SAE新版PFMEA如何进行技术风险分析？(第十三部)

以上截图来源于SAE J1739的内容，版权归属SAE

本次发布是SAE汽车工程师学会更新的，不是AIAG-VDA FMEA手册。

SAE在2021年1月13日 更新了FMEA标准。该标准的上一个版本是2009版，本次是在2009版的基础上进行的修订。

该更新的标准和AIAG-VDA FMEA手册有哪些不同点呢？

鲜老师经过阅读整理如下：

第三步：技术风险分析

可交付成果:PFMEA程序确定了所选DFMEA的技术风险。

PFMEA确定了实现预期输出的操作步骤失效的风险。主要目的是制造或组装产品以达成设计规格(产品特性); 然而，有些操作的输出与产品特性无关，例如包含报废、检查或验证。

团队应该讨论并记录过去发现问题的操作之间的接口，界面和交互包括人机界面(HMI)。每个接口和交互的责任在PFMEA团队内部或PFMEA团队之间定义。PFMEA考虑到制造或装配过程的技术/物理限制，例如:

a.操作人员可能难以区分相似的部件(如大小、颜色、软件选择)

b.操作人员可能无法控制工艺特性的变化(如时间、温度、位置)

c.不合格品加以控制

d.操作人员可能因重复性工作而受伤

e.防错是一个持续改进的过程

f.需要验证装配过程的正确完成

应首先zui详细地讨论工作组zui关心的业务。其他操作应该得到较少但适当的关注。

潜台词：PFMEA应分析预期输出的操作步骤失效的风险，预期的输出就是产品特性，但还有一些不是产品特性，如报废、检查，物料准备等，但也达成了工艺目的。这里也要考虑操作之间的接口，这里不同于DFMEA的接口与界面，比如工艺参数需要人去调整或设置，就是人机交互。

 将确定优先级的功能和需求进行分析 

由指定的团队成员(范围内操作的所有者)转移优先功能和需求，启动PFMEA。为了减少PFMEA会议的时间，PFD中的信息(参见图35)被用来填充PFMEA分析的项目、功能和需求部分。一旦PFMEA中包含了所有的操作步骤，团队就可以定义首先讨论哪些操作步骤。

-PFD中的操作序列号成为PFMEA中的项目(Op-Seq)；

-工程师和/或PFMEA团队使用PFD中的过程特性来定义PFD中的原因；

-操作说明成为PFMEA中的功能

-PFD中的产品特性由工程师和/或PFMEA团队来定义PFMEA中的要求

-PFD中的产品特性在PFMEA中作为产品特性输入。

潜台词：针对过程流程图中的优先的功能和要求进行分析，将过程流程图的信息转换到PFMEA中，PFMEA的项目来源于流程图的过程编号，PFMEA的功能来源于流程图操作描述，PFMEA的要求来源于流程图的输出（产品特性）,PFMEA的失效原因来源于流程图的输入（过程特性或变异来源）。

根据初步的风险评估，本示例演示如何将项目(OP-Seq号)、功能(操作说明)和要求(每个操作步骤的输出)从PFD转移到PFMEA。这些联系启动了PFMEA技术风险分析步骤三。

项目(工艺操作顺序号)

项目(过程操作序列号)是PFD的直接复制。这是PFD与PFMEA的第一个连接。

过程功能

过程功能描述了在给定操作的详细步骤中，零件发生的情况。过程功能应与PFD中的操作描述相同。这使得能够连接每个流程操作的分析，并知道范围何时完成，团队决定分析功能的优先级。

要求

与功能输出相关的要求，如长度、深度、表面光洁度、扭矩等。要求是一个可以定性的功能的可测量特性。建议要求的量值，如扭矩规格和产品规格，只包括在过程控制计划中，而不是PFD或PFMEA中。因此，由于规范随时间而变化，只有一个文档需要用新的规范进行更新。

项目（操作顺序号）：30.1

过程功能：使用电池扭矩工具定位和固定雨刮器连接到车身结构上

要求：设计规范的扭矩

潜台词：PFMEA中的项目就是流程图的过程步骤编号，过程功能就是流程图的操作描述，也就是过程步骤，要求是功能可测量的特性，就是流程图的输出（产品特性）。由于产品随时间可以会改变，所以控制计划中去写具体的数值，可流程图及PFMEA中可以不用体现具体的数据。

