FMEA方法范文

FMEA方法范文（精选8篇）

FMEA方法 第1篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择笔者所在医院临床一线在职注册护士及2013、2015年各100例静脉输液患者作为研究对象, 所选护士均在本院工作至少1年以上。2013年100例患者中男42例, 女58例, 年龄12~56岁, 平均 (32.83±13.24) 岁, 疾病类型:感冒43例, 心脑疾病21例, 脾胃疾病13例, 肝肾功能疾病23例;2015年100例患者中男40例, 女60例, 年龄13~54岁, 平均 (30.28±12.84) 岁, 疾病类型:感冒52例, 心脑疾病17例, 脾胃疾病10例, 肝肾功能疾病21例。两组患者一般资料比较差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 方法

采用FMEA方法回顾性分析评估2013年静脉输液发生不良事件的风险因素, 计算并确定风险优先指数 (RPN) 。2015年实施FMEA输注安全管理, 对高危环节进行干预, 采取相应的改进对策, 再计算改进后的RPN。将实施FMEA管理前后RPN值进行对比分析, 具体方法如下。

1.2.1 FMEA实施方法

(1) 团队组成:每个病区的护士长作为督导员, 并选择1名护士作为秘书负责FMEA模式运行资料的记录及统计。每个团队成员可以为3~8名, 分别由护理组长、高级责任护士及初级责任护士组成; (2) 静脉输注流程:核对治疗执行单-配药-准备相关器械-静脉输注-输注后管理; (3) 执行分析:找出静脉输液过程中可能发生的失效模式, 采用FMEA的方法, 其基本思想是分析静脉输液流程, 估算静脉输液流程失效时后果的严重程度 (S) , 失效不易探测度 (D) 及发生频度 (O) 。以上3个因子赋予适当的分值, 每一个因子分别计1~10分, 计算危机值 (RPN) =S×O×D, RPN值在1~1000分, 分值越高表示静脉输液不良事件的发生可能性越大。

1.2.2 计划改善方法

(1) 强化临床静脉输液护理技术的培训与考核, 由病区内具有丰富经验的带教老师进行授课, 对静脉输液操作全过程进行示范。主要内容包括穿刺位置的选择、输液工具的应用及输液后管理等, 并每月进行1次全科考核; (2) 静脉输注管理制度的建立与完善:包括规范输注操作流程、静脉输注不良反应的上报与处理制度、静脉输注导管的维护、静脉输注刺激性及高渗性化疗药物如何输注等; (3) 加强输液健康宣教:每次静脉输液前, 详细说明输液的目的、注意事项及药物可能存在的副作用等。

1.3 效果评估

比较实施FMEA管理前后RPN值;另外, 采用护理工作满意程度调查表调查患者对护理工作的满意度, 护理工作满意程度分为满意、基本满意及不满意。满意率= (满意例数+基本满意例数) /总例数×100%。

1.4 统计学处理

采用SPSS 16.0统计学软件包进行数据的处理及分析, 计量资料用 (±s) 表示, 比较采用t检验, 计数资料用率 (%) 表示, 比较采用字2检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实施FMEA管理前后静脉输注安全质量RPN值比较

FMEA实施后, 输注药物不符、输注不良反应、渗液漏液、静脉穿刺失败、空气栓塞、循环超负荷RPN值均明显低于FMEA实施前, 差异均有统计学意义 (P<0.05) , 见表1。

2.2 实施FMEA管理前后护理满意度比较

实施前, 护理满意率为84.0%;实施后, 护理满意率为94.0%, 实施FMEA管理前后护理满意率比较, 差异有统计学意义 (P<0.05) , 见表2。

3 讨论

住院患者静脉输液治疗极其普通, 几乎每名患者入院后均有输液情况。目前研究发现, 静脉输液过程中存在很多风险因素及缺陷, 如何有效避免并降低风险的发生则是目前护理管理研究的热门课题[4]。笔者所在医院对静脉输液失效模式进行研究, 发现导致其发生的主要原因有患者身份确认、操作程序、技术方面、护理人员心理及情绪、护理人员不足、注意力不集中等, 失效原因主要有查对制度不到位、不按程序操作、年资低、经验不足、护理人员心情、同一时间段静脉输液集中等, 针对这些静脉输液风险因素对护理人员进行干预, 有效进行输液通路管理, 提高护士药理知识和安全意识。在FMEA实施中从人、物、法、环境4方面分析输液失效原因, 从而制定切实可行且具针对性的改善措施。

