1、制造和裝配過程潛在的失效模式及后果分析(PFMEA)(過程FMEA)作業指導書共 17 頁重慶紅宇機械廠二零零一年九月十二日(過程FMEA)簡介過程潛在FMEA是由“制造主管工程師/小組”采用的一種分析技術,用來在最大范圍內保證己充分地考慮到并指明潛在的失效模式及與其相關的后果起因/機理。FMEA以其最嚴密的形式總結了工程師/小組進行工藝過程設計時的設計思想（包括對一些對象的分析，根據經驗和過去擔心的問題，它們可能發生失效）。這種系統化的方法與一個工程師在任何制造計劃過程中正常經歷的思維過程是一致的，并使之規范化。過程潛在FMEA：·確定與產品相關的過程潛在失效模式;·評價

2、失效對顧客的潛在影響;·確定潛在制造及裝配過程失效的起因,確定減少失效發生或找出失效條件的過程控制變量;·編制潛在失效模式分級表,然后建立考慮糾正措施的優選體系;·將制造或裝配過程的結果編制成文件。顧客的定義過程潛在FMEA中“顧客”的定義,一般是指“最終使用者”,但也可以是后續的或下一制造或裝配工序,以及服務工作。當全面實施FMEA時,要求在所有新的部件/過程,更改過的部件/過程及應用或環境有變化的原有部件/過程進行過程FMEA。過程FMEA由負責過程工程部門的一位工程師來制定。集體的努力在最初的潛在過程FMEA中,希望負責過程的工程師能夠直接地、主動地聯系所有

3、相關部門的代表。這些部門包括但不限于:設計、裝配、制造、材料、質量、服務、供方以及負責下一道裝配的部門。FMEA應成為促進不同部門之間充分交換意見的催化劑,從而提高整個集體的工作水平。過程FMEA是一份動態文件,應在生產工裝準備之前,在過程可行性分析階段或之前開始,而且要考慮以單個零件到總成的所有制造工序。在新車型或零件項目的制造計劃階段,對新工藝或修訂過的工藝進行早期評審和分析能夠促進預測、解決或監控潛在過程問題。過程FMEA假定所設計的產品會滿足設計要求。因設計缺陷所產生失效模式不包含在過程FMEA中。它們的影響及避免措施由設計FMEA來解決。過程FMEA并不是依靠改變產品設計來克服過程缺

4、陷的,但它要考慮與計劃的制造廠裝配過程有關的產品設計特性參數,以便最大限度地保證產品能滿足顧客的要求和期望。FMEA也有助于新機器設備的開發。其方法是一樣的,只是應將所設計的機器設備當作一種產品來考慮。在確定了潛在的失效模式之后,就可以著手采取糾正措施消除潛在失效模式或不斷減小它們發生的可能性。過程FMEA的開發過程FMEA應從整個過程的流程圖/風險評定見附錄C開始。流程圖應確定與每個過程有關的產品/過程特性參數。如果可能的話,還應根據相應的設計FMEA確定某些產品影響的內容。用于FMEA準備工作中的流程/風險評定圖的復制件應伴隨FMEA過程。為了便于分析潛在失效模式及其影響后果,并使之成為正

5、規文件,設計了標準的表格,見附錄F。下面介紹表格的具體應用,所述各項的序號都標在表上對應的欄目中。完成的過程FMEA表格實例見下頁。1)FMEA編號填入FMEA文件的編號,以便查詢。2)項目填入所分析的系統、子系統或零件的過程名稱、編號。3)過程責任填入整車廠(OEM)、部門和小組,如果知道,還應包括供方的名稱。4)編制者填入負責準備FMEA工作的工程師的姓名、電話及所在公司名稱。5)年型/車型填入將使用和/或正被分析過程影響的預期的年型及車型(如果已知的話)。6)關鍵日期填入初次FMEA預定完成的日期,該日期不應超過計劃開始生產的日期。7)FMEA日期填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的