确定潜在的失效模式

潜在失效模式是指制造和装配过程可能无法满足PFMEA中定义的操作步骤的输出，称为“要求”。它是对特定操作中由于过程失效(产品不合格)而导致的产品缺陷的描述。

当过程功能和需求特定于过程结果时，潜在的失效模式可能与过程中相关; 当功能和需求与产品结果相关时，潜在的产品缺陷可能与过程中相关。

每种潜在失效模式都应该独立于其他潜在失效模式来考虑。这使得团队能够独立于其他失效模式处理的原因(潜在的失效原因)。

潜台词：前面我们讲过，过程步骤的功能/要求，可能改变了产品特性，也可能没有改变产品特性，只改变了产品的状态，如果当功能和要求与产品结相关时，失效模式就是产品缺陷，如果功能和要求与过程结果（产品状态）相关时，失效模式就是产品状态，如产品的位置、方向等错误等。

有几类潜在的失效模式，包括:

•不满足功能

•超常功能(即操作输出高于可接受阈值)

•功能不足(即运行输出在可接受的阈值下)

•间歇功能(即操作输出随意出入)

•非预期功能(即操作人员)

潜台词：SAE只将过程失效模式分为五种类别，这一点不如新版FMEA手册，VDA-AIAG FMEA手册将失效模式分为了六种类别，更加的具体，为失效模式提供了更为细节的帮助。

我们在PFMEA的功能中推断出七种失效类别，一个功能不会出现所有的七种失效，但要考虑以下的七种失效类别。过程功能丧失，如：操作未执行、上料时遗漏零件；

部分功能，如：操作不完整，上料时未将零件放到位；

过程功能降低，这个在PFMEA中不适用，不存在DFMEA一样的可靠性；

过程功能超出预期，如：太多，太高，上料时零件放在太多；

间歇过程功能，如：操作不一致，运行不稳定，上料时多时少，不稳定；

非预期功能，如：操作错误，安装错误零件，上料零件型号错误；

过程延迟功能，如：操作太迟。

喝咖啡时的加糖，按以上七种失效分析如下，过程功能丧失：未加糖，部分功能丧失：加糖太少了，过程功能超出预期：加糖太多了，间歇过程功能：加糖不稳定，时多时少，非预期过程功能：加错型号的糖，过程功能延迟：糖加晚了。

项目（操作顺序号）：30.10

过程功能：使用电池扭矩工具定位和固定雨刮器连接到车身结构上

要求：设计规范的扭矩

失效模式：扭矩太高

DFMEA也有PFMEA团队在完成分析时应该考虑的信息，参见下图。

PFMEA团队根据DFMEA(产品特性)中的原因，使用工程判断来建立/定义PFMEA中的失效模式。

PFMEA团队使用工程判断，根据DFMEA产品失效影响和严重等级，在PFMEA中建立/定义产品失效影响和严重等级DFMEA。

PFMEA考虑两种类型的影响:产品影响和过程影响。所有影响中较严重的等级用于风险评估。

PFMEA团队利用工程判断从DFMEA中的产品特性候选项中建立/定义PFMEA中的产品特性。

注:DFMEA与PFMEA之间的联系不适用于采购标准部件;即弹簧、螺栓、电容器等。产品(应用)的PFMEA和标准部件制造的PFMEA之间没有联系。

潜台词：DFMEA的失效原因是产品特性，将这些产品特性导入到PFMEA当失效模式，DFMEA的失效模式及后果，导入到PFMEA当失效后果，并根据DFMEA的失效后果严重度进行评分，也就是说，PFMEA的失效后果对于产品影响的严重度来自源于DFMEA的严重度，由DFMEA继承过来，但还要考虑过程的影响，如报废、返工等过程影响，zui后所有影响中较严重的等级作为zui终等级评估值。

确定失效的潜在影响

失效影响是每个潜在失效模式的后果或结果，在PFMEA中列出。对于每一种潜在的失效模式，其影响可以是对操作、后续操作、客户操作以及zui终客户(车辆操作员)的影响。如果已知，潜在失效模式的影响可能包括客户可能注意到的或经历的，如或不符合规定(如适用)。其目的是预测与团队的知识水平相一致的失效的潜在影响。

