魏紅品

（襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北襄陽 441021）

FMEA綜合技術(shù)的分析

魏紅品

（襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北襄陽 441021）

本文主要介紹FMEA綜合技術(shù)的概念、分類，二汽現(xiàn)行FMEA分析步驟，并舉例分析失效的原因以及措施從而提高產(chǎn)品的可靠性。

FMEA綜合技術(shù) 概念 分類

面對著國際汽車工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展方向趨向環(huán)保、節(jié)能，汽車業(yè)零部件全球采購和生產(chǎn)裝配模塊化等形勢的沖擊，F(xiàn)MEA是一種綜合分析技術(shù)，F(xiàn)MEA有助于對設(shè)計中問題的早期發(fā)現(xiàn)，從而避免和減少后期修改帶來的損失，降低開發(fā)成本。二汽基地目前正在開始研究用FMEA這一分析技術(shù)，使FMEA文件化，用來分析生產(chǎn)流水線中存在或可能存在的失效模式。為了提高二汽產(chǎn)品的可靠性，必須根據(jù)產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)、失效模式進(jìn)行后果分析，找出它們的薄弱環(huán)節(jié)和潛在問題，并把失效模式和后果分析以文件形式反饋給工藝、裝配及供應(yīng)和售后服務(wù)等部門，以便從工藝、裝配供應(yīng)及質(zhì)保等各方面采取對策和措施提高產(chǎn)品的可靠性

一、FMEA的概念

失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis：簡稱FMEA）最早是在60年代中期，由美國國家宇航局（NASA）形成的一套分析模式，之后被美國海軍與國防部所應(yīng)用。70年代后期作為設(shè)計評審工具在美國的汽車工業(yè)屆廣泛使用。FMEA是在工程應(yīng)用可靠性分析中最常用的方法，它是分析產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝潛在故障對其可靠性的影響，用來提高產(chǎn)品可靠性的分析技術(shù)。以其產(chǎn)品的零件，部件或系統(tǒng)為研究對象，通過相關(guān)人員邏輯思維的分析，預(yù)測可能的裝配結(jié)構(gòu)元素或潛在的故障部分的問題。同時研究問題和失敗的原因，以及其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度的嚴(yán)重性，提出可能的改進(jìn)預(yù)防措施，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

二、FMEA的分類

FMEA根據(jù)應(yīng)用對象的不同分為四種類型，設(shè)計FMEA、過程FMEA、系統(tǒng)FMEA、服務(wù)FMEA、設(shè)備FMEA、環(huán)境FMEA、軟件FMEA是設(shè)計FMEA的變體，最常用的是設(shè)計FMEA和過程FMEA。

設(shè)計FMEA（DFMEA），是一種分析技術(shù)，是由工程師負(fù)責(zé)的設(shè)計小組使用，以盡可能確保所有潛在的失效模式及其原因已考慮并予以處理，在分析產(chǎn)品生產(chǎn)階段之前，F(xiàn)MEA關(guān)注的是由于設(shè)計缺陷產(chǎn)生的故障模式。設(shè)計FMEA的輸出是：根據(jù)潛在失效模式的RPN排序列表；潛在的關(guān)鍵和重要特性清單；對故障模式的消除，安全問題和減少故障的改進(jìn)設(shè)計列表；需要進(jìn)行適當(dāng)測試、檢查和檢測方法的參數(shù)清單；針對潛在的危害所采用的改進(jìn)措施清單。實施設(shè)計FMEA的好處是：改進(jìn)設(shè)計優(yōu)先權(quán)的建立；為通過驗證和測試的產(chǎn)品設(shè)計提供信息；協(xié)助在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段確定產(chǎn)品缺陷。最終產(chǎn)品和所有相關(guān)的系統(tǒng)，子系統(tǒng)和部件，都應(yīng)包括在評估中，F(xiàn)MEA是設(shè)計團(tuán)隊的思想（包括對可能的失效事件的經(jīng)驗分析的基礎(chǔ)上）。

過程FMEA（PFMEA），是在生產(chǎn)和裝配過程中，對有關(guān)的生產(chǎn)或裝配缺陷引起的失效模式進(jìn)行分析。過程FMEA的輸出是：根據(jù)潛在失效模式的RPN排序列表；嚴(yán)重的潛在關(guān)鍵特性列表；針對潛在危害性和關(guān)鍵特性所采取的推薦改進(jìn)措施清單。實施設(shè)計FMEA的好處是：確定過程的缺陷，提供糾正的計劃，制定糾正措施的優(yōu)先事項，協(xié)助對生產(chǎn)和裝配過程進(jìn)行分析。系統(tǒng)FMEA，是在產(chǎn)品概念設(shè)計的早期階段對系統(tǒng)和子系統(tǒng)的分析。系統(tǒng)FMEA主要針對由于系統(tǒng)缺陷而引起系統(tǒng)功能間的潛在故障模式。