6、日期。8)核心小組列出有權確定和/或執行任務的責任部門和個人姓名（建議所有參加人員的姓名、部門、電話、住址等都應記錄在一張分發表上）。9)過程功能/要求簡單描述被分析的過程或工序（如車、鉆、攻絲、焊接、裝配）。盡可所能簡單地說明該工藝過程或工序的目的。如果工藝過程包括許多具有不同失效模式的工序（例如裝配）那么可以把這些工序作為獨立過程列出。10)潛在失效模式所為潛在失效模式是指過程可能發生的不滿足過程要求和/或設計意圖的形式，是對某具體工序不符合要求的描述。它可能是引起下一道工序的潛在失效模式，也可能是上一道工序潛在失效的后果。但是，在FMEA準備中，應假定提供的零件/材料是合格的。根據零件、

7、子系統，系統的工藝特性，對應特定的工序，列出每一個潛在失效模式。前提是假設這種失效可能發生，但不一定非得發生。過程工程師/小組應能提出并回答下列問題：·過程/零件怎么不能滿足規范？·假設不考慮工程規范，顧客（最終使用者、后續工序或服務）會提出什么異議？在此建議把相似的過程比較和顧客（最終用戶和后續工序）對類似零件的索賠情況的研究作為出發點。此外，對設計目的了解也很必要。典型的失效模式可能是但不僅僅局限于下列情況：彎曲、粘合、毛刺、轉運損壞、斷裂、變形、臟污、安裝調試不當、接地、開路、短路、工具磨損等。11)潛在失效后果潛在失效后果是指失效模式對顧客的影響。從這個角度講，顧客

8、可以是下一道工序，后續工序或工位、代理商、和/或車主。當主人潛在失效后果時，這些因素都必須考慮。應依據顧客可能注意到的或經歷的情況來描述失效的后果。對最終使用者來說失效的后果應一律用產品或系統的性能來描述，例如：噪聲、工作不正常、不起作用、不穩定、牽引阻力、外觀不良、粗糙、費力、異味、工作減弱、間歇性工作、車輛控制減弱等。如果顧客是下一道工序或后續工序/工位，失效的后果應用工藝/工序性能來描述。例如：無法緊固、無法鉆孔/攻絲、無法安裝、無法加工表面、危害操作者、不配合、不連接、不匹配、損壞設備等。12)嚴重度（S）嚴重度是潛在失效模式對顧客的影響后果（列在前面的欄目）的嚴重程度的評價指標。嚴重

9、度僅適用于失效的后果。如果受失效模式影響的顧客是裝配廠或產品使用者，嚴重度的評價可能超出了本過程工程師/小組的經驗或知識范圍。在這種情況下，應與設計FMEA、設計工程師和/或后續制造或裝配廠的過程工程師進行協商、討論。嚴重度評估分為“1”和“10”級。 推薦的評價準則（設計小組對評定準則和分級規則應意見一致，即使因為個別產品分析做了修改也應一致）后 果評定準則：后果的嚴重度嚴重度無警告的嚴重危害可能危害機器或裝配操作者。潛在失效模式嚴重影響車輛安全運行和/或包含不符合政府法規項，嚴重程度很高。失效發生時無警告。10有警告的嚴重危害可能危害機器或裝配操作者。潛在失效模式嚴重影響車輛安全運行和/或

10、包含不符合政府法規項，嚴重程度很高。失效發生時有警告。9很高生產線嚴重破壞，可能100%的產品得報廢，車輛/系統無法運行，喪失基本功能，顧客非常不滿意。8高生產線破壞不嚴重，產品需篩選部分（低于100%）報廢，車輛/系統能運行，但性能下降，顧客不滿意。7中等生產線破壞不嚴重，部分（低于100%）產品報廢（不篩選），車輛/系統能運行，但舒適性或方便性部件性項目失效，顧客感覺不舒服。6低生產線破壞不嚴重，部分需要100%返工，車輛/系統能運行，但有些舒適性或方便性項目性能下降，顧客有些不滿意。5很低生產線破壞不嚴重，產品經篩選，部分（少于100%）需要返工，裝配、涂裝或卡嗒響等項目不符合要求，多數

