FMEA在NF公司過程質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

肖啟聰（福建南平南孚電池有限公司，福建 南平 353000）

XIAO Qi-Cong(Fujian Nanping Nanfu Battery Co.,Ltd. Nanping 353000, Fujian, China)

FMEA在NF公司過程質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

肖啟聰
（福建南平南孚電池有限公司，福建 南平 353000）

FMEA（潛在失效模式與后果分析），作為一種控制質(zhì)量風(fēng)險，提高產(chǎn)品可靠性的應(yīng)用技術(shù)，已被廣泛運用于航天、航空工業(yè)，汽車、機(jī)械、電子工業(yè)等對可靠性要求較高的行業(yè)。文章通過創(chuàng)新應(yīng)用FMEA 在NF公司解決過程中潛在風(fēng)險的控制與推行，有效降低了產(chǎn)品的不合格率，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量水平和可靠性的實例作為其研究成果。為當(dāng)今國內(nèi)制造業(yè)在根據(jù)自身的實際情況來靈活運用FMEA管理技術(shù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量水平和可靠性，降低不合格率方面提供參考。

失效模式和效果分析；質(zhì)量控制；LR6 PA密封圈

1 研究的背景和意義

1.1 研究的背景

現(xiàn)階段要提高產(chǎn)品的質(zhì)量，企業(yè)可以通過提升自已的質(zhì)量管理能力，從而為提高、保證產(chǎn)品的質(zhì)量作出貢獻(xiàn)，也為先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的市場空間。

1.2 研究的目的和意義

從質(zhì)量管理的角度來看，運用FMEA對質(zhì)量管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對其產(chǎn)品進(jìn)行有效的控制，縮短判定質(zhì)量缺陷時間與新產(chǎn)品的開發(fā)、上市時間，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，確保企業(yè)自身在激烈的市場競爭中的生存與發(fā)展。

當(dāng)今在國際潮流與客戶要求的多重壓力下，實施FMEA管理將會越來越多，相信在不久的將來，F(xiàn)MEA將成為客戶選擇合作伙伴或供應(yīng)商的重要條件之一，尤其在QS9000，5S，精益生產(chǎn)，6σ等管理體系[1]的逐漸推廣和普及的情況下，以預(yù)防為出發(fā)點的質(zhì)量改善工具FMEA的重要性將顯得更加突出。

2 FMEA理論與發(fā)展?fàn)顩r的研究

2.1 FMEA

FMEA (Failure Mode and Effect Analysis，失效模式與效果分析）[3]是質(zhì)量管理方法中的一種預(yù)防、控制質(zhì)量風(fēng)險的方法。

產(chǎn)品故障可能與設(shè)計、制造過程、使用方式、第三方承包商、供應(yīng)商以及服務(wù)等都有相關(guān)，F(xiàn)MEA方法能對其中可能的質(zhì)量風(fēng)險進(jìn)行評估、分析，以便在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)之上，消除這些潛在的風(fēng)險或?qū)⑵浣档娇山邮艿乃健?/p>

2.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

FMEA是一種起源于美國的可靠性分析方法，20世紀(jì)50年代初，由格魯曼Grumman飛機(jī)制造公司首先提出FMEA的思想并把其用于戰(zhàn)斗機(jī)操控系統(tǒng)的設(shè)計與分析，取得良好的效果。在60年代美國國家航空總署NASA成功地應(yīng)用于太空計劃，到70年代末FMEA在美國已從汽車工業(yè)逐步滲透到機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等民用工業(yè)領(lǐng)域，80年代初FMEA開始進(jìn)入微電子工業(yè)，到了1988年，美國聯(lián)邦航空局要求所有航空系統(tǒng)的設(shè)計、分析都必須使用FMEA方法進(jìn)行；1994年FMEA成為了QS-9000五大核心分析工具之一[2]， 2005年D. H. stamatia博士對FMEA分析所需的輔助工具及其關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

在國外FMEA為當(dāng)今工業(yè)界盛行的“六西格碼”技術(shù)中的重要項目。公司不僅自身嚴(yán)格執(zhí)行FMEA，而且還要求他們的合作伙伴、供應(yīng)商開展FMEA。在電子元器件行業(yè)，特別是微電子行業(yè)，如索尼、東芝、英特而、iPhone 等均采用了FMEA技術(shù)以提升和控制其產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

我國在60年代開始重視和引進(jìn)可靠性技術(shù)，到了80年代初 FMEA開始逐漸在各個領(lǐng)域得到了相應(yīng)的運用，同時在國標(biāo)和國軍標(biāo)中也增加了該項技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