本研究发现, 在实施FMEA管理后, 输注药物不符、输注不良反应、渗液漏液、静脉穿刺失败、空气栓塞、循环超负荷RPN值均明显低于实施前, 比较差异均有统计学意义 (P<0.05) 。表明采用RPN计划改善行动, 可以降低对患者的损害, 同时实现对关键项目管理方面的改进, 这样才能量化所有潜在隐性风险, 进而使风险的分级及处理变得简便易行, 最终降低输液流程中风险事件的发生[5,6]。另外, 通过运用FMEA方法评估静脉输液风险因素, 提高了对输液风险的识别、评估和处理的能力。保证住院患者输液安全, 达到把正确剂量及配伍的药物以正确的方法及速度在正确的时间输给正确的患者, 起到一定的效果[7,8]。另外, 本研究还对实施FMEA管理前后护理满意度进行了比较, 结果显示, 实施FMEA管理后, 患者对护理工作满意率明显高于实施前, 比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。表明通过FMEA管理, 不但能够避免风险事件的发生, 还能够提高患者对护理工作的满意程度, 有利于护患关系的提高及患者治疗的依从性。

综上所述, FMEA应用于静脉输液流程, 能够起到防范管理风险的作用, 在风险事件发生前能够对其进行预测及评估, 有效降低各类风险事件的发生。

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FMEA方法 第2篇

关键词：棉种质量；FMEA；模糊证据推理；灰色关联投影；风险优先指数

中图分类号： S339；S562.038 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0444-03

新疆作为中国最重要的棉区，原棉年生产量占全国总产量的50%。精量播种方式随着机械化水平的提高深受棉农喜爱，同时对棉种质量提出了更高要求，应使发芽率高于90%、破籽率低于4%[1]。但是，新疆许多棉种种业公司并不能满足以上要求，生产的种子发芽率低，田间出苗率低，质量稳定性差，频发的质量事故不仅损害农民利益，更危害社会稳定[2]，种子质量升级势在必行，FMEA作为一种工程技术，能够预测系统、服务、设计和生产过程中潜在的故障模式，通过评价严重度、发生度、检测度得到风险优先指数，继而识别故障产生的原因，最后针对问题提出预防和改进措施，避免或减少故障的发生[3]。FMEA分析法已在医疗卫生、航空、船舶、汽车工业、奶产品加工中广泛应用[4-5]，在棉种加工中尚未采用。

国外学者对FMEA做了很多改进，Gargama 等提出了模糊风险优先排序理论来解决认知不确定性问题[6]。Pillay等利用灰色关联决策对风险系数进行排序[7]。尽管FMEA的应用有了很大改进，但无法解决评估过程中评价信息的多样性和不确定性问题[8]。针对以上问题，Du等分别提出了基于理想点与证据推理法和灰色关联影与D算数法来解决失效模式评价结果不全面及不准确问题的方法[9-10]。

本研究在前人研究工作的基础上采用模糊证据推理与灰色关联投影法来控制新疆棉种加工质量，以种子加工过程为研究对象，通过专家打分计算每个故障的相对投影值，确认种子主要缺陷和造成种子出苗差、苗势弱、棉花产量低的关键因素，并制定改进措施提高种子质量安全与可靠性。

1 棉花种子主要故障及影响分析

毛籽经检验合格，进入棉种加工厂后，通过泡沫酸脱绒加工成光籽[11]，加工过程如图1所示。

组建5人FMEA小组，包括质量工程师、工艺工程师、技术指导员、检验员、高校老师。考虑棉农需求和历史数据确定棉种主要故障为残酸超标、含水率高、破籽、纯度差、发芽率低，并对其进行影响分析。（1）残酸超標。酸含量偏高会侵蚀种子，影响种子发育。合格种子的残酸量应低于0.15%。（2）含水率高。种子含水量大会发生霉变，影响种子发芽。水分含量应保持在12%左右。（3）破籽率高。破损的种子发芽率低，甚至不发芽，使产量下降。精播种子的破碎率应控制在4%以内[1]。（4）纯度差。劣质品种的参入会使种苗抗旱、抗病虫害、抗倒伏性能下降，成苗壮苗率降低。 （5）发芽率低。发芽率是评价种子质量的重要指标，应确保精播棉种发芽率在90%以上[1]。

2 确定棉种关键失效模式

传统FMEA法忽略了故障严重度S、发生度O和探测度D的相对重要性，评价信息的多样性和不确定性也使评价结果与现实不符[12]。本研究拟模糊数据推理和灰色关联投影法来确认棉种的关键失效模式。

