支
人员
People
政 策
Policies
测量
五个关键
变化因素
Measurement 环境
+ Environment
Procedures
过 程
24
Place 地 方
服务与流程业鱼骨图模板
政策
人员
测量
问题
过程
地方
环境
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练习一：管道焊接出现裂缝
材料 裂缝 裂缝问题 供应商未认可 错误的程 序 未保养 管道焊接裂缝 态度不端正 没有紧跟的程序 程序不可用 无人监控裂缝 设备更换 设备
、
• 因果分析的结束条件： –当不能继续找到下一层的原因时 –当达到自然现象时 –当达到制度/法规/权利/成本等极限时
8
常见的五种因果分析方法
• 1、五问“为什么”（Why)分析
• 2、故障树分析FTA （Fault Tree Analysis）， • 3、鱼骨图（也叫 Ishikawa 或因果图）分析 • 4、因果矩阵分析 • 5、失效分析FMEA（ FMEA:Failure Mode and Effects ）Analysis
我的因果分析
Darrel Mann 21
1
什么是因果分析？
有因必有果，有果必有因
• 从系统存在的问题入手，层层分析形成问题的原因，直至分析到最后 不可分解为止。 • 因果分析可以向两个方向：向着求因的方向——由现在分析过去 ；也 可以向着求果的：由现在分析未来
2
因果分析的目的
梳理问题中隐含的逻辑链及其形成机制，找出问 题产生的根本原因 从梳理出的逻辑链条及其形成机制中找出解决问 题的所有可能的“突破点” 从所有可能的突破点中找出”最优“的突破点；
– 2.列出每个事件：故障内容及发生条件 – 3.分析事件之间的关系，用与或门表示 – 4.按照事件结构和发生概率，确定导致故障发生的重 要事件，按照轻重缓急采取对策
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故障树常用符号
18
3 、鱼骨图分析法
• 非定量的分析工具 • 对一个问题，分类别地列出所有影响因素，分别 进行分析，找出潜在的引起问题 的根本原因
目的
--复杂系统的功能逻辑分析； --分析同时发生的非关键事件对顶事件的综合影响 --评价系统可靠性与安全性； --确定潜在设计缺陷和危险； --评价采用的纠正措施； --简化系统故障查找。
16
故障树建立方法
• 结构 – 树形
– 事件符号
– 关系符号 • 建树方法
– 1.自顶向下按层分析直接原因
14
2、 故障树分析法
• 故障树分析技术（Fault Tree Analysis），美国贝 尔实验室于1962年开发出来 • 采用逻辑方法，形象地进行分析工作 • 特点：直观、清晰、逻辑性强 • 可用于定性分析或定量分析
15
建立故障树原理与目的
原理 通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行 分析，从而确定产品的故障原因来自的各种可能的组合方式 和(或)发生概率。
ห้องสมุดไป่ตู้
9
1、五问“为什么”分析法
问题 为什么
为什么 为什么
为什么
为什么
10
实例一：纪念堂外墙的腐蚀问题
• 杰斐逊纪念堂（Jefferson Memorial）
11
、
破损的外墙
• 杰斐逊和林肯纪念堂的 外墙都由花岗岩制成， 但杰斐逊纪念堂脱落和 破损严重， 推倒重建， 这要花纳税人一大笔 钱…… • 找出最优的突破点
1960 FMEA成功地 應用於航太計劃
1974出版Mil-STD-1629 FMECA 1980出版Mil-STD-1629A FMECA 1985出版IEC812 FMEA
32
Defense Department Chrysler, Ford GM, ASQ, AIAG
1993出版FMEA手冊 1995出版FMEA手冊 2001出版FMEA手冊
Y5
3、列出输入
5. 交叉相乘, 累计数由相乘 29 之和决定，然 后选择重点。
5、失效分析法（ FMEA）
Subversion Analysis(破坏性分析）
• FMEA （Failure Mode and Effects Analysis）：失效模式和影响分析 • Failure失效－对失效的定义包含有兩種分析方式： • 1、使用歷史數據，針對相似產品、 服務、 保證數顧客抱怨、 及其 他可取得資訊，加以定義失效。 • 2、 使用統計推論、模擬分析、同步工程及可靠度工程等以确認及定 義失效。 • Failure Mode失效模式分析（FMA）－ 由元件、組件至系統不同結構層次的失效模式。對每一個失效模式，依 其嚴重等級和發生機率綜合評估並予以分類，以便確定預防或改正措施的 內容和優先順序。在所有失效中，出現频率最大的值为临界模式（FCA） • Failure Effects失效影响分析（FEA)－ 1.Local effect(對本身的立即影響) 2.Next high level effect( 對同一层次或高一层次的影響） 3.End effect(對產品使用者的影響) (對end product的user影響,產品 跑到user身上，use時才發現) 30
“最优” :在满足工况要求的前提下，在现有资源条件下 （知识、技术、时间、成本……） ，代价最小！ “逻辑链及其形成机制”的来源: ●因果关系——原因－结果 ●时间或 操作的先后顺序 ●物理模型：公理、原理、公式、经验公式等
3
因果分析步骤
1、标记存在问题的组件－通过组件价值分析，找出理想 度指标最低的系统组件进行根本原因分析。 2、判断可能导致问题的功能
更换过。（第四个为什么） • 为什么？：我一直没有按照厂家推荐的保养计划对汽车进 行过保养和维护。（第五个为什么，根本原因） • 保养和维护。（第五个为什么，根本原因）
13
实例三：机器停停止运转
