制造与装配过程的潜在FMEA（PFMEA）

【导读】
PFMEA原则上是在设计能够满足顾客需要的前提下，对过程中的潜在失效模式进行分析。也就是说，DFMEA的工作不包含在PFMEA中。但是，由于设计中可制造性和装配性设计的缺陷可能造成过
3.1 PFMEA的准备工作
   PFMEA原则上是在设计能够满足顾客需要的前提下，对过程中的潜在失效模式进行分析。也就是说，DFMEA的工作不包含在PFMEA中。但是，由于设计中可制造性和装配性设计的缺陷可能造成过程潜大失效模式的发生。因此，PFMEA有可能成为设计FMEA中对可制造性和装配性问题的补充，应该反馈到DFMEA中去。
 
   PFMEA的准备工作可以包括：
   ①建立小组

   ②必要的资料，如：
   ●过程流程图，
   ●过程特性矩阵表，
   ●现有的类似的过程FMEA资料，
   ●现有的类似的过程FMA资料，
   ●特殊过程特性明细表，
   ●工程规范。

   ③PFMEA表格
 
   PFMEA采用的表格同DFMEA表格。
   表格表头各项内容的含义也与DFMEA大体相同。需要说明的是，所谓关键日期是指初次完成PFME日期，该日期的限期是正式生产之前。以下对表格中各栏目的含义、考虑方法及填写内容作介绍。
 

3.2过程的功能与要求
   所谓过程的功能，是指该过程或工序的目的是什么？例如车削轴的外径，将A零件焊接到B零件上，装配某总成，淬火处理，等等。如果过程涉及到数个操作（如总成装配），应分别把这些工序作为独立的过程列出。如中间轴装入变速箱箱体，把变速箱盖装上变速箱箱体，等。

 
3.3 潜在的失效模式
   所谓的潜在的过程失效模式是指，过程不能达到过程功能要求或过程设计意图的问题的表现形式。一般情况下，它是指按规定的操作规范进行操作时的潜在失效问题，但由于过程设计中对技术与体力的能力考虑不足而造成的失效，或容易产生误操作的问题也是潜在失效模式考虑的范围。
 
   失效模式有两种类型：
   I型：不能完成规定的功能，如零件超差，错装。

   II型：产生了非期望功能，如加工过程使操作者或机器受到伤害、损坏，产生有害气体、过大的噪声、振动，过高的温度、粉尘、刺限的光线，等等。对有非期望功能发生的情况下，应检查在功能栏中是否对非期望功能的限值已列出。
 
   在考虑过程潜在失效模式时，我们常常使用“零件为什么会被拒收？”的思考方法。例如焊接过程零件被拒收可能因为“焊不透”、“焊穿”、“焊接后零件变形”，等等，那么，这些就是潜在的失效模式。又例如，一个箱体与箱盖装配后被拒收的潜在原因是：“不密封”、“漏装零件”、“未注润滑剂”等。
 
   对于试验、检验过程可能的失效模式有两种：接受不合格的零件和拒收合格的零件。零件被拒收，既要考虑最终顾客不接受，也要考虑下一道工序及下游工序不接受的问题。如铸件的偏差使机械加工产生不合格，使动平衡量过大等。这里，我们同样可以运用如下的原理：上游工序的失效模式可能是下游工序的失效原因，下游工序的失效模式可能是上游工序失效模式的后果。
 
   在产品设计FMEA中已经分析的失效模式原则上不需在PFMEA中重复。但由于产品设计中对制造性与装配性考虑的不够充分，对制造装配过程容易产生误操作的防错措施考虑的不够充分，而可能造成过程失效模式可以列出。
 
   下面举出一些过程失效模式的例子，供参考：零件变形，钻孔偏心，铸件气孔，铸件壁厚不均，铸件金属不足，铸件组织疏松，锻件裂纹，淬透层厚度不足，零件表面硬度不适宜（过硬或过软），零件表面光洁度低，外观粗糙，零件玷污，零件丢失，零件表面碰伤，零件落地，零件腐蚀，总成泄漏，零件有毛刺，定位错误，少装零件，紧固不足，调整不正确，工具在零件表面留下刻痕，涂漆表面泪点，涂漆表面不清洁，未焊透，焊穿，焊接后变形，焊缝外观差，注塑不充足，注塑件外观差，注塑件尺寸偏差，电路断路，短路。
 