2.1 建立风险因子模糊评价等级

根据FMEA成员的专业知识、工作部门和职业背景，将其权重μ分别设为0.25、0.20、0.20、0.20、0.15。同时将评价指标S、O、D的评价等级表示为模糊集合：

{Hii}={H11，H22，H33，H44，H55}={很低，低，中等，高，很高}。（1）

{Hii}（i=1，2，…，5）之间相互独立，仅相邻评价等级相交，且区间模糊评价等级为{Hij}（i=1，2，…，4；j=i+1，…，5）[13]。语言变量模糊等级与FMEA评价等级取值关系准则参考文献[12]。

2.2 基于模糊置信结构确定专家评价信息

本研究采用模糊证据推理置信结构法[13]对风险因子S、O、D进行评价。定义评估人员TMx对故障模式FMq关于风险因子RFy的置信结构为{Hij，βxij（FMq，RFy）}，其中 βxij（FMq，RFy） 为故障模式FMq关于风险因子RFy的置信度，则综合置信结构为：

Z～q（y）={Hij，βij（FMq，RFy）}。（2）

式中：βij（FMq，RFy）=∑xx=1μxβxij（FMq，RFy），i=1，2，…，5；j=1，…，5；x=1，2，…，5；y=1，2，3；q=1，2，…，5。

根据现场调研和历史数据，FMEA 小组对棉种故障的评价信息如表1所示。

2.3 确定风险因子综合权重

采用D算数法确定风险因子对棉种故障的相对权重[10]，评估人员TMx对风险因子RFy的置信结构为：

Dx={（bxy1，vxy1），（bxy2，vxy2）…（bxyn，vxyn）}。（3）

式中：bxyn为评估人员TMx对风险因子RFy的评价等级，vxyn为相应的置信度。风险因子重要度评价等级参见文献[12]。经过调研及讨论得到风险因子重要度评价信息（表2）。

根据表1、表2信息，得到综合评价信息和综合权重，并

2.4 计算灰色关联投影值

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灰色关联投影可以准确反映决策方案与理想方案的逼近程度，在棉种FMEA中运用此方法可以准确地确认出种子的关键故障。

2.4.1 构造风险因子评价等级比较矩阵 FMEA评价中，比较矩阵由风险因子评价等级的明确置信决策矩阵Zq（y）构成。公式如下：

Zq（y）=∑5i=1∑5j=1hij（FMq，RFy）。（4）

式中：hij=∑5i=1Hijβijj-i+1，i=1，2，…，5；j=1，2，…，5。

整理数据得到风险因子比较矩阵：

Zq（y）=FM1FM2FM3FM4FM5=2.538 2.100 1.4503.750 1.225 1.2504.400 2.900 1.0003.700 3.900 4.2504.150 2.360 2.150。（5）

2.4.2 構造风险因子参考矩阵 将最优水平Z+0和最劣水平Z-0作为风险因子的参考矩阵，如下所示：

2.4.3 确定灰色关联值

2.4.3.1 计算灰色关联系数 棉种FMEA评价中风险因子的正负灰色关联系数分别为γ+qy（Z+0（y），Zq（y））和γ-qy（Z-0（y），Zq（y）），计算公式参见文献[10]，得到的关联系数矩阵为

2.4.3.2 确定加权后灰色关联系数矩阵S+和S-

S+=∑3y=1ωyR+，

S-=∑3y=1ωyR-。（8）

式中：ωy为风险因子归一化的权重值。

2.4.3.3 计算灰色关联投影值 灰色关联投影值表示潜在失效模式与失效影响的关系，值越高，表明失效模式对棉种质量的危害度越大。根据文献[9]，灰色关联投影计算公式如下：

