FMEA 失效模式分析

(施耐德(陜西)寶光電器有限公司 陜西 寶雞 721013)

引言

FMEA失效模式分析是一種可靠性設(shè)計(jì)的重要方法。它對(duì)各種可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)價(jià)、分析，以便在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上采取措施，消除這些風(fēng)險(xiǎn)或?qū)⑦@些風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。它是一個(gè)“事前的預(yù)防行為”，而不是“事后的補(bǔ)救行為”。

追求產(chǎn)品高質(zhì)量是一個(gè)企業(yè)不可推卸的責(zé)任，所以應(yīng)用FMEA技術(shù)來識(shí)別并消除潛在隱患有著舉足輕重的作用。全面實(shí)施FMEA能夠避免許多質(zhì)量事件的發(fā)生。

一、FMEA 失效模式分析方法

由于產(chǎn)品故障可能與設(shè)計(jì)、制造過程、使用、以及服務(wù)有關(guān)。因此FMEA又細(xì)分為設(shè)計(jì)FMEA、過程FMEA、使用FMEA和服務(wù)FMEA四類。其中設(shè)計(jì)FMEA和過程FMEA最為常用。

設(shè)計(jì)FMEA(記為DFMEA)應(yīng)在一個(gè)設(shè)計(jì)概念形成之時(shí)或之前開始，DFMEA關(guān)注產(chǎn)品零件功能的失效，他從產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期考慮和預(yù)防了產(chǎn)品自身功能可能的失效。建立了一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和完善產(chǎn)品的優(yōu)先控制系統(tǒng)。

過程FMEA(也記為pFMEA)應(yīng)在生產(chǎn)工裝準(zhǔn)備之前、在過程可行性分析階段開始，而且要考慮從單個(gè)零件到總成的所有制造裝配過程。PFMEA 關(guān)注產(chǎn)品在裝配過程中可能的失效，他從工藝裝配實(shí)施過程中預(yù)防了產(chǎn)品可能的失效。以便最大限度地保證產(chǎn)品滿足用戶的要求和期望。

實(shí)施FMEA 流程,可以帶來如下收益：1.預(yù)防計(jì)劃；2.降低成本；3.減少浪費(fèi)，能夠容易、低成本地對(duì)產(chǎn)品或過程進(jìn)行修改；4.降低質(zhì)量保證成本；5.降低無增值操作；6.提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

二、FMEA 失效模式的實(shí)施過程

根據(jù)FMEA 失效模式分析的實(shí)際操作步驟，可以將FMEA 分為5步實(shí)施，分別為：1.確定分析范圍和團(tuán)隊(duì)成員；2.找出和識(shí)別產(chǎn)品/過程中潛在的故障模式；3.根據(jù)相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系對(duì)找出的潛在故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估；4.尋找預(yù)防或改進(jìn)措施；5.改進(jìn)后的二次風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估。

(一)確定分析范圍和團(tuán)隊(duì)成員

在進(jìn)行FMEA 之前，先應(yīng)該確定FMEA 的分析范圍和目標(biāo)，一個(gè)清晰的范圍，可以有效的節(jié)約后期時(shí)間。FMEA失效模式分析的目的在于找出零件、組件、系統(tǒng)，工藝過程的潛在問題或弱點(diǎn),提供設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量等單位提前采取可行之對(duì)策。

FMEA 是一個(gè)大家智慧的結(jié)晶，他強(qiáng)調(diào)從不同的角度，全面的分析產(chǎn)品可能的失效模式，因此確定項(xiàng)目組成員是成功的關(guān)鍵。項(xiàng)目組成員可以包含設(shè)計(jì)、工藝、裝配、制造、材料、采購、質(zhì)量、包裝、服務(wù)等。此步的關(guān)鍵在于確定合理全面的團(tuán)隊(duì)成員。

