FMEA的功能与七步骤

【导读】
故障模式与影响分析是一种是事前预防的分析技术，主要对预测系统、设计、生产过程和服务中潜在的故障和问题，通过分析识别其失效产生的原因，同时评估其发生的严重度，发生度
2．1 FMEA的概念 
    故障模式与影响分析是一种是事前预防的分析技术，主要对预测系统、设计、生产过程和服务中潜在的故障和问题，通过分析识别其失效产生的原因，同时评估其发生的严重度，发生度，检测难度，然后针对问题采取必要的预防和改进措施，以避免或减少失效模式发生的可能性，将问题控制在事发之前，从而提高产品和过程的可靠性。


2．2 FMEA技术的特性
    FMEA是一种评价起因和结果具有逻辑性和累积性的分析工具，目的是使企业和顾客免受损失，从而控制产品的成本，提高产品的质量和性能可靠性。FMEA技术最直观的结果是跨功能小组的集体知识的文件化，具有及时性，它是一种事前的预防技术，而不是一种事后弥补，要达到更好的效果，应预先花时间完成FMEA。在制定FMEA时，要采取有效的预防、纠正措施，同时进行跟踪，它是一份动态变化的文件，在整个产品开发和生产过程中，要根据具体情况不断地进行修改完善，始终反映最过程的最新水平和最新状况的相关措施，包括那些在生产后发生的情况。FMEA技术的理念与传统的思路方法区别如图所示： 
 
图2．1 FMEA与传统方法的区别 

 
2.3 FMEA的作用和价值
    ①FMEA技术可以发现评价设计、过程和服务中潜在的失效模式，突出主要问题区域，分析不良外界因素引起的异常情况，因此FMEA技术对于识别并消除潜在隐患有着举足轻重的作用。

    ②FMEA协助对设计、生产和组装过程进行分析，确定关键质量、检查和制造控制区域，不断进行持续改进和完善，从而提高产品或服务的质量，保证其可靠性和安全性。

    ③通过前期对产品、过程中潜在的失效及其后果进行评价，采取相应的应对措旌，能够低成本预防产品或过程中出现的不良因素，从而最大程度地降低风险，扭转事后弥补的被动局面。

    ④了解顾客需求，通过编制潜在的失效模式分级表，建立了改进措施的优选体系，通过书面总结，深入了解了顾客的期望要求，有助于提高顾客满意度。

    ⑤通过FMEA工作，加强了企业内部各岗位、部门人员之间的交流，提高了分析者对设备、任务、过程、软件、服务、产品、系统行为的认识和理解。
 

2．4 FMEA的分类
    根据应用对象的不同，FMEA通常包含4中类型，具体见图2．2所示： 
 
图2．2 FMEA的分类

    其中设计FMEA和过程F心是最常用的两种。设计FMEA是在产品生产之前就对产品进行分析，其考虑的重点是由于设计问题而导致的产品失效模式。 过程FMEA主要是对产品的加工过程进行分析，其关注的重点是由于生产或者组装方面的缺陷而影起的失效模式。本文主要对PFMEA在实际生产中的应用进行详细描述。


2．5 PFMEA的相关理论
2．5．1 PFMEA的概念
    过程FMEA，也称PFMEA，它是在DFMEA的基础上制定形成的，主要关注的是由于生产或者组装缺陷而产生的故障模式，通常经过分析人力、机器设备、方法、测量、和环境多个方面因素，整体考虑从个别的零部件到装配所有制造运作过程，其结果是通过应用各种技术和方法输出无缺陷的产品，最大限度地满足顾客的要求团。

