【技术分享】PFMEA第三步 功能分析

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【技术分享】PFMEA第三步 功能分析

 
PFMEA第三步功能分析,将功能、产品特性与过程特性适当的分配给过程、过程步骤及作业要素。PFMEA功能分析的工具有功能网、参数图。
PFMEA功能分析的主要目标是:
1、过程功能可视化;
2、功能网;
3、产品特性、过程特性与功能关联;
4、工程团队之间的协作;
5、作为失效分析的基础;
功能是过程或过程步骤的输入转化为输出有意图的联系,其输出满足某一任务。
功能描述了过程或过程步骤的目的,每一个过程或过程步骤可能有多个功能。
功能满足了设计意图或工艺要求,有一些过程步骤改变了产品特性,如表面粗糙度,达成了设计意图,有一些过程步骤没有改变产品的特性,但满足了工艺要求,如涂装的清洗工步,达成表面清洁的工艺目的。
功能必须是可测量的,因为不可测量就没有失效。
功能描述推荐的短语格式为:一个“行为动词”后加一个“名词”,功能应该是“现在时态”,并使用“动词”加“名词”的基本形式,在PFMEA中过程或过程步骤的名称就是功能,如钻孔、涂胶、插销、焊接支架等。
过程功能分类为内部功能、外部功能、顾客相关的功能、最终用户的功能。

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要求是对功能可判断或可测量的特性,要求可以从行业规范和标准、法律法规要求、客户要求、内部要求四个方面获得。对于过程步骤的功能,是达成产品的某一特性,如外观和尺寸,我们叫产品特性,什么是产品特性呢?产品的物理和化学属性,可以从外部和内部来获得,如从客户的图纸、技术规范获得,从设计部门的DFMEA的输出、图纸、技术规范中获得。过程特性为了实现产品特性,是加工过程的人机料法环的过程变差,在加工的一瞬间存在,加工结束就消失的特性,如机加工过程中的刀具的转速、进给量等,焊接过程中的电流、电压等工艺参数。
 

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在新版的FMEA手册中,对PFMEA增加了参数图,将输入转化为输出是功能,注塑这一个过程,输入是塑胶粒子,输出是注塑成型的结果,如拨叉的外观、尺寸、阻燃特性等。输出的结果受干扰变量因子的影响,在过程参数图的干扰变量因子,也就是噪音,是人、机、料、环,这些噪音也是PFMEA的失效原因,人:直接影响产品质量的人员,操作工、检验员;机:注塑机的性能;料:间接材料的质量变化;环境:空气温湿度变化。
 

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功能分析的顺序,
第一步,先从最高层次的过程项目的功能开始,可以考虑的功能是:内部功能、外部功能、客户相关的功能、最终用户的功能。这些功能来自产品设计开发的输出,如图纸、技术规范等。如拨叉的外观、尺寸、内部的质量目标一次合格率,过程能力Cpk等。
接着第二步,将过程上的功能分解或传递给过程步骤,过程步骤的功能,描述了在工位生产的产品的特性或产品达成工艺目的,改变了产品的状态,如产品的位置、方向等。案例中烘料的功能是将塑胶粒子烘干,产品特性是含水率小于0.5%。
然后将过程步骤的功能分解至第三步作业要素,作业要素是描述如何实现过程步骤的产品特性,如4M,人、机、料、环。如操作工的操作要领,调整正确的工艺参数。
 

