1、Failure Mode Avoidance失效模式避免,FMA首页,“The path to wisdom begins by calling things by their right name”通向智慧的道路开始于正确地认识事物Chinese proverb中国谚语“The only thing that interferes with my learning is my education”唯一干扰我们学习的事情是我们所接受的教育Albert Einstein 爱因斯坦,来源: 2003 车辆可靠性研究,驾驶、操纵和车辆性能舒适性外型设计/风格安全性长期耐用性车身尺寸 (比如，座位空间
2、， 行李舱空间, 高度)车辆购买价格最低金融利率有效燃油消耗率保证保险项目新车缺陷转售/保持价值经销商技术维护 (车辆维修和保养)零售商提供一个好的购买经历车辆的先进技术其他,5%,22%,27%,29%,31%,35%,36%,42%,43%,51%,56%,60%,61%,70%,34%,52%,0%,20%,40%,60%,80%,传统的失效模式,让我们从客户开始 对购买决定影响最大的因素。,来源: 2003 车辆可靠性研究,驾驶、操纵和车辆性能舒适性外型设计/风格安全性长期耐用性车身尺寸 (比如，座位空间， 行李舱空间, 高度)车辆购买价格最低金融利率有效燃油消耗率保证保险项目新车缺陷
3、转售/保持价值经销商技术维护 (车辆维修和保养)零售商提供一个好的购买经历车辆的先进技术其他,5%,22%,27%,29%,31%,35%,36%,42%,43%,51%,56%,60%,61%,70%,34%,52%,0%,20%,40%,60%,80%,让我们从客户开始 对购买决定影响最大的因素,失效模式也与这些因素有关,失效模式通常与“可靠性”有关下面是一些可靠性的定义：基于概率可靠性是指在规定使用条件下一个元件将执行它的指定功能直到给出一个临界点为止的概率。或者可靠性是指在未知使用条件下一个元件将执行它的指定功能直到给出一个临界点为止的概率。基于信息可靠性就是避免失效模式,为什么会有失
4、效？,在基于概率的定义下:任务是预测所选择的设计失效频率。在基于信息的定义下:任务是选择失效最少的设计。这两项任务在一个给定的产品开发系统中是性质不同的，第一个任务要求在一个确定的设计方案下测试多个样品设法估算概率。第二个任务要求评价可供选择的设计理念来指出改进的方向。在全球产品开发系统(GPDS)内，第二个任务被认为是最合适的。,与工程可靠性相关的任务,比概率定义有更广泛的适用性 - 它包括所有要求二次加工和对策发展的情况，不仅仅是“出问题的事件”。要求质量和可靠性之间没有区别（也就是把至今有分歧的问题统一起来）。它关注在度量防止遗漏单个失效模式的对策的效力上，而不是预测已经被遗漏的失效模式
5、的失效率（或可能被遗漏）。对策开发的两个主要技术手段预防出错提高稳健性其他因素包括产品计划、设计等。,FMA避免失效模式的特点,这是什么?关注包含在针对失效模式对策的信息而不是包含在真实零件材料清单信息来考虑工程的一种方式。 *与我们以前做的有什么不同?它提供了一个框架，当失效模式产生时，通过修改的方法来解决（举例来说），而不是等到发现它时再解决。为什么我们需要它?1) 在和我们一样的综合性企业里，失效模式的产生是不可避免的。因此，对策开发将是一个主要措施。2) 我们正进入一个新的产品开发的体系 - 全球产品开发系统（GPDS），但是我们必须留心我们所经历过的FPDS的退化在全球产品开发系统（
6、GPDS）中也可能发生。,* Richard Dawkins的自私基因类比分析,避免失效模式 - 初步,定义*: 失效模式 - 任何需要对策开发的情形或状态（商业、技术、规划、物流）。避免失效模式的一些指导原则如果一种改变不是必需的，就不去改变（尽可能的重复使用）；这样在这个设计当中的失效模式的总数是确定的（如果在未知情况下）- 唯一的问题是什么时候发现他们；一种失效模式只需要被发现一次，然后被一次性解决；你必须能验证一种失效模式并确信你能够通过一个对策开发阻止它发生；验证 (detection)先于验证(verification)先于确认(validation)；你必须在产生失效模式的阶段采