11、顧客能發現缺陷。4輕微生產線破壞較輕，部分產品（少于100%）需要在生產線其它工位返工，裝配、涂裝或卡嗒響等項目不符合要求，有一半的顧客能發現缺陷。3很輕微生產線破壞輕微，部分產品（少于100%）需要在生產線原工位返工，裝配、涂裝或卡嗒響等項目不符合要求，很少有顧客能發現缺陷。2無無影響很少113)分級本欄目是用來對需要附加過程控制的零部件、子系統或系統的一些特殊過程特性進行分級的（如關鍵、主要、重要、重點等）。如果在過程FMEA中確定了某一些分級，應通知設計主管工程師，因為它可能會影響有關確定控制基礎上標識的工程文件。14)潛在失效起因/機理潛在失效起因是指失效是怎么發生的，并依據可以糾正或

12、控制的原則來描述。針對每一個潛在失效模式，在盡可能廣的范圍內，列出每個可以想到的失效起因。如果起因對失效模式來說是唯一的，也就是說如果糾正該起因對該失效模式有直接的影響，那么FMEA考慮過程就完成了。但是失效的許多起因并不是相互獨立的、唯一的，要糾正或控制一個起因，需要考慮諸如試驗設計之類的方法，來明確那些根本起因起主要作用、哪些起因容易得到控制。應描述這些起因，以便針對那些相關的因素采取糾正措施。典型的失效起因包括但不限于：·扭矩不正確過大、過小； ·熱處理不正確時間、溫度有誤； ·焊接不正確電流、時間、壓力不正確； ·測量不精確； ·澆口/

13、通風不正確； ·潤滑不當或無潤滑； ·零件漏裝或錯裝。列表時應明確記錄具體的錯誤或誤操作情況（例如：操作者未裝密封墊），而不應用一些含糊不清的詞語（如：操作者錯誤、機器工作不正常）。15)頻度（O）頻度是指具體的失效起因/機理（列于前一欄目中）發生的頻率。頻度的分級數著重在其含義而不是數值。可以分“1”到“10”級來估計頻度的大小，只有導致相應失效模式的發生，才能考慮頻度分級。找出失效的方式、手段在此不予考慮。推薦的評價準則(過程設計小組對評定準則和分級規則應意見一致，即使因為個別過程分析作了修改也應一致)失效發生可能性可能的失效率Cpk值 頻度數很高：失效幾乎是不可避免的

14、1/2<0.33101/30.339高：一般與以前經常反復發生失效過程相似的工藝有關1/80.5181/200.677中等：一般與以前時有失效發生，但不占主要比例的過程相似的工藝有關1/800.8361/4001.0051/20001.174低：很少幾次與相似過程工藝的失效1/150001.333很低：很少幾次與幾乎完全相同的過程有關的失效。1/1500001.502極低：失效不太可能發生。幾乎完全相同的過程也未有關過失效。1/15000001.671為保證一致性，應采用下面的頻度分級規則。“可能的失效率”是根據過程實施中預計發生的失效來確定的。如果能從類似的過程中獲取數據，那么可以用統

15、計數據來確定頻度的級數（頻度數）。除此以外，可以用下表左側欄目中的文字描述和任何適用于類似過程的歷史數據來進行主觀評價。有關“能力/性能分析”的詳細描述，可參考有關出版物，例如ASQC/AIAG的基礎統計過程控制（SPC）參考手冊。16)現行過程控制現行的過程控制是對盡可能阻止失效模式的發生，或者探測將發生的失效模式的控制的描述。這些控制方法可以是像防錯夾具之類的過程控制方法，或者統計過程控制（SPC），也可以是過程評價。評價可在目標工序進行，也可在后續工序進行。可以考慮三種過程控制方法/特點，即：(1) 阻止失效起因/機理或失效模式/后果的發生，或減小其發生率；(2) 查明起因/機理并找到糾

16、正措施；(3) 查明失效模式。較好的做法是應首先使用第（1）種控制方法；第二，使用第（2）種方法；第三，使用第（3）種控制方法。如果第（1）種控制方法是設計意圖的一部分，最初的發生頻次取值范圍將受到它們的影響。假如現行的過程可以代表過程意圖,最初的不易探測度的取值范圍將取決于第（2）、（3）種控制方法。17)不易探測度(D)不易探測度是指在零部件離開制造工序或裝配工位之前，列于第16欄中的第二種現行過程控制方法找出失效起因/機理過程缺陷的可能性的評價指標；或者用第三種過程控制方法找出后序發生的失效模式的可能性的評價指標。評價指標分“1”到“10”級。假設失效已發生,然后評價所有“現行過程控制方

