制造和装配过程FMEA作业指导书.doc

制造和装配过程
潜在的失效模式及后果分析
(PFMEA）
(过程FMEA）
作业指导书
共 17 页
重庆红宇机械厂
二零零一年九月十二日
（过程FMEA）
简介
过程潜在FMEA是由“制造主管工程师/小组”采用的一种分析技术,用来在最大范围内保证己充分地考虑到并指明潜在的失效模式及与其相关的后果起因/机理。FMEA以其最严密的形式总结了工程师/小组进行工艺过程设计时的设计思想（包括对一些对象的分析,根据经验和过去担心的问题，它们可能发生失效）。这种系统化的方法与一个工程师在任何制造计划过程中正常经历的思维过程是一致的，并使之规范化。
过程潜在FMEA:
·确定与产品相关的过程潜在失效模式；
·评价失效对顾客的潜在影响；
·确定潜在制造及装配过程失效的起因,确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量；
·编制潜在失效模式分级表,然后建立考虑纠正措施的优选体系；
·将制造或装配过程的结果编制成文件。
顾客的定义
过程潜在FMEA中“顾客"的定义,一般是指“最终使用者”，但也可以是后续的或下一制造或装配工序，以及服务工作。
当全面实施FMEA时，要求在所有新的部件/过程，更改过的部件/过程及应用或环境有变化的原有部件/过程进行过程FMEA。过程FMEA由负责过程工程部门的一位工程师来制定.
集体的努力
在最初的潜在过程FMEA中，希望负责过程的工程师能够直接地、主动地联系所有相关部门的代表。这些部门包括但不限于：设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方以及负责下一道装配的部门.FMEA应成为促进不同部门之间充分交换意见的催化剂，从而提高整个集体的工作水平.
过程FMEA是一份动态文件,应在生产工装准备之前,在过程可行性分析阶段或之前开始，而且要考虑以单个零件到总成的所有制造工序。在新车型或零件项目的制造计划阶段,对新工艺或修订过的工艺进行早期评审和分析能够促进预测、解决或监控潜在过程问题。
过程FMEA假定所设计的产品会满足设计要求.因设计缺陷所产生失效模式不包含在过程FMEA中。它们的影响及避免措施由设计FMEA来解决.
过程FMEA并不是依靠改变产品设计来克服过程缺陷的,但它要考虑与计划的制造厂装配过程有关的产品设计特性参数，以便最大限度地保证产品能满足顾客的要求和期望.
FMEA也有助于新机器设备的开发.其方法是一样的，只是应将所设计的机器设备当作一种产品来考虑。在确定了潜在的失效模式之后,就可以着手采取纠正措施消除潜在失效模式或不断减小它们发生的可能性。
过程FMEA的开发
过程FMEA应从整个过程的流程图/风险评定<见附录C〉开始。流程图应确定与每个过程有关的产品/过程特性参数.如果可能的话，还应根据相应的设计FMEA确定某些产品影响的内容.用于FMEA准备工作中的流程/风险评定图的复制件应伴随FMEA过程。
为了便于分析潜在失效模式及其影响后果，并使之成为正规文件，设计了标准的表格,见附录F。
下面介绍表格的具体应用，所述各项的序号都标在表上对应的栏目中.完成的过程FMEA表格实例见下页.
1）FMEA编号
填入FMEA文件的编号,以便查询。
2)项目
填入所分析的系统、子系统或零件的过程名称、编号.
3)过程责任
填入整车厂（OEM）、部门和小组,如果知道，还应包括供方的名称。
4)编制者
填入负责准备FMEA工作的工程师的姓名、电话及所在公司名称.
5)年型/车型
填入将使用和/或正被分析过程影响的预期的年型及车型(如果已知的话）。
6)关键日期
填入初次FMEA预定完成的日期,该日期不应超过计划开始生产的日期。
7)FMEA日期
填入编制FMEA原始稿的日期及最新修订的日期。
8）核心小组
列出有权确定和/或执行任务的责任部门和个人姓名（建议所有参加人员的姓名、部门、电话、住址等都应记录在一张分发表上）.
9)过程功能/要求
