作者：鮮萬世 時間：2021-08-20
SAE新版PFMEA如何進行技術風險分析？(第十三部)
以上截圖來源于SAE J1739的內容，版權歸屬SAE
本次發布是SAE汽車工程師學會更新的，不是AIAG-VDA FMEA手冊。
SAE在2021年1月13日 更新了FMEA標準。該標準的上一個版本是2009版，本次是在2009版的基礎上進行的修訂。
該更新的標準和AIAG-VDA FMEA手冊有哪些不同點呢？
鮮老師經過閱讀整理如下：
第三步：技術風險分析
可交付成果:PFMEA程序確定了所選DFMEA的技術風險。
PFMEA確定了實現預期輸出的操作步驟失效的風險。主要目的是制造或組裝產品以達成設計規格(產品特性); 然而，有些操作的輸出與產品特性無關，例如包含報廢、檢查或驗證。
團隊應該討論并記錄過去發現問題的操作之間的接口，界面和交互包括人機界面(HMI)。每個接口和交互的責任在PFMEA團隊內部或PFMEA團隊之間定義。PFMEA考慮到制造或裝配過程的技術/物理限制，例如:
a.操作人員可能難以區分相似的部件(如大小、顏色、軟件選擇)
b.操作人員可能無法控制工藝特性的變化(如時間、溫度、位置)
c.不合格品加以控制
d.操作人員可能因重復性工作而受傷
e.防錯是一個持續改進的過程
f.需要驗證裝配過程的正確完成
應首先zui詳細地討論工作組zui關心的業務。其他操作應該得到較少但適當的關注。
潛臺詞：PFMEA應分析預期輸出的操作步驟失效的風險，預期的輸出就是產品特性，但還有一些不是產品特性，如報廢、檢查，物料準備等，但也達成了工藝目的。這里也要考慮操作之間的接口，這里不同于DFMEA的接口與界面，比如工藝參數需要人去調整或設置，就是人機交互。
將確定優先級的功能和需求進行分析
由指定的團隊成員(范圍內操作的所有者)轉移優先功能和需求，啟動PFMEA。為了減少PFMEA會議的時間，PFD中的信息(參見圖35)被用來填充PFMEA分析的項目、功能和需求部分。一旦PFMEA中包含了所有的操作步驟，團隊就可以定義首先討論哪些操作步驟。
-PFD中的操作序列號成為PFMEA中的項目(Op-Seq)；
-工程師和/或PFMEA團隊使用PFD中的過程特性來定義PFD中的原因；
-操作說明成為PFMEA中的功能
-PFD中的產品特性由工程師和/或PFMEA團隊來定義PFMEA中的要求
-PFD中的產品特性在PFMEA中作為產品特性輸入。
潛臺詞：針對過程流程圖中的優先的功能和要求進行分析，將過程流程圖的信息轉換到PFMEA中，PFMEA的項目來源于流程圖的過程編號，PFMEA的功能來源于流程圖操作描述，PFMEA的要求來源于流程圖的輸出（產品特性）,PFMEA的失效原因來源于流程圖的輸入（過程特性或變異來源）。
根據初步的風險評估，本示例演示如何將項目(OP-Seq號)、功能(操作說明)和要求(每個操作步驟的輸出)從PFD轉移到PFMEA。這些聯系啟動了PFMEA技術風險分析步驟三。
項目(工藝操作順序號)
項目(過程操作序列號)是PFD的直接復制。這是PFD與PFMEA的第一個連接。
過程功能
過程功能描述了在給定操作的詳細步驟中，零件發生的情況。過程功能應與PFD中的操作描述相同。這使得能夠連接每個流程操作的分析，并知道范圍何時完成，團隊決定分析功能的優先級。
要求
與功能輸出相關的要求，如長度、深度、表面光潔度、扭矩等。要求是一個可以定性的功能的可測量特性。建議要求的量值，如扭矩規格和產品規格，只包括在過程控制計劃中，而不是PFD或PFMEA中。因此，由于規范隨時間而變化，只有一個文檔需要用新的規范進行更新。
項目（操作順序號）：30.1
過程功能：使用電池扭矩工具定位和固定雨刮器連接到車身結構上
要求：設計規范的扭矩
潛臺詞：PFMEA中的項目就是流程圖的過程步驟編號，過程功能就是流程圖的操作描述，也就是過程步驟，要求是功能可測量的特性，就是流程圖的輸出（產品特性）。由于產品隨時間可以會改變，所以控制計劃中去寫具體的數值，可流程圖及PFMEA中可以不用體現具體的數據。
確定潛在的失效模式
潛在失效模式是指制造和裝配過程可能無法滿足PFMEA中定義的操作步驟的輸出，稱為“要求”。它是對特定操作中由于過程失效(產品不合格)而導致的產品缺陷的描述。
