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技术文章分享|SAE新版PFMEA标准如何进行风险评价及优化级?(第十四部分)

作者:鲜万世 时间:2021-08-20

SAE新版PFMEA标准如何进行风险评价及优化级?(第十四部分)

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截图SAE标准,版权属于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:

第四步:风险评价&优先级

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可交付成果:已对所选DFMEA的风险进行了评估和优先排序。

风险评估和确定优先级的目的是通过过程审查、过程变更、过程控制计划和其他建议的行动来识别和确定需要特别关注的风险领域的优先级。

PFMEA中使用了三种标准来评估失效风险。它们是:严重性、发生率和探测率。

 

将一个团队的PFMEA评级与另一个团队的PFMEA评级进行比较是不合适的,即使过程看起来是相同的,因为每个团队的环境是的,因此他们各自的评级是的(即评级是主观的)。

 

评估影响严重度

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影响的严重度是与正在评估的过程或过程步骤的给定失效模式的zui严重影响相关联的等级值。它是在单个PFMEA范围内的一个相对等级,是在不考虑发生度或探测度的情况下确定的。

 

严重度应根据附录的标准进行评估。该表可扩充以包括产品/工艺的具体例子。团队应该同意评价标准和评级系统,这是一致的,即使修改了个别过程分析。

 

严重度的评估取决于团队对每个操作失效的后果和预期输出(需求)的理解。如果受失效模式影响的客户是下一个生产或装配工厂或产品用户,那么评估严重度可能超出PFMEA团队的经验或知识范围。在这种情况下,应咨询设计工程师和/或随后的制造或装配工厂工艺工程师,以了解影响的传递。

 

PFMEA过程的目标之一是降低风险或减少潜在失效模式的影响。PFMEA可以同时具有与过程相关的后果和与产品相关的后果。对于过程相关的影响,可以通过改变制造或装配工艺来降低严重度等级,如果针对一个给定的潜在失效确定了多个影响,建议在每个影响的描述中评价单个严重度。

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潜台词:FPMEA的严重度包括了两个方面对过程的影响和对产品的影响,同时评价考虑时,考虑内部工厂的影响,还要考虑发运到客户工厂的影响和zui终用户的影响。


评价发生度

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发生度是失效模式的每个原因发生度的等级数。发生度考虑生产过程中发生的可能性。发生度是具有相对意义而不是值,并且在不考虑严重度和探测度

 

DFMEA小组可将预防控制、类似项目的现场历史记录和变化程度作为事件评级的输入。

 

注:团队应就一致的评估标准和评级体系达成一致,即使针对个别分析进行了修改。对该表的任何修改都应为风险缓解过程增加价值。

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PFMEA评估准则的运用

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发生率应使用附录的标准进行估计。发生率等级数是FMEA范围内的相对等级,可能不能反映实际的发生率。

 

对特定原因发生可能性的评估,可以用定性(主观)方法(方法一)或定量(客观)方法(方法二)来确定。在方法一中,PFMEA小组将预防控制、类似产品的工厂历史和变化程度作为发生等级的输入。当制造或装配过程发生了足够多的变化,不能直接定量地对新过程进行发生情况评估时,可以使用此方法。当使用方法一时,可以通过使用附录中表的前三列的单词描述来进行主观评估。

 

在方法二中,PFMEA小组考虑正在评估的过程的统计性能,使用与过程原因相关的客观、可测量的数据。当过程没有发生重大变化,并且现有过程的定量数据可用时,可以使用此方法。当使用方法二时,可以使用附录的第四栏进行客观评价。

 

考虑到变化的程度或正在分析的过程,应该在zui客观的数据驱动级别上应用选择发生可能性评级的zui佳实践。组织的目标应该是获取过程性能的知识,并重用数据,持续不断地提高预测能力。

 

过程参数的统计性能和行为可以用来代替产品一致性方法。监控与产品特性相关的过程参数可以更快地响应可能导致缺陷产品的事件。与传统的质量控制“事后”识别缺陷产品相比,对参数不稳定做出反应更能有效地预防产品失效。