7、取对策,否则失效模式将被遗漏。,* 这个广泛定义说明避免失效模式不仅仅是一个产品开发（PD）行为,避免失效模式 - 初步,相对当前在一个项目的投产阶段时产生许多对策措施（称为“工程变更”），大约50%的变更发生在节点之后 ！我们将以不同的方式主动考虑工程设计；在一个项目中由于很多零件多次被发布，导致产品开发部门（PD）承担了重复的工作；在投产阶段并不是所有失效模式都能被发现和解决，这意味着我们的客户需要帮我们发现失效模式，然后我们的经销商开始设法解决失效模式（证据：例如有关 “投产冲击” 的保修特点）；我们希望在这个研讨会里能建立一个框架用来帮助福特汽车公司整体地改进我们进行工程的方法。,=工
8、程改变终止或工程正式投产,避免失效模式 主动原则,这个框架提供了一个可供选择的方法来考虑工程。它不涉及一个新的理论，也不比其他观点更正确. 这仅仅是从一个不同的角度来考虑,避免失效模式 主动原则,我们现行方法的结果是许多“迟到的变更”影响着对策的开发。,(Note the scale),建立文档,评价之后的转变,所有后来的转变,500 零件,700 转变,3700 more changes 2000 post ,数据来自于关于上车身工程转变的FoE B-车辆 (02 Fiesta) 程序,=Attribute prototype属性样车; =Confirmation prototype确认样车
9、; =Engineering change cut-off.工程改变终止,避免失效模式 主动原则,在产品开发系统的信息流遵循以下流程:1/ 任务: 目标 提出和确定项目的总目标并建立和准备一个团队来执行。2/ 定义: 目标 了解客户需求并使用（SI）国际单位制单位把这些需求转化为工程可测量的内容。3/ 描述: 目标 尽可能简单地综合hw/sw设计解决方案按规定来陈述上面的需求。4/ 优化:目标 获得理想的技术方案（即：零缺陷，理想的稳健性）。5/ 验证: 目标 确认任何或所有前面的步骤已经交付了目标，并不再需要对策开发或二次加工。6/ 生产准备 & 投产: 目标 以一种避免出错的方式来为工厂准
10、备生产。7/ 生产: 目标 针对实时出售的产品，以每分钟1个的速度生产没有缺陷的产品。,*如果我们测量客观结果与观察的或预测的结果之间的不同，可以按照定义把信息译成失效模式。 备忘录：MDCOVLP 流程的前五个步骤是DfSS 过程的基础,产品开发系统中的信息流,工程（产品开发），按照最基本的原则，是改变现有的状态，为明天创造一些现在没有的东西。我们生存在大自然母亲制定的游戏规则下，这些规则非常严格，并且我们往往不能确切的知道这些规则是如何在每种情况中起作用的。因此，当我们做工程时，造成潜在的失效模式是不可避免的。在真实的汽车工程中的典型例子， 每分钟1个的生产速度 在市场中产品的不可控制的需
11、求空间 产品复杂性（宽“操作窗”，零部件之间许多接触和相互作用）所有这些让工程的任务变的异常困难。,产品开发部门,因此，不管我们喜欢或不喜欢，正常的工程开发活动顺序是：为失效模式的繁荣创造条件。找到潜在失效模式针对失效模式采取对策并验证。1 和 3 的时间是限定的唯一在我们控制下的变量是当我们选择来执行 2 时的变量如果我们提前执行 2 我们就有更多时间在 3 中发展一个对策。这是一个值得思考的观点：“PD是一个制造失效模式的工厂”。,产品开发部门,产品开发（PD）典型模式的描述,失效模式发现过迟会需要更多对策如果一些对策不起作用，那么一些失效模式将进入（第二峰值）区域这会导致此市场里的质量&
