解读第四版FMEA 手册

解读第四版FMEA 手册

第四版FMEA手册解读.pdf
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五个专用工具之一的《潜在失效模式及后果分析(FMEA)》第四版已于2008 年6 月发布,
它是克莱斯勒、福特、通用三大汽车公司为其供应商提供的、用于设计FMEA、过程FMEA 开发的
指南,手册不规定要求,仅仅是澄清有关FMEA 开发上的技术问题。
第四版FMEA 手册中的DFMEA(设计FMEA)、PFMEA(过程FMEA),包括了系统(总成)、子
系统(分总成)、接口部分、零部件以及制造和装配过程中所有潜在失效模式的考虑。
第四版FMEA 手册有如下的一些变化:
a) 手册中的表格、格式更容易阅读,潜在失效模式的分析过程更加清晰,增加了索引。
b) 多余的示例内容和赘语得到改进,提供了更适宜的FMEA 示例。
c) 强化了管理者的支持、关注、评审FMEA 和其结果的要求。
d) 定义和强化了DFMEA 和PFMEA 之间的连接关系。
e) 定义了FMEA 与其它分析工具的关联与联系,如方块图、P 图、 QFD(质量功能
展开)等。
f)改进了严重度(S)、频度(O)、不可探测度(D)的分级,风险顺序数(RPN)不应作
为唯一的、评价失效后果风险程度大小的方法,提供了其他思考的方式和方法。
系统(总成)的潜在失效模式(System FMEA):
一个系统(总成)通常由多个子系统(分总成)组成。系统潜在失效模式关注的是系统与
其他系统,子系统,外部环境和顾客要求的连接接口和相互作用。
子系统(分总成)的潜在失效模式(Subsystem FMEA):
子系统FMEA 是系统FMEA 的子集。例如前悬挂就是底盘系统的子系统。子系统FMEA 关注的
是子系统零部件之间的接口和相互作用,以及与其它子系统和系统之间的相互作用。
零部件的潜在失效模式(Component FMEA):
零部件FMEA 是子系统FMEA 的子集。例如制动片是制动系统的零部件,而制动系统又是底
盘系统的子系统。
FMEA 的顾客:
组织FMEA 过程的输入考虑谁的要求?谁关注FMEA 过程的结果?应是FMEA 的顾客:
a) 最终顾客,产品的最终使用者,
b) 汽车主机厂(OEM);
c) 供应链上的制造厂;
d) 与产品环境影响、安全有关的法律/法规的制定者和监管部门。
对任何组织来说,FMEA 是一项重要的活动。FMEA 的开发过程是具有各方面丰富经验的成员
组成的分析小组的有效活动,其结果将影响组织的整个产品实现过程。要使FMEA 过程有效,应
进行充分的策划,应保证足够的时间和必要的资源,还需要高层管理者的关注与支持。
成立FMEA 分析小组
成立专门的FMEA 分析小组有助于确保FMEA 开发的输入与合作兼顾多方的观点、意见和考
虑。对所开发的FMEA 的主题事项,小组成员应具备专门的技术和知识。FMEA 分析小组的负责人
可以选择具有相关经验和权威的人员作为小组成员。
确定分析的范围
确定FMEA 的分析范围,确定分析的界限,哪些内容应被包括?哪些内容应被排除?确定所
开发的FMEA 类型,是系统FMEA?子系统FMEA?还是零部件FMEA?首先确定、清楚了解分析的
范围,将有助于分析小组保持FMEA 过程的方向和关注点。
第四版FMEA 手册推荐使用如下的方法和信息帮助分析小组确定FMEA 分析的范围:
a) 功能模式(模型),
b) 方块图;
c) P 图(参数图);
d) 过程流程图;
e) 接口图;
f) 关联矩阵图;
g) 图表;
h) 材料清单等。
DFMEA 应该首先起步于对系统、子系统或零部件功能、特性信息和要求的开发。譬如:所
分析的产品与哪个系统、零部件、过程相关?其他系统和零部件对该产品的功能存在哪些影响?
是否应作为该产品FMEA 的输入?在有可能失效的预防与探测方面,该产品与系统和其他零部件
有关联吗?