國內(nèi)從2000 年左右開始FMEA 的研究，目前在航空、航天、兵器、艦船、電子、機(jī)械、汽車及家用電器與醫(yī)療器械方面均獲得了一定程度的認(rèn)可與應(yīng)用，一些知名企業(yè)已逐步采取FMEA分析，在規(guī)避風(fēng)險方面起到了非常重要的作用。

3 FMEA在NF公司過程質(zhì)量管理中的運用

通過對NF公司近年來不良產(chǎn)品原因及收到的客戶投訴的分析，筆者認(rèn)為如能解決密封圈的可靠性的問題，將大幅降低電池的漏液率，故選定LR6 PA密封圈作為研究對象，前期在注塑車間過程控制中推行PFMEA。

3.1 FMEA在NF公司產(chǎn)品過程質(zhì)量管理的推行

經(jīng)過了解、溝通，公司決定成立FMEA項目推進(jìn)委員會來保證任務(wù)的順利實施。將整個項目分為兩個階段來實施：第一階段，選定LR6 PA密封圈注塑車間來試運用PFMEA；第二階段，再以此為模版在公司的所有過程中推行。[4]

3.2 成立項目推行組織

FMEA項目能否按照計劃順利的實施，組建一個強有力的推行組織非常關(guān)鍵。推行委員會負(fù)責(zé)制定FMEA的實施的方案，進(jìn)度、處理項目過程中發(fā)生的突發(fā)情況以及建立監(jiān)督和考核機(jī)制等。根據(jù)公司的ISO管理組織機(jī)構(gòu)，成立以總經(jīng)理為領(lǐng)導(dǎo)的FMEA項目推行委員會，將與過程控制有關(guān)的職能部門連接在一起，來保證項目的順利進(jìn)行；推行組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 FMEA推行組織圖

3.3 LR6 PA 密封圈注塑過程FMEA項目的推行[3][5]

（1）時間進(jìn)度表的制定

由項目經(jīng)理負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、組成一個跨部門FMEA工作小組，預(yù)計在3個月內(nèi)完成LR6 PA密封圈的PFMEA表，給注塑車間生產(chǎn)過程作為指引。

由項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制定進(jìn)度表，召集PFMEA小組會議，研討產(chǎn)品的每一過程或工序，分析潛在失效原因與特性，確定需要實施的工序項目、日期、實施狀況與反饋效果，并提出具體的糾正、預(yù)防措施；第一階段FMEA項目推行進(jìn)度，如表1所示：

表1 FMEA項目推行進(jìn)度表

（2）FMEA小組組建及要求

FMEA小組要求多學(xué)科或多背景的人員組成，可包括過程/工藝工程師（小組的領(lǐng)導(dǎo)）、質(zhì)量工程師、可靠性工程師、加工工程師、設(shè)計工程師以及來自各工序的責(zé)任操作者等，人員控制在5～9人。以保證從不同的方面獲取信息，收集數(shù)據(jù)，減小出現(xiàn)因個人單獨進(jìn)行FMEA出現(xiàn)的結(jié)果偏差，保證其科學(xué)、合理性。

（3）實施教育培訓(xùn)

內(nèi)部的FMEA的培訓(xùn)教育，由項目經(jīng)理負(fù)責(zé)對FMEA小組講述PFMEA的理論知識和案例分析，使小組成員對PFMEA更加清晰明了以便工作順利開展，如圖2所示。

圖2 P-FMEA 演示圖

（4）實施PFMEA繪制過程流程圖

根據(jù)原有的LR6 PA 密封圈注塑工藝流程圖，將其生產(chǎn)過程控制點和性能特性一一列出，分清現(xiàn)場的五種作業(yè)類型(加工、移動、儲存、檢査和返工），辨別產(chǎn)品的關(guān)鍵過程、特性，繪制出LR6 PA 密封圈制造過程流程圖，如圖3所示：

圖3 過程流程圖（節(jié)選）

（5）風(fēng)險順序數(shù)RPN的選擇規(guī)則

① S=Severity 嚴(yán)重度

嚴(yán)重度是一個與給定的失效模式后果相符的值，建議在評價準(zhǔn)則和排序體制上，對嚴(yán)重等級為10級和9級的不建議修改標(biāo)準(zhǔn)，為1級的失效模式不再進(jìn)一步分析。