12、可靠性问题。,已发现失效的数目,0,定义,生产,验证& 测试,优化,描述& 开发,投产,对策的数目,因为我们要求每分钟生产一个零件的稳定速度，所以采取对策的范围随时间减小。,已发现失效的数目,0,对策的数目,这个图片解释了在以质量为主要推动力的情况下，质量、成本和时间的关系密切关系。,定义,生产,验证& 测试,优化,描述& 开发,投产,产品开发（PD）典型模式的描述,这种工作方式不是持续不变的；它不工作，并为新模式的发展吸收所必需的资源。,已发现失效的数目,对策的数目,定义,生产,验证& 测试,优化,描述& 开发,投产,产品开发（PD）典型模式的描述,已发现失效的数目,0,对策的数目,在这个区
13、域中改进质量& 可靠性的单一的最重要的影响是最小化步骤 和 之间的时间，所以可以在失效模式进入这个区域之前执行对策。,定义,生产,验证& 测试,优化,描述& 开发,投产,产品开发（PD）典型模式的描述,我们对失效进行工程“变更”作为措施 。因为生产准备阶段（投产）要求的稳定性（我们以每分钟一辆汽车的速度生产），应用新的对策是很紧张的。时间被压缩后，经常导致失效模式分析和没有完全根本原因分析，并且由于当时的情况，完成分析所有变更的影响是极其困难的。,转变的结果:-变更可能起作用 (也就是失效模式被解决 ）变更可能能起作用，但是在其他地方导致了一个新失效模式变更起作用但是发现了更多之前被掩盖的失效
14、模式变更不起作用,自然的力量 3-1 工程团队 (aet),为什么失效模式逃逸并进入市场？,被遗漏的失效模式反映：在常见的质量数据中 例如 - 卡车离合器保修情况， FNA,两个问题是很明显的1) 投产冲击；当我们开始投产新产品时出现失效模式遗漏的证据。2) 非常高的外部费用。按照成本，相当于各个品牌收入的2.9%-4.3% 。Toyota / Lexus (Mazda)品牌收入的1.5% 左右。,被遗漏的失效模式反映：在常见的质量数据中 例如- 保修费用，欧洲品牌,C170,C214,图表表示 R/1000 3MiS (FoE, JLR); 5000km (VCC),MOP,DiscoII,
15、L319,MOP,欧洲市场,US mkt,MOP,MOP,2004 保修费用-$738M（ 2.9% 的税收）,2005保修费用-$312M（ 4.0% 的税收）,2005保修费用-$312M（ 4.3% 的税收）,2004 -保修费用-$738M（ 3.5% 的税收）,X350,美国市场,X308,X300,Old x40,P1 x40,(备忘录: 以后2800个转变）,所有市场,(备忘录: 以后2800个转变 ）,3000个转变）,(备忘录: 以后1200个转变）,产品开发部门的理想状态的描述,已发现失效的数目,0,定义,生产,验证& 测试,优化,描述& 开发,投产,1 产生失效模式,时间
16、最小化,对策的数目,2 发现失效模式3 采用对策,需要较少的对策晚期变更的数目减少, 更少的失效模式被遗漏，因此在市场中有更好的质量 & 可靠性需要更少的人，更多的注意力可以被集中在下一个项目。 连锁反应,从利用及早对策开发避免失效模式的观点来看，作为工程团队我们有集体能力来对产品开发的效率进行重大改进。这需要围绕警惕性和技术优势的不断努力。.在这个研讨会里我们的目的是帮助你们解决如何减少1 产生失效模式和2 发现失效模式之间的时间的问题，这样我们就有更多的时间用于3 对策的发展。我们将设法使用能说明它的意思的语言。如果我们使用一种表达方式，那我们更有可能在产品开发（PD）和所有支持部门（财务
17、、采购、市场等）中达到避免失效模式。,如何达到产品开发部门的理想状态,及早发现失效模式的对称原理,如上面的插图所示，在及早发现失效模式的基本思想之下有一个守恒定律。一个失效模式被发现得晚那它一定在更早的时候就存在了。- 物理定律和几何定律都没有改变。失效模式可以看作一个基本量 - 根据物理学中的类推原理得出。,采取对策的范围,时间,“我认为这很清楚，任何对称原理都是简单的原理” Steven Weinberg, Dirac纪念演讲，1986,工程功能是有关转换或传送能量材料信号 &信息在一个程序中的任何时间物理定律、几何定律和材料特性将不改变。几何学告诉我们我们在哪物理学告诉我们我们将到哪材料