(二)找出產(chǎn)品/過程中潛在的故障模式

對(duì)于所有的工業(yè)產(chǎn)品，包括真空斷路器，找出產(chǎn)品的所有可能的失效故障或產(chǎn)品弱點(diǎn)，是產(chǎn)品分析的基礎(chǔ)。此步的方法可以采用頭腦風(fēng)暴法，盡可能找出影響產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)要素。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，企業(yè)投入的生產(chǎn)要素有五大類：即為人，機(jī)，料，法，環(huán)。

圖1 FMEA 的因果模型

任何的失效，究其原因，都是其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)要素的不良，最后導(dǎo)致輸出的結(jié)果為失效，探索FMEA 的因果模型，總結(jié)如下：

FMEA 的因果模型如下(如圖1所示)

失效意味著:

在規(guī)定條件下(環(huán)境、操作、時(shí)間)不能完成既定功能。

在規(guī)定條件下,產(chǎn)品參數(shù)值不能維持在規(guī)定的上下限之間。

產(chǎn)品在工作范圍內(nèi),導(dǎo)致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現(xiàn)象。

(三)根據(jù)相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系對(duì)找出的潛在故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估

為了更好的操作和應(yīng)用FMEA,設(shè)計(jì)了專用的FMEA模版，以便于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估。為了便于評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)大小，可以建立風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IPR

IPR=SEV×OCC×DET=嚴(yán)重性×頻度×探測度

嚴(yán)重度(S)：嚴(yán)重度是潛在失效模式發(fā)生時(shí)對(duì)下序零件、產(chǎn)品、系統(tǒng)或顧客影響后果的嚴(yán)重程度。

嚴(yán)重度適用于后果，嚴(yán)重度的評(píng)估分為1到10級(jí)。

頻度(0)：頻度是指某一特定失效出現(xiàn)的可能性。頻度的評(píng)估分為1到10級(jí)，

探測度(D)：探測度是指某一特定失效被識(shí)別的可能性。探測度的評(píng)估分為1到10級(jí)，

IPR是一項(xiàng)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),用來衡量可能的產(chǎn)品缺陷，以便采取可能的預(yù)防措施，IPR取值在1至1000之間。當(dāng)IPR較高時(shí),團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)提出糾正措施來降低 IPR值。

(四)尋找預(yù)防或改進(jìn)措施

當(dāng)失效模式按照IPR值排列出其風(fēng)險(xiǎn)順序時(shí),針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)和關(guān)鍵項(xiàng)提出糾正措施。

任何糾正措施的目的都是為降低頻次,嚴(yán)重度和/或探測度的等級(jí)。增加設(shè)計(jì)驗(yàn)證或質(zhì)量控制,可降低探測度的等級(jí)。通過工藝變更去除或控制某一或多個(gè)影響失效模式的起因/機(jī)理,只能降低頻次數(shù)的等級(jí)。只有設(shè)計(jì)變更能降低嚴(yán)重度等級(jí)。可以考慮下列的措施,但不限于此:設(shè)計(jì)驗(yàn)證；設(shè)計(jì)更改；工藝更改；質(zhì)量控制；零件質(zhì)量控制；增加防錯(cuò)，檢錯(cuò)的流程等方法。

(五)改進(jìn)后的二次風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估

改進(jìn)措施有效實(shí)施后,相應(yīng)項(xiàng)的高風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)降低和控制。但受控的風(fēng)險(xiǎn)能否滿足產(chǎn)品和客戶的需求，仍需要再次進(jìn)行失效模式風(fēng)險(xiǎn)IPR評(píng)估。

三、結(jié)語

電力設(shè)備，安全運(yùn)行重于泰山。對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行FMEA 的失效模式分析，是一項(xiàng)全面的評(píng)估產(chǎn)品可靠性的工作。在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，新流程的引入過程中，采用FMEA的失效模式分析，可以最大限度降低產(chǎn)品的缺陷，以強(qiáng)化顧客滿意至最大極限，降低產(chǎn)品的質(zhì)量保證成品。對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的可靠性大有益處，同時(shí)將此FMEA 實(shí)效模式分析方法與大家共享，希望對(duì)我們的質(zhì)量改進(jìn)工作有所啟示。