项目（操作顺序号）：30.10

过程功能：使用电池扭矩工具定位和固定雨刮器连接到车身结构上

要求：设计规范的扭矩

失效模式：扭矩太高

失效后果：在工位检验时更换紧固件（在线返工）、雨刮器叶片角度的变化导致 部分能见度下降（法规）

潜台词：失效后果是每一个失效模式的影响或结果，包括：

-操作工的影响

-后续操作的影响（下一道工序）

-客户操作的影响（OEM工厂的影响）

-zui终用户的影响（客户的经历或感受）

确定潜在的失效原因

潜在的失效原因是潜在失效模式发生的原因。它是根据无法满足或实现过程功能和要求来定义的，作为工艺缺陷的指示，其结果是失效模式。

尽可能地识别每种失效模式的每个潜在原因。每种失效模式可能有多种原因。分别列出每个潜在的原因，以确定具体的预防/探测控制措施。

原因应该用可操作的术语来定义(即，不要用“操作人员错误”，而应使用“操作人员选择了错误的钻头或操作人员在获得扭矩之前释放扭矩工具”)。

潜台词：失效原因应尽可能的描述具体些，这样为更好的制定预防和探测措施，“违规作业”这样的描述意思，那预防措施就只写“加强培训”，应将操作如何违规的，具体关键动作没有完成描述下来。

重要的是，工程师应将“可预见的用户/操作员错误”视为偶然因素，特别是当用户/操作员与被评审的系统、子系统或组件之间存在直接接口时。

使用以下6M典型原因类别可能有助于讨论特定潜在失效模式的具体原因。

-机器/设备(机器功能，初始设置的调整，机器磨损随着时间的推移，浇注/排气不足，或润滑不足，刀具磨损随着时间的推移，工具破损，工具差异，夹具公差，夹具的调整，夹具随着时间的推移磨损，芯片定位器，焊接电流过高或低，焊接压力，热处理温度过高或低，输送速度太快或太慢，设备维护包括修理、更换，重新组装，和调整、检验测量失败，包括不准确、无效等)

-方法/系统(顺序，程序，布局，离线返工/修理，离线检验，物料流，过程控制程序，废料遏制等)

-材料/部件(零件丢失，零件错位，来料，外购件，以前的操作)

-人力/操作人员(手动扭矩过大，手动扭矩不足，人体工程学因素，时间，缺失或视觉教具不足、注意力不集中等)

-测量(量规磨损，量规未校准等)

-环境(如:物理温度、光照、湿度、灰尘、噪音等)

潜台词：从人机料法环测的角度去分析失效原因，这样不容易遗漏，“人”指错误的动作要领，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，不能写“不按作业指导书作业”如：在拧紧螺丝这一过程步骤中，失效原因是“打紧枪与钣金面不垂直”。“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。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，涂胶运行过程中回位精度大于0.01mm。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，失效原因是喷嘴堵塞。“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，物料的要求是间接物料的型号、技术参数等。如机加工时，失效原因是切削液浓度过低。“环”环境，指生产作业所处的环境，失效原因是空气温度过低。

注意:上面的例子代表了类别，需要添加具体的详细信息，才能完成原因描述。只列出特定的错误或失效(例如，部件安装颠倒)，不应使用模棱两可的短语(例如，操作错误，机器故障)。

PFMEA团队对降低失效风险负有直接或间接的责任。可以采用三种核心风险管理工具来降低风险。

这些是: (1)变更过程或设计，(2)增加预防性控制，(3)增加检测控制。记录非常具体的原因可以使分析更加简洁和有用。

失效原因有两个假设:

-来料按照工程规格制造和组装。

-设计可能包括可能导致不可接受的变化(错误构建、错误等)的缺陷，在这种情况下，应考虑适当的警告以减少风险。

潜台词：失效原因应具体，添加具体的详细的信息，失效原因分析时，应假设来料或上工序提供的物料是符合要求的，问题在哪里发生，就在哪里解决，不能寄托后工序加以控制。但如果我们已经确定就是有不良的产品进入生产线，那么我们在过程流程设计中，应增加加工前物料检查的过程步骤，如冲压工序，我们已经知道供应商提供的板材料平面度可能达不到设计规范的要求，那么只能在冲压前设置一个过程步骤“校直”来确保板材符合平面度的要求。