三、二汽現(xiàn)行FMEA分析步驟：

1.明確分析范圍，根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、重要程度、技術(shù)成熟性、分析工作的進(jìn)度和費(fèi)用約束等，確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMEA的范圍。

2.系統(tǒng)任務(wù)分析，描述系統(tǒng)的任務(wù)要求及系統(tǒng)在完成各種任務(wù)時所處的環(huán)境條件。

3.系統(tǒng)功能分析，分析明確系統(tǒng)中的對象在完成不同的任務(wù)時所應(yīng)具備的功能、工作方式及工作時間等。

4.確定失效依據(jù)，制定與分析系統(tǒng)及判斷系統(tǒng)中的產(chǎn)品正常與失效的準(zhǔn)則。

5.選擇FMEA方法，根據(jù)研發(fā)的目的和系統(tǒng)的分析，選擇相應(yīng)的FMEA方法，制定FMEA的實施步驟及實施規(guī)范。

6.實施FMEA分析，F(xiàn)MEA分析包括失效模式、失效原因、失效影響、失效探測方法分析與改進(jìn)措施分析等步驟。失效模式分析是找出每一個產(chǎn)品的系統(tǒng)（或生產(chǎn)要素，功能，生產(chǎn)設(shè)備，工藝流程等）的所有可能的失效模式。失效原因分析是找出每一個失效模式產(chǎn)生的原因。

7.給出FMEA結(jié)論，根據(jù)失效模式的影響分析結(jié)果，找出系統(tǒng)中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，并制定和實施各種改進(jìn)控制措施，以提高產(chǎn)品（或生產(chǎn)要素，功能，生產(chǎn)設(shè)備，工藝流程等）的可靠性（或有效性，合理性）。

四、實例分析

問題：K4發(fā)動機(jī)裝配線OP270工位在進(jìn)行曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測時，發(fā)現(xiàn)有批量性的數(shù)值超差質(zhì)量問題發(fā)生，主要表現(xiàn)為：檢測后的最大值超過規(guī)定的上限50N/M，此問題的后果會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在正常運(yùn)行過程中曲軸異常磨損，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)壽命降低，最終引起顧客的抱怨?；诖藛栴}的發(fā)生，二汽FMEA小組對此進(jìn)行了分析。

失效模式的原因分析：FMEA小組從人機(jī)料法環(huán)5個方面對此問題的失效原因進(jìn)行了初步分析，分析結(jié)果如下：

（1）人的因素：這是個自動測量工位，所以人的因素可以不進(jìn)行考慮。（2）機(jī)的因素：FMEA小組請第三方測量單位對設(shè)備的檢測精度進(jìn)行了標(biāo)定，結(jié)果顯示設(shè)備的精度沒有偏離，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一切正常。（3）料的因素：從零件的質(zhì)量角度考慮，F(xiàn)MEA小組要求SQE進(jìn)行零件缺陷分析，從分析結(jié)果來看，油封的各項尺寸都滿足圖紙要求。（4）法的因素：主要原因在于缸體在機(jī)加工時隨行夾具夾緊力變化離散度很大，造成缸體曲軸孔尺寸超差，最終引發(fā)失效。（5）環(huán)的因素：本工位的操作環(huán)境對裝配結(jié)果沒有很大的影響因素，所以不進(jìn)行考慮分析。

綜上所述，導(dǎo)致此失效模式的主要原因在于缸體在機(jī)加工時隨行夾具夾緊力變化離散度很大，造成缸體曲軸孔尺寸超差，最終引發(fā)失效。采取的措施：針對問題發(fā)生的原因，F(xiàn)MEA小組建議機(jī)加工車間調(diào)整隨行夾具的夾緊力，并對每一臺夾緊力進(jìn)行實時監(jiān)控。該措施的好處在于可以在線探測出尺寸超差的缸體，防止不合格品進(jìn)入裝配流水線，從而造成最終問題的發(fā)生。

［1］胡璽良.基于汽車可靠性技術(shù)的工藝潛在失效模式及影響分析（PFMEA）研究.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2007；

［2］D H Stamatis.故障模式影響分析FMEA從理論到實踐［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2005.

魏紅品，襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事機(jī)械制造及其自動化專業(yè)的教學(xué)與研究，主代課程有液壓、數(shù)控、摸具、汽車類等。