18、将控制我们是否能成功信号让我们知道我们有可能通过以下方法及早发现失效模式思维试验必要条件和设计标准/说明巧妙分析巧妙测试.,保存数量,怎样才能及早地发现失效模式?,如果我们从事于需要破坏现行法律的工程活动，那么我们将处于麻烦之中。,怎样才能及早地发现失效模式?,一个写得好的要求(WCR, SDS, 等)将描述所要达到的功能以及失效模式，按照要求要避免的。设计标准（见WCR, SDS, 要求）被认为是包含针对以前遇到的失效模式的对策的“免费”信息。在必要的地方，有方法证明通过以下设计标准所达到的必要条件也可能是必需的（例如，一个设计验证方法-DVM）。在产品开发（PD）过程中，坚持标准并有一个避
19、免“平均信息量”的严格的背离政策（即使标准不完善）。”今天的标准化是明天的进步所必需依赖的基础“。 亨利 福特,通过设计标准发现失效模式,为了通过分析发现失效模式，必需使用传递函数。传递函数是一个反应自然定律（物理学、几何学、材料特性）如何应用我们案例当中的数学表示法。由于自然定律遵循数学定律，所以分析的语言是数学-这正是方法所在!.因此我们必须使用所有我们曾经在学院&大学里学到的工程技能通过分析来及早地发现失效模式。“你必须通过验证来确信你能阻止它”.,通过分析发现失效模式,为了通过测试及早地发现失效模式，我们必须确认车辆和系统是正常的，只有部件是有故障的 因为针对失效模式的所有对策用于部件
20、 即使直到系统或车辆被测试时还没有发现失效模式。因此我们必须更多集中努力到部件测试，这意味着我们必须及早地聘请我们的供应商，因为是他们在做部件验证。再次，你必须通过验证来确信你能阻止它。,通过测试发现失效模式,失效模式在任务阶段产生,1. 在不知道山的高度的情况下开始爬山。,2. 爬山时多次改变路线。.,3. 我们认为我们已经到达了第五站，但事实上我们只到达第三站。,4. 使用了错误的地图。,5. 经过这条路线以后到达了顶点，但是,来源: 马自达, 三月 2006 GPDM,MDCOVLP,失效模式在这里产生,不能在这被确定,在这不被限制,失效模式在定义阶段产生,37 36 35 34 33
21、32 31 30 29 28 27,95%90%85%80%75%70%65%60%,陆地巡洋舰,Tundra,F150(PN96),Silverado,Dakota,风噪声满意度,来源:2001 GQRS/ 2005 GQRS,F150(P221),客户满意的不正确目标(定义失效模式),客户满意度的正确目标,ISO532B Sones,MDCOVLP,失效模式在这里产生,不能在这被确定,在这不被限制,失效模式在描述阶段产生 - 使用简化设计将潜在失效模式的数目减小,* 在整体设计中由Stuart Pughin 执行,开发稳健性问题的防范措施的思维试验结构模型 - P图,注意: 有时错误状态可
22、以由信号因素引起；例如由于作功而产生的热现象。,信噪比可以看作是更普遍的稳健性测量的专用情况-与失效模式之间的距离,系统,噪音,输出,理想函数,错误状态/失效模型,输入,控制因素,信号(材料、能量、信息),(材料、能量、信息),信噪比 =理想函数/错误状态,标准,测试,分析,思维试验,所有的产品工程都由产品开发系统（xPDS） 来完成，涉及设备领域的除外。所有产品开发系统（xPDS） 的关键是促进系统工程。他们提供了可交付使用的途径，因此我们能够评价我们是否对已经发现的失效采取了有效的防范措施。例如：FMEA 完成 P-图表完成 背离状况 目标设定、目标级 最优化设计（成本、重量等等）供应商
