DFMEA(設(shè)計(jì)FMEA)簡介
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簡介
設(shè)計(jì)潛在FMEA是由“設(shè)計(jì)主管工程師/小組”早期采用的一種分析技術(shù),用來在最大范圍內(nèi)保證已充份的考慮到并指明各種潛在失效模式及與其相關(guān)的起因/機(jī)理。
應(yīng)評估最后的產(chǎn)品以及每個與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。
FMEA以其最嚴(yán)密的形式總結(jié)了設(shè)計(jì)一個零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)時,一個工程師和設(shè)計(jì)組的設(shè)計(jì)思想(其中包括,根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)對一些環(huán)節(jié)的分析)。
這種系統(tǒng)化的方法與一個工程師在任何設(shè)計(jì)過程中正常經(jīng)歷的思維過程是一致的,并使之規(guī)范化、文件化。
在設(shè)計(jì)階段使用FMEA時,能夠用以下方法降低產(chǎn)品的失效風(fēng)險(xiǎn)
有助于對設(shè)計(jì)要求的評估及對設(shè)計(jì)方案的相互權(quán)衡。
有助于對制造和裝配要求的最初設(shè)計(jì)。
提高在設(shè)計(jì)/開發(fā)過程中已考慮潛在失效模式及其對系統(tǒng)和車輛運(yùn)行影響的(概率)可能性。
對制定全面、有效的設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)劃和開發(fā)項(xiàng)目,提供更多的信息。
根據(jù)潛在失效模式對“顧客”的影響,對其進(jìn)行排序列表,進(jìn)而建立一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和開發(fā)試驗(yàn)的優(yōu)先控制系統(tǒng)。
為推薦和跟蹤降低風(fēng)險(xiǎn)的措施提供一個公開的討論形式。
為將來分析研究現(xiàn)場情況,評價設(shè)計(jì)的更改及開發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì),提供參考。
集體的努力
在最初的設(shè)計(jì)潛在FMEA過程中,希望負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師們能夠直接地、主動地聯(lián)系所有有關(guān)部門的代表。這些部門應(yīng)包括(但不限于):裝配、制造、材料、 質(zhì)量、服務(wù)和供方,以及負(fù)責(zé)下一總成的設(shè)計(jì)部門。
FMEA可成為促進(jìn)有關(guān)部門間充分交換意見的催化劑,從而提高整個集體的工作水平。
此外,任何(內(nèi)部或外部的)供方設(shè)計(jì)項(xiàng)目應(yīng)向有關(guān)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師進(jìn)行咨詢。
設(shè)計(jì)FMEA是一份動態(tài)文件,應(yīng)在一個設(shè)計(jì)概念最終形成之時或之前開始,而且,在
產(chǎn)品開發(fā)各階段中,當(dāng)設(shè)計(jì)有變化或得到其它信息時,應(yīng)及時,不斷地修改,并最終在產(chǎn)品加工圖樣完成之前全部結(jié)束。
考慮制造/裝配的要求是相互聯(lián)系的,設(shè)計(jì)FMEA在體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的同時,還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。制造或裝配過程中可能發(fā)生的潛在失效模式和/或其原因/機(jī)理不需包含在設(shè)計(jì)FMEA當(dāng)中,此時,它們的識別,影響及控制是由過程FMEA來解決。
設(shè)計(jì)FMEA不是靠過程控制來克服設(shè)計(jì)中潛在的缺陷,但的確要考慮制造/裝配過程中技術(shù)的/體力的限制,例如
必要的拔模(斜度)
要求的表面處理
裝配空間/工具可接近
要求的鋼材硬度
過程能力/性能
設(shè)計(jì)FMEA的開發(fā)
主管設(shè)計(jì)工程師擁有許多用于設(shè)計(jì)FMEA準(zhǔn)備工作的文件。
設(shè)計(jì)FMEA應(yīng)從列出設(shè)計(jì)希望做什幺及不希望做什幺開始,如設(shè)計(jì)意圖。顧客需求(正如由
QFD之類活動所確定的一樣)、車輛要求文件、已知產(chǎn)品的要求和制造/裝配要求都應(yīng)結(jié)合起來。
期待特性的定義越明確,就越容易識別潛在的失效模式,采取糾正措施。
設(shè)計(jì)FMEA應(yīng)從所要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的框圖開始。附錄A給出了一個框圖的示例,這個框圖也可指示出信息、能量、力、流體等的流程。其目的在于明確對于框圖的(輸入),框圖中完成的過程(功能),以及來自框圖的(輸出)。
框圖說明了分析中包括的各項(xiàng)目之間的主要關(guān)系,并建立了分析的邏輯順序。
用于FMEA的準(zhǔn)備工作中這種框圖的復(fù)制件應(yīng)伴隨FMEA過程。
目的
生產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)初期, 分析產(chǎn)品潛在失效模式與相關(guān)產(chǎn)生原因提出未來分析階段注意事項(xiàng), 建立有效的質(zhì)量控制計(jì)劃
定義
失效 :
在規(guī)定條件下(環(huán)境、操作、時間)不能完成既定功能。