當過程功能和需求特定于過程結果時，潛在的失效模式可能與過程中相關; 當功能和需求與產品結果相關時，潛在的產品缺陷可能與過程中相關。
每種潛在失效模式都應該獨立于其他潛在失效模式來考慮。這使得團隊能夠獨立于其他失效模式處理的原因(潛在的失效原因)。
潛臺詞：前面我們講過，過程步驟的功能/要求，可能改變了產品特性，也可能沒有改變產品特性，只改變了產品的狀態，如果當功能和要求與產品結相關時，失效模式就是產品缺陷，如果功能和要求與過程結果（產品狀態）相關時，失效模式就是產品狀態，如產品的位置、方向等錯誤等。
有幾類潛在的失效模式，包括:
?不滿足功能
?超常功能(即操作輸出高于可接受閾值)
?功能不足(即運行輸出在可接受的閾值下)
?間歇功能(即操作輸出隨意出入)
?非預期功能(即操作人員)
潛臺詞：SAE只將過程失效模式分為五種類別，這一點不如新版FMEA手冊，VDA-AIAG FMEA手冊將失效模式分為了六種類別，更加的具體，為失效模式提供了更為細節的幫助。
我們在PFMEA的功能中推斷出七種失效類別，一個功能不會出現所有的七種失效，但要考慮以下的七種失效類別。過程功能喪失，如：操作未執行、上料時遺漏零件；
部分功能，如：操作不完整，上料時未將零件放到位；
過程功能降低，這個在PFMEA中不適用，不存在DFMEA一樣的可靠性；
過程功能超出預期，如：太多，太高，上料時零件放在太多；
間歇過程功能，如：操作不一致，運行不穩定，上料時多時少，不穩定；
非預期功能，如：操作錯誤，安裝錯誤零件，上料零件型號錯誤；
過程延遲功能，如：操作太遲。
喝咖啡時的加糖，按以上七種失效分析如下，過程功能喪失：未加糖，部分功能喪失：加糖太少了，過程功能超出預期：加糖太多了，間歇過程功能：加糖不穩定，時多時少，非預期過程功能：加錯型號的糖，過程功能延遲：糖加晚了。
項目（操作順序號）：30.10
過程功能：使用電池扭矩工具定位和固定雨刮器連接到車身結構上
要求：設計規范的扭矩
失效模式：扭矩太高
DFMEA也有PFMEA團隊在完成分析時應該考慮的信息，參見下圖。
PFMEA團隊根據DFMEA(產品特性)中的原因，使用工程判斷來建立/定義PFMEA中的失效模式。
PFMEA團隊使用工程判斷，根據DFMEA產品失效影響和嚴重等級，在PFMEA中建立/定義產品失效影響和嚴重等級DFMEA。
PFMEA考慮兩種類型的影響:產品影響和過程影響。所有影響中較嚴重的等級用于風險評估。
PFMEA團隊利用工程判斷從DFMEA中的產品特性候選項中建立/定義PFMEA中的產品特性。
注:DFMEA與PFMEA之間的聯系不適用于采購標準部件;即彈簧、螺栓、電容器等。產品(應用)的PFMEA和標準部件制造的PFMEA之間沒有聯系。
潛臺詞：DFMEA的失效原因是產品特性，將這些產品特性導入到PFMEA當失效模式，DFMEA的失效模式及后果，導入到PFMEA當失效后果，并根據DFMEA的失效后果嚴重度進行評分，也就是說，PFMEA的失效后果對于產品影響的嚴重度來自源于DFMEA的嚴重度，由DFMEA繼承過來，但還要考慮過程的影響，如報廢、返工等過程影響，zui后所有影響中較嚴重的等級作為zui終等級評估值。
確定失效的潛在影響
失效影響是每個潛在失效模式的后果或結果，在PFMEA中列出。對于每一種潛在的失效模式，其影響可以是對操作、后續操作、客戶操作以及zui終客戶(車輛操作員)的影響。如果已知，潛在失效模式的影響可能包括客戶可能注意到的或經歷的，如或不符合規定(如適用)。其目的是預測與團隊的知識水平相一致的失效的潛在影響。
項目（操作順序號）：30.10
過程功能：使用電池扭矩工具定位和固定雨刮器連接到車身結構上
要求：設計規范的扭矩
失效模式：扭矩太高
失效后果：在工位檢驗時更換緊固件（在線返工）、雨刮器葉片角度的變化導致 部分能見度下降（法規）
潛臺詞：失效后果是每一個失效模式的影響或結果，包括：
-操作工的影響
-后續操作的影響（下一道工序）
-客戶操作的影響（OEM工廠的影響）
-zui終用戶的影響（客戶的經歷或感受）
確定潛在的失效原因
潛在的失效原因是潛在失效模式發生的原因。它是根據無法滿足或實現過程功能和要求來定義的，作為工藝缺陷的指示，其結果是失效模式。
