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PFMEA实战讲解(七步法之四:失效分析)
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2024.06.12 北京

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总的来说,如果前面的功能分析做好了,那么失效分析将非常简单,因为功能&要求未满足则为失效,只需要注意失效分析对应功能分析是多对一的关系,即同一项功能可能有多种失效模式存在。
为了将PFMEA知识讲解完整,下面还是继续将手册拆开来讲:

3.4.1 目的

失效分析是在前面结构分析&功能分析的基础上,分析失效模式对应的失效影响及原因,建立失效链,识别失效起因,为后续的风险分析做基础。

所谓的失效链,失效起因,失效模式,失效后果,本质上都是失效,都是功能&要求未被满足或者未被完全满足,区别仅仅是结构&功能层级依次是“过程工作要素”→“过程”→“过程项”,我们关注的是“过程”的失效(即失效模式),我们根据“过程项”的失效(即:失效后果)来评估严重度和处置风险的优先级,我们要解决的是“工作要素”的失效(即:失效起因)。
这里引申讲个知识点:特殊特性来源于客户指定和组织自己识别,组织自己识别的重要依据就是失效后果及其严重度。看在IATF16949标准中对特殊特性的定义,直白点说都是如果出了问题影响比较大的特性,所以特殊特性要重点管理。

顾客和供应商之间的协作(失效影响)指的是在我方、顾客、供应商的PFMEA(其实也包括DFMEA)中,相同的失效影响&严重度应该被传递,准确来说应该是产品特性失效造成的失效影响应该被传递,比如:我方在生产屏幕总成的过程中,失效模式有“屏幕总成触摸功能完全丧失”,整车厂在组装过程中,失效模式也有“屏幕触摸功能完全丧失”,供应商在生产屏幕模组的过程中,失效模式也有“屏幕模组触摸功能失效”,三者失效影响中对最终用户的影响和严重度判分应该是一致的,即:一般来说我方应该沟通顾客获取相关产品特性失效后果的影响和严重度判分,同时也应该将之传递给分供方,以便形成统一的认知。
3.4.2 失效

简单点说功能&要求未被满足或者未被完全满足即为失效,也可以对照下图来理解,功能&要求是绿线,表示要求的功能,实际执行的功能是红线,只要在整个功能执行过程中,但凡发生偏离,即为失效。(所以反过来也可以说明,在功能分析中,我们应该将功能&要求识别清楚,因为功能&要求可以理解为失效分析的“标准”,不满足“标准”是失效)。

同时对某一功能&要求来说,失效模式可能会有多个,比如:完全丧失功能&要求是失效;前面一段时间满足功能&要求,某个时间突然丧失功能&要求是失效;随时间逐步劣化是失效......等等,每个失效模式还可能有多个失效起因,我们的分析一定要全面,任何的遗漏都可能会遗漏风险。

3.4.4 失效影响

a)失效影响与过程项的功能相关。——失效影响是过程项功能的失效
b)失效影响被描述为顾客注意或体验的结果。——这里的顾客可以是内部顾客也可以是外部顾客,说白了就是该过程步骤的输出的产品特性(注意:广义来说既要考虑产品特性还要考虑产品状态特性,比如上料步骤,本身并不会生成产品特性,但是产品的型号、数量、位置等状态特性也是要考虑的,出错/失效了对“顾客”也会产生影响)假定在后续制程步骤、下一个工厂或最终用户使用时被发现了,对其的影响。
d)只要会因此产生影响的顾客,无论是内部的还是外部的,都需要考虑,这样才能准确评估失效影响,只有将影响识别全面了,严重度评分才不会失真降低。
注意:有的公司在编制FMEA时会有意识的想方设法降低严重度,以期望不要有RPN值较高或者AP为中高风险项,其实这完全是自欺欺人,PFMEA只是识别和评价风险的工具,PFMEA表格(不是说控制措施)本身并不会对风险产生影响,风险小就是小,大就是大,风险大就要处理,刻意去降低严重度评分,对风险控制并不会有实质性作用,反而会掩盖问题,相反建议在拿不准该评多少分时,应该倾向于加严而不是放松。