方块图和P 图等工具可以帮助小组进行DFMEA 的开发。
方块图描述主要的零部件和主要的过程步骤与其他零部件的接口(关联)。
P 图帮助小组理解设计功能要求之间的关联。通过分析预期的设计输入和输出,来清楚了
解那些需要控制的或不需要控制的、影响产品性能的因素,全面、清楚地定义产品的特性,有助
于产品潜在失效模式的辨识。
第四版FMEA 手册推出了三个方块图示例、一个P 图示例。
在进行潜在失效模式分析中,可以将原因和机理一起填入FMEA 表中的一栏,也可将原因和
机理分开填写两栏。
查找潜在失效模式的原因是十分关键的,尽管头脑风暴方法有一定作用,但FMEA 分析小组
应着重理解每个潜在失效模式形成的机理。失效机理指的是导致失效模式的,物理的、化学的、
电学的、热学的或其他的过程。重要的是要区分清楚失效模式是观测到的或外部的影响导致的,
还是由失效机理导致的。
要在尽可能的范围内,列出每个潜在失效模式的形成机理,要尽可能简明、充分。对于一个
系统而言,失效机理是随着一个零部件失效所导致的系统失效的延伸。一个产品或过程可能有几
个失效模式且互相关联,因为它们有着共同的失效机理。DFMEA 应确保考虑制造过程的影响。
失效的潜在原因是指:设计过程是如何导致失效发生的。失效的潜在原因是设计薄弱的反
映,这种设计薄弱导致了随后的失效。失效的原因导致和引发失效模式的形成机理。
一个失效模式通常会存在多个原因,要在尽可能的范围内,列出导致失效模式和失效机理
的原因,原因的描述要简明并且完整。
下面这个例子表示了失效原因与失效机理和失效模式的关系:
失效模式 失效机理 失效原因
车辆不制动 脚踏板的力没有传到刹
车片上
防腐蚀保护不合适,机械连接断裂。
不合适的主活塞真空密封设计。
不正确的接头连接扭矩,造成液压油损失。
不正确的连接扭矩,造成液压流体压力的损
失,使用了不符合要求的管路材料。
车辆制动距离超
过yy 英尺
从脚踏板到刹车片的传
递力不足
润滑不足,机械连接接头不灵活。
防腐蚀保护不合适,连接接头腐蚀。
由于管线起皱纹,液压流体部分损失,管线的
管子材料不符合要求。
车辆制动力超过
xx g´s
从脚踏板到刹车片传递
的力过大、过快
由于密封设计不适当,造成主活塞内累积压
力。
车辆运动受阻 刹车片没有打开 刹车轨和刹车片腐蚀或堆积了杂质,由于刹车
片和导轨的表面加工不能保证其自清理和防
腐蚀。
车辆不能运动 液压压力没有解除 由于密封设计问题,主活塞锁死。
潜在失效模式分析小组完成了最初的潜在失效模式和后果辨识、目前设计的预防控制和检测
控制确认、包括确定了潜在失效模式的严重度、频度和探测度分级之后,他们接下来应考虑的是:
是否需要减少由失效模式所带来的风险?由于资源、时间、技术和其他因素的限制,分析小组首
先应选择并确定风险的顺序。
分析小组首先要关注严重度等级最高的那些失效模式。当严重度等级为9 或10 时,分析小
组应确保通过设计控制或建议措施来控制这些高风险。对于严重度等级为8 或低于8 时,分析小
组首先应关注发生频度高、不易探测度高的失效模式。依据所掌握的信息、决定方法途径、确定
努力减少风险的顺序,满足组织和顾客的要求,这是分析小组的重要职责。
关于风险评价的风险顺序数(RPN)。RPN = S(严重度)xO(频度)xD(不可探测度),它
表示一个FMEA 的风险程度,数值范围在1~1000 之间。需要说明的是,判定是否需要对一个FMEA
采取针对性的措施,RPN 值不应作为唯一推荐的方法。我们现在首先假定RPN 是一个相对的风险
大小的测量(实际情况往往不是),同时还假定先不考虑其持续的改进。
例如:如果顾客要求将RPN 值为100 的失效模式风险作为必须采取措施的界限;那么作为生
产件组织只需要对下面例子中的B 项采取措施就可以了,因为它的风险顺序数是112。
项目 S(严重度) O(频度) D(不可探测度) RPN
A 9 2 5 90
B 7 4 4 112
在这个例子中,B 项的RPN 值确实高。但是尽管A 项的RPN 值只有90,但它确有着很高的
严重度9。所以一定要清楚应用RPN 值的局限性。无论如何,RPN 值不应作为用来确定风险顺序
的唯一方法。
可供选择的方法:SO(SxO)。某些组织可能选择关注严重度(S)和频度(O)的方法。SO
指数是产品失效严重度和频度的等级数。通过这个指数,组织可以考虑采取什么样的预防措施来
降低频度(O)。对于那些最高的SO 指数,还可以通过进一步开展D(不可探测度)的改进来降
低。
可供选择的方法:SOD,SD。某些组织选择使用SOD 或SD 作为区分风险优先顺序的工具。SOD
是严重度(S)、频度(O)和不可探测度(D)等级的非算术组合。例如:SOD S =7 O =3 D =5,
SOD 是735。而SD S =7 D =5 SD 是75。
这里采取的是降序排列的方法,首先考虑的是严重度,其次是频度,再其次是不可探测度。
下面的表格,向你展示的是相同的RPN 值,不同的风险状况:
S O D RPN SOD SD
7 7 3 147 773 73
7 3 7 147 737 77
3 7 7 147 377 37
请注意,上述表格表述的是相同的RPN 值,但却是非常不同的风险状况,分析小组应综合考
虑上述风险情况。我们还要告知的是,即使是SOD 方法,也同样具有局限性。例如SOD 指数为
711,风险等级比较高;但是当SOD 指数为599 时,难道不应引起注意吗?