② O=Likelihood of Occurrence 發(fā)生頻度

發(fā)生頻度是表示失效特定要素發(fā)生的可能性，在 FMEA 中的發(fā)生率排序是一個相對值，所以其排序值相對絕對值而言會更有意義，建議使用1 到10的等級來評價。

③ D=Likelihood of Detection 探測度

探測度是與列出的探測控制欄中最佳探測控制相符的等級，是FMEA是失效項目的可探測率的相對排序,建議探測度使用1到10的等級來評價。

④ 根據(jù)RPN值確定優(yōu)先措施

筆者選擇應(yīng)用風(fēng)險優(yōu)先系數(shù)RPN，來對過程的潛在失效模式實施風(fēng)險評估，既RPN=S×O×D值的大小來進(jìn)行優(yōu)先排序的方法，用其來衡量可能的失效或缺陷，數(shù)值愈大表示潛在問題愈嚴(yán)重，RPN值的范圍可以在1～1000之間，F(xiàn)MEA改進(jìn)首先應(yīng)針對RPN值高的項目進(jìn)行。當(dāng)嚴(yán)重度是9級或10級時必須優(yōu)先處理，其次按照高嚴(yán)重度、高風(fēng)險順序的排序。使用RPN做為改進(jìn)的參考，首先是嚴(yán)重度，再者是發(fā)生度，最后是探測度，如果是對于確定是否需要采取糾正措施，不建議不加思考的使用RPN 極限法。下表是南平南孚電池有限公司的要求：

表2 NF公司RPN建議評價規(guī)則

3.4 建立LR6 PA 密封圈注塑的PFMEA表

（1）PFMEA表頭（A-H項）的編制

PFMEA表頭應(yīng)清晰且易于識別，包括編號、識別范圍、設(shè)計責(zé)任、日期等，其包含以下要素具體，如表3所示：

表3 PFMEA表頭格式

（2）PFMEA表內(nèi)容填寫

在填寫FMEA表時建議各成員結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗，運用頭腦風(fēng)暴法、因果圖等分析工具，對各項目進(jìn)行科學(xué)的判定、填寫，如表4所示：

表4 PFMEA表內(nèi)容的填寫

（3）LR6 PA密封圈注塑過程FMEA表制作

結(jié)合各自的經(jīng)驗運用頭腦風(fēng)暴法、柏拉圖、特性要因圖、分層法、采取建議RPN規(guī)則等方法對生產(chǎn)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析、討論和評估后，將所有影響功能和安全的事項列出來，定義其失效項目，以此為依據(jù)來編寫PFMEA表，表格節(jié)選如表5所示：

表5 LR6 PA 密封圈過程FMEA表

3.5 輸出控制計劃表

筆者將所做的PFMEA內(nèi)容作為生產(chǎn)控制計劃的重要輸入，對LR6 PA密封圈生產(chǎn)過程可能的變化重新進(jìn)行了全面的有效性鑒定，并輸出控制計劃表給生產(chǎn)管理人員、工藝員及IPQC做產(chǎn)前確認(rèn)和過程控制指引，保證FMEA的有效輸出如下表6所示：

表6 LR6 PA 密封圈控制計劃

3.6 效果確認(rèn)和改進(jìn)

在完成了PFMEA表后，再通過對FMEA表所列項目進(jìn)行逐個的排査和解決，并跟蹤確認(rèn)PFMEA的有效性，筆者以產(chǎn)品的過程質(zhì)量數(shù)據(jù)（LR6 PA密封圈的防爆壓力控制和產(chǎn)品的不合格率數(shù)據(jù)）來說明PFMEA在LR6 PA密封圈注塑過程中實施的有效性；

例1：LR6 PA密封圈防爆壓力控制改進(jìn)前其CPK為0.99（圖4），改進(jìn)后其為1.84（圖5）；

圖4 LR6 PA密封圈防爆壓力控制（改進(jìn)前）

圖5 LR6 PA密封圈防爆壓力控制（改進(jìn)后）

例2：LR6 PA 密封圈的不合格率從改進(jìn)前的約300PPM下降到改進(jìn)后的100PPM以下（圖6）。

圖6 LR6 PA密封圈改進(jìn)前后不良率對比圖

以上的數(shù)據(jù)說明LR6 PA密封圈的注塑過程，在經(jīng)過PFMEA管理后其效果是明顯的，過程能力得到了提高，同時不合格率也得到了降低。

4 FMEA在NF公司過程質(zhì)量管理中的運用[6]

通過第一階段FMEA在注塑車間LR6 PA密封圈生產(chǎn)過程中的試行，證明了FMEA的有效性，為全面推行FMEA樹立了信心。

4.1 鼓勵全員參與

公司推行FMEA不只是推行委員會與各車間/部門FMEA小組的事，同時也是設(shè)計、生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、服務(wù)過程中有關(guān)人員必須關(guān)注的；公司鼓勵并開展有效改善提案活，作為推行FMEA基本條件，并建立相關(guān)制度如下：