盡可能地識別每種失效模式的每個潛在原因。每種失效模式可能有多種原因。分別列出每個潛在的原因，以確定具體的預防/探測控制措施。
原因應該用可操作的術語來定義(即，不要用“操作人員錯誤”，而應使用“操作人員選擇了錯誤的鉆頭或操作人員在獲得扭矩之前釋放扭矩工具”)。
潛臺詞：失效原因應盡可能的描述具體些，這樣為更好的制定預防和探測措施，“違規作業”這樣的描述意思，那預防措施就只寫“加強培訓”，應將操作如何違規的，具體關鍵動作沒有完成描述下來。
重要的是，工程師應將“可預見的用戶/操作員錯誤”視為偶然因素，特別是當用戶/操作員與被評審的系統、子系統或組件之間存在直接接口時。
使用以下6M典型原因類別可能有助于討論特定潛在失效模式的具體原因。
-機器/設備(機器功能，初始設置的調整，機器磨損隨著時間的推移，澆注/排氣不足，或潤滑不足，刀具磨損隨著時間的推移，工具破損，工具差異，夾具公差，夾具的調整，夾具隨著時間的推移磨損，芯片定位器，焊接電流過高或低，焊接壓力，熱處理溫度過高或低，輸送速度太快或太慢，設備維護包括修理、更換，重新組裝，和調整、檢驗測量失敗，包括不準確、無效等)
-方法/系統(順序，程序，布局，離線返工/修理，離線檢驗，物料流，過程控制程序，廢料遏制等)
-材料/部件(零件丟失，零件錯位，來料，外購件，以前的操作)
-人力/操作人員(手動扭矩過大，手動扭矩不足，人體工程學因素，時間，缺失或視覺教具不足、注意力不集中等)
-測量(量規磨損，量規未校準等)
-環境(如:物理溫度、光照、濕度、灰塵、噪音等)
潛臺詞：從人機料法環測的角度去分析失效原因，這樣不容易遺漏，“人”指錯誤的動作要領，一般在標準化作業中加以規范。不是指“人員培訓合格，技能達標等”，我們默認操作人員是培訓合格，技能是達標的?？紤]人員的操作錯誤記錄下來，不能寫“不按作業指導書作業”如：在擰緊螺絲這一過程步驟中，失效原因是“打緊槍與鈑金面不垂直”?！皺C”指設備、工裝 、模具、刀具的精度和狀態，一般在預防性和預知性保養中加以管控。我們默認設備的設計是合格的，但要特別關注后續的使用過程、保養過程中問題。設備的精度，指設備在正常運行狀態下的磨損程度，如涂膠機器人，涂膠運行過程中回位精度大于0.01mm。設備的狀態，指設備突發的異常狀態，如涂膠機器人噴嘴要求無堵塞，失效原因是噴嘴堵塞。“料”物料，指間接物料，我們默認上工序提供的物料是合格的，但要特別關注在本工序的間接物料，如果是直接物料的問題，如加工余量、定位孔精度，一般傳遞給此前的工序過程加以控制，物料的要求是間接物料的型號、技術參數等。如機加工時，失效原因是切削液濃度過低?！碍h”環境，指生產作業所處的環境，失效原因是空氣溫度過低。
注意:上面的例子代表了類別，需要添加具體的詳細信息，才能完成原因描述。只列出特定的錯誤或失效(例如，部件安裝顛倒)，不應使用模棱兩可的短語(例如，操作錯誤，機器故障)。
PFMEA團隊對降低失效風險負有直接或間接的責任?？梢圆捎萌N核心風險管理工具來降低風險。
這些是: (1)變更過程或設計，(2)增加預防性控制，(3)增加檢測控制。記錄非常具體的原因可以使分析更加簡潔和有用。
失效原因有兩個假設:
-來料按照工程規格制造和組裝。
-設計可能包括可能導致不可接受的變化(錯誤構建、錯誤等)的缺陷，在這種情況下，應考慮適當的警告以減少風險。
潛臺詞：失效原因應具體，添加具體的詳細的信息，失效原因分析時，應假設來料或上工序提供的物料是符合要求的，問題在哪里發生，就在哪里解決，不能寄托后工序加以控制。但如果我們已經確定就是有不良的產品進入生產線，那么我們在過程流程設計中，應增加加工前物料檢查的過程步驟，如沖壓工序，我們已經知道供應商提供的板材料平面度可能達不到設計規范的要求，那么只能在沖壓前設置一個過程步驟“校直”來確保板材符合平面度的要求。
項目（操作順序號）：30.10
過程功能：使用電池扭矩工具定位和固定雨刮器連接到車身結構上
要求：設計規范的扭矩
失效模式：扭矩太高
失效后果：在工位檢驗時更換緊固件（在線返工）、雨刮器葉片角度的變化導致部分能見度下降（法規）
失效原因：由于扭矩工具未校準
識別當前的預防和檢測控制
