FMEA讲义典型案例运用2017

资料 : 1996年 日本的 某 汽车企业分析资料
FMEA背景
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从 被动（后发管理）到主动(先期管理)的转变
采用客户至上的原则，致力于计划中的事前准备，将问题防止于未然，以图顺畅生产的高效模型。 经济性(大) 质量成本
FMEA是对确定设计或过程必须做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充
FMEA的定义
基本知识
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三种进行FMEA的情况，（关注焦点、范围）
新设计、新技术、新过程；全部设计、技术或过程
对现有设计或过程的修改；修改可能产生的相互影响
将现有设计或过程用于新的环境、场所或应用；新环境或场所对现有设计或过程的影响
限制条件的知识 制造条件；使用条件；环境条件，维护条件
反思和分析可能产生的问题
有关故障的知识
知识
设计过程
要求功能 要求操作 极限条件
设计方案： 概念 结构 草图
评价/验证
FMEA
选择、分析实现手段
负向信息检讨
正向信息检讨
基本知识
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设计变更, 修订 确认
D-FMEA的 概要
FMEA的实施环境
基本知识
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FMEA的种类
系统FMEA
设计FMEA
过程FMEA
对象
产品（系统）
产品（零配件等）
过程（实际操作）
目的
确保系统设计的完整性 评估
确保设计的完整性. 找出产品的故障形态及其对策
确保设备的完整性 找出工程、材料、操作的故障形态及其对策
实施阶段
概念阶段. 计划阶段.
计划阶段. 设计阶段.
质量问题发生分类
问题发生要因
对应方案
48%
31%
21%
设计上没有充分把握顾客的 要求事项 设计上没有考虑制造能力 开发质量保证的技能不足 与 执行能力微弱
设计要因
制造要因
外包质量
开发阶段中的源流性 质量确保 (源流管理) 顾客要求的明确化 规格/设计的 优化 开发业务的效率化
3 过程设计和开发
4 产品和过程确认
生产
概念提出和批准
项目批准
样件
试生产
投产
计划和确定项目
产品设计和开发验证
过程设计和开发验证
产品和过程确认
反馈评定和纠正措施
设计FMEA
过程FMEA
基本知识
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DFMEA——设计开发阶段 在初始材料清单产生之后，就可做DFMEA。 DFMEA在小组可行性承诺前经过小组评审，DFMEA是动态文件。
基本知识
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DFMEA中常见的失效模式
系统或产品层次： 停止、不动作、不安定、输出异常、误动作等等。 零部件层次： 变形、龟裂、破损、腐蚀、表面划伤、脱落、卡死、脏污、变质、烧毁、断裂、异物、泄漏等等。
1970年代初 日本科學技術聯盟 NASDA (日本宇宙開發事業團) 引进 在民用产业迅速普及 - 宇宙航空、汽车、电气·电子、机械、软件等所有产业领域
FMEA 的起源与发展
FMEA 的起源与发展(美国)
FMEA的起源与发展 (日本)
FMEA背景
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$1
$10
$100
$1000
大
● 落后对应管理 - 事后管理 - 现象管理 - QC 7种工具 - FEED BACK
评价成本 大 失败成本 大 预防成本 小
评价成本 小 失败成本 小 预防成本 大
事后解决问题型开发 被动的 QA 防止再发生
假设先行型开发 主动的 QA 防患于未然
时间
FMEA背景
开发阶段的 问题点 – 开发日程和设计变更件数
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50年代：格鲁曼公司开发了FMEA，用于飞机发动机故障防范； 70年代：海军制定了FMEA标准， 1976年，美国国防部采纳了FMEA标准； 80年代：汽车工业和微电子工业应用FMEA 90年代：ISO9000推荐采用FMEA； 1994，FMEA成为QS-9000认证要求。21世纪: 军工产业，宇宙开发领域 可靠性、安全性评价工具
小
● 先期对应管理 - 防患于未然.。 - 真正的原因管理。 - FMEA - FEED FORWARD(PREACTION)
按照被称作高度成长期遗留物的落后对应型，树立计划并实施，事后处理已发生的问题，是高损失成本的模型。 LOSS COST(大) 质量成本
工 程
工程设计、改进
产品功能、性能、质量 作业容易性 设备
解析水平
工程解析与功能展开
不良模式
工程
产品(System) 后加工
不良等级
对策案
不良模式的原因把握
不良模式的影响把握
重要度 评价
对策 树立
潜在的不良模式的 预测
FMEA
基本知识
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FMEA在设计开发过程中位置
1 策划
2 产品设计和开发
验证阶段 工程设计阶段.至批量前.