（1）在內(nèi)控系統(tǒng)中制訂相應(yīng)的獎勵文件，對于合理化建議進(jìn)行分類、獎勵；（質(zhì)量、精益生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)等）。

（2）明確對于質(zhì)量改善，降低質(zhì)量風(fēng)險，事故預(yù)防等行為進(jìn)行獎勵，激發(fā)員工參與的熱情。

（3）在公司的OA系統(tǒng)上設(shè)立一個提案專區(qū)廣泛、持久地開展，培養(yǎng)員工的問題意識和改善意識，使改善活動自主化、全員化，形成企業(yè)文化，為進(jìn)一步推行FMEA提供保證。

4.2 建立細(xì)化的FMEA組織

以在注塑車間成功推行PFMEA為模版，進(jìn)一步將FMEA活動在整個公司過程質(zhì)量管理中展開，確定了其在過程質(zhì)量管理中的位置并由各車間分別成立了FMEA小組，統(tǒng)一引導(dǎo)各自推行，如下圖7所示：

圖7 PFMEA的位置

根據(jù)生產(chǎn)過程的不同性質(zhì)，筆者將PFMEA具體為三個部分進(jìn)行：第一，原材料進(jìn)貨FMEA；第二，半成品生產(chǎn)過程FMEA；第三，成品生產(chǎn)FMEA。

4.3 FMEA在過程質(zhì)量管理的中應(yīng)用[8]

推行FMEA是為了更好地讓公司的管理思路從由解決過程異常逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防過程異常發(fā)生，由如何解決問題轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾稳ヮA(yù)防問題發(fā)生、去考慮如何消除潛在不可靠的風(fēng)險。

通過公司FMEA的推行管理，根據(jù)自已的實際創(chuàng)新性地完善了質(zhì)量管理體系與機(jī)制。

4.3.1 建立PFMEA 維護(hù)管理機(jī)制

FMEA 表是一個動態(tài)的文件，F(xiàn)MEA負(fù)責(zé)人認(rèn)為必要時要主動聯(lián)系相關(guān)部門，并對其設(shè)計更改和更新時進(jìn)行評審，保證PFMEA和控制計劃制不斷更新來反應(yīng)實際生產(chǎn)狀況；另一方要定期組織對PFMEA 進(jìn)行評審，同時FMEA管理經(jīng)運行過認(rèn)可后，納入ISO 9000質(zhì)量管理體系中進(jìn)行受控管理，其目的在于標(biāo)準(zhǔn)化管理，將發(fā)現(xiàn)潛在的問題作為日常管理來實現(xiàn)。

4.3.2 完善質(zhì)量問題的分析步驟

前面論述了運用PFMEA在PA產(chǎn)品的改進(jìn)的實例，知道了 5M1E(人、機(jī)、料、法、環(huán)、測)對產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用，故在FMEA管理通過分析過程工序中5M1E變化點作為FMEA表中潛在失效原因的項目，幫助工程師和管理人員快速掌握FMEA方法，其次通過對過程工序5M1E的分析也可指出波動、變化異常的潛在根源，工序5M1E分析示意如圖8所示：

圖8 5M1E分析示意

4.3.3 促進(jìn)8D解決問題方法的實現(xiàn)

8D常用于客戶投訴及對重大異常的處理，雖然它本身不能解決問題，但提供了一種邏輯性的解決問題的方法。FMEA與8D都是通過改善措施來提升質(zhì)量管理系統(tǒng)的可靠性，其區(qū)別在于8D是對已經(jīng)發(fā)生的問題的改進(jìn)，而FMEA則著眼于問題預(yù)防性控制。因此筆者將FMEA擴(kuò)展并應(yīng)用于8D解決問題的方案。

4.3.4 與SPC統(tǒng)計過程控制相結(jié)合[7]