• • • • • • • • • • • • 一个生产线的机器经常停转，修过多次仍不见好转 问：“为什么机器停了?” 答：“因为超过了负荷，保险丝就断了。” 问：“为什么超负荷呢?” 答：“因为轴承的润滑不够。” 问：“为什么润滑不够?” 答：“因为润滑泵吸不上油来。” 问：“为什么吸不上油来?” 答：“因为油泵轴磨损、松动了。” 问：“为什么磨损了呢?” 答：“因为没有安装过滤器，混进了铁屑等杂质。” 最终的解决办法：在油泵轴上安装过滤器
31
FMEA 之演进
Grumman Aircraft Company
1950 FMEA飛機主 操縱系統失效分析
1957 工程手冊中正式 列出FMEA程序
Boeing & Martin Marietta Aerospace Company
Nation Aeronautics and Space Administration (NASA)
28
因果矩阵使用方法
1、列出输出
顾客重要度
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
因果矩阵
2、根据对客户的重要性 给输出打分，(1-10分)
累计值
Y1
Y2
Y3
Y4
过程步骤
1 2 3 4 5 6 7 8 9
过程输入
0 0 0 0 0 0 0 0 0
4. 对每一个输入与输出之间 的相关性打分( 0－10分）
常用的虚构安全系数设计原理
强度 以积累的经验降低安全系数
安 全 系 数
发生失效 实际强度 需要的计算强度
时间
34
失效的定义
产品在工作 范围内, 导 致零组件的 破裂、断裂、 卡死、损坏 现象 在規定条件 下, (环境、 操作、时间) 不能完成既 定功能。
失效
在规定条件 下, 产品参 数值不能维 持在规定的 上下限之间
International Electrical Commission (IEC)
可靠度定义和度量标准
• 可靠度的定义： • 系确定一个元件、装置或系统，在特定的环节中完成规定 的任务没有失效的次数。 • 可靠度是一个概率，它的度量显示是从0至1。可靠度0， 则表示该元件是失效的；可靠度为1，则意味着该元件未 失效。 • 用公式表示：可靠度（R)＝1—失效的概率（F) • 不同的物质通常有不同程度的可靠度设计要求，因此在度 量上也各有不同 • 许多可靠度度量的描述是界定在时间操作的失效数。目前， 不同的工业用不同的数字表述。太空和航空航天工业领域 每小时操作中的失效概率用10－6作为1次失效率；而在其 它部门可能是指每一次操作所产生的失效次数。 33
20
鱼骨图模板
类别1 原因1
次原因1 次原因2
类别1
原因2 问题
类别3
类别4
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构建制造业鱼骨图的五个主要分支
人员 Man 机器 Machine 5M1E 测量 Measurement 环境 + Environment Materials 材料 Methods 方法
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制造业鱼骨图模板
设备 人员 测量
3、根据功能判别存在问题的参数
4、依次继续查找原因和结果，分析根本原因 –工具：根本原因分析模板
4
原因与结果之间的三种类别关系
结果
结果
结果
原因 A
原因 A
原因 B
原因 A
原因 B
（a）
（b）
（c）
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因果树
不良结果
原因 A
原因 B
原因 C
原因 D
原因 E
原因 F
6
遵循规则
1、确保所描述的实体及实体间的逻辑关系，具有被其他人所理解和认同的明确 性； 2、确保实体存在的完整性、结构的合理性和有效性 ●完整性——实体必须是一个完整的概念，从语法的角度考虑就是可以是 动宾短语或是带有形容词的名词短语； ●结构的合理性——实体不能含有多个概念，且实体中不能含有“if-then” 及其变形形式； ●有效性——所描述的实体是现实存在的或经过合理推断得出的。 3、确保因果逻辑关系的有效性（可以用“if-then”的形式来判断因果间是否存 在有效的逻辑关系） 4、原因不充分性 在一个复杂的相互作用的过程中，某结果很少是由单一的原因导致，在大 部分情况下，是由多个相互依赖的因素导致或者由几个独立的原因导致。 原因不充分性是逻辑图中常出现的不足 5、附加原因（“是不是还有其他的原因也能产生同样的结果”？） 附加原因的提出并没有否定最初的原因，仅是对其进行补充和完善，与最初 7 的原因具有同等的重要性。
19
构建鱼骨图
鱼头 ：最终所描述的问题 传统上的大鱼骨分以下五个主分支： 大鱼骨：问题发生的原因类别（主分支）
1）人员/People
2）设备/Machine 3）方法/Method
4）材料/Materials
5）环境/Environment 小鱼骨：发生问题的细部原因
按照主要的流程步骤由自己或由项目小组或和那些关心项目 流程的人员一起利用头脑风暴法对于每一个主分支问5 次 “为什么” （问题为什么会发生„），找出潜在的 引起问题发生的根本原因。（切不要想当然地.）
（清洗剂）腐蚀外墙 大量的鸟粪 大量的鸟 大量的蜘蛛 大量的小虫子 充足的阳光 充足的阳光 透光的天窗
12
实例二、汽车无法启动
• • • •
为什么？：电池电量耗尽。（第一个为什么） 为什么？：交流发电机不能正常工作。（第二个为什么） 为什么？：交流发电机皮带断裂。（第三个为什么） 为什么？：交流发电机皮带远远超出了其使用寿命，从未
设备缺陷
没有人保 养
销售额下降
未培训 无预算
人
26
练习二：外卖送货耗时过长
环境 无遥控器 太多的电 话 Beepers运 转不正常 电话系统 故障 工具/设备
未听到声音
问题 送货 时间 太长 不清楚谁接 听
搬运工太 少
人
方法
27
4. 因果矩阵
适用于分析多个结果与不同的原因之间的影响关系
采用头脑风暴法，由客户确定MPV作为输出Y，及其重要度I ；团队搜集影响因素作为输入，然后评价每个输入与输出之间 的相关性R，从而找出影响这些Y的最重要因素