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FMEA的结构化管理探讨 |
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作者：华天软件 马春娜 |
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本文主要分析了在PLM系统中对FMEA数据进行结构化分析的可能性，通过对FMEA数据及其内在关系的分析，初步建立了FMEA结构化数据模型，并给出了PLM管理的建议方案，同时对于风险排序提出了RPN排序之外的思路。如果FMEA的结构化管理可以实现，那么企业中对于FMEA数据的创建、维护、管理和应用都会更加灵活方便，支持用户自定义设置也很快捷，下一步也可以作为过程流程图/PFMEA/控制计划关联管理的参考。
FMEA基本概念介绍
FMEA（Potential Failure Mode and Effects Analysis，潜在失效模式及后果分析）是先期质量策划中评价潜在失效模式及其起因，并采取措施克服产品设计和过程设计中的缺陷的一种工具。
（1）FMEA的目的——发现和评价产品/过程中潜在的失效及其失效后果，找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施。
（2）FMEA的益处——减少或消除因进行事后更改或采取措施而带来更大损失的机会。
（3）FMEA的类型——最常用的是设计FMEA和过程FMEA。
（4）进行FMEA分析的时机——新设计、新技术或新过程；对现有设计或过程的修改（假设现有的设计或过程已有一个FMEA）；在一个新的环境、地点或应用上，利用了新的设计或过程。所以，FMEA是一份动态文件，不是一劳永逸的事情，而是随着产品或过程的更改不断的修订。
FMEA文件内容详解
FMEA文件是表格形式，但其内容存在着前后顺序和逻辑关系。表 1设计FMEA表
 下面我们以DFMEA为例，对表格内的数据进行剖析，(1)-(8)项内容略。
（9） 项目/功能——简明的文字说明被分析项目满足的功能。
（10） 要求——每一个功能的具体要求，同一功能可以有多条要求。
（11） 潜在失效模式——可能会未达到或不能实现项目/功能栏中所描述的功能的情况。
（12） 潜在失效后果——顾客感受到的失效模式对功能的影响，如车辆控制减弱。
（13） 严重度S——对一个假定失效模式的最严重影响的评价等级。
（14） 分类——强调高优先的失效模式和它们对应的起因，也用来标识特殊特性。
（15） 潜在失效起因——一个设计弱点的迹象，其结果是失效模式。一个失效模式可能由多个不同的起因引起，如：规定的材料不正确、设计寿命设想不足。
（16） 发生频度O——在设计的寿命中某一特定起因/机理发生的可能性；
（17） （现行控制）预防控制——防止失效的起因/机理或失效模式出现，或者降低其出现的机率的控制方法，如设计评审。
（18） （现行控制）探测控制——在项目投产前，通过分析方法或物理方法，探测出失效的起因/机理或者失效模式的控制方法。
（19） 探测度D——对设计控制中所列的探测控制方法好坏程度的定级，是在单独的FMEA范围中的一个比较的等级。
（20） 风险顺序数（RPN）——风险顺序数是严重度（S）、频度（O）和探测度（D）的乘积，RPN是用来协助排列措施优先等级的方法之一。
（21） 建议措施——应首先针对高严重度、高RPN值和小组制定的其他项目进行预防/纠正措施的评价。建议措施的主要目的是通过改进设计，降低风险，提高顾客的满意度。
（22） 责任和目标完成日期——把负责完成的每一项建议措施的组织和个人名称，包括目标完成日期填在本栏中，设计责任工程师或小组组长负责确保所有的建议措施被实施并被充分阐明。
（23） 措施实施结果——用来标识任何完成措施的结果和他们对严重度、频度和探测度（S\O\D）等级及RPN值得影响。
DFMEA数据结构化模型建议
建议将FMEA作为一种与零部件类似的业务对象去管理，该业务对象可以扩展出不同的子业务对象（如DFMEA\PFMEA等），可以与分析的零部件对象（系统、子系统或零部件等）相关联，还可以与产生的FMEA.xls文档对象关联。另外，由于FMEA是一个持续维护的对象，所以FMEA业务对象能够进行版本控制（图1）。
图1 FMEA业务对象图示
对于FMEA中的数据（项目/功能、要求、潜在失效模式、潜在失效后果、严重度、等级、现行控制、RPN值、建议的措施、责任和目标完成日期、实施后果），建立关系图如图2所示。
图2 FMEA数据模型图
（1） 每个FMEA都有一个或多个项目/功能/要求的失效模式及失效模式分析组成的，此处的项目/功能/要求可以合在一列显示，也可分开显示。每个项目/功能/要求都对应一个或多个失效模式。
（2） 每个失效模式对应一个或多个失效后果，而每个失效模式都会根据最严重的后果有一个严重度等级的值；每个失效模式还会对应一个或多个失效机理/起因。
（3） 每个失效机理/起因都对于一个现行控制方案，包括预防/探测控制、频度和探测度。
（4） 每一个失效模式及其控制方案，需根据情况制定建议的措施或者可以无建议的措施。对于建议措施是否应该出，需要对这些失效模式的控制方案进行优先级排序，排序的依据可以多样化，如RPN值、S值、SOD值或SD值等等，可以设置又给分界线，超出的必须制定建议措施。
（5） 每个建议的措施制定责任人和目标完成日期，由责任人更新采取措施后果。
根据以上的数据分析和数据关系，可生成符合模板的Excle文件（如图3所示）。
图3 FMEA结构化模型与FMEA文件的关联
PLM进行FMEA管理的解决方案
基于以上FMEA结构化数据模型分析，可以考虑在PLM系统中基于结构化模型实现对FMEA的管理（图4）。
图4 PLM中FMEA管理示意图
作为完整的FMEA管理方案，PLM系统还应该提供如下功能：
能够支持用户自定义FMEA类型，如设计FMEA和过程FMEA，并且能够对设计FMEA和过程FMEA的数据信息进行自定义扩展；能够对FMEA业务对象进行版本控制和权限控制；
需要能够在系统中快速方便地编辑FMEA数据，如增加全新一行，或添加子行（基于某个FMEA增加失效后果或失效起因等）。
能够在填写严重度、频度、探测度等值时参考等级评估表，能够自动生成RPN值。
能够在添加失效模式、失效后果、失效起因、控制方法、建议措施等内容时调用信息库。
能够提供多种排序方式，如RPN/S//SD值，设置必填建议措施的值界线。
能够根据编辑好的FMEA数据自动生成指定标准模板的Excel表格文件。
结论
本文主要分析了在PLM系统中对FMEA数据进行结构化分析的可能性，通过对FMEA数据及其内在关系的分析，初步建立了FMEA结构化数据模型，并给出了PLM管理的建议方案，同时对于风险排序提出了RPN排序之外的思路。如果FMEA的结构化管理可以实现，那么企业中对于FMEA数据的创建、维护、管理和应用都会更加灵活方便，支持用户自定义设置也很快捷，下一步也可以作为过程流程图/PFMEA/控制计划关联管理的参考。
【参考文献】
1.《质量管理体系ISO9001&TS16949：最新应用实务》,中国经济出版社,谢建华
2.《失效模式与后果分析（FMEA）参考手册第四版》，戴姆勒克莱斯特、福特和通用汽车公司
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(4/9/2014) |
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