FMEA在玻璃鋼產品開發過程中的應用實例
摘 要：本文根據FMEA的基本應用原理．舉例說明其在玻璃鋼產品開發過程中應用的具體步驟，說明在產品設計和開發過程中采用FMEA的重要性。www.cnfrp.net
1 前 言
FMEA（Failure Mode Effects Analysis）即故障模式www.cnfrp.net影響分析，是一種系統化的工作技術和模式化的思考形式。作為一種可靠性分析方法，它考慮產品或服務的可能失效，再確定其頻率和影響過程，目的是在設計初期對產品設計進行評價，對系統單元潛在的故障模式及影響進行分析，以便做出設計評審與修改，預防產品在試驗及使用時失效。該方法起初應用于航空、航天、艦船、兵器、汽車、電子設備等軍用系統的研制中，并逐漸滲透到機械領域，為保證產品的可靠性發揮了重要作用。如今，FMEA已獲得了廣泛的應用與認可。在汽車領域內，QS9000標準及ISO/TS16949質量管理體系的技術規范中明確提出，在整車及其零配件的研制過程中必須進行FMEA分析工作。
玻璃鋼產品作為汽車零部件主要的應用材料之一，在產品設計和開發初期對其進行FMEA分析，不僅可有效預防產品的設計缺陷和工藝過程模式失效，還可減少產品生產過程中不必要的制造成本浪費，縮短產品的開發周期。本文根據FMEA分析的基本原理，舉例說明了FMEA分析在汽車用玻璃鋼產品設計和開發過程中的實際應用，說明了應用FMEA分析在產品開發過程中的重要作用。
2 FMEA原理
FMEA是由美國三大汽車制造公司（戴姆勒-克萊斯勒、福特、通用）制定并廣泛應用于汽車零組件生產行業的可靠性設計分析方法。其工作原理為：①明確潛在的失效模式，并對失效所產生的后果進行評定；②客觀評估各種原因出現的可能性，以及當某種原因出現時企業能檢測出該原因發生的可能性；③對各種潛在的產品和流程失效進行排序；④以消除產品和流程存在的問題為重點，并幫助預防問題的再次發生。
有關FMEA原理的應用主要體現在美國三大汽車制造公司制定的《潛在失效模式和后果分析》表格中，具體見表1。
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該表共包括14項內容，其中主要的有，①嚴重度（S）：評價上述潛在失效后果并賦予分值（1~10分，不良影響愈嚴重分值越高）；②頻度（0)：上述潛在失效起因或機理出現的幾率（1~10分，出現的幾率越大分值越高）；③探測度（D）：在采用現行的控制方法實施控制時，潛在問題可被查出的難易程度（1~10分，查出難度越大分數越高）；④風險順序數（RPN);嚴重度、頻度、探測度三者得分的乘積，其數值愈大潛在問題愈嚴重，愈應及時采取預防措施。
從上述內容不難看出．其原理的核心是對失效模式的嚴重度（S）、頻度（0）和探測度（D）進行風險評估，通過量化指標風險順序數（RPN）確定高風險的失效模式，并制定預防措施加以控制，從而將風險完全消除或減小到可接受的水平。
3 應用實例1-FMEA在玻璃鋼產品設計過程中的應用
玻璃鋼產品在后加工過程中需要與金屬件或其它玻璃鋼部件進行粘接，粘接部位對剪切力的承受能力都大于對剝離力的承受能力。因此，為了讓組裝后粘接部位承受剪切載荷，對組裝件進行良好的設計就變得十分重要。
根據FMEA的基本原理，玻璃鋼部件與配合件之間的粘接的FMEA任務是，①列出粘接的故障模式和產生原因，明確重要的失效模式；②歸納出失效的后果；③判斷出失效的嚴重度；④提供建議措施。
表2中舉例說明了玻璃鋼格柵與配合件之間粘接的設計FMEA分析過程。根據產品粘接的故障模式，給出了失效的后果，確定了失效的嚴重度。通過對故障模式起因的分析，給出了建議的措施。[-page-]
采取措施后對照設計FMEA評定準則進行了重新評估，由于嚴重度數主要與失效模式有關，故嚴重度數維持不變，仍為7；根據OEM廠反饋，該故障模式的發生率大大降低，根據統計數據和設計FMEA的頻度評定準則，確定頻度O由8降低至2;探測度數與檢測檢驗方法有關，上述的改進措施中未涉及檢測方法，故不可探測度數維持不變，仍為4。新的RPN=SxoxD＝7x2x4＝56，根據RPN的接收準則，風險順序數已降低到安全范圍內，證明采取的改進措施是有效的。
產品粘接面的搭接方式改變后不僅降低了故障發生的頻度，同時，插口式的搭接方式還可以起到定位作用，防止產品粘接時位置不一致，其本身也是一種有效的“防差錯”措施。
4 應用實例2-FMEA在玻璃鋼產品制造過程中的應用