简单描述被分析的过程或工序（如车、钻、攻丝、焊接、装配）.尽可所能简单地说明该工艺过程或工序的目的。如果工艺过程包括许多具有不同失效模式的工序（例如装配）那么可以把这些工序作为独立过程列出.
10）潜在失效模式
所为潜在失效模式是指过程可能发生的不满足过程要求和/或设计意图的形式，是对某具体工序不符合要求的描述.它可能是引起下一道工序的潜在失效模式,也可能是上一道工序潜在失效的后果。但是，在FMEA准备中,应假定提供的零件/材料是合格的.
根据零件、子系统，系统的工艺特性，对应特定的工序,列出每一个潜在失效模式。前提是假设这种失效可能发生，但不一定非得发生.过程工程师/小组应能提出并回答下列问题：
·过程/零件怎么不能满足规范？
·假设不考虑工程规范，顾客（最终使用者、后续工序或服务)会提出什么异议？
在此建议把相似的过程比较和顾客（最终用户和后续工序）对类似零件的索赔情况的研究作为出发点。此外，对设计目的了解也很必要.典型的失效模式可能是但不仅仅局限于下列情况：弯曲、粘合、毛刺、转运损坏、断裂、变形、脏污、安装调试不当、接地、开路、短路、工具磨损等.
11）潜在失效后果
潜在失效后果是指失效模式对顾客的影响。从这个角度讲，顾客可以是下一道工序，后续工序或工位、代理商、和/或车主。当主人潜在失效后果时,这些因素都必须考虑。
应依据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果。对最终使用者来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述，例如：
噪声、工作不正常、不起作用、不稳定、牵引阻力、外观不良、粗糙、费力、异味、工作减弱、间歇性工作、车辆控制减弱等。
如果顾客是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应用工艺/工序性能来描述。例如:无法紧固、无法钻孔/攻丝、无法安装、无法加工表面、危害操作者、不配合、不连接、不匹配、损坏设备等。
12)严重度（S）
严重度是潜在失效模式对顾客的影响后果（列在前面的栏目）的严重程度的评价指标。严重度仅适用于失效的后果。如果受失效模式影响的顾客是装配厂或产品使用者,严重度的评价可能超出了本过程工程师/小组的经验或知识范围.在这种情况下,应与设计FMEA、设计工程师和/或后续制造或装配厂的过程工程师进行协商、讨论。严重度评估分为“1”和“10”级。
推荐的评价准则
(设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别产品分析做了修改也应一致）
后 果
评定准则：后果的严重度
严重度
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，顾客非常不满意.
8
高
生产线破坏不严重，产品需筛选部分（低于100％）报废，车辆/系统能运行，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，但舒适性或方便性部件性项目失效，顾客感觉不舒服.
6
低
生产线破坏不严重，部分需要100％返工，车辆/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、涂装或卡嗒响等项目不符合要求,多数顾客能发现缺陷。
4
轻微
生产线破坏较轻，部分产品（少于100％）需要在生产线其它工位返工,装配、涂装或卡嗒响等项目不符合要求,有一半的顾客能发现缺陷。
3
很轻微
生产线破坏轻微，部分产品（少于100％）需要在生产线原工位返工，装配、涂装或卡嗒响等项目不符合要求，很少有顾客能发现缺陷。
2
无
无影响很少
1
13）分级
本栏目是用来对需要附加过程控制的零部件、子系统或系统的一些特殊过程特性进行分级的（如关键、主要、重要、重点等）。如果在过程FMEA中确定了某一些分级，应通知设计主管工程师，因为它可能会影响有关确定控制基础上标识的工程文件。
14)潜在失效起因/机理
潜在失效起因是指失效是怎么发生的，并依据可以纠正或控制的原则来描述。
