再论PFMEA在生产制造中的应用.docx

再论PFMEA在生产制造中的应用PFMEA在工艺制造和质量控制中的应用Iprocessfailuremodeeffectanalysis工艺失效模式及影响分析(processfailuremodeeffectanalysis,PFMEA)是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。PFMEA是FMEA的一种，其研究的对象是制造过程，所要达到的目标是通过FMEA方法，降低制造过程的风险。这种风险是多种多样的，可能是由于产品质量缺陷导致返工、返修、报废造成的成本增加，生产周期延长，也可能是产品质量缺陷导致产品使用过程中的重大损失，甚至可能造成重大人员伤亡及财产损失等。PFMEA的主要核心思想是预防性分析。因此，做好PFMEA可以降低企业制造风险，减少质量损失，最重要的是PFMEA可以通过控制制造过程中的风险，最终起到控制产品质量的作用。OlPFMEAPFMEA是一种系统、全面的对工艺问题的“回想”和“预想”方法，分析工艺可能发生的失效及对产品、工装、环境和人员造成的影响，采取应对措施，从而保证和提高产品可靠性。02PFMEA险度分级评价2.1 严酷度评价严酷度（severity,缩写为S）是潜在失效模式对产品质量、人身安全等影响的严重程度，其意义在预先评估出现某种质量问题带来的影响程度。一般情况下，为了准确定义失效模式的不良影响，通常需要对每种失效模式的潜在影响进行评价并赋予分值，用ITO分表示，分值越高影响越严重，不同分值的严酷度都有固定的评价准则，这项分值取决于参与者对潜在失效后果的评价，应该由多个部门的人员来衡量。严酷度评价可能对产品功能的危险评价，可能是产品返修成本的风险评价，也可能是生产过程对操作者人身安全的风险评价，因此实际应用时应建立严酷度评价管理办法，根据制造情况列出固定的评价准则。严酷度对应于失效模式，是该失效模式所造成的最坏的潜在后果严重程度等级的对应值。根据最终可能出现的人员伤亡、系统损失或经济损失的程度来确定。其中，人员既包括产品加工、装配、检验过程中的操作人员，也包括客户，严酷度评价标准见表1。表1严酷度分级表I序严酷度号等级影响的严重性后果说明-场酷度取值对人员对产品（外部顾客）对下道工序（内部顾客）经济损失（元）一轻度没有影响没有影响没有影响500!2造成人员对工作环境轻度不适产品需要返工在本工位返工，影响进度1天以内W100023造成人员对工作操作不方便产品需要返修或办理不合格审理需要在其他工位返工，影响进度3天以内W50003L4严重造成人员对工作操作困难产品外观受损但不影响功能、性能需要采取返修措施，影响进度i周以内Wl万4L造成人员对工作操作及其困难产品能运行，但骷响寿命无法修复，需要采取报废措施，影响进度半个月以内W5万5r造成人员轻伤产品能运行，但寿命下降制造工艺需要进行更改，影响进度1个月以内WIO万6F灾难造成人员中等伤害产品能运行，但寿命ffi就下降制造工艺面临较大更改，影响周期2个月以内W50万7造成人员严重受伤或多人轻伤产品无法运行，丧失基本功能，顾客非常不满制造工艺面临重大更改，影响周期3个月以内W100万8L造成人员重伤严重影响产品安全运行，失效发生时有警告产品或项目面临终止，补救代价大，推迟工期半年以上W500万9E致命造成人员死亡或多人重伤严重影响产品安全运行，失效时无警告产品或项目终止，无补救措施2500万元102.2 发生度评价序号发生度等级_发生可能性度量说明发生度取值外场故障次数（产品或系统）内部故障次数（产品或系统）一次交检合格率（工序）产品合格率（零组件）1极低无无299.999%299.99%12有抱怨，无记录有抱怨，无记录99.99%99.9%23低I次1次N99.95%299.5%342次3次299.9%99%45中等3次5次299%98%564次7次298%95%67高5次9次95%N90%786次1012次90%80%89很高79次1319次80%260%910妾10次220次60%W40%10_II发生度（occurrence,缩写为0）是指具体失效起因发生的可能性或概率值的 分级数，分级数主要意义在判断该种质量问题出现的概率和实际发生的可能性。 