隨著玻璃鋼產品應用領域的不斷擴展，越來越多的玻璃鋼產品需要進行后涂裝處理，涂裝可對產品起到很好的裝飾和保護作用，客戶一般對涂裝后產品的表面質量都有較高的要求，因此，我們在解決玻璃鋼產品噴漆的一些問題時可以采用過程FMEA的方法，從根本上對一些問題進行有效預防。
表3中舉例說明了玻璃鋼產品噴漆后光澤度不能滿足客戶要求時，如何使用過程FMEA的方法來解決問題。根據失效故障模式，將故障的起因歸結為油漆的原漆、固化劑和稀料的配比不當，但試驗后證明油漆的配比是沒有問題的，我們對潛在失效起因/機理采用“頭腦風暴[-page-] 法”進行分析，將可能的原因歸結為，①工藝要求的油漆配比不當；②油漆噴涂的厚度太??；③噴漆溫度太高或太低，油漆固化時間不合適；④油漆混合不均勻，混合時間過短。通過對以上可能造成失效的原因進行逐項對比試驗，終發現問題在于，按照現行噴漆工藝要噴涂的產品表面的漆膜厚度太薄，約為15um，不能滿足要求。原因主要在于為降低生產成本，產品由原來的噴三遍漆，改為噴兩遍漆，采用兩遍噴涂后未對漆膜厚度對光澤度的影響進行考慮。后根據漆膜厚度對光澤度的影響進行了工藝試驗，終確定漆膜的厚度為35~45um。
采取措施后對照過程FMEA評定準則進行了重新評估，由于嚴重度數主要與失效模式有關，故嚴重度數維持不變，仍為5;根據SPC統計數據和過程FMEA的頻度評定準則，確定頻度O由9降低至2；采用作業過程自檢后探測度數也有較大的降低，根據PFMEA探測度評價準則，確定探測度D由5降低到2。新的RPN＝SxOxD＝5x2x2＝20，根據RPN的接收準則．風險順序數已降低到安全范圍內，證明采取的改進措施是有效的。
5 結束語
FMEA是一個系統性預防系統，實施一個FMEA的工作量大，必須依靠集體協作，集思廣益）充分討論，每個職責必須明確到部門甚至個人。在討論中有不同意見，必須做一些試驗和調查研究，直至達到統一。在我們項目實施中，我們組成了工藝設備部門以及各車間的相關技術人員的項目團隊，積極發揮集體智慧，真正達到了細節決定成敗的效果。另外，及時性也是成功實施FMEA的重要因素之一，它是一個“事先的行為”非“事后的行為”。事先花時間很好地進行綜合FMEA分析，能夠容易、低成本地對產品或過程進行修改，從而減輕事后修改的危害。FMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會，應適當加以應用，FMEA是一個相互作用的過程，永無止境。
1 前 言
FMEA（Failure Mode Effects Analysis）即故障模式www.cnfrp.net影響分析，是一種系統化的工作技術和模式化的思考形式。作為一種可靠性分析方法，它考慮產品或服務的可能失效，再確定其頻率和影響過程，目的是在設計初期對產品設計進行評價，對系統單元潛在的故障模式及影響進行分析，以便做出設計評審與修改，預防產品在試驗及使用時失效。該方法起初應用于航空、航天、艦船、兵器、汽車、電子設備等軍用系統的研制中，并逐漸滲透到機械領域，為保證產品的可靠性發揮了重要作用。如今，FMEA已獲得了廣泛的應用與認可。在汽車領域內，QS9000標準及ISO/TS16949質量管理體系的技術規范中明確提出，在整車及其零配件的研制過程中必須進行FMEA分析工作。
玻璃鋼產品作為汽車零部件主要的應用材料之一，在產品設計和開發初期對其進行FMEA分析，不僅可有效預防產品的設計缺陷和工藝過程模式失效，還可減少產品生產過程中不必要的制造成本浪費，縮短產品的開發周期。本文根據FMEA分析的基本原理，舉例說明了FMEA分析在汽車用玻璃鋼產品設計和開發過程中的實際應用，說明了應用FMEA分析在產品開發過程中的重要作用。
2 FMEA原理
FMEA是由美國三大汽車制造公司（戴姆勒-克萊斯勒、福特、通用）制定并廣泛應用于汽車零組件生產行業的可靠性設計分析方法。其工作原理為：①明確潛在的失效模式，并對失效所產生的后果進行評定；②客觀評估各種原因出現的可能性，以及當某種原因出現時企業能檢測出該原因發生的可能性；③對各種潛在的產品和流程失效進行排序；④以消除產品和流程存在的問題為重點，并幫助預防問題的再次發生。
有關FMEA原理的應用主要體現在美國三大汽車制造公司制定的《潛在失效模式和后果分析》表格中，具體見表1。
[-page-] 該表共包括14項內容，其中主要的有，①嚴重度（S）：評價上述潛在失效后果并賦予分值（1~10分，不良影響愈嚴重分值越高）；②頻度（0)：上述潛在失效起因或機理出現的幾率（1~10分，出現的幾率越大分值越高）；③探測度（D）：在采用現行的控制方法實施控制時，潛在問題可被查出的難易程度（1~10分，查出難度越大分數越高）；④風險順序數（RPN);嚴重度、頻度、探測度三者得分的乘積，其數值愈大潛在問題愈嚴重，愈應及時采取預防措施。