23、RSOW DVP&R & 可靠性验证 & ,* x=F, V, M, G,对避免失效模式不再需要可交付使用的途径,产品开发系统(xPDS)*,试图从事GPDS的企业里一个高难度的问题,FPDS 结果 (好于目的)GPDS 目的,来源:GPDS 便携卡v1.,GPDS希望的结果,在许多方面，FPDS 和GPDS 有相似的目标。例如：提前准备项目,在前面利用CAE的方法,先于原型样机建造的工程完工。然而，FPDS执行的要求退化带来许多项目的痛苦经验，因此导致的结果延伸出：项目在没有就绪在 中不能证实工程目标。在 中不能停止变更,在FPDS 下发生了什么？,有许多与过程、方法以及工具*相关的原因。他
24、们包括:在FPDS里，逻辑瑕疵作为一个过程，独特地同步出现；缺少能力&训练，包括过多的使用工作区，并且在紧要关头之前损害了硬件。不完善的授权设置（例如在CP3段）；不能配置需要使用工具的方法。我们怎么样阻止相同的事情发生在GPDS上？,*定义下一个幻灯片,在FPDS 下为什么会出现退化？,过程: 为了完成特定目标的一系列动作、步骤或者任务 (单词 process 来自于拉丁语，意思是进展，进程)。方法: 做事情的特定方式；有规律的思考或者行动（单词method 来自于希腊语，意思是利用知识）。工具: 用于帮助完成行为、步骤或者任务的东西。_操作的方法层是最困难的。然而，这样做将允许标准化方法以
25、实现在工具中数据的可交换性(例如FMEA与eFDVS)。,一些定义,全球产品开发系统（GPDS） 程序基本原理,(只有图表 ),1. 每年进行的预程序,2.基于可利用系统和c/o BoP 的目标,4. 分割设计级数上车身 & 下车身,6. 针对所有综合结果的的FDJ &单一发布,3. 基于在前的模型相互关心的CAE,5. 针对每个发展循环的发展测试包括对策,7. 减少基于接近正确的第一工程时间的加工交付时间并且改善供应商关系,8. 及时决定，严格按照安排、必要条件&程序,结论：新工具不是主要问题（我们将需要一些新方法来使用这些工具）,新工具的开发不是主要问题,1.两个发展阶段下车身阶段UN 促
26、使失效模式的及早发现以确保最终兼容性,* 这是因为避免失效模式的策略要求FMEA形成工程计划的主脉,部件A投放市场,部件B投放市场,部件D投放市场,部件C投放市场,FPDS 针对产品的多点投放市场,部件A投放市场,部件B投放市场,部件D投放市场,部件C投放市场,GPDS 针对对策的单点投放市场,”向下写“,防范措施的开发,防范措施的开发,GPDS的过程给执行失效模式避免提供了很好的机会,FPDS(同样熟练),在全球产品开发系统下(GPDS)我们已经把PD工程中的程序转变成我们已经习惯的程序.,失效模式的避免在GPDS中,注释:正是的 “向下写”的意见提供了从失效模式/对策的角度而不是从零部件的
27、角度看信息流的动机.,=程序准备就绪=确定样品=工程转变停止=起动准备就绪=开始生产,=最终图样鉴定=检验样品,Toyota丰田汽车方法的一些论据,GD3 = 好的设计、好的讨论、好的设计审查注释：没有什么不可想象的。 丰田汽车(Toyota)和我们所做的一样，使用同样的几何定律、物理定律和材料特性。主要的不同是什么？他们做了，但我们没有做。,http:/ (缺乏能量、材料、星系的保存);失效的影响 (如果我们不能得到一个对策 c-m);失效的原因(潜在的物理机构);通过原因验证失效 (验证事件需要及早计划); 根据实际的经验，对防范措施进行早期估价。通过一个防范措施的预防行为 (在工程图上明
28、确确定);发布制图之前核对防范措施(在中赞成“不需要更多防范措施”的决定）防范措施在发布之后确认, 但在 之前,FMEA 避免失效模式 &影响(不仅仅是分析),稳健性工程设计文件流,1. P-图表,信号能量材料信息,系统,理想函数能量材料信息,避免失效模式或影响,1. P-图表,信号能量材料信息,系统,理想函数能量材料信息,避免失效模式或影响,稳健性工程设计文件流,1. P-图表,错误状态不需要的输出或者失效模式导致的失效模式,避免失效模式或影响,信号能量材料信息,系统,理想函数能量材料信息,稳健性工程设计文件流,避免失效模式或影响,噪音因素1. 逐渐的2. 老化/磨损3. 用户使用方法4.环