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第一步,从最高层次过程项目的功能开始,也就是过程的结果是什么?可以考虑内部功能、外部功能、客户相关的功能及最终用户的功能。具体来说,过程的结果包括了产品特性,如产品外观、尺寸、性能等。也包括了过程的质量目标,包括:合格率、过程能力等,有一些德系公司还包括了生产效率、节拍等结果。具体见下图红色标注部分。
第二步,过程步骤功能,描述了在过程步骤的产品特性或使产品达成的工艺目的。不同的过程步骤有不同的功能。我们掌握“加工”的功能,由于加工工艺的不同会有各种各样的要求,一般来讲,加工改变了产品的物理、化学属性,包括外观、尺寸、性能等。除了加工之外,过程步骤还有拿取、存储、搬运等。
对过程步骤都有不同的目的,虽然没有改变产品特性,但达成了某些工艺目的。其中特别要说明的“检验”,产品合格不是“检验”的目的,假设检验的目的是产品合格,那么不检验或免检就达成功能目的了。“检验”这一过程步骤的目的是不错检、不漏检,在产品检验过程中产品外观、性能不受损。具体见下图红色标注部分。
第三步,作业要素的功能和过程特性,是描述了如何实现过程步骤的产品特性?从4M着手进行分析,具体来说,作业要素的功能是过程特性,过程特性来确保过程步骤产品特性的实现。“人”指作业要领,关键重要动作,一般在标准化作业中加以规范。不是指“人员培训合格,技能达标等”,我们默认操作人员是培训合格,技能是达标的。考虑人员的操作错误记录下来,但仅仅写“按作业指导书作业”,后续是无法进行分析失效的,难道要像我们大多数公司这样分析,失效原因是“操作工不按作业指导书作业”。如:在拧紧螺丝这一过程步骤中,操作工的功能是“打紧枪与钣金面垂直”,即关键的、重要的操作要领。“机”指设备、工装、模具、刀具的精度和状态,一般在预防性和预知性保养中加以管控。我们默认设备的设计是合格的,但要特别关注后续的使用过程、保养过程中问题,难道要像我们大多数企业这样分析,设备的功能是“设备完好”,失效原因是“设备坏了”。设备的精度,指设备在正常运行状态下的磨损程度,如涂胶机器人,涂胶运行过程中定位位置会偏倚,那么回位精度小于0.01mm以下,就是涂胶机器人的精度要求。设备的状态,指设备突发的异常状态,如涂胶机器人喷嘴要求无堵塞,当胶液在喷嘴中堵塞,就是设备的一种异常状态。“料”物料,指间接物料,我们默认上工序提供的物料是合格的,但要特别关注在本工序的间接物料,如果是直接物料的问题,如加工余量、定位孔精度,一般传递给此前的工序过程加以控制。难道要像我们大多数企业这样分析,物料的功能要求是“物料合格”,失效原因是“来料错错或来料不良”。物料的要求是间接物料的型号、技术参数等。如机加工时,切削液是间接物料,其型号、清洁度、浓度等技术参数。”环”环境,指生产作业所处的环境,包括:温度、湿度、空气净洁度等。
过程项目的功能、过程步骤的功能和作业要素的功能之间通过功能网实现可视化,运用功能网以上三个层次的功能进行逻辑连接起来,用下面的提问是非常有效的,从左向右问:上一级的功能是”如何”实现的?从右向左问:为什么要需要控制下一级的过程特性?
 

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来一个案例说说,关注蓝色字的部分,
从左向右问:上一级的功能是”如何”实现的?
问:冲压成型“如何”实现产品直径为10±0.05mm?
答:操作工调整正确的工艺参数。
问:冲压成型“如何”实现产品直径为10±0.05mm?
答:冲床运行下死点精度≤0.02mm,平行度≤0.02mm。
(关注设备的精度和状态)
问:冲压成型“如何”实现产品直径为10+-0.05mm?
答:闭合高度控制在320.5±0.01mm.
从右向左问:为什么要需要控制下一级的过程特性?
问:操作工为什么要调整正确的工艺参数?
答:因为冲压成型要实现产品直径为10±0.05mm。
问:冲床为什么控制下死点精度≤0.02mm,平行度≤0.02mm以下?
答:因为冲压成型要实现产品直径为10±0.05mm。
问:为什么工艺参数闭合高度控制在320.5±0.01mm?
答:因为冲压成型要实现产品直径为10±0.05mm。
 

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RFMEA软件中的结构树

 
每三层构成FMEA的功能关系,根据功能网,我们将功能网填入表格中,今天我们以过程步骤为关注元素,将关注元素的功能填入中间的格子里,功能是塑胶粒子烘干,要求含水率小于0.5%,那么他们的上一较高级别为过程项目,将过程的最终功能及要求填入上一级,功能:拨叉外观无气泡,符合外观标准,下一级为过程作业要素的功能和过程特性,操作工的功能是调整正确的工艺参数,要求是与参数表一致。
 

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作者简介:

鲜万世:TUV莱茵FMEA资深专家之一,著名微信公众号主编,FMEA相关原创技术文章200多篇。在欧美日世界500强制造业集团公司,相关质量管理的经验超过10年;擅长于汽车制造系统及其零部件制造与质量改进项目的培训与咨询·;建立了精益成熟度评价系统,并为上汽大众汽车、延锋伟世通建立了精益评估系统;擅长FMEA、ISO9001、IATF16949等与质量有关的管理体系以及质量改进的工具应用。

国可RFMEA




R-FMEA是基于业界标准和更佳实践开发而成的失效模式及影响分析软件。它基于FMEA工程应用行业-汽车行业的标准和更佳实践,融合国可工软团队十几年的可靠性咨询和服务经验, 基于产品结构树和工艺流程图,通过向导式的分析过程, 建立产品设计的DFMEA(设计FMEA)和产品制造的PFMEA(工艺FMEA), 并可以扩展到SFMEA(系统FMEA)、MFMEA(机器FMEA)、 FMECA(故障模式、影响和危害性分析)等不同的应用。

 

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与传统的FMEA分析方法和软件相比,R-FMEA更大的特点是通过其七步的分析流程, 构建了关联紧密的FMEA基础数据关系,即FMEA主模型。FMEA主模型体现了类三维模型概念,既包括了结构之间、功能之间、失效之间的关联关系, 又包括了结构、功能、失效、措施、风险值(S、O、D)之间的关联关系。这些关联关系在分析过程中逐步创建,并保存于底层数据库中。通过FMEA主模型,工程人员可以根据需要构建简单的或者及其复杂的FMEA分析, 并实现企业知识的积累和快速重用。

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