针对每一个潜在失效模式，在尽可能广的范围内,列出每个可以想到的失效起因.如果起因对失效模式来说是唯一的，也就是说如果纠正该起因对该失效模式有直接的影响，那么FMEA考虑过程就完成了。但是失效的许多起因并不是相互独立的、唯一的,要纠正或控制一个起因，需要考虑诸如试验设计之类的方法，来明确那些根本起因起主要作用、哪些起因容易得到控制.应描述这些起因,以便针对那些相关的因素采取纠正措施.典型的失效起因包括但不限于：
·扭矩不正确——过大、过小； ·热处理不正确——时间、温度有误；
·焊接不正确-—电流、时间、压力不正确； ·测量不精确；
·浇口/通风不正确； ·润滑不当或无润滑;
·零件漏装或错装。
列表时应明确记录具体的错误或误操作情况（例如：操作者未装密封垫），而不应用一些含糊不清的词语(如:操作者错误、机器工作不正常).
15)频度（O）
频度是指具体的失效起因/机理(列于前一栏目中）发生的频率。频度的分级数着重在其含义而不是数值。
可以分“1”到“10”级来估计频度的大小,只有导致相应失效模式的发生，才能考虑频度分级。找出失效的方式、手段在此不予考虑。
推荐的评价准则
(过程设计小组对评定准则和分级规则应意见一致，即使因为个别过程分析作了修改也应一致)
失效发生可能性
可能的失效率
Cpk值
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：一般与以前经常反复发生失效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工艺的失效
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：失效不太可能发生.几乎完全相同的过程也未有关过失效。
≤1/1500000
≥1.67
1
为保证一致性，应采用下面的频度分级规则。“可能的失效率”是根据过程实施中预计发生的失效来确定的。
如果能从类似的过程中获取数据，那么可以用统计数据来确定频度的级数（频度数）。除此以外，可以用下表左侧栏目中的文字描述和任何适用于类似过程的历史数据来进行主观评价。有关“能力/性能分析"的详细描述,可参考有关出版物,例如ASQC/AIAG的基础统计过程控制（SPC）参考手册。
16）现行过程控制
现行的过程控制是对尽可能阻止失效模式的发生,或者探测将发生的失效模式的控制的描述。这些控制方法可以是像防错夹具之类的过程控制方法，或者统计过程控制（SPC）,也可以是过程评价。评价可在目标工序进行，也可在后续工序进行。可以考虑三种过程控制方法/特点，即：
(1) 阻止失效起因/机理或失效模式/后果的发生,或减小其发生率;
(2) 查明起因/机理并找到纠正措施;
(3) 查明失效模式。
较好的做法是应首先使用第（1)种控制方法；第二，使用第(2）种方法；第三，使用第(3）种控制方法。如果第（1）种控制方法是设计意图的一部分，最初的发生频次取值范围将受到它们的影响.假如现行的过程可以代表过程意图,最初的不易探测度的取值范围将取决于第（2）、（3）种控制方法.
17）不易探测度(D）
不易探测度是指在零部件离开制造工序或装配工位之前，列于第16栏中的第二种现行过程控制方法找出失效起因/机理过程缺陷的可能性的评价指标；或者用第三种过程控制方法找出后序发生的失效模式的可能性的评价指标。评价指标分“1”到“10”级。假设失效已发生,然后评价所有“现行过程控制方法”阻止有该失效模式或缺陷的部件发送出去的能力。不要擅自推断：因为频度低，不易探测度数也低（比如使用“控制图”时）.一定要评价过程控制方法找出不易发生的失效模式的能力或阻止它们的进一步蔓延。
推荐的评价准则
(过程设计组对评价准则和分级规则应意见一致,即使因为个别过程的分析作了修改也应一致）
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
不易探测度数
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
