可靠性分析技术(FMEA)

对于控制器：
•振动、冲击 •气密性 •盐雾 •温度：-43℃～60℃ •电磁兼容
第57页
P图
控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少 错误状态的发生。
对于控制器：
设计要求 筛选试验、过程控制 性能调试、系统联调 环境试验 使用说明书
第58页
控制器P图
第59页
控制器FMECA
控制因子：设计过程中所有因素的集合，其目的是减少 错误状态的发生。
第36页
干扰因子
个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生 产，以及与各接口部件之间的关系 内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响 顾客使用：顾客的哪些不当使用会对产品造成的不利影 响。 随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨 损等。 外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。
第8页
为什么实施FMEA
为什么要实施FMEA？
FMEA为汽车行业带来的益处
确保所有的风险被尽早识别并采取相应措施 确保产品和改进措施的基本原理和优先等级 减少外厂失效、降低保修成本 减少“召回”的发生概率
为什么要实施FMEA？
QS-9000明确指出FMEA作为一种质量改进 的方法必须强制执行。 TS/16949要求整车及零部件公司强制执 行 六西格玛方法、产品质量先期策划和控 制计划（APQP)、生产件批准程序（PPAP） 强制实施 国内的主要汽车公司也在积极探寻FMEA 的实施策略和实施办法，并且开始了初 步的实施。
内容安排
1
FMEA概述 DFMEA工程实施 DFMEA实施难点与解决方案
2 3 4 4
典型案例分析
总结与讨论
最佳实践：FMEA 全流程
系统或详细产品结构信息
/BOM FMEA硬/软件分析
存储/重用故障模式、 原因、预防措施等
•研发工程师
•系统工程师 •可靠性工程师 •研发工程师
设计改进建议
定义优先关键部件及故障 模式
技术应用
FMEA工具与技术使用
组织
1
流程
Level 1 基础
定义
守规 职责 产品研发过程
当前FMECA工作常见问题
ＦＭＥＡ=填表
设计人员不了解FMEA 不合适的时间开展ＦＭＥＡ 故障模式定义不明确 故障原因不全面
风险分析和控制准则不清晰
第29页
解决方案 进行FMEA 技术培训 建立FMEA 工作模板 建立FMEA 作业指导书 制定FMEA 计划 实施FMEA 节点控制 将FMEA 纳入产品流程
FMEA=填表 设计人员不了 解FMEA 不合适的时间 开展FMEA
第30页
解决方案
辅助分析工具
故障模式定义不明确 故障原因不全面
第31页
功能图
用于描述各零件产品与功能的对应关系
第32页
边界图
用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零部件 之间的关系
E D B A C G
H
F
第33页
P图
P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健 性(Robustness)工具。
要解决哪些风险？
排在前面的 资源允许的 可以解决的
控制措施是什么？
谁来做？ 什么时候做？
效果如何？
预计效果 试验效果 实际效果
DFMEA分析表格—QS9000
FMEA简单流程
功能
故障模式
故障影响
S O D R E C E P 推荐的措施 故障原因 当前控制方法 V C T N •频度？ •多坏？ •多好？
• 脚踏板 • 执行器 • 转速传感器
第54页
P图（续）
顾客使用：顾客的哪些不当使用会对分析对象造成不利影响。
对于控制器：
外部接线错误
第55页
P图（续）
随时间改变：分析对象随运行时间的加长出现的疲劳磨损 等。
对于控制器：
• 参数漂移 • 记录芯片电量衰减
第56页
P图（续）
外部环境：使用环境对分析对象造成的不良影响。
严重度（S） 严重度×发生度 RPN＝S×O×D
第39页
解决方案
提出可明确执行的控制措施 落实人和执行时间 控制措施可以是
技术更改 补充试验 评审确认 等等
控制准则不 清晰
第40页
内容安排
1
FMEA概述 DFMEA工程实施 DFMEA实施难点与解决方案
2 3 4 4