依据各工序的失效模式来分析造成该种失效的原因可能是什么，并依据质量部门和 客户部门收集到的质量问题汇总来确定该种失效的频度。发生度对应于相应的失效 模式，是该失效模式在已有控制措施下的发生可能性度量。发生度等级分为10级, 工艺失效模式发生几率越大，发生度值越大，发生度评价标准见表2。I_.表2发生度分级表2.3 检测度评价检测度（detection,缩写为D）是指在零部件完成制造工序或装配之前，利用现有过程控制方法找出失效起因、过程缺陷或找出后道工序发生的失效模式的可能性的评价指标，其主要是评价该种失效被发现的可能程度，其主要意义在于该种质量问题被发现的难易程度。检测度对应于失效模式及其根本原因在已确定的检测和控制措施下被检测出来的可能性量值。现行过程控制方法能找出失效模式，说明其失效模式的可检测度越好，检测度值越低；现行控制方法找出失效模式的可能性越小，说明其失效模式的可检测度越差，检测度值越高，检测度评价标准见表3o表3检测度分级表I序号检测度等级通过过程控制来探测的可能性说明J5测度仅值I检测方法（失效模式）控制方法（根本原因）探测几率12极好自动防错，100%检测由于过程/产品的防错设计，不规范产品无法生产现行过程控制方法几F肯定能找出失效模式自动防错，无不良品，无需检测通过自动控制防止不规范产品的产生，在工位上实施错误（原因）的探测现行控制方法找出失效模式的可能性很高3456好三坐标测量、数字化检测手段通过自动控制探测不规范的部件，自动封锁部件，防止部件进入下个流程，在本岗位上实现失效模式的探测现行控制方法找出失效模式的可能性充J依熊检验员使用常规盘具进行检测通过自动控制探测不规范的部件，自动封锁部件，防止部件进入下一个流程，在本岗位上实现失效模式的探测现行控制方法找出失效模式的可能性中等偏4中等采用目视、对比、综合测量等手段进行验收通过计量型量具在后工序探测，或者通过计数型量具（通/止规、手动扭矩检直/扳手等）在本岗位上实施探测现行控制方法找出失效模式的可能性中等完全依靠特殊过程控制，后续无检测手段通过计量型量只在后工序探测，或者通过计数型量具（通/止规、手动扭矩检查/扳手等）在本工序上实施探测现行控制方法找出失效模式的可能性小78差依靠特殊过程进行控制，后续开展性能检测通过视觉/触觉/听觉方式，在岗位上实施失效模式的探测，或者通过计数型量具（通/止规、手动扭矩检查/扳手等）在后工序探测现行控制方法找出失效模式的可能性很小7无有效的检测工具方法，依靠操作工加工经脸保证通过视觉/触觉/听觉方式对失效模式和/或根本原因在后工序探测现行控制方法找出失效模式的可能性微小9很差无有效的检测工具方法，依靠检验员经验判断失效模式和/或根本原因不容易被探测到现行控制方法找出9效模式的可能性很微IO无有效的检溜工具方法没有现行过程控制，不能探测或并未分析没有已知控制方法4出失效模式102.4 风险度评价风险度对工艺引起产品失效造成危害程度的综合性度量参数（riskprioritynu三ber,RPN）o严酷度是失效模式对相关方影响的严重程度的度量，发生度是指对某一失效模式发生的概率或频率的度量，检测度是指现行工艺控制方法查明失效可能性的评价。风险度临界值在进行失效模式、影响分析时，根据工艺重要性对整个系统的重要程度预先确定的数值，作为是否应采取补充措施的判据。通过对上述3项指标的评价，可以得到产品制造工序风险度，按式RPN=S*0*D计算。通过RPN值，将工艺失效模式所引起的风险进行排序。该分值可以直接反映失效模式的风险程度。RPN值越大，说明风险越大：RPN值越小，说明风险越小。RPN评分是没有门槛值的，因为理论上RFN永远不可能为0,这也表示风险永远存在，区别是风险大小的问题。