   由于设备、工装设计中的问题而引起制造、装配过程的失效原则上也应包括在PFMEA中。也可以由设备、工装的FMEA来实施。在QS9000的工具与装备补充手册中规定了有关的要求。
 

3.4  潜在的失效后果
   潜在的失效后果是指该失效模式可能带来的对顾客的影响。顾客的影响。顾客是广义的，包括最终顾客、直接顾客（下一道工序），中间顾客（下游工序）。失效模式的后果还包括对过程本身有关组成的影响（如对操作者与设备，对环境的影响）。
 
   描述失效的后果，尽可能采用表达顾客关注和感受的词汇。如：操作者眼睛受伤害，零件破损将机器损坏，外观不良，无法装配，等等。对最终顾客的影响应使用与产品的性能有关的术语来描述，如噪声、振动、工作不正常、停止工作、工作不稳定、操作力过大、异味、性能衰退、外观不良、褪色，等等。
 
   对下一道工序或下游工序的后果应使用过程、工序的性能术语来描述，如无法紧固，无法加工，无法装配，无法对中，无法焊接，无法平衡，危害操作人，损坏设备等等。

 
3.5 严重度(S)――后果严重性的评估
   严重度是指失效后果的严重程度。严重度采用10分制进行打分。下表为QS9000推荐的打分表。当一个失效模式有若干可能的后果，严重度将列出危害程度最大的那个后果的严重度分数。
后果 判定准则：后果的严重度 严重度数
无警告的
严重危害		 可能危害机器或装配操作者。潜在失效模式严重影响车辆安全运行和／或包含不符合政府法规项，严重程度很高。失效发生时无警告。 10
有警告的
严重危害		 可能危害机器或装配操作者。潜在失效模式严重影响车辆安全运行和／或包含不符合政府法规项，严重程度很高。失效发生时有警告。 9
很高 生产线严重破坏，可能100％的产品得报废，车辆／系统无法运行，丧失基本功能，顾客非常不满。 8
高 生产线破坏不严重，产品需筛选部分（低于100％）报废，车辆能运行，但性能下降，顾客不满意 7
中等 生产线破坏不严重，部分（低于100％）产品报废（不筛选），车辆／系统能运行，但舒适性或方便性项目失效，顾客感觉不舒适。 6
低 生产线破坏不严重，产品需要100％返工，车辆或系统能运行，但有些舒适性或方便性项目性能下降，顾客有些不满意 5
很低 生产线破坏不严重，产品经筛选，部分（少于100％）需要返工，装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，多数顾客发现有缺陷
 		 4
轻微 生产线破坏较轻，部分（少于100％）需要在生产线上其它工位返工。装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，有一半顾客发现有缺陷。 3
很轻微 生产线破坏轻微，部分（少于100％）产品需要在生产线上原工位返工，装配和涂装或尖响和卡嗒响等项目不符合要求，很少顾客发现有缺陷。 2
无 没有影响 1
 
 
3.6 失效模式重要性等级
   这里指的是被顾客(如三大汽车公司)定义的特殊特性。如果该失效模式所涉及的过程特性属于特殊特性（如关键特性、主要特性、重要特性等），要用相应规定的符号在栏目中标出。详见DFMEA相关内容中的说明。同样，PFMEA也是识别与确定特殊特性的重要工具。

 
3.7 潜在的失效原因／机理
   所谓的失效原因／机理是指使失效模式发生的原因，这些原因的消除，可以使失效模式得到纠正或控制。一个失效模式可能只有一个可能的原因，也能有若干个可能的原因，都应该考虑到。