從上述內容不難看出．其原理的核心是對失效模式的嚴重度（S）、頻度（0）和探測度（D）進行風險評估，通過量化指標風險順序數（RPN）確定高風險的失效模式，并制定預防措施加以控制，從而將風險完全消除或減小到可接受的水平。
3 應用實例1-FMEA在玻璃鋼產品設計過程中的應用
玻璃鋼產品在后加工過程中需要與金屬件或其它玻璃鋼部件進行粘接，粘接部位對剪切力的承受能力都大于對剝離力的承受能力。因此，為了讓組裝后粘接部位承受剪切載荷，對組裝件進行良好的設計就變得十分重要。
根據FMEA的基本原理，玻璃鋼部件與配合件之間的粘接的FMEA任務是，①列出粘接的故障模式和產生原因，明確重要的失效模式；②歸納出失效的后果；③判斷出失效的嚴重度；④提供建議措施。
表2中舉例說明了玻璃鋼格柵與配合件之間粘接的設計FMEA分析過程。根據產品粘接的故障模式，給出了失效的后果，確定了失效的嚴重度。通過對故障模式起因的分析，給出了建議的措施。[-page-]
采取措施后對照設計FMEA評定準則進行了重新評估，由于嚴重度數主要與失效模式有關，故嚴重度數維持不變，仍為7；根據OEM廠反饋，該故障模式的發生率大大降低，根據統計數據和設計FMEA的頻度評定準則，確定頻度O由8降低至2;探測度數與檢測檢驗方法有關，上述的改進措施中未涉及檢測方法，故不可探測度數維持不變，仍為4。新的RPN=SxoxD＝7x2x4＝56，根據RPN的接收準則，風險順序數已降低到安全范圍內，證明采取的改進措施是有效的。
產品粘接面的搭接方式改變后不僅降低了故障發生的頻度，同時，插口式的搭接方式還可以起到定位作用，防止產品粘接時位置不一致，其本身也是一種有效的“防差錯”措施。
4 應用實例2-FMEA在玻璃鋼產品制造過程中的應用
隨著玻璃鋼產品應用領域的不斷擴展，越來越多的玻璃鋼產品需要進行后涂裝處理，涂裝可對產品起到很好的裝飾和保護作用，客戶一般對涂裝后產品的表面質量都有較高的要求，因此，我們在解決玻璃鋼產品噴漆的一些問題時可以采用過程FMEA的方法，從根本上對一些問題進行有效預防。
表3中舉例說明了玻璃鋼產品噴漆后光澤度不能滿足客戶要求時，如何使用過程FMEA的方法來解決問題。根據失效故障模式，將故障的起因歸結為油漆的原漆、固化劑和稀料的配比不當，但試驗后證明油漆的配比是沒有問題的，我們對潛在失效起因/機理采用“頭腦風暴[-page-] 法”進行分析，將可能的原因歸結為，①工藝要求的油漆配比不當；②油漆噴涂的厚度太??；③噴漆溫度太高或太低，油漆固化時間不合適；④油漆混合不均勻，混合時間過短。通過對以上可能造成失效的原因進行逐項對比試驗，終發現問題在于，按照現行噴漆工藝要噴涂的產品表面的漆膜厚度太薄，約為15um，不能滿足要求。原因主要在于為降低生產成本，產品由原來的噴三遍漆，改為噴兩遍漆，采用兩遍噴涂后未對漆膜厚度對光澤度的影響進行考慮。后根據漆膜厚度對光澤度的影響進行了工藝試驗，終確定漆膜的厚度為35~45um。
采取措施后對照過程FMEA評定準則進行了重新評估，由于嚴重度數主要與失效模式有關，故嚴重度數維持不變，仍為5;根據SPC統計數據和過程FMEA的頻度評定準則，確定頻度O由9降低至2；采用作業過程自檢后探測度數也有較大的降低，根據PFMEA探測度評價準則，確定探測度D由5降低到2。新的RPN＝SxOxD＝5x2x2＝20，根據RPN的接收準則．風險順序數已降低到安全范圍內，證明采取的改進措施是有效的。
5 結束語
FMEA是一個系統性預防系統，實施一個FMEA的工作量大，必須依靠集體協作，集思廣益）充分討論，每個職責必須明確到部門甚至個人。在討論中有不同意見，必須做一些試驗和調查研究，直至達到統一。在我們項目實施中，我們組成了工藝設備部門以及各車間的相關技術人員的項目團隊，積極發揮集體智慧，真正達到了細節決定成敗的效果。另外，及時性也是成功實施FMEA的重要因素之一，它是一個“事先的行為”非“事后的行為”。事先花時間很好地進行綜合FMEA分析，能夠容易、低成本地對產品或過程進行修改，從而減輕事后修改的危害。FMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會，應適當加以應用，FMEA是一個相互作用的過程，永無止境。