當(dāng)生產(chǎn)中發(fā)生質(zhì)量異常時，如何快速找到問題產(chǎn)生的原因并實施對策，對技術(shù)、工程師或管理人員都是考驗，F(xiàn)MEA表的建立提前將問題潛在的因素呈現(xiàn)出來并列入預(yù)防控制，防止類似異常的重復(fù)發(fā)生成為了可能。結(jié)合公司的SPC系統(tǒng)及過程能力指數(shù)CPK進(jìn)行控制的情況來看，常會出現(xiàn)波動或異常，筆者對判異的過程運用FMEA的方法進(jìn)行分析，找出原因及可能存在的潛在失效模式，控制風(fēng)險防止再發(fā)生，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

FMEA與公司的SPC相結(jié)合，在原有的SPC軟件中的每個工序中增設(shè)一項FMEA表如圖9所示，以保證可以及時、直觀清楚的知道，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中每個工序的情況及其潛在的風(fēng)險，更好的控制產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖9 SPC與FMEA結(jié)合示意

4.4 效果反饋與評估改進(jìn)

NF公司將FMEA與現(xiàn)有的5S與SPC相結(jié)合進(jìn)行管理，從改進(jìn)問題分析方法，完善不合格品管理流程（包括進(jìn)貨、過程、出貨），完善8D糾正/預(yù)防控制方案，等多角度去重新評審生產(chǎn)過程的合理性、科學(xué)性，同時使技術(shù)、研發(fā)與生產(chǎn)過程更加緊密結(jié)合，能夠在設(shè)計時更加注意產(chǎn)品是否能在生產(chǎn)上的實現(xiàn)，從源頭上避免缺陷的產(chǎn)生。

FMEA在公司全面推行以來，生產(chǎn)過程能力及合格品率均得到了有效的提高，例1：F66線的電液注入工序控制情況，其過程能力指數(shù)CPK由改進(jìn)前的1.38（圖10）提高到了改進(jìn)后的1.86（圖11）：

圖10 電解液注入工序（改進(jìn)前）

圖11 電解液注入工序（改進(jìn)后）

例2：LR6電池陳化出倉不良率分類對比，較前其各項指標(biāo)均有較明的降低如圖12所示：

圖12 電池不良率改進(jìn)前后對比

從上面所舉的公司過程控制與成品出倉的兩個例子來看，進(jìn)行FMEA管理之后，機(jī)器的生產(chǎn)過程過程能力指數(shù)得到了提升，同時產(chǎn)品的不合格率也降低了，說明推行FMEA的效果得以逐漸顯現(xiàn)。

筆者調(diào)查了車間管理情況及員工的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)通過科學(xué)的FMEA管理后員工更有意識的表達(dá)自己對產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)注，分析問題更專業(yè)與標(biāo)準(zhǔn)化，形成了預(yù)防控制的前瞻性思維。

5 結(jié)論與創(chuàng)新

文中首先論述了在借鑒國內(nèi)外FMEA管理的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過NF公司注塑車間對LR6 PA密封圈的PFMEA應(yīng)用，使產(chǎn)品的質(zhì)量水平得到提升、不良率逐步下降，為進(jìn)一步全面開展FMEA管理工作積累了可貴的經(jīng)驗，從而促使FMEA在NF公司的創(chuàng)新開展并取得成功。

通過NF公司FMEA的創(chuàng)新性運用實例，新形勢下創(chuàng)新性的結(jié)合自身特點，建立、建全質(zhì)量管理體系，為我國中小型企業(yè)引入FMEA管理，提高質(zhì)量管理水平和經(jīng)濟(jì)效益提供了參考。

[1]馬林，何楨. 六西格瑪管理[M]. 北京：中國人民大學(xué)出版社，2011.

[2]嵇國光,王大禹,嚴(yán)慶峰.ISO/TS 16949五大核心工具應(yīng)用手冊(第2版)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2010.

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Research on Application of FMEA in Process Quality Management of NF Company

As an applied technology that control quality risk and improve product reliability, FMEA (potential failure mode and effects analysis) is widely applied to the industries like space flight, aerial industry, car, machinery and electronic industry that request the higher reliability.Through innovative applications the FMEA to control and solve the potential risk in NF Company, we reduce the unqualified products effectively and improve the reliability of the products. It sets an example as the achievement in this research. This essay provides the reference to present domestic manufacturing industry applying FMEA to promote quality standard and reliability.

FMEA; Quality control; LR6 PA Gasket

XIAO Qi-Cong
(Fujian Nanping Nanfu Battery Co.,Ltd. Nanping 353000, Fujian, China)

2014-05-27

肖啟聰，男，福建南平南孚電池有限公司質(zhì)檢部，工程師，碩士