 

潜台词:发生度是衡量过程预防措施有效性的指标,方法一是定性的评价方法,通过对预防措施、类似产品的工厂历史作为发生度等级评价的依据。方法二是定量的评价方法,采用过程失效原因相关客观、可测量的数据。

 

评价探测度

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探测度是根据定义的标准,与探测失效模式和/或相关原因的可能性相关的评级。

 

探测能力是与给定原因和/或失效模式的所有当前流程控制的组合能力相关联的评级等级。不要因为发生率低而自动假设探测率低,而是假设失效已经发生,然后评估所有探测型设计控制的能力,以探测低频失效模式和/或原因。探测等级的识别不考虑严重度和发生度。

 

探测度是一个相对等级,在单个FMEA的范围内。探测应使用附录的标准进行评估。本表可增加公司常用探测方法的示例。团队应该同意评价标准和评级系统,这是一致的,即使修改了个别过程分析。

 

PFMEA工艺的目标之一是在常规生产开始前增加对制造或装配工艺的验证能力。如果不改变工艺验证活动中探测失效模式的灵敏度,以及这些活动的时间安排,探测等级本身就无法提高。

 

PFMEA小组有责任确定一个特定的过程控制检查能在多大程度上探测出失效模式,或导致失效模式的原因。探测等级量表综合考虑了探测方法在揭示工艺缺陷方面的稳健性和发现的时机。

 

潜台词:探测度是评价失效原因和失效模式zui有效的探测能力的指标,假设失效已生,不论发生度有多大,评估探测过程失效的能力,不考虑严重度和发生度。

 

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PFMEA探测评价标准的应用

PFMEA检测应使用附录中的标准进行估计。本表可增加本公司常用检测方法的示例。

 

“探测能力”的评估是通过评估当前探测型过程控制能够探测失效模式或相关失效原因的可能性来完成的。这可以通过以下两种方法之一实现:

 

1、在方法一中,PFMEA团队考虑了针对给定失效原因和/或失效模式的所有的当前探测类型过程控制的综合能力,并在PFMEA的探测列中输入结果“探测能力”评级。换而言之,如果实施了所有当前检测控制,那么探测到失效模式或失效原因的可能性有多大?附录中的“探测方法成熟度”和“探测机会”列为进行此评估提供了指导。然而,DFMEA团队的关键是利用团队的zui佳思维达到“探测能力”评级。

 

2、在方法二中,PFMEA团队评估了每个当前探测类型设计控制的“探测能力”。如果使用这种方法,团队会考虑每个探 测控计分别探测失效模式或原因的可能性。与第一种方法一样,附录中的“探测方法成熟度”和“探测机会”列提供了进行此评估的指南,但PFMEA团队使用团队的zui佳估计得出“探 测能力”评级。使用此方法时,zui好在“当前设计控制-探测”列中每个探测方法旁边的括号中包含探测等级,并使用zui低值。

 

潜台词:方法一是将所有的探测措施结合进行评估,得出探测度,而方法二是将每一个探测措施单独评估,然后得出zui有效的探测度,就是zui低值。

 

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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)

严重度:9分(由于雨刮器引起能见度下降,不符合法规要求,所以评价为9分)

发生度:4分

探测度:6分(目视校准标签与扭矩测试两项探测措施中zui有效的探测作为评分等级)

 

确定优化顺序

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评估风险并进行优先级排序:

风险优先排序的目的是帮助团队了解分析中的相对风险。有许多方法用来评估严重性(S)、发生率(O)和检测率(D)的组合,以确定风险的优先级和行动的优先级。这些方法包括:

-风险优先数(RPN)

-SO

-关键性分析(CA)

行动优先级

组织应采用优先排序系统,该系统可能包括本标准中描述的一种或多种技术。

除了用于确定PFMEA建议行动的优先级的风险评估方法之外,它们也可以用于确定管理层需要审查的问题。

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RPN

风险优先级(RPN)是严重性(S)、发生率(O)和探测率(D)等级的乘积。在单个FMEA范围内,该值介于“1”和“1000”之间。RPN的使用是可选的。

RPN=(S)x(O)x(D)