17、法”阻止有該失效模式或缺陷的部件發送出去的能力。不要擅自推斷:因為頻度低，不易探測度數也低(比如使用“控制圖”時)。一定要評價過程控制方法找出不易發生的失效模式的能力或阻止它們的進一步蔓延。推薦的評價準則(過程設計組對評價準則和分級規則應意見一致,即使因為個別過程的分析作了修改也應一致)探測性評價準則：在下一個或后續工藝前，或零部件離開制造或裝配工位之前，利用過程控制方法找出缺陷存在的可能性不易探測度數幾乎不可能沒有已知的控制方法能找出失效模式10很微小現行控制方法找出失效模式的可能性很微小9微小現行控制方法找出失效模式的可能性微小8很小現行控制方法找出失效模式的可能性很小7小現行控制方法找出

18、失效模式的可能性小6中等現行控制方法找出失效模式的可能性中等5中上現行控制方法找出失效模式的可能性中等偏上4高現行控制方法找出失效模式的可能性高3很高現行控制方法找出失效模式的可能性很高2幾乎肯定現行工藝控制方法幾乎肯定能找出失效模式，已知相似工藝的可靠的探測控制方法1隨機質量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在,也不影響不易探測度數值的大小。以統計原理為基礎的抽樣檢查是一種有效的不易探測度控制方法。18)風險順序(RPN)風險順序數（RPN）是嚴重度數（S），頻度數（O）和不易探測度數（D）的乘積。RPN=（S）×（O）×（D）這個值可用于采取對過程中那些擔心事項進行排序。

19、RPN取值在“1”到 “1000”之間。如果風險順序值很高，工藝人員必須采取糾正措施，努力減小該值。在一般實踐中,不管RPN的結果如何,當嚴重度(S)高時,就應予特別注意。規定:當RPN值100時，該失效模式為高風險，必須通過方法減小嚴重度、頻度和/或不易探測度的數值，來減小RPN值。并在控制計劃中加以控制。當RPN值<80時, 該失效模式為低風險,可以不采取措施；當80RPN值<100時，該失效模式為中等風險，則在建議措施欄中填上建議措施。19)建議措施當失效模式按RPN值排出先后次序后,應首先對排列在最前面的事和最關鍵的項目采取糾正措施。若失效的根本起因不詳,則建議采用的措施應

20、通過統計實驗設計(DOE)來確定。任何建議措施的目的都是為了減小嚴重度、頻度、和/或不易探測度的數值。如果對某一特定原因無建議措施,那么就在該欄中填寫“無”,予以明確。在所有情況下,如果失效模式的后果會危害制造/裝配人員,就應采取糾正措施,通過消除或控制其起因來阻止失效模式的發生；或者明確規定適當的操作人員保護措施。對所采用的具有積極效益的措施及其實施不應予以過分強調。若缺乏正確有效的糾正措施,一個全面徹底的工藝過程FMEA也將具有很有限的價值。實施有效的跟蹤程序,以落實所有的建議措施是所有有關部門的責任。應考慮以下措施:·為了減小失效發生的可能性,需要修改過程和/或設計。為了不斷提

21、高產品質量,在通過把最新信息反饋到適當的工序過程并用統計學方法進行以糾正措施為主的分析；·只有修改設計和/或工藝過程,才能減小嚴重度數；·為了增加探測（失效）的可能性,需要修改過程和/或設計。用提高測控能力來達到產品質量的改善,一般來講不經濟且效果較差。增加質量控制檢查次數不是積極的糾正措施,只能作為暫時的方法，而永久性的糾正措施是必需的。在有些情況下,為了有助于（失效的）探測，需要對一個具體零件進行設計修改。為增加這種可能性,可能要改變現行控制系統。但是重點應放在預防缺陷發生（也就是降低頻度）上,而不是探測它們。采用統計過程控制（SPC）和改進工藝過程的方法,而不采用隨機