可以通过该数值来反映整个制造过程中薄弱环节，找出该环节进行整改，从而降低制造过程的风险度。工艺项目RPN临界值为120,对RPN值超过120的工艺项目采取措施。在PFMEA实施过程中，可以根据以往相似产品制造过程的分析评价效果来填写严酷度、发生度、检测度，从而评价PFMEA的效果，并通过实际过程验证不断修改完善失效分析评价准则，同时将得到的数据作为后续PFMEA应用依据。03PFMEA应用3.1PFMEA培训导入PFMEA在研究应用阶段，引入PFMEA前，员工对PFMEA的概念、分析方法了解甚少。首先成立PFMEA实施工作团队，主要有质量保证部、工程技术部、交付验收总厂有关专业骨干人员组成，邀请精益六西格玛研究所PFMEA应用专家对相关人员进行PFMEA工具培训I,工程技术人员导入PEMEA概念，提升PFMEA工具的应用能力。项目团队成员不断实践、分享、纠正、总结、再实践，挑战自我。根据不同专业的典型工艺项目确定工艺的潜在失效模式，评价工艺失效对产品、工艺装备、生产环境和人员的影响，确定潜在工艺失效的原因，建立一个考虑纠正（改进）措施的优先体系，并提出预防和控制工艺失效的针对性措施，对措施的有效性进行分析评价，为产品检验提供支持。梳理PFEMA工具应用作用、关注重点、应用时机、输入、输出、严酷度S、发生度0、检测度D、风险度RPN及其内在逻辑关系。设计PFMEA工作单模板，规范PFMEA表单填写要求，形成了各专业典型关键工序级PFMEA案例指导库和产品级PFMEA工作单典型案例。完成PFMEA执行规范后，项目团队组织召开“PFMEA工具方法及典型案例”推介会，各相关车间技术主任和工艺室主任参加，集中宣贯PFMEA工具使用、PFMEA理念及推广该项工作的意义，结合前期团队成员按专业分析出的典型产品PFMEA工作，对车间相关人员进行培训，明确PFMEA工作单的填写要求及应用方法；采取专人跟进，直接帮扶模式，推进PFMEA分析方法在工艺制造和质量控制中的应用。3.2PFMEA工作单编制以防扭臂方形臂磨工工序的PFMEA设计来说明PFMEA在工艺制造和质量控制中的应用，具体过程如下。首先成立防扭臂方形臂产品PFMEA专项小组，小组组长负责PFMEA项目的确定和协调；工艺技术人员负责产品制造工序、工步的确定，以及对产品制造流程中问题的分析和纠正措施的制定；质量技术人员关注产品质量数据的收集、分类和质量改进改善的反馈总结；车间技术主任、工艺员、操作工负责提供工序制造过程质量信息，提供制造过程中的个人经验，并参与问题分析；其他人员配合项目的实施。PFMEA小组成员确定后，首先了解工艺过程流程图，参考同类型产品的工艺过程流程图，参考同类型产品的工艺过程和质量状况，确定防扭臂方形臂产品关键工序磨工开展PFMEA分析，然后进行质量统计和分类整理。车间工艺员按照以下步骤开展工艺失效模式分析，编制PFMEA工作单，见图Io工程技术部主管工艺员提供指导，必要时质量保证部理化计量中心技术员、中间工序车间工艺员提供协助。图1防扭臂方形臂PFMEA工作单12Wy12取目名，引证X麻；扭力胃方:件，FFOS-XX形口产品研制/货任单位tXX校对，XX版本号ICPF®工作单工龙设计/费任欣位，审核，H工Z工序名称工艺（工序）助能，复求描述失效IU晌现有控制描It责任单位/人及便即完成HJR实际纠正措修及效果标识号失效模式时下道工序的影响对产品的影响对人员的彭利对中境和设施的影*失效朦理/机理检测方法其它指更产度S发生度0国测度D风险'VRF建仅福德采取的揭短完成H期F度S«生度0棒由ftl)风险度RPN番注65-1-1如工18孔与窗面的MiH度n度超箜让步使用或拉直磨完的*而时未达到拉汽要求（0.01以内），等致叁出的孔与面不垂H三坐标测K安持有经的小作1愫作.