典型Hale Waihona Puke Baidu例分析
总结与讨论
应实施完成的FMEA
情况2：现有设计或工艺过程改进
对改进部分实施FMEA，参考原有FMEA，注重改进对原 有系统或工艺过程的影响
情况3：现有设计或工艺过程的应用环境、使用 方式等发生变化
注重环境等变化后的外界因素对原有系统、工艺流程 的影响
第6页
为什么要实施FMEA
事先花时间对设计进行分析，事先低成本进行改进
可靠性分析技术—— FMEA
咨询总监 王玮 2014年6月
内容安排
1
FMEA概述 DFMEA工程实施 DFMEA实施难点与解决方案
2 3 4 4
典型案例分析
总结与讨论
什么是FMEA？
FM E A Analysis Effect 故障模式影响分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis，简记为FMEA） 是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系 统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、 检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。
第21页
DFMEA分析步骤
•5 •故障原因分析 •4 •故障影响分析 •3 •故障模式分析 •2 •系统定义
•1 •收集数据，了解系统 组成及原理
功能图 边界图 P图
第22页
DFMEA分析步骤
•10 •实施效果 •9 •建议实施 •8 •改进建议 •7 •风险评估
•6
•当前控制方法 预防 检测
第23页
P图
干扰因子：能够导致分析对象功能故障的非预期的因素， 分为5类。
个体差异(PP: Piece-to-piece Variation) 内部环境(SI: System-interaction) 顾客使用(CU: Customer Usage and Duty Cycle) 随时间改变(DG: Changes over Time or Mileage) 外部环境(EE: Environment)
H
F
控制器边界图
第46页
控制器边界图说明
第47页
控制器FMEA
P图是用于确定和描述噪声控制因素和错误状态的稳健性 (Robustness)工具。
干扰因子
输入信号
系统描述
理想功能 错误状态
控制因子
第48页
P图
干扰因子
输入信号
系统描述
理想功能 错误状态
控制因子
第49页
P图
输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 对于控制器：
Failure Mode
第3页
FMEA是什么 ？
FMEA是： 有计划的可靠性方式 系统的风险分析方式 文件方式
第4页
FMEA的历史
六十年代，Apollo计划。
1974年，MIL-STD-1629，80年，MIL-STD-1629 A。 七十年代后期，美国汽车工业采用FMEA作为风险评估工具。
1992年，我国颁布GJB1391-92《故障模式、影响及危害性分 析程序》
这些问题会导致什么后果 ？
当前采用什么办法控制 ？
进一步分析 试验确认 设计修改
效果如何 ？
还需要做什么 ？
FMEA分析思路
风险在那里？
风险的原因是什么？ 风险的后果有多严重？ 发生几率有多大？ 当前控制措施是什么？
设计缺陷 过程问题 使用问题 服务问题
风险评价 风险排序
相对定量评价RPN ｛风险1、风险2….｝
接上页
是否要 纠正？
否 是
建议纠正措施
确定责任人和完 成日期 纠正措施效果判 定
否
是否满 足要求？
是
生成控制计划
评审通过
DFMEA工程实施
成立FMEA 小组
FMEA 分析
FMEA 评审
第20页
成立DFMEA项目组
典型的DFMEA团队：
系统工程师（强制） 设计工程师（强制） 可靠性工程师 过程工程师 试验工程师 质量工程师 。。。。
FMEA分析对象—柴油机控制器
第42页
功能图
用以确定分析对象及其各组成部分（下属部件） 应具有的功能。
系统功能分解
系统结构层次关系 系统功能层次和结构层次的对应关系
第43页
控制系统功能图
第44页
边界图
边界图用于描述分析的边界范围和接口，说明各组件、零 部件之间的关系。
E
B D A C G
干扰因子
输入信号
系统描述
理想功能 错误状态
控制因子
第34页
P图