示例:(S)7,(O)3,(D)5=RPN 105

 

RPN的一个好处是它提供了一个的指标(在采取措施之前和之后),可以减少严重性、发生率或检测率的任何一个因素。它显示了项目的RPN值的分布(帕累托),给出了风险评估的概述。

 

使用RPN的一个缺点是,zui终的RPN评级与特定分析有关,并且是主观的;因此,选择RPN阈值是不可接受的做法。阈值给人的印象是,低于阈值的值不需要采取改进措施。换言之,值高于该值就采取建议的行动,低于该值就自动免除团队的行动。

 

建立这样的阈值可能会错误的行为,导致团队成员花费时间试图证明较低的发生率或探测度可以降低RPN。这种类型的行为避免解决导致失效模式的真正问题,而只是将RPN保持在阈值以下。重要的是要认识到,确定合理的风险是可取的,它应该基于对严重度、发生度和探测度的分析,而不是通过应用RPN阈值。

 

RPN的另一个问题是,由于S、O和D的重要性不同,因此相同的RPN值可能没有相同的风险水平。应首先评估严重性,然后进行预防,然后进行检测,以阻止失效和模式进入客户。严重程度高,RPN低可能是高风险的。

 

FMEA的重点应该是识别机会,以持续改进产品和顾客满意度,使其超越旧的限制。应注意了解RPN的局限性。

具体RPN有哪些局限性,具体参见以前的一篇文章《为什么FMEA会抛弃RPN?》

 

潜台词:因为设置RPN限值,会导致疏忽那些严重度较高的特性,再加上RPN的本身的局限性,不能进行线性评价,所以PRN并不能代表实际风险的大小。

 

SO

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“SO”是严重性(S)和发生率(O)评级的乘积。在单个FMEA范围内,该值介于“1”和“100”之间。使用SO号作为RPN的补充是可选的。

SO=(S)x(O)

例:(S)7,(O)3,(D)5=SO 21

SO的一个好处是它提供了关于相等RPN值的附加信息。组织可能会关注如何通过预防措施降低“O”的值来降低SO。此外,这可能导致具有zuiSO值的那些的后续检测改进。

 

使用SO的缺点与RPN类似,即阈值。表3说明了SO如何提供有关RPN的有用信息。虽然它有助于优先处理相同的RPN结果,但它不考虑检测等级。

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潜台词:SO是在RPN值相等的时候的一种补充,也就是说,当PRN相等时,使用SO来进行补充评估,可以得到优先级。但没有考虑探测度、也同样与RPN有类似的缺点,所以也只是一种评估优先级的补充。

 

CA危害性分析

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危害性分析(CA)是航空航天和军用行业手册和指南中使用的术语(例如,MIL-STD-1629a, ARP5580, AS9145)。CA是根据严重度和发生度的综合影响对每种潜在失效模式进行排序的过程。CA作为产品开发过程的一部分同时执行,并随着设计、制造和装配过程发展到生产发布而更新。危害性分析风险评估支持识别那些可以定义为特性的项目。

 

危害性分析可以直观地显示为“S&O风险图”。“这允许用非线性方法来描述风险级别,如高(红色)、中(黄色)和低()。图13显示了一个S&O风险图的例子。S&D和/或O&D风险图也可以使用。风险图的使用是可选的。

当使用风险图时,由公司或客户分配R、Y和G,并将结果表提供给DFMEA团队。

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潜台词:CA就是SO矩阵分析,横向代表严重度,竖向代表发生度,红色代表高风险,黄色代表中度风险,代表低度风险。这与VDA 第四卷 FMEA手册是的SO矩阵的逻辑是一致。以下是VDA手册的SO风险矩阵:

 

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AP行动优先级

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行动优先级(AP)表将严重度(S)、发生度(O)和探测度(D)等级与建议的优先级级别结合起来,以识别基于高(H)、中(M)和低(L)评估的潜在行动,以降低风险。