22、質量檢查或相關的檢查就是這樣一個例子。20）責任(對建議措施)把負責建議措施的組織和個人,以及預計完成的日期填在本欄中。21）采取的措施當實施一項措施后,簡要記載具體的執行情況,并記下生效日期。22）糾正后的RPN當明確了糾正措施后,估算并記錄糾正后的頻度、嚴重度和不易探測度數。計算并記錄糾正后的RPN值。如果未采取什么糾正措施,將“糾正后的RPN”欄和對應的取值欄目空白即可。所有糾正后的RPN值都應復查,而且如果有必要考慮進一步的措施,還應重復（19）到（21）的步驟。跟蹤工藝主管工程師應負責保證所有的建議措施已被實施或已妥善地落實。FMEA是一個不斷完善和發展的文件,它應時刻體現最新的設計

23、改善及相應的糾正措施的實施情況,其中包括產品正式投產后的類似活動。附錄A 設計FMEA框圖示例失效模式及后果分析(FMEA)框圖/環境極限條件系統名稱:閃光燈車型年:1994年新產品FMEA識別號：×××110D001工作環境極限條件溫度:-20160F 耐腐蝕性:試驗規范B 振動: 不適用 沖擊:6ft(英尺)下落 外部材料:灰塵 濕度：0100%RH 可燃性：（靠近熱源的部件是什么？） 其它: 字母=零件 =附著的/相連的 =界面,不相連 口=不屬于此FMEA 數字=連接方法 下述示例是一個關系框圖,FMEA小組也可用其它形式的框圖闡明他們分析中考慮的項目。開

24、 關開/關 C 燈泡 總成 D 燈罩 K 極板 E + 彈簧 F 電池 B 零 件 連接方法 A. 燈罩 1.不連接（滑動配合）B. 電池（2節電池） 2.鉚接 C. 開/關 開關 3.螺紋連接 D. 燈泡 4.卡扣裝接 E. 電極 5.壓緊裝接 F. 彈簧 附錄B過程FMEA流程圖/風險評定示例（適用于車門內部涂蠟） 過程步驟 風險評定 1）將噴蠟器桿安裝在夾具上 低風險2）打開車門 低風險*3）在使用三個通道時，插入桿并拉閘桿 高風險 12秒鐘4）松開拉閘，等3秒鐘 中等風險5）移動噴蠟器桿 中等風險6）關車門 低風險7）在夾具上更換噴蠟器桿 低風險*需要FMEA（高風險）附錄C術語控制計

25、劃-用于控制生產/裝配過程系統的書面描述。設計意圖-對給定零件/子系統/系統希望做什么或不希望做什么。設計壽命-預計的設計所能維持其功能的時間間隔。設計確認/驗證(DV) -保證設計能滿足其功能的程序。試驗設計(DOE) -用最小的試驗確定影響均值和變差參數的一種有效的試驗方法。性 能-產品特性(如:半徑、硬度)或過程特性(如:安裝力、溫度)。排列圖(巴雷特)-解決問題的一種簡單方法,它包括排列所有潛在問題。過 程-生產一個指定產品或服務的人員、機器和設備、原材料、方法和環境的組合。過程更改-在過程概念上的改變,是指能夠改變過程能力以滿足設計要求或產品的耐久性。質量功能展開QFD-在產品開發和

26、生產的每一階段,將顧客要求轉化成相應的技術要求的一種結構方法。特殊產品的特性-產品的特殊特性(如:關鍵、主要、重要、重點)是這樣一種產品特性:對合理預測的變差,會明顯影響產品安全性或政府標準或法規的一致性,或者會顯著影響顧客對產品的滿意程度。附錄D術語(續)特殊過程的特性-特殊過程的特性(如:關鍵、主要、重要、重點)是一種過程特性,在制造和裝配過程中,應保證特殊產品特性的變差保持在其目標值之內。車輛回收-回收車輛以進行返工或安全檢查。材料:以部件或材料為主的過程 材料/部件的特性是影響過程輸出的變量. 汽車罩蓋由SMC制成.SMC為模塑化合物,它對溫度敏感,有一個特定的貯存期限;混合是關鍵,如果材料未能正確地混合、處理或循環，那么生產出來的部件可能變得很脆。在托架的一端的施力規范為特殊產品特性。特殊過程特性為正確地配料、貯存和使用材料數據控制。顧客要求每一批化合物和材料的試驗室報告和記錄材料每批日期數據化以保證正確的循環。·材料或部件為本過程的特性。材料或部件中發現的變化將影響過程的輸出；·過程特