在PFMEAs中，過程控制是指目前已計劃或實施的措施或方法，以減少或消除與每個潛在失效模式和相關原因相關的風險。
預防控制
在制定適用的PFMEA時，應考慮預防控制措施。預防控制描述了如何根據當前或計劃的行動預防原因、失效模式或后果，但可能不適用于所有原因和/或失效模式。
預防過程控制是基于應用標準、規范、過程規則、過程指南、經驗教訓、過程規范或zui佳實踐等，作為預防原因發生的手段。
產品和過程防錯功能和設備以及自動化過程控制是預防控制的例子。當不適用時，可以將“預防控制”字段留空。
使用文檔編號時，只作為創建分析時指向相關文檔進行引用。公司政策決定這些文件編號是否保持zui新，因為它們可能在項目的生命周期內發生變化。
潛臺詞：預防措施是針對失效原因，讓失效原因不發生或減少其發生的頻次。PFMEA的預防措施分為兩大類，第一類是過程規劃，進行工藝參數設計，利用zui佳的工藝規劃，通過穩健性過程設計，遵照現行的過程設計指南。如焊接工藝中，采用試驗設計優化到zui佳的工藝規劃。第二類是生產過程控制，針對過程特性和過程特性的變差來源進行有效的控制，也就是針對4M人機料環等變差來源進行控制。“人”是操作工的操作要領，使用標準化的作業控制；“機”是設備的精度和狀態，通過預防性和預測性保養進行控制；“料”是間接物料的技術參數和質量特性，如機加工的切削液的濃度下降，采用定期補加的措施?！碍h”是環境溫濕度，通過基礎設施來保證。
探測控制
探測控制描述了在生產或裝配過程投入生產之前，如何基于當前計劃或到位的自動化或手動方法檢測運行失效模式和/或原因。
探測控制假定發生了失效，并描述如何在生產過程中探測到原因和/或失效模式。過程控制可能發生在主體操作或后續操作，并作為探測排名的輸入。當不知道或不適用時，探測控制字段可以留空，并應根據探測等級標準(即探測度為10)進行評定。
探測控制可能不適用于所有的原因和/或失效模式。在列出檢測控制時，重要的是要有足夠的詳細信息，以便后續的審核人確認過程控制實際上在多大程度上能夠探測出失效模式和/或失效發生時的原因。
詳細信息應包括自動化或機械設備/工裝的類型、操作人員檢查以及檢測發生的時間(站內或后續操作)。
PFMEA表格有兩欄用于過程控制(即，預防控制和探測控制分開)，以幫助團隊清楚地區分這兩種類型的過程控制。這允許對考慮過的兩種類型的過程控制進行快速的可視化判斷。
項目（操作順序號）：30.10
過程功能：使用電池扭矩工具定位和固定雨刮器連接到車身結構上
要求：設計規范的扭矩
失效模式：扭矩太高
失效后果：在工位檢驗時更換緊固件（在線返工）、雨刮器葉片角度的變化導致部分能見度下降（法規）
失效原因：由于扭矩工具未校準
預防措施：預防性維修計劃（定期校準）
探測措施：目視檢驗樣準標簽（失效原因的探測）、靜態扭矩測試（失效模式的探測）
潛臺詞：當前的探測措施是在產品生產離開過程或運送給客戶之前，通過自動、人工計量、計數、目視五感等方法探測失效原因或失效模式的存在。在工藝設計階段，對工藝參數進行設計，并策劃適宜的驗證措施。在生產過程中，應策劃對產品特性進行檢測方法、頻次、手段、反應計劃等。但PFMEA中的失效的探測，重在探測手段，探測頻率及容量不用體現在PFMEA中，是根據SOD的風險，zui終在控制計劃中確定控制方法。探測手段才是PFMEA的重點，探測手段的種類包括了設備自動、人工計量、人工計數、人工目視五感法。如目視檢驗、光學成像檢測、扭矩檢測、卡尺測量等。
以上截圖來源于SAE J1739的內容，版權歸屬SAE
綜上所述，鮮老師認為SAE新版FMEA標準第三步技術風險分析，根據過程的功能/要求推斷出失效模式，再分析失效影響和失效原因，并制定預防和探測措施，以減少或消除與每個潛在失效模式和失效原因相關的風險。
鮮萬世老師簡介：在歐美日世界500強制造業集團公司，相關質量管理的經驗超過10年；擅長于汽車制造系統及其零部件制造與質量改進項目的培訓與咨詢·；建立了精益成熟度評價系統，并為上汽大眾汽車、延鋒偉世通建立了精益評估系統；擅長ISO9001、IATF16949等與質量有關的管理 體系以及質量改進的工具應用。
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