   在考虑失效原因时，首先考虑的是输入本过程的零件／材料是正确的情况下可能的原因是什么？然后，再考虑由于输入资源的不正确的情况下可能的原因是什么？

   记住：上一道工序的失效模式可能是下一道工序的失效原因；下一道工序的失效模式可能是上一道工序失效模式的后果。误操作（人的误操作，机器的误操作）是失效模式的可能原因之一。
 
   下面列举一些典型的过程失效原因：
   测量数据不正确，焊接电流不适合，加热时间过长，加热温度过高或不足，通风不足，润滑不足，零件丢失，刀具调整错误，刀具易磨损，拧紧力矩过大或过小，机床转速不稳定，定位错误，定位肖易磨损，喷咀堵塞，材料过硬或过软，板材厚度变差过大，毛坯组织疏松与气孔等等。
 
   分析失效原因的办法，应使用现有类似过程的失效分析资料，同时应用工序上下的关系，应用“五个为什么？”方法，应用因果图、排列图等方法。复杂的多因素问题还可以采用正交试验方法，找出引起失效的主要因素。
 
3.8 失效模式出现可能性大小的评估――频度（O）
   频度是指由某一原因使失效模式发生的可能性大小的评估。频度采用10分制。QS9000的打分表如下：
失效发生的可能性 可能的失效率 CPK 频度数
很高：失效几乎是不可避免的 ≥1/2 <0.33 10
  1/3 ≥0.33 9
高:一般与以前经常发生失效的过程相似的工艺有关 1/8 ≥0.51 8
1/20 ≥0.67 7
中等:一般与以前时有失效发生,但不占主要比例的过程相类似的工艺有关 1/80 ≥0.83 6
1/400 ≥1.00 5
1/2000 ≥1.17 4
低:很少几次与相似过程有关的失效 1/15000 ≥1.33 3
很低:很少几次与几乎完全相同的过程有关的失效 1/150000 ≥1.50 2
极低:失效不大可能发生。几乎完全相同的过程也未有过失效 ≤1/1500000 ≥1.67 1

   频度评估的依据主要参考已有过程或类似过程的统计资料，如过程的CPK值，PPM值，故障率等。对于无历史资料参考的过程，根据小组的经验，工程判断来估计。
 

3.9 现行的过程控制
   所谓现行的过程控制是指目前采用的防止失效模式及其原因发生，或降低其发生的可能性，或在过程中查出这些失效模式以采取措施防止不合格品产生或流入下游工序的措施。

   过程控制方法，同设计控制方法一样，有三种不同深度的方法，或称三道防线。
   第一种方法：防止失效原因／机理的发生，或减少其发生的可能性。如采取有效的防错设计，防止错装、漏装发生（错装、漏装情况下，过程不能进行）。

   第二种控制方法是找出失效的原因／机理，从而找出纠正措施。例如，通过初始过程能力研究，找出变差的特殊原因，从而采取措施，使过程受控。利用排列图法，找出造成缺陷与拒收的主要原因，次要原因，采取措施。

   第三种控制方法是查明失效模式。例如利用产品的最终检验（抽样检验或100％检验）查出缺陷（即失效模式），再采取纠正措施。优先采用的控制方法是第一种，其次是第二种，最后是第三种。当然最差的是没有任何过程控制。

   依靠检验，剔除不合格品，或对不合格品采取返工的过程控制方法是一种事后措施，它承认会产生不合格，也就是承认浪费。抽样检验还相当的风险。从这点考虑，在过程中控制措施采取的越早越好。

 
3.10 过程控制方法有效性的评估――探测度（D）
   探测度是指零件在离开该制造工序或装配工序之前，采用上述的第二种控制方法找出失效模式原因／机理，和第三种控制方法找出失效模式的可能性大小。换句话说：假设发生了某一失效模式（缺陷），在该失效（缺陷）零件离开该过程之前，现行的过程控制方法发现出该失效模式，阻止它发送到下一道工序，阻止这种失效模式在过程继续发展的能力，定义做探测度。