故障（不良）式 样预测对象
系统 子系统 & Assemblies
产品的构成要素.子系统间的交互作用
工程 作业；材料
影响
产品 (系统)性能
产品性能
产品不良；后期工程
故障模式
功能丧失，整机故障现象
停止；异常输出；无动作 变形；龟列；磨损；短路等
尺寸不良；破损等
共同点
PFMEA——初始过程 在整个过程中的流程图/风险评定开始，就可做PFMEA 。过程FMEA几乎与设计DFMEA同时开始，比设计FMEA稍迟。 PFMEA是产品在策划确认时进行评审，也是动态文件。
开展FMEA的时机
所谓“动”在于产品/过程的更改，任何更改都要进行FMEA的评审
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失效分析
失效分析就是分析、寻找系及其组成部分的失效原因(失效机理、故障机理、诱发失效的因素等)，从而提出补救和预防、纠正措施
FMEA背景
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常用失效分析方法
仪器设备测试法（因果图法、直方图法、主次图法） FMEA FTA：通过对可能造成系统（或过程）故障的各种因素进行分析，画出逻辑图（即故障树），确定系统故障原因的各种可能组合方式，计算系统（或过程 ）故障概率，采取相应的纠正措施，以提高系统（或过程）可靠性的一种设计分析方法。 事件树分析（ETA），是一种逻辑演绎方法，它在给定的一个初因事件的前提下，分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果，从而可以评价系统的可靠性与安全性 FMEA、FTA是常被用到的重要的失效分析方法,应用也相当广泛。特别是FMEA，已成为美国航天、国际汽车等行业的强制使用的分析方法。
FMEA讲义典型案例运用2017
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故障(失效)的概念
产品在规定条件下, (环境、操作、时间)不能完成既定功能。（事例） 在规定条件下, 产品参数值不能维持在规定的上下限之间（事例） 产品在工作范围内, 导致零组件的破裂、断裂、卡死、损坏现象(短路、开路、过度损耗等)（事例）
故障（或失效）模式
FMEA背景
$10000
$100000
$1000000
$10000000
概念阶段
计划阶段
设计阶段
验证阶段
生产制造
市场召回
故障及事故的赔偿
公司形象损失
变更(修定)费用
变更处理费用的10倍法则
事后处理的费用法则
FMEA背景
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开发阶段的问题点 – 质量问题的发生要因
在整体质量问题发生的内容中，其根本原因为设计时没有充分考虑顾客与制造环境的质量问题发生最多。
军用
可靠性工程产生与发展
实施FMEA背景
FMEA背景
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所有的制造问题中有80%是由糟糕的设计引起的。 制造停工使英国每年损失470万生产小时。 对于许多制造过程，缺陷产品仍然以百分数来测量，而不是以百万件中缺陷产品数来测量。
FMEA背景
实施FMEA背景
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设计 变更件数
过去
开发日程和设计变更件数
统计表明，设计变更集中在开发后半段，批量生产以后还有大量变更.
与设计FMEA的影响相同
特定的过程故障模式的根本原因
系统FMEA
设计FMEA
过程FMEA
因此不必在设计FMEA中列出制造(过程)的故障模式
系统、设计、过程FMEA之间的关系
基本知识
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FMEA 在设计阶段的角色
特性的知识 实际手段： 标准件；标准材料；标准设计等 功能原则；装置；结构；材料；尺寸等
FMEA 的实施目的
FMEA背景
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设计技术的一部分 DR (Design Review) 的 TOOL 技术 Know-how 的积累手段 工程 FMEA, 设备 FMEA 开发 与 活用 有效活用企业 ▷ 汽车: 丰田汽车与其系列公司 ▷ 电气·电子: 松下电子与其系列公司
用表格整理 相对评价发生频度，影响度，检知度等并找出主要故障（不良）模式 筹划各种故障（不良）模式的对策.
基本知识
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故障模式
影响
原因
问题
问题的衍生后果
问题的原因
故障模式
影响
原因
从系统FMEA中得到的问题原因
从系统FMEA中得到的影响
新的设计故障模式的根本原因
故障模式
影响
原因
从设计FMEA中得到的问题的原因
实施方法 : 1980年 以后日本的影响 设计/开发阶段的基本步骤 3大汽车公司的质量体系要求事项 QS-9000 规格，TS16949 对零部件开发企业的事实与其结果提交 义务化
FMEA 的实施动向
FMEA 的实施动向 (日本)
FMEA 的实施动向（美国）
FMEA背景
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设 计
性能 ·程度 等
可靠性 · 安全性 等
详细设计 中间设计 基本设计
图 纸
解析水平
机能 · 构造的 展开
故障模式
构件
子系统
系统
故障等级
对策方案
故障模式的原因把握
故障模式的影响把握
故障模式的影响把握
重要度 评价
对策 树立
潜在的故障模式的 预测
草案
FMEA
基本知识
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P-FMEA 的 பைடு நூலகம்要
故障模式预测
故障的原因和影响解析
评价问题的重要程度
设计(工艺)改进
FMEA背景
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满足顾 客要求
减少失 效风险
保持竞争力
改进产 品质量
实施FMEA背景
FMEA背景
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开展可靠性带来了经济利益
美国用于维修费用的变化趋势
美军50年代，60%~500%
美军，1959年，25%
2003年，美国企业 美 巨头企业 ５０家 １９５亿美元 (2.5%) GM ４４亿美元 （2.8%） FORD ３５亿美元 （2.5%） GE ７.４亿美元 （4.5%）
设计变更件数
发布
20-24 months
14-17 months
1-3 months
+3 months
Japan
U.S.A
FMEA起到了重要作用
结果比较
FMEA背景
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什么是FMEA？
FMEA简介
基本知识
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认可并评价产品/过程中的潜在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 将全部过程形成文件
现有方式
改进方向
FMEA背景
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『防止再发生』 ⇒ 『防患于未然』事故的转变 随系统的高度化、负责华而产生的事前解析的重要性增大 随开发时间的短缩而发生的问题最小化 PL(Product Liability)法的 有效地对应
FMEA 的引进背景与实施目的
FMEA 的引进背景
提前防止故障发生. ▷ 防止丧失解决故障的机会. ▷ 防止发生问题的巨额解决费用. 早期确保开发产品的质量 与可靠性. 试验评价效率化. 技术上的 Know-how 积累和知识再运用. 推进开发相关各部门间的写作.
故障模式分析
FMEA背景
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何谓 FMEA (Failure Mode & Effects Analysis)
以系统(产品)以及工序、设备等的构成要素为对象. 利用所谓的“故障模式(Failure Mode)”思考方式. 事先排除可能出现的问题. 通过故障的原因和影响说明问题的重要性. 连接设计(工艺)的手法.