随机质量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在,也不影响不易探测度数值的大小。以统计原理为基础的抽样检查是一种有效的不易探测度控制方法。
18)风险顺序（RPN)
风险顺序数（RPN）是严重度数（S），频度数（O）和不易探测度数（D）的乘积。
RPN=（S）×（O）×（D)
这个值可用于采取对过程中那些担心事项进行排序。RPN取值在“1”到 “1000"之间。如果风险顺序值很高，工艺人员必须采取纠正措施,努力减小该值。在一般实践中,不管RPN的结果如何,当严重度(S）高时，就应予特别注意。
规定:当RPN值≥100时，该失效模式为高风险，必須通过方法减小严重度、频度和/或不易探测度的数值,来减小RPN值。并在控制计划中加以控制.
当RPN值〈80时, 该失效模式为低风险，可以不采取措施；
当80≤RPN值〈100时,该失效模式为中等风险，则在建议措施栏中填上建议措施。
19)建议措施
当失效模式按RPN值排出先后次序后，应首先对排列在最前面的事和最关键的项目采取纠正措施.若失效的根本起因不详，则建议采用的措施应通过统计实验设计(DOE)来确定.任何建议措施的目的都是为了减小严重度、频度、和/或不易探测度的数值。如果对某一特定原因无建议措施,那么就在该栏中填写“无”，予以明确。
在所有情况下，如果失效模式的后果会危害制造/装配人员,就应采取纠正措施，通过消除或控制其起因来阻止失效模式的发生；或者明确规定适当的操作人员保护措施。
对所采用的具有积极效益的措施及其实施不应予以过分强调。若缺乏正确有效的纠正措施，一个全面彻底的工艺过程FMEA也将具有很有限的价值。实施有效的跟踪程序，以落实所有的建议措施是所有有关部门的责任.
应考虑以下措施：
·为了减小失效发生的可能性,需要修改过程和/或设计。为了不断提高产品质量,在通过把最新信息反馈到适当的工序过程并用统计学方法进行以纠正措施为主的分析；
·只有修改设计和/或工艺过程,才能减小严重度数；
·为了增加探测（失效）的可能性,需要修改过程和/或设计.用提高测控能力来达到产品质量的改善，一般来讲不经济且效果较差。增加质量控制检查次数不是积极的纠正措施,只能作为暂时的方法，而永久性的纠正措施是必需的。在有些情况下,为了有助于（失效的）探测，需要对一个具体零件进行设计修改。为增加这种可能性，可能要改变现行控制系统。但是重点应放在预防缺陷发生（也就是降低频度）上，而不是探测它们.采用统计过程控制（SPC）和改进工艺过程的方法,而不采用随机质量检查或相关的检查就是这样一个例子。
20）责任(对建议措施）
把负责建议措施的组织和个人，以及预计完成的日期填在本栏中。
21）采取的措施
当实施一项措施后，简要记载具体的执行情况,并记下生效日期。
22）纠正后的RPN
当明确了纠正措施后,估算并记录纠正后的频度、严重度和不易探测度数。计算并记录纠正后的RPN值。如果未采取什么纠正措施，将“纠正后的RPN"栏和对应的取值栏目空白即可.
所有纠正后的RPN值都应复查,而且如果有必要考虑进一步的措施，还应重复（19)到（21)的步骤。
跟踪
工艺主管工程师应负责保证所有的建议措施已被实施或已妥善地落实。FMEA是一个不断完善和发展的文件，它应时刻体现最新的设计改善及相应的纠正措施的实施情况,其中包括产品正式投产后的类似活动。
附录A 设计FMEA框图示例
失效模式及后果分析（FMEA)框图/环境极限条件
系统名称:闪光灯
车型年：1994年新产品
FMEA识别号：×××110D001
工作环境极限条件
温度:-20~160F 耐腐蚀性:试验规范B
振动: 不适用 冲击：6ft（英尺）下落
外部材料：灰尘 湿度:0—100％RH
可燃性：（靠近热源的部件是什么？)
其它：
字母=零件 =附着的/相连的 ……=界面,不相连 口=不属于此FMEA
数字=连接方法
下述示例是一个关系框图，FMEA小组也可用其它形式的框图阐明他们分析中考虑的项目。
开 关
开/关
C