项目（操作顺序号）：30.10

过程功能：使用电池扭矩工具定位和固定雨刮器连接到车身结构上

要求：设计规范的扭矩

失效模式：扭矩太高

失效后果：在工位检验时更换紧固件（在线返工）、雨刮器叶片角度的变化导致部分能见度下降（法规）

失效原因：由于扭矩工具未校准

识别当前的预防和检测控制

在PFMEAs中，过程控制是指目前已计划或实施的措施或方法，以减少或消除与每个潜在失效模式和相关原因相关的风险。

预防控制

在制定适用的PFMEA时，应考虑预防控制措施。预防控制描述了如何根据当前或计划的行动预防原因、失效模式或后果，但可能不适用于所有原因和/或失效模式。

预防过程控制是基于应用标准、规范、过程规则、过程指南、经验教训、过程规范或zui佳实践等，作为预防原因发生的手段。

产品和过程防错功能和设备以及自动化过程控制是预防控制的例子。当不适用时，可以将“预防控制”字段留空。

使用文档编号时，只作为创建分析时指向相关文档进行引用。公司政策决定这些文件编号是否保持zui新，因为它们可能在项目的生命周期内发生变化。

潜台词：预防措施是针对失效原因，让失效原因不发生或减少其发生的频次。PFMEA的预防措施分为两大类，第一类是过程规划，进行工艺参数设计，利用zui佳的工艺规划，通过稳健性过程设计，遵照现行的过程设计指南。如焊接工艺中，采用试验设计优化到zui佳的工艺规划。第二类是生产过程控制，针对过程特性和过程特性的变差来源进行有效的控制，也就是针对4M人机料环等变差来源进行控制。“人”是操作工的操作要领，使用标准化的作业控制；“机”是设备的精度和状态，通过预防性和预测性保养进行控制；“料”是间接物料的技术参数和质量特性，如机加工的切削液的浓度下降，采用定期补加的措施。“环”是环境温湿度，通过基础设施来保证。

探测控制

探测控制描述了在生产或装配过程投入生产之前，如何基于当前计划或到位的自动化或手动方法检测运行失效模式和/或原因。

探测控制假定发生了失效，并描述如何在生产过程中探测到原因和/或失效模式。过程控制可能发生在主体操作或后续操作，并作为探测排名的输入。当不知道或不适用时，探测控制字段可以留空，并应根据探测等级标准(即探测度为10)进行评定。

探测控制可能不适用于所有的原因和/或失效模式。在列出检测控制时，重要的是要有足够的详细信息，以便后续的审核人确认过程控制实际上在多大程度上能够探测出失效模式和/或失效发生时的原因。

详细信息应包括自动化或机械设备/工装的类型、操作人员检查以及检测发生的时间(站内或后续操作)。

PFMEA表格有两栏用于过程控制(即，预防控制和探测控制分开)，以帮助团队清楚地区分这两种类型的过程控制。这允许对考虑过的两种类型的过程控制进行快速的可视化判断。

项目（操作顺序号）：30.10

过程功能：使用电池扭矩工具定位和固定雨刮器连接到车身结构上

要求：设计规范的扭矩

失效模式：扭矩太高

失效后果：在工位检验时更换紧固件（在线返工）、雨刮器叶片角度的变化导致部分能见度下降（法规）

失效原因：由于扭矩工具未校准

预防措施：预防性维修计划（定期校准）

探测措施：目视检验样准标签（失效原因的探测）、静态扭矩测试（失效模式的探测）

潜台词：当前的探测措施是在产品生产离开过程或运送给客户之前，通过自动、人工计量、计数、目视五感等方法探测失效原因或失效模式的存在。在工艺设计阶段，对工艺参数进行设计，并策划适宜的验证措施。在生产过程中，应策划对产品特性进行检测方法、频次、手段、反应计划等。但PFMEA中的失效的探测，重在探测手段，探测频率及容量不用体现在PFMEA中，是根据SOD的风险，zui终在控制计划中确定控制方法。探测手段才是PFMEA的重点，探测手段的种类包括了设备自动、人工计量、人工计数、人工目视五感法。如目视检验、光学成像检测、扭矩检测、卡尺测量等。

以上截图来源于SAE J1739的内容，版权归属SAE

综上所述，鲜老师认为SAE新版FMEA标准第三步技术风险分析，根据过程的功能/要求推断出失效模式，再分析失效影响和失效原因，并制定预防和探测措施，以减少或消除与每个潜在失效模式和失效原因相关的风险。

鲜万世老师简介：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ISO9001、IATF16949等与质量有关的管理 体系以及质量改进的工具应用。