   随机抽查，很容易让个别缺陷遗漏过去，这种方法不能改善探测度。以统计原理的抽样检测则是有效改善探测度的措施，增加样本容量和抽样频率都有助于改善探测度。但要注意，要区别频度和探测度的概念，频度低并不等于探测度低。
探测度也是采用10分制来评估，分数越高，表明过程控制方法有效性越差。QS9000采用的评分表如下：
探测性 评价准则：在下一个或后续工艺前，或零部件离开制造或装配工位之前，利用过程控制方法找出缺陷存在的可能性 探测度
几乎不可能 没有已知的控制方法能找出失效模式 10
很微小 现行控制方法找出失效模式的可能性很微小 9
微小 现行控制方法找出失效模式的可能性微小 8
很小 现行控制方法找出失效模式的可能性很小 7
小 现行控制方法找出失效模式的可能性小 6
中等 现行控制方法找出失效模式的可能性中等 5
中上 现行控制方法找出失效模式的可能性中等偏上 4
高 现行控制方法找出失效模式的可能性高 3
很高 现行控制方法找出失效模式的可能性很高 2
几乎肯定 现行工艺控制方法几乎肯定能找出失效,模式，已知相似工艺的可靠的探测控制方法 1
 
   在我们还没有十分有效的第1，2种控制方法的情况下，有时要采用100％检验的办法。但是这种方法不但成本高，而且也不一定是绝对把握的。它会受到测量系统变差的影响。100％目视检查法还受到人的判断能力的影响，以及失效模式性质是否易于用目视方法发现。因此也不能认为100％检查就具有高的探测度。
 

3.11 潜在失效模式的综合风险评估――风险顺序数RPN
   风险顺序数是S、O、D的综合。在QS9000FMEA手册中，采用RPN=S*O*D的连乘计算方法。RPN在1～1000之间。RPN越高，意味着风险越大，它可以提供我们对问题的轻重缓急进行排序，对RPN大的失效模式优先采取纠正措施，以减少它的风险。
记住：在一般实践中，不管RPN的结果如何，当严重度S高时，就应该特别加以注意。
RPN值的经验界限，将根据企业的经验来判断。可参看DFMEA中相应的叙述。
 
3.12 建议措施
   当失效模式的PRN估计完成后，则应按其大小次序以及失效模式的严重度来考虑纠正措施，以降低S、O和D。
降低S，只有通过修改设计（包括产品设计与过程设计）才能实现。例如，改变复杂铸件的设计与铸造过程，消除铸造中的某种失效模式。为减少O，也需要改进产品与过程的设计。例如采取防错设计，减少误操作的可能性。采取统计过程控制（SPC）预防失效的发生。

   为减少D，仍然需要改进过程或设计。
   当失效模式的原因不清楚时，应采用试验设计，因果图等方法，找到失效模式的原因，从而采取针对失效模式原因的控制措施。采用统计过程控制（SPC），把重点放在预防失效的发生，而不是放在产生缺陷后将之检测出来。提高检测力度，虽然能一定程度降低O，但一般说来是不经济的，效果较差的控制方法。100％检验的有效性也要具体分析，一般只能作为临时性的措施。应避免采用随机抽样和100％检验方法。
 
   PFMEA的重点放在过程设计本身，不要过多依赖于产品设计的修改来解决问题。但是，也要考虑产品设计中有关可制造性与装配性问题，降低过程变差对产品特性的敏感性。依靠同步技术和小组的努力，使产品设计与过程设计最好的协调，降低成本，满足顾客的需要与期望。对所建议的措施应落实责任和实施日期。
 

3.13 对被采用的措施的评价
   在对所建议的措施实施后，小组将根据实施的结果，确定应采用的旨在降低S、O、D的措施。并将之记录下来，重新评估S、O、D和计算RPN。如果满足要求，则应将采用的措施反映到质量控制计划及有关的文件中。如果仍未满足要求，则要考虑新的一轮建议措施，重复上述步骤，直到可接受为止。

 
3.14 跟踪
   建议措施的落实是重要的。DFMEA是一个动态文件，随着设计的修改和过程的完善，PFMEA也要进行不断的修订与完善。它应体现最新设计及改进措施的情况，包括产品正式投产之后的改进活动。



  • 2019-08-19 18:03
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