灯泡
总成
D
灯罩
K

极板
E
+
弹簧
F
——

电池
B

零 件 连接方法
A. 灯罩 1.不连接（滑动配合）
B. 电池(2节电池) 2.铆接
C. 开/关 开关 3.螺纹连接
D. 灯泡 4。卡扣装接
E. 电极 5。压紧装接
F. 弹簧

附录B
过程FMEA流程图/风险评定示例
(适用于车门内部涂蜡）
过程步骤 风险评定
1）将喷蜡器杆安装在夹具上 低风险
2）打开车门 低风险
＊3）在使用三个通道时,插入杆并拉闸杆 高风险
12秒钟
4）松开拉闸，等3秒钟 中等风险
5）移动喷蜡器杆 中等风险
6)关车门 低风险
7）在夹具上更换喷蜡器杆 低风险
*需要FMEA(高风险）
附录C
术语
控制计划——--用于控制生产/装配过程系统的书面描述。
设计意图-—-—对给定零件/子系统/系统希望做什么或不希望做什么。
设计寿命---—预计的设计所能维持其功能的时间间隔.
设计确认/验证(DV） -——-保证设计能满足其功能的程序。
试验设计（DOE) —---用最小的试验确定影响均值和变差参数的一种有效的试验方法.
性 能--—-产品特性(如:半径、硬度)或过程特性(如:安装力、温度)。
排列图(巴雷特)——--解决问题的一种简单方法,它包括排列所有潜在问题.
过 程-———生产一个指定产品或服务的人员、机器和设备、原材料、方法和环境的组合。
过程更改---—在过程概念上的改变,是指能够改变过程能力以满足设计要求或产品的耐
久性。
质量功能展开〈QFD〉-—-—在产品开发和生产的每一阶段，将顾客要求转化成相应的技术
要求的一种结构方法.
特殊产品的特性-—-—产品的特殊特性（如:关键、主要、重要、重点)是这样一种产品特
性:对合理预测的变差，会明显影响产品安全性或政府标准或法规
的一致性，或者会显著影响顾客对产品的满意程度.
附录D
术语（续)
特殊过程的特性-—-特殊过程的特性（如：关键、主要、重要、重点）是一种过程特性，在
制造和装配过程中，应保证特殊产品特性的变差保持在其目标值之
内。
车辆回收-—-—回收车辆以进行返工或安全检查.
材料:以部件或材料为主的过程 材料/部件的特性是影响过程输出的变量.
汽车罩盖由SMC制成.SMC为模塑化合物,它对温度敏感,有一个特定的贮存期限;混合是关键，如果材料未能正确地混合、处理或循环，那么生产出来的部件可能变得很脆.在托架的一端的施力规范为特殊产品特性。特殊过程特性为正确地配料、贮存和使用材料数据控制。顾客要求每一批化合物和材料的试验室报告和记录材料每批日期数据化以保证正确的循环。
·材料或部件为本过程的特性。材料或部件中发现的变化将影响过程的输出;
·过程特性的控制类型包括各种测试和控制所用材料或部件规范的方法（即：控制图、试验室报告、防错)。
补充件E
控制计划编号 控制计划 第1页，共1页
×

样件 试生产 生产
主要联系人/电话
S．Specs 555—8888
日期（编制）
11/20/22
日期（修订)
1/25/93
零件号/最新更改水平
543212345 C 10/31/92
核心小组
J。Smitk 555—2040 K.jones 555-3050 F。Petuil 555—1234 C.Mitter 555—4114
顾客工程批准/日期（如需要)
零件名称/描述
汽车罩盖
供方/工厂批准/日期
顾客质量批准/日期（如需要）
供方/工厂
Q．C/Suppco
供方代号
4000-1
其它批准/日期（如需要）
其它批准/日期（如需要）
零件/过程
编号
过程名称/操作描述
生产设备
特 性
特殊
特性
分类
方 法
反应计划
编号
产品
过程
产品/过程
规范/公差
评价测
量技术
样 本
控制方法
容 量
频 率
1
模制部件
机器#20
工具IS—IB

力

＊
必须经受
10N的垂直
方向力
悬臂梁式冲击试验
前5件
每小时
失效可靠性图表试验至11N
隔离、分
析材料
2
材料接收

材料
含量

进厂检验
1件
批
试验室报告＃G9441
退回
供方
3
混合操作
组合混合机#23

混合比

3：1:2
试验室装
置#11 #22
1件
批
试验室报告#G9442
隔离和
调节混合比
4
贮存材料

存储

存储寿命
第一件直观批控制
1件
批
每次混合
后记录
“最后使用”
弃置和/或
退回供方

温度

65-72ºF
温度传感器
100％
连续
通过使用对温度限值自动调节并带备用报警的防错措施
再标定
示例仅作为参考，参见顾客特殊要求
附录F
潜在失效模式及后果分 FMEA 编号:
(过程FMEA) 页码：第 页 共 页
项目名称: 过程责任部门： 编制人:
车型年/车辆类型： 关键日期: FMEA日期(编制）： （修订）
主要参加人:
过程功能
要求
潜在的
失效模式
潜在的
后果分析
严重
度数（S)
级别
潜在失
效的起因/机理
频
度
数
（O）
现行工
艺控制
不易探测度数（D）
风险顺序数
RPN
建议的措施
责任和目标完成日期
措 施 结 果
采取的措施
严重
度数
频度
数
不易探测度数（D）