在規(guī)定條件下, 產(chǎn)品參數(shù)值不能維持在規(guī)定的上下限之間。
產(chǎn)品在工作范圍內(nèi), 導(dǎo)致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現(xiàn)象。
為了便于將潛在的失效模式及其影響后果分析成文,已設(shè)計(jì)出專用表格。
下面介紹這種表格的具體應(yīng)用,所述各項(xiàng)的序號都相應(yīng)標(biāo)在表上對應(yīng)的欄目內(nèi),完成的設(shè)計(jì)FMEA表格的示例見附錄B:
• FMEA編號
填入FMEA文件編號, 以便查詢。
系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的名稱及編號
• 設(shè)計(jì)責(zé)任
填入整車廠(OEM)部門和小組, 如果知道,還應(yīng)包括供方的名稱。
4)編制者
填入負(fù)責(zé)FMEA準(zhǔn)備工作的工程師的姓名、電話和所在公司的名稱。
• 年型/車型
填入將使用和/或正被分析的設(shè)計(jì)所影響的預(yù)期的年型及車型(如果已知的話)。
• 關(guān)鍵日期
填入FMEA初次預(yù)定完成的日期,該日期不應(yīng)超過計(jì)劃的生產(chǎn)設(shè)計(jì)發(fā)布的日期。
• FMEA日期
填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期。
• 核心小組
列出有權(quán)確定和/或執(zhí)行任務(wù)的責(zé)任部門和個人姓名(建議所有參加人員的姓名、部門、電話、住址等都應(yīng)記錄在一張分發(fā)表上)。
• 項(xiàng)目/功能
填入被分析項(xiàng)目的名稱和編號, 盡可能簡潔地填入被分析項(xiàng)目的功能符號, 設(shè)計(jì)意圖。包括這個系統(tǒng)作業(yè)相關(guān)的信息(如: 說明溫度、壓力、濕度范圍)如果項(xiàng)目包含一個以上有不同潛在失效模式功能時, 則列出所有個別功能。
• 潛在失效模式
為零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)于符號設(shè)計(jì)意圖過程中可能失效的種類, 也可能是較高階子系統(tǒng)或系統(tǒng)之失效原因, 或較低階零組件的失效效應(yīng)。
列出特別項(xiàng)目和功能的每一潛在失效模式。假設(shè)失效是將發(fā)生的但不是必須發(fā)生的, 潛在失效模式或盡可能發(fā)生于某些作業(yè)條件下(如: 熱、冷、干燥、灰塵等)和某些使用條件下。
一般的失效模式包含下列各項(xiàng), 但不限于此: 裂紋、變形、松弛、泄漏、粘結(jié)、短路、生銹氧化、斷裂。
• 潛在失效后果
為被客戶察覺在功能特性上失效模式的后果, 也就是: 失效模式一旦發(fā)生時, 對系統(tǒng)或裝備以及操作使用人員所造成的影響。
一般在討論失效后果時, 先檢討失效發(fā)生時對干部所產(chǎn)生的影響, 然后循產(chǎn)品的組合架構(gòu)層次, 逐層分析一直到最高層級人員, 裝備所可能造成的影響。
常見的失效后果包括: 噪音、漏氣、操作費(fèi)力、電動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化, 產(chǎn)生臭氣, 外觀不良等。
• 嚴(yán)重度 (S)
嚴(yán)重度是潛在失效模式發(fā)生時對下序零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)或顧客影響后果的嚴(yán)重程度(列于前一欄中)的評價指標(biāo)。
嚴(yán)重度僅適用于后果
要減少失效的嚴(yán)重度級別數(shù)值,光能通過修改設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn),嚴(yán)重度的評估分為1到10級。
• 分級
這個字段用來區(qū)分任何對零件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)、將要求附加于制程管制的特殊產(chǎn)品特性(如關(guān)鍵的、主要的、次要的)。
任何項(xiàng)目被認(rèn)為是要求的特殊過程控制, 將被以適當(dāng)?shù)奶卣骰蚍柫腥朐O(shè)計(jì)FMEA的分級字段內(nèi), 并將于建議措施字段被提出。
每一個于設(shè)計(jì)FMEA列出的項(xiàng)目, 將在過程FMEA的特殊過程管制中被列出。
• 潛在失效的起因/機(jī)理
• 潛在失效起因是指一個設(shè)計(jì)薄弱部分的跡象,其作用結(jié)果就是失效模式。
• 一般失效原因包括下列, 但不局限于此:
• 錯誤的原物料規(guī)格。
• 不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)壽命假設(shè)。
• 超過壓力。
• 潤滑或加油能力不足。
• 不適當(dāng)?shù)木S護(hù)作業(yè)。
• 缺乏環(huán)境保護(hù)。
• 錯誤的算法。
一般裝備失效包括下列, 但不局限于此
生產(chǎn)效益率低。
金屬疲勞。
原物料材質(zhì)不穩(wěn)定。
欠流暢。
磨損。
腐蝕。
• 頻度(0)
頻度是指某一特定失效起因或機(jī)理(已列于前欄目中)出現(xiàn)的可能性
發(fā)生機(jī)會:
為原因或裝備可能發(fā)生的事??赡馨l(fā)生的等級是一個值。透過設(shè)計(jì)變更是唯一能刪除或管制, 因各種原因或裝備所產(chǎn)生的失效模式。
潛在失效起因/機(jī)理出現(xiàn)頻度的評估分為1到10級,在確定這個估計(jì)值時,需要考慮下列問題:
相似零件或子系統(tǒng)的過去服務(wù)取得資料和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?