一般来说,失效影响至少要从您的工厂、发运至工厂、最终用户三个层次来分析,拿一级供应商来说:
a)工厂内:假设在工厂内检测到该失效,影响是什么?可能是:无法在**工站组装、返修、返工、报废。
b)整车厂:假设在发运至下一工厂前未检测到失效,即:失效产品流出到整车厂了,对整车厂的影响可能是:分拣、报废、停工等。
c)最终用户:假设失效的产品(某产品特性不符合要求的产品)流入到顾客手上时,对顾客的影响可能是:噪声、外观不良、无法调整等。
比如在屏幕贴合站点,可能由于工作要素设备贴合压力过大,导致屏幕触摸功能丧失,在工厂内的影响是:(工厂内检出触摸功能丧失)产品报废;在整车厂的影响是:(整车厂检出触摸功能丧失)挑选,返工;对最终用户的影响是:(用户在使用过程中发现触摸功能丧失)中控屏无法进行人机交互。
如果是二级、三级......N级供应商,一般只需要分析工厂内的影响,发运至下一个工厂的影响,最终用户的影响,也就是说如果你是N级供应商,你要考虑工厂内、N-1级供应商、最终用户的影响,没有必要考虑N-2级供应商的影响。因为失效影响会在整个供应链上传递,N-2级供应商的影响,在N-1级供应商做PFMEA时会做考虑,并将失效影响和严重度向N级供应商传递。
在做失效分析时,有的人会有这样的疑问,如果某个失效模式我能保证100%在工厂内拦截,绝对不会流出,我还需要在失效分析中,分析对下一工厂和最终用户的影响吗?
要回答这个问题,还是要先回答PFMEA的根本作用上来,PFMEA根本作用是做过程设计开发,识别、评价和控制设计过程的风险,所谓的预防措施,就是要想办法去设计稳健的过程,识别要控制什么并控制好,让失效最好不要发生;所谓的探测措施就是万一失效还是发生了,我们如何能及时探测到。
所以当我们开发的是新产品的生产过程时,过程还在设计中,我们是没有把握说某个失效模式(尤其是新失效模式)一定能100%被探测和拦截,如果你这样说,PFMEA一般就是后补的,是过程设计出来并运行足够的时间后,你得出的事后诸葛亮的经验,这是和PFMEA的作用和目的相违背的。对于新产品的生产过程设计,没有实践支持的情况下,我们一般不要去预设某个失效模式能被100%探测和拦截,这样可能就会遗漏风险。
如果是有经验的类似产品的生产过程,当我们有充分的实践经验&数据支撑在现在的产品生产过程中,确实能100%拦截,我认为是可以不去分析对一工厂和最终用户的影响的,比如在生产钢化玻璃杯的过程中,一种失效模式是钢化杯破碎,失效原因是机械臂夹紧力过大,失效后果就无需考虑对最终用户的影响,因为不可能将一堆玻璃渣子卖给顾客。
总之原则上说还是建议分析对下一工厂和最终用户的影响,如果确实有100%的把握说不会流出至下一工厂和最终用户,可以不分析对其影响。
3.4.5 失效模式

手册中失效模式的定义是:(过程)失效模式指过程导致产品无法交付或提供预期功能的方式。所以请注意我们分析的着眼点是产品特性的失效,产品无法交付或产品无法提供预期功能是失效。所以一般来说,但凡在失效模式分析中看到:时间、温度、压力等过程参数超上限或超下限,基本可以断定非PFMEA的理解不够,是错误的。正如前一章功能分析中讲的,过程主要的功能是生成产品特性并且不会让产品特性发生劣化,所以我们分析失效模式时,也是围绕产品特性的失效来分析。
我们应该假设产品的基本设计是正确的,即在PFMEA中我们不必质疑产品设计有没有缺陷,对不对,我们都要假定产品设计是对的(DFMEA做好后,产品设计不会有太大的问题,算是各司其职,各负其责),我们要考虑的事情是怎么把设计好的产品制造加工出来。
PFMEA中很多失效模式也是来源于DFMEA,比如产品某个特性设计得大了或小了,长了或短了,厚了或薄了等会出现失效(或干脆叫问题),那么在制造加工时,同样有可能出现“大了或小了,长了或短了,厚了或薄了”的问题,无论是设计导致的还是制造导致的,相同的失效模式,其失效后果和严重度评分是一样的。
失效模式完不完整,除了正向PFMEA分析,还需要做逆向PFMEA分析,正向PFMEA是想着怎么预防风险,让失效不要发生;逆向PFMEA是出现问题后要补充PFMEA分析,不要一错再错,逆向和正向分析同样重要,也要做同样的动态分析管理。
3.4.6 失效起因

失效起因指失效模式出现的原因,一个失效模式可能对应多个失效起因,一个失效模式可能是多个4M要素未满足要求所带来的影响。4M要素包括:人员、机器/设备、材料(间接)、环境等。
3.4.7 失效分析

根据前面章节对失效影响,失效模式和失效起因的分析,建立失效链并将分析结果填入PFMEA表格。一个失效模式可能导致多个失效影响,要将其全部汇总列出;一个失效模式可能是多个失效起因导致的,要将其分别列出。

当同一产品特性因设计失效或者制造无法实现时,设计FMEA和过程FMEA中的失效影响才会一致。在PFMEA中失效影响分析应该全面,应包括:过程失效导致的失效影响和在DFMEA未识别的失效影响(仅包括对上一级要素的影响和最终用户的影响)

上图给了一个例子说明DFMEA和PFMEA的关系:在设计换向系统时,失效起因:烧结轴承的轴向位置定义过低,将导致失效模式:换向系统角度偏差......,将导致对最终用户的失效影响:超出舒适关闭时间太久。这和在制造过程设计中,失效起因:操作人员未将烧结轴承插入xx位置,导致失效模式:没有到达定义的烧结轴承的轴向位置,导致的失效影响:换向系统角度偏差......,其对最终用户的影响及其严重度是一样的。

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