RPq=S-qS+q+S-q。（9）

式中：S+q=‖R′+q‖cos（R′+q，R′+0），S-q=‖R′-q‖cos（R′-q，R′-0）计算的最终结果见表4。

由表4可知，棉种破碎为最关键的失效模式，须借助鱼刺图找出引起故障的关键原因。

3 棉种破碎率分析

3.1 确认失效原因

采用头脑风暴法，从人、机、料、法、环、测6个方面进行分析，通过鱼刺图得出影响棉种破碎的主要因素为破损、毛籽破碎、员工质量意识不足及分选不净。

3.2 棉种破碎关键因素分析

（1）破损。在收获、脱酸、烘干、摩擦、分选工艺中，一些破籽、裸籽、不成熟籽受物理与化学作用被破损。

（2）毛籽破碎。造成毛籽破碎率高的原因之一是采棉机摩擦作用，另外是毛籽的破碎率检验不够。

（3）员工质量意识薄弱。操作人员在上岗前没有经过培训，忽视种子质量。

（4）分选不净。生产线设备与技术限制导致一些破籽不能被完全识别。

3.3 制定预防措施和对策

3.3.1 减小种子损伤 采用柔性摘锭或降低采棉机的行车速度；利用试验设计找出各设备的最优温度、工作转速与时间；关注破籽率变化，找出造成种子破碎的关键参数。

3.3.2 加强检验与培训 破籽率大的棉花不予收购，将棉花按等级分批次进行轧花，对破籽率高的批次增加分选次数；加强种子生产相关人员的质量意识与工作技能的培训；引进国外先进的色选技术与设备。

3.3.3 企业规模化与专业化 借鉴国外的成功案例，将我国竞争力较强的中小型企业合并，保留整合各自的核心竞争力[14]。

4 结论

首次提出的改进FMEA质量控制法具有以下特点：（1）FMEA法结构严谨，能够解决种子加工系统中复杂性、动态多变性、不易控制等难题。（2）利用FMEA法，根据棉种历史数据和专家打分，通过计算残酸率高、水分含量大、破籽率高、纯度合格率和发芽率低等5个故障模式的RPN值，方便快捷确定危害最大的缺陷，即棉种破碎率高。（3）对棉种故障模式采用模糊置信结构的评价方式，使评价人员工作更加简便。考虑棉种评价指标的相对重要性，对各指标赋予不同的权重，可以得到更准确的结果。（4）采用鱼骨图确定棉种破碎因素为破损、毛籽破碎、员工质量意识不足及分选不净。

（5）通过改进FMEA质量控制法的生产实践，种子质量得到很大改善，能够满足精播要求。

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FMEA方法 第3篇

关键词：可靠性,公理设计,FMEA,RPN

0 引言

失效模式与影响分析 (Failure Mode and Effect Analysis, FMEA) 是可靠性设计中常用的一种定性分析方法。它的主要过程是找出系统中的每个设计参数可能发生的故障模式, 分析每个故障模式对系统可靠性的影响和故障危害等级, 提出可能采取的预防改进措施, 以提高产品的可靠性[1,2]。风险优先数 (RPN) 是针对失效模式对系统所产生的综合影响的评价方法。RPN的值是由失效模式的严重程度 (S) 、发生的概率等级 (O) 以及可检测难易程度 (D) 的乘积确定。但是RPN在实际应用中还存在着一些不足。文献[3]深入研究RPN方法存在的问题, 并提出以费用期望值作为风险排序的依据, 但并未提出具体的实现方法;文献[4]对基于费用成本的FMEA进行了探索, 但未对FMEA分析中基于费用损失期望值的RPN排序进行深入论述。以上对RPN方法的研究表明, RPN方法在数学构成上还存在着一些不足。

公理设计 (Axiomatic Design, AD) 的核心理论是独立公理和信息公理, 独立公理是将产品分解为独立的功能需求, 以消除设计参数之间的耦合关系;信息公理是评价设计结果的信息含量, 它规定信息含量最小的设计为最优设计[5]。利用独立公理是将产品的设计参数进行分解, 得到完整独立的设计参数, 有利于弥补基于经验的FMEA设计的不足, 而AD中的信息公理提供了产品设计信息量的度量方法, 能够针对RPN的不足进行补充和改进。

本文提出了一种利用AD与FMEA相结合的可靠性设计的方法。该方法在结合独立公理与FMEA进行失效分析上, 确保设计参数的独立性和完整性。通过分析RPN的不足, 结合信息公理与RPN, 提出一种新的评价失效模式风险的方法。

1 传统RPN的不足

1) 传统的RPN方法是根据RPN值的大小, 判断过程设计或过程操作是否有必要进行改进, 从而以较低成本, 减少事后损失, 提高系统可靠性。但在新产品研制过程中, 往往存在数据少、经验不足、值得借鉴的资料较少的问题, 因此这种将3个取值范围为1~10的3个参数简单相乘得到RPN值的方法存在着严重的缺陷, 计算得到的RPN值存在较大的误差[6]。

2) 通常RPN作为S、O、D的乘积, 未能反映S、O、D每个因素的影响大小, 例如, 失效模式A的S、O、D分别为9、3、3, 失效模式B的S、O、D分别为7、5、4