    过程FMEA可供选择的技术有：用户的特性要求、当前系统已知或者推荐的标准化方法和程序、直接的研究结果以及相关的技术组合。

    PFMEA有利于减少风险的发生，从而支持整个制造过程，其主要通过以下几个方式实现：
    ①识别和评价产品加工过程中相关标准和要求

    ②识别和评价潜在产品和过程的主要失效模式，并对其后果进行分析

    ③识别在制造或加工过程中失效模式的要因

    ④识别在过程控制中降低失效起因发生率过程变量

    ⑤建立系统的预防和改善方案


    其主要特点有以下几点：
    ①PFMEA假定将要生产的产品已满足设计的相关要求，其主要是通过对过程进行改进，不断完善加工能力。

    ②PFMEA开始的时间是在生产制造策划阶段、生产工装准备之前、过程可行性分析阶段之前。

    ③PFMEA主要考虑是加工过程，即从单个产品零件到整个生产制造工序。

    ④PFMEA是一份动态的文件，随着过程要素或者顾客需求的改变而不断变动，体现了持续改进的思想。

    ⑤PFMEA是由一个团队小组共同开发和维护，需要各工作岗位人员的共同努力与协作，因此相关部门之间的积极沟通、密切合作是完成PFMEA的基础。 

 
2．5．2 PFMEA实施步骤
    PFMEA是一种动态的改进过程，是一组系列化的活动，其实施主要有两个要求：一是要确定相应的表格，二是要确定相应的准则。而其有效的实施一般情况下分为八个步骤进行： 
 
图2．3 PFMEA的实施步骤

    ①团队选择和讨论。
    PFMEA团队是多学科并且跨功能的小组，应由具备各种能力并进过培训的成员组成，包括设备、技术、生产各方面领域的技术人员和专家，并且成员都是积极主动的参与PFMEA团队。进行PFMEA需要团队的整体协作，而不是单一的某个人完成，团队确定以后，通过集体讨论明确过程中存在的具体问题或预计到问题的种类，以及问题出现的环境。然后明确问题是客户和供应商具体确定的，还是企业内部为了追求持续改进而进行的，如果是客户和供应商已经确定具体故障，那么整个PFMEA的改进工作就以此方向而进行，从而达到客户和供应商满意，使问题得以解决，如果是企业自主进行生产持续改进，则一般采用集体讨论和因果图表等分析工具。

    ②过程流程图
    对过程和服务流程进行描述时，主要用到了过程流程图，目的是让所有参与人员都了解整个过程，并准确把握过程中的问题，从而形成全局观念。过程流程 图主要针对系统、子系统、部件、过程装配和服务之间的相互作用和关联关系进行概要说明吲，是进行PFMEA分析的依据。

    ③排序
    团队通过讨论理解问题的相关情况后，便开始了实际的分析，找出问题的重要性的排列，确定问题的着手点和切入点，以便开展后续的分析工作。通常该步骤也可以省略，因为有时问题的优先级根据具体情况早已确定，如客户的要求、反馈信息或者其他相关信息。

    ④收集数据信息
    PFMEA团队按照要求收集故障发生的具体数据并将其分类归纳，开始填写PFMEA相应的表格，进行整理，已确定的失效就是PFMEA中的故障模式。

    ⑤分析
    利用收集到的实际数据进行深入的研究和分析，从中获取信息，从而增加对实际问题情况的了解，最后根据了解的信息给出判定，并建立问题的解决方案和计划。分析主要有定性和定量两种方法，包括了集体讨论、因果分析、质量功能展开、统计过程控制、过程可靠性分析及其它可行的技术方法。分析得出相应信息，如失效模式的影响、现有控制方法、失效模式的严重度、起因的发生度、探测度以及风险顺序数等。

    ⑥结论
    根据分析实际数据，获取其中的重要信息，从而得出相关结论。该步骤主要对失效模式的严重度、起因的发生度、检测度和风险顺序数进行定量分析，从而完成对PFMEA文件表格的填写。

    ⑦确认、评估和度量
    评估主要是对比前后的情况，然后总结出相关信息，这些信息将用于选择纠正措施，并评价PFMEA表格相应栏中采取这些措施的结果。

    ⑧重复所有的操作
    经过了第七个步骤以后，应该按照PFMEA持续改进的理论重新分析，团队必须再次进行改进，是一个动态的改善过程。PFMEA技术对于一个企业来说，是一个长期的过程工作，其目标是要消除每一个影响企业生产和产品质量的故障，尽可能的减少企业生产成本和损失，将问题在出现之前就将其解决。完成PFMEA以后，PFMEA团队还要进行7个环节的工作： 
 