零件、或前一等級類似零件或子系統(tǒng)是否漬銷?
從前一等級的零件或子系統(tǒng), 改變的程度大小?
零件與前一等級零件, 基本上是否有差異?
零件是否為全新的產(chǎn)品?零件使用條件是否改變?
作業(yè)環(huán)境是否改變?
是否運(yùn)用工程分析去評估, 實(shí)施執(zhí)行與期望發(fā)生比率可組相提并論?
推薦的評估準(zhǔn)則
• 現(xiàn)行設(shè)計(jì)控制
列出利用預(yù)防, 設(shè)計(jì)驗(yàn)證/確認(rèn)或其它作業(yè)未確認(rèn)對失效模式設(shè)計(jì)適當(dāng), 和/或原因/機(jī)器設(shè)備均被考慮。常用的控制(如: 道路試驗(yàn)、設(shè)計(jì)評審、運(yùn)算研究、可行性審查、樣件試驗(yàn)等)為一些已被或正在使用的相同或類似的設(shè)計(jì)。
有三種設(shè)計(jì)管制或特征:
預(yù)防起因/機(jī)理, 或失效模式/后果的出現(xiàn)或降低發(fā)生比率。
查出起因/機(jī)理, 并提出糾正措施。
查出失效模式。
可能的話, 最好利用第1種控制方法; 再使用第2種控制方法; 最后才使用第3種控制方法。
• 不易探測度 (D)
• 風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)(RPN)
風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)是嚴(yán)重度數(shù)(S), 頻率數(shù)(0), 不易探測數(shù)(D)等級的乘積。
RPN = (S) ×(0) ×(D)
是一項(xiàng)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指針, RPN取值在1至1000之間。當(dāng)RPN較高時, 設(shè)計(jì)小組應(yīng)提出糾正措施來降低RPN值。一般實(shí)務(wù)上, 較不注意RPN質(zhì)的結(jié)果, 通常嚴(yán)重度數(shù)(S)較高時, 就會特別注意。
• 建議措施
當(dāng)失效模式依RPN值排列其風(fēng)險(xiǎn)順序時, 針對最高等級的影響和關(guān)鍵項(xiàng)目提出糾正措施, 任何建議措施的目的要清除任何的頻次, 嚴(yán)重度和/或不易探測度的等級。增加設(shè)計(jì)驗(yàn)證或確認(rèn)作業(yè)的結(jié)果, 只可降低查出缺失的等級。透過設(shè)計(jì)變更去除或控制某一或多個影響失效模式的起因/機(jī)理, 只能降低頻次數(shù)的等級。只有設(shè)計(jì)變更能降低嚴(yán)重度等級。可以考慮下列的措施, 但不限于此:
試驗(yàn)設(shè)計(jì) 。
修改試驗(yàn)計(jì)劃 。
修改設(shè)計(jì) 。
修改材料性能要求 。
• 責(zé)任(對建議措施)
填入建議措施的負(fù)責(zé)單位或個人, 和預(yù)定完成的日期 。
• 采取的措施
完成糾正措施后, 填入簡短的執(zhí)行作業(yè)或生效日期
• 糾正后的RPN
將糾正措施實(shí)施后, 經(jīng)鑒定, 評估和記錄嚴(yán)重程度、出現(xiàn)頻次和不易探測度數(shù)值的等級結(jié)果填入。
追蹤確認(rèn) : 設(shè)計(jì)工程師應(yīng)負(fù)責(zé)確認(rèn)所有的建議措施, 均已執(zhí)行或有適合的對策提出。FMEA相關(guān)文件應(yīng)能反應(yīng)最近的設(shè)計(jì)等級, 和最近有關(guān)的措施, 包括開始量產(chǎn)后發(fā)生的 。
設(shè)計(jì)責(zé)任工程師可由下列方法確認(rèn)所有建議措施已被執(zhí)行 。
確認(rèn)達(dá)成設(shè)計(jì)要求。
審查工程圖面和規(guī)范 。
組裝或制造文件編匯確認(rèn) 。
審查過程FMEA和控制計(jì)劃 。