29、境5. 系统的相互影响,1. P图表,错误状态不需要的输出或者失效模式导致的失效模式,信号能量材料信息,系统,理想函数能量材料信息,稳健性工程设计文件流,1. P-图表,失效模式,噪音因素,可用测试,测试跟踪能力的失效模式,噪音因素的 管理策略,2. 稳健性核对表(RCL),避免失效模式或影响,噪音因素1. 逐渐的2. 老化/磨损3. 用户使用方法4. 环境5. 系统的相互影响,错误状态不需要的输出或者失效模式导致的失效模式,信号能量材料信息,System,理想函数能量材料信息,稳健性工程设计文件流,1. P-图表,失效模式,噪音因素,可用测试,测试跟踪能力的失效模式,噪音因素的 管理策略,2
30、. 稳健性核对表(RCL),避免失效模式或影响,噪音因素1. 逐渐的2. 老化/磨损3. 用户使用方法4. 环境5. 系统的相互影响,错误状态不需要的输出或者失效模式导致的失效模式,信号能量材料信息,系统,控制因素几何材料尺寸等,理想函数能量材料信息,稳健性工程设计文件流,3. 稳健性实证矩阵 (RDM),测试,决定性的噪音因素,失效模式,论证的结果,1. P图表,失效模式,噪音因素,可用测试,测试跟踪能力的失效模式,噪音因素的 管理策略,2. 稳健性核对表(RCL),避免失效模式或影响,噪音因素1. 逐渐的2. 老化/磨损3. 用户使用方法4. 环境5. 系统的相互影响,错误状态不需要的输出
31、或者失效模式导致的失效模式,信号能量材料信息,系统,控制因素几何材料尺寸等,理想函数能量材料信息,稳健性工程设计文件流,基本任务 - 发展&使用先期发现事件,时间, ,这是什么?从对策开发的角度而不是从真实零件或部件（子系统，系统，车辆）的角度来考虑生产制造过程中的信息流的方式。 与我们以前做的有什么不同?它提供了一个框架，在失效模式发生时通过修改方法（但不是新方法）来解决失效模式，而不是等到发现它时再处理。为什么我们需要它?1) 在和我们的综合性企业里，失效模式的产生是不可避免的。因此，对策开发是一个主要措施。2) 我们正进入全球产品开发系统（GPDS）的一个如何进行产品开发的范例（它给了我
32、们一个开展作为GPDS重要部分的避免失效模式的机会） 。,避免失效模式 - 总结,定义*: 失效模式-任何需要对策发展的情形或状态（商业的、技术的、计划的、程序的）。避免失效模式的一些指导原则如果一种改变不是必需的，就不去改变（尽可能的重复使用）；这样在这个设计当中的失效模式的总数是确定的（如果在未知情况下）- 唯一的问题是什么时候发现他们；一种失效模式只需要被发现和解决一次；你必须能验证一种失效模式并且确信你能够通过一个对策开发阻止发生；验证 (detection)先于验证(verification)先于确认(validation)；你必须在产生失效模式的阶段采取对策,否则失效模式将被遗漏。
33、,*这个广泛定义说明避免失效模式不仅仅是一个产品开发（PD）行为,避免失效模式 - 总结,The Office of the Henry Ford Technical Fellow for Quality Engineering has four main functions:-亨利福特质量工程技术委员会有四个主要职能:Teaching and transfer of technical know-how专业技术的教学和传授Collaboration合作Facilitation简化Advice建议,,职责格言:遇到一个失效模式 提出一个对策,Technical Fellow for Quality Engineering质量工程技术委员会,亨利福特的精神食粮“不管你认为自己能还是不能，你都将是对的” “思考是最辛苦的工作，这大概就是为什么几乎没人愿意做它的原因”。费因曼,理查德菲利普的精神食粮“你们不得不这样做不停的，不管任何事情，设法通过新颖的方法去检验一个问题。如果你时刻思考，在创造的过程中，将不会出现瓶颈情况。难道你没有时间去思考吗？”,谢谢你的关注,