图2．4完成PFMEA后进行的七个环节

    ①评审PFMEA。主要是确定能达到预定的功能和效果，从而消除故障，实现实现持续改善的目的。评审的内容主要有：
    1)PFMEA是否包括了所有出现失效模式的环节

    2)对潜在的问题是否进行了具体的描述

    3)失效的发生的原因是否准确找出，其产生的后果是否明确

    4)实施纠正措旌是否可解决实际问题

    5)是否使用了通用、简洁的标准术语

    ②突出高风险区。高风险区是根据已制作的PFMEA表格中的关键列、严重度和风险系数来确定。一般认为严重度的值大于或等于7的项目和风险顺序数值大于或等于100的项目都是是高风险项目，需要重点进行改进。

    ③确定关键、重要和主要特性。通过对风险序列数和关键特性列的检查可以确定关键、重要和主要特性，从而使得关键特性和严重度都与故障影响有直接关联，同时注重对风险序数的评审，为纠正措施的采取明确方向圆。

    ④控制计划的严格执行。控制计划是生产制造商为了保证产品的质量，减少 或者消除在加工过程中存在的不良因素，进一步加强对生产过程进行控制而采取对一种计划，其主要是确保产品的全部关键、重要和主要特性都能够在要求的范围内进行控制和改善，能及时应对出现的问题采取对策，控制计划主要是形成一个文件，并在过程加工中严格按照要求进行实施。
 
    ⑤执行能力考察。在控制计划和统计控制全部确定以后，还要进行一个执行情况的全面考察，分析研究执行其中的各种方案和方法后，在实际中产生的效果，并预测内在的潜力和长期效益。
 
    ⑥改进CPK小于或等于1.33的过程。过程能力指数为1.33是最低可以接受的值，如果过程能力没有达到1.33，说明工序生产能力很不稳定，会出现不良的质量情况，需要采取相应的方案措施消除偏差和故障，进行持续的改进，保证产品的质量。
 
    ⑦改进CPK大于或等于1.33的过程。随着市场竞争的激烈，不同的行业和公司对过程能力的要求已各有不同，有的公司为了增强产品在市场上的核心竞争力，赢得市场，已经对自身的过程加工能力提出了更高的要求，通过加强过程能力，减少潜在的误差，不断进行持续改善，争取更高的质量目标。

 
2.5.3 PFMEA的相关要素
    ①过程功能、要求
    PFMEA根据过程功能、要求进行立项，用简单的文字说明被分析的过程名称和工序。PFMEA团队小组应该对生产过程中最基本的产品、材料的性能或者指标技术进行评审，尽可能达到简单地说明该将被分析的过程和工序的目的，如果过程包括多种功能，潜在的失效模式也存在不同，那么可以把这些功能以独立项目单独来列出。
 
    ②潜在失效模式
    潜在的失效模式是指部件、子系统或系统由于某种起因，导致其相关功能未能实现预定的设计的意图，从而表现出产品或者过程失效的形式。对于特定的过程及其功能，应列出每一个潜在的失效模式，对于非正常使用条件下的失效模式也要进行考虑。
 
    ③潜在失效后果
    潜在失效后果指失效模式产品出现缺陷后，对顾客产生的不良影响。对外部顾客，也就是产品的最终使用者，失效后果一般用产品或系统的性能来描述，如装配不正常、尺寸不对、外观存在缺陷、工作性能不稳定等;如果顾客是内部的下一道工序或者工位，则失效模式的后果应以工艺、工序性能来描述，如机加不能定位、孔位偏离等。.因此，对潜在失效模式进行描述时应尽可能从零件到部件、子系统、系统进行。
 
    ④失效模式的起因
    失效模式发生后，应根据其实际情况找出问题发生的根源，并按照相关原则进行描述，尽可能列出每一失效模式潜在的起因。出现失效模式产生的原因可能有很多种，因此需要对所有产生失效的因素进行全面评估，尽可能列出所有的原因，可以用到的分析技术包括:集体讨论、FTA、鱼刺图等，同时应该针对这些起因进行深入分析，以针对相关不良因素采取及时的纠正措施。
 