 

每个公司可以制定自己的H、M和L标准,并将公司特有的行动优先级表提供给DFMEA团队和客户或供应商。行动优先级的使用是可选的。

 

附录一给出了一个完整的AP表示例,在没有经过审查和同意的情况下,公司不能自动使用该表格。用于支持行动优先级方法的表格应该反映公司对行动优先级的需求。

 

S, O, D评级图提供了附录中所示的分组结构。如果组织选择修改特定产品、过程或项目的S, O, D评级标准,还应仔细审查AP表,以保持一致。

 

操作优先级的好处是它不会将严重度、发生度和探测度视为相等的值(就像RPN一样)。通过努力降低严重度,然后降低发生度,然后探测来降低风险的原则驱动行动优先级级别为高(H),中(M)和低(L)。AP表提供了一个行动优先级系统,以集中团队的时间和资源。

 

使用行动优先级的缺点是,为降低风险而采取的行动可能改变也可能不会改变行动优先级。换句话说,很难看到渐进式的改进。

 

AP评估低并不意味着不应该考虑行动。高、中、低的评估应该用来确定行动的优先级,而不是认为行动是不的。

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FMEA项目团队审查了附录R中的行动优先表,同意在两个应用实例中做出两项改变,将AP级别从中提高到高,从低提高到中。这是一个公司或项目团队如何使用AP方法的例子。

 

潜台词:严重度9-10,发生度2-3,探测度5-6,原行动优先级为M,FMEA团队修改为H, 严重度9-10,发生度2-3,探测度2-4,原行动优先级为L,FMEA团队修改为M。也就是AP的行动优先级不是不能变的,每个公司可以制定自己的H、M和L标准,也可以修改的。

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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)

严重度:9分(由于雨刮器引起能见度下降,不符合法规要求,所以评价为9分)

发生度:4分

探测度:6分(目视校准标签与扭矩测试两项探测措施中zui有效的探测作为评分等级)

AP行动优先级:H

 

为了评估风险和确定行动的优先级,各个公司应该确定适合其技术风险分析、内部管理或客户需求目标的方法。

 

PFMEA团队可以选择在PFMEA开发过程中的任何时间生成行动计划,甚至在进行RPN、SO、危害性分析或AP评估之前。

 

:建议管理层评审潜在的严重程度9和10以及潜在的影响,而不考虑措施的优先级评估,包括已确定的任何建议措施。

 

识别潜在特性

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确认特性

PFMEA包括商定的产品特性,以确定可能导致不合格产品生产的过程原因/机制。

PFMEA过程控制策略是:

-通过防错措施(产品和工艺设计)防止失效;

-通过工艺选择,减少变异和产品公差设计来减少变异。

-制定探测控制以确保不合格被识别和消除。

 

PFMEA确定了过程特性,如果适用,有助于工艺控制策略。过程特性影响产品特性的一致性。

 

一个过程特性是一个需要特别注意的参数,它确定了哪些变化被控制,以确保过程性能保持稳定。过程特性的目的是确保对过程进行监控,以保持验证过的设置,识别需要注意的变化异常。这些特性是测量过程运行时 ;例如:机器设置、温度、压力、电流、液位、速度等。过程特性可以是标准的,也可以是的。

 

产品和过程的特性在PFMEA中显示。如果没有定义的产品或过程特性,产品或过程特性的PFMEA条目可以留空。公司政策可能会指示PFMEA小组在PFMEA中输入“无”或“标准”。

 

所有的产品特性和的过程特性在过程控制计划中显示出来。

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潜台词:将DFMEA识别的潜在特性输入到PFMEA中,结合PFMEA的严重度与发生度的评分,来定义特性。

 

综上所述,鲜老师认为SAE新版FMEA标准中采用RPN,SO,CA危害性分析,AP行动优先级等确定优先级,并指出了每一种评价方法的优缺点,运用PFMEA的SOD评分结果确定产品和过程的特性。


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。