执行数控金n校对点检,»低掇作工失课发生65390明确找正具体要求蔡亮2017-9-30指令中明确找正具体要求20179-226323665-2-1Idtis孔与*28.6孔的平行度行度让步使用或报废两次装央拉虎技正的导致曲孔轴a形成角度,导致平面度总差三坐标清I安拷华经验的MKF工*n执行数控推作校对点检，降低撞竹工失课发生62336无6233666-3-1工Ipx18孔与028.6孔的孔检尺寸也差无法配合让步使用或报废操作失误,给金或测H不准确三坐标窝*安挎有经脸的操作工畏作,执行敏控操作校对点检.降向愫作工失谀发生62336无6233604*11DT18ft028.6<inxtil88度n面租9产&*in«处失效饬亡由于磨刖杆太长，切制参数不合理造成军竹表面粗陨度不合格对比块逢择合理的*敷，安W“经蜓的播作工进行磨削加工1054200I化5提高表面粗嚏度Ddxiz要求Imail程控M对加工切朋参敷进行点检病认黎亮2017-9-30Ia化磨制切削参敷；»«表面租懒度加工工艺谩20179-22IO2480点检校JJ参考相关资料和类似产品的工艺失效情况及工程经验，分析可能发生的I：之大效模式。 分析且失效发生时可能的影响。 分析导致失效发生的原因/机理。 描述现有的检测和控制措施。 评估失效影响的严重程度，确定严酷度。 分析失效发生的原因，评估发生度。根据失效模式发生现有的的检测方法，评估检测度。 计算风险度RPN,根据RPN值的大小及严酷度的大小等因素确定应甫点预防的潜在失效模式。 列举建议采取的措施。 汇总填写产品PFMEA工作单。 确定表头信息。依据防扭臂方形臂磨工工序PFMEA工作单，找出RPN最高的若干个失效模式（通过RPN值，将工艺失效模式所引起的风险进行排序。RPN值越大，说明风险越大；RPN值越小，说明风险越小。所有工艺项目RPN临界值为120,取RPN值超过120的工艺项目采取措施，其中属于工艺制造的措施，责任单位为制造车间，在工艺准备阶段进行，可以在工艺文件中明确规定，开展培训，固化加工参数、监督检查、作业点检等方式实施；属于设计结构的措施，需要设计部门在设计图纸阶段完成。完成纠正措施后，需要重新进行风险度评估，并根据实际实施的结果，重新计算该工序的RPN值，在这个过程中找出RPN数值超过120的失效模式，再次进行PFMEA,这样就可以循环进行工艺制造过程持续改进，提高产品质量。3.3PFMEA的管理通过开展工艺失效模式分析，将风险度值80分以上的工艺项目确定为工艺优化对象，组织开展工艺优化，以降低工艺失效模式的发生度值与检测度值。生产车间需尽可能多的将PFMEA工作单中的建议措施纳入工艺指令工序内容中。PFMEA工作单由负责产品交付的生产车间工艺员发起编制申请，并定义审批流程，审批发布，见图2。图2PFMEA工作单审批流程PFMEA工作单中建议措施得到部分或完全采纳，评估实施后的发生度值、检测度值、风险度值，一般严酷度值不发生改变，如果风险度值没降低，则要重新制定解决措施；制造过程中工艺失效模式的发生度和检测度发生变化，如采用了新工艺或新技术使得工艺失效模式的发生度值或检测度值降低，则要重新制定解决措施；工艺失效模式则需要重新进行PFMEA分析。PFMEA工作单中所采取措施的有效性、产品在制造阶段发生的工艺更改、使用阶段工艺失效模式的扩充，应及时换版更新PFMEA工作单。04结束语当前很多企业都引入PFMEA,把它作为制造过程质量控制的一种重要方法工具，在GJB9001C-2017质量管理系统要求中，基于风险的思维是实现质量管理体系有效性的基础。因此，PFMEA在制造过程中的地位显得更加重要。如何编制高质量的PFMEA工作单，识别出工艺过程中产品质量缺陷的工序，通过采取措施来提高产品质量，或者通过必要的检测手段来发现产品质量缺陷。PFMEA是一种对危害程度进行判断的以预防性分析为核心思想来解决问题的工具方法，它的应用是在PDCA循环中不断提高、积累，从而提升工艺水平和产品质量。合理使用这一工具可以有效的改进产品工艺水平，优化设计结构，提高产品制造质量，值得推广应用。参考文献1GJB1391-2006故障模式、影响及危害性分析指南S.2王少印.故障模式和影响分析（FMEA）M.广东：中山大学出版社，2003.