    ⑤严重度(S)
    严重度表示潜在过程失效模式影响的严重程度等级，是对顾客或者下道工序影响后果的评价指标，在PFMEA中，严重度等级应以失效模式的不良最影响为基础，根据其严重度进行排序分级。推荐的评价准则见表2.1所示：
表2.1严重度(S)推荐评价准则
 
 
    ⑥发生度(O)
    发生度是指导致产品或者过程出现失效模式的起因其发生的可能性。一般在在1到lO等级范围内对失效潜在要因发生的可能性进行评估，在PFMEA范围内的发生度排序值是一个相对等级，不一定反应发生的真实可能性。表2．2是推荐使用的评价准则： 
表2．2发生度(0)推荐评价准则 
 
 
    ⑦探测度(D)
    探测度是指零部件在结束制造工序之前，因某种起因和机理而发生潜在失效模式，根据现有的控制方法和措施，将其准确探测出来的能力评价指标。PFMEA中考虑探测度问题时，应考虑以下几个方面：

    1)不要因为故障模式的发生度低，而认为探测度也低，二者之间没有绝对的相互关系。

    2)在控制过程中，如有100％的全自动测量，PFMEA团队应该考虑到测量条件的有效性、试验设备的校准、系统故障或者在过程中容易忽视的问题。

    3)如果列出100％的目视检验，则应考虑到目视检验根据人和检查能力的不同，只有80％到100％是有效的。另外还应考虑到由于故障的种类不同，故障有的明显，有的不明显，那么这就要求PFMEA团队人员要有较高的检测能力，通过培训或经验等方式获得。

    以下是推荐的PFMEA探测度评价准则： 
表2．3探测度(D)推荐评价准则 
 
 
    ⑧风险顺序数RPN
    风险顺序数的值为严重度、发生度和探测度三者的乘积，用于对潜在失效模式进行等级划分，在PFMEA中，一个重要目标就是要降低ⅪN的值，可以通过设计来降低严重度，改进工程的技术规范和要求可以防止或减少发生度，另外通过增加样本量、先进的评估技术或配备相应的检测设备可以降低探测度。
    风险顺序数刚噼重度(S)x发生度(O)×探测度(D)   式(2．1)

    根据RPN的排序，针对失效的起因提出可行的建议，并根据实际情况采取相应的预防和改善措施，以减小RPN的值。首先应对高RPN数、高严重度和指定的项目进行改善，主要对失效模式进行预防，控制其发生情况，宜采取统计过程控制和改进相关工艺过程方法，实施纠正措施后，对RPN都应进行评审。

    ⑨纠正和预防措施
    PFMA都要有相关纠正和预防措施，目的就是要消除过程中的缺陷，进而消除故障，为了实现这个目标，需要按照最高对RPN值、最高的严重度、最高的发生度的顺序来确定优先。首先应对排在最前面的失效模式提出纠正和预防措施，降低其严重度、发生度、探测度，最终降低风险。另外对于失效模式，采取纠正只是一种事后弥补方式，而事前的预防才是最经济的，产生的效果也是最好的。

    ⑩PFMEA的跟踪行动
    PFMEA文件形成以后，负责PFMEA的工程师应及时掌控纠正和预防措施的具体实施情况，跟踪并验证其有效性。工程师可以通过以下几个方式来鉴别：

    1)确保达到过程和产品的相关要求

    2)评审工程图样、过程及产品规范和过程流程图

    3)确认与装配、制造文件的是否具有一致性

    4)对形成的控制计划和作业指导书进行评审

    纠正措施和预防措施实施不可能一次就会取得很好的效果，总是需要不断改进、不断验证，整个改进过程体现的是一种循环改进的思想，所以PFMEA应是一份动态的文件，它总是随着实际情况的不断变化而变化的，因此是始终处于不断完善的过程中，而对其效果的验证主要是通过对失效模式的严重度(S)、发生度(O)和探测度（D)重新进行评估来完成，进而得出变化的风险顺序数RPN值，当失 效模式的严重度(S)和其起因的风险顺序数㈣达到公司所设定的标准之内，并取得良好效果时，PFMEA工作才告以结束。 

 
  • 2019-08-08 11:03
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