输入信号：指分析对象运行所需的基本条件。 理想功能：分析对象需要完成的功能，反映了产品的设 计意图或功能需求。 错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输 出。
功能丧失； 功能降低； 间歇性功能； 非预期功能。
第35页
Step 1
动词+名词+可测量量
第60页
控制器FMECA
Step 2
•功能丧失
•功能降低 •间歇性功能
•非预期功能
第61页
控制器FMECA
Step 3
第62页
控制器FMECA
Step 4
第63页
控制器FMECA
Step 5
依据严重度等级准则
第64页
• • • • • 齿杆位置信号， 温度信号， 油压信号， 数字信号， 电源
第50页
P图
错误状态：与预期功能的偏差或非预期的分析对象的输 出。
对于控制器
无控制信号输出； 控制错误； 间歇输出；
第51页
P图
干扰因子：能够导致分析对象功能失效的非预期的因素， 分为5类。
个体差异 内部环境 顾客使用 随时间改变 外部环境
第52页
P图（续）
个体差异：各零部件、总成之间的差异，包含设计、生产， 以及与各接口部件之间的关系(参照边界图) 对于控制器：
• 虚焊、漏焊、错焊； • 电源转换模块、调理电路、A/D转换电路、CPU、转速处理电路、驱动 器 • 性能参数指标超差
第53页
P图（续）
内部环境：分析对象的接口零部件对其产生的影响 对于控制器：
DFMEA分析表格—QS9000
FMEA输出
FMECA报告
潜在的关键特性 设计验证规范 纠正措施清单 遗留问题清单
第25页
FMEA评审
FMECA是否由工作小组进行？ 故障影响分析是否全面、清晰、合理？ 对“不可接受”和“不期望”的项目是否采取了相应的 改进措施？ 不可接受的风险的控制措施是否执行？
1991年，ISO9000推荐，1994年，QS9000强制实施
2007年我国将颁布GJB/Z1391A-2006《故障模式、影响及危 害性分析指南》，增补了大量内容。
2008年发布QS9000FMEA参考手册第四版，FMEA 技术作为风 险控制的主要手段之一。
第5页
什么时间做FMEA
情况1：新设计、新技术、新工艺
第26页
内容安排
1
FMEA概述 DFMEA工程实施 DFMEA实施难点与解决方案
2 3 4 4
典型案例分析
总结与讨论
FMEA 的成熟过程
Mature Level
4
革新
Level 4 扩展及提高
嵌入 PLM 全方位应用及有效改进
3
Level 3 反馈
R&D 阶段的有效应用
技术
2
Level 2 启动
减少未来更大损失的发生 它是 “事前预防” 而不是“事后追悔”
丰田召回事件
事件回放
“踏板门”, 召回问题汽车近445万辆。 “脚垫门”，召回的420万辆车 召回的问题车辆迄今已经超过700万辆 接近2008丰田的全球销量。
丰田损失尚难估计
召回费用 销量下降 信誉降级 司法诉讼 经济损失或超50亿美元
控制、风险减小的任务列表
•系统工程师 •可靠性工程师 •项目组长 •研发工程师
DVP 测试验证 Control Plan
FMEA分析思路
当前是怎么设计的 ？
常规的设计思路
可能会发生哪些问题 ？
过去发生过什 设计准则 么问题？ 实际上 设计经验 还会发生什么 冗余设计 这就是 问题？ FMEA ！ 工程计算 经验积累 试验确认
第37页
P图与FMEA的关系
P图的理想功能对应FMEA中的功能 P图的错误状态对应FMEA中的故障模式 P图的干扰因子对应FMEA中的故障原因 P图的控制因子对应FMEA中的现行控制
第38页
解决方案
制定符合企业需求的风险判定准则 RPN值作为风险 分析唯一标准
我们应该优先控制哪个故障模式 ？ Ford:
0 0 0 0
•输出 是什 么？
•输出如 何出错？
•对整车的 影响是什 么？
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0
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•要因是什 么？
0
•这些如何发 现或预防？
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•能做些什 么？
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FMEA实施流程—QS9000
确定功能
鉴别失效模式
失效后果
鉴别失效原因
当前控制措施
严重度
发生度
检测度
风险顺序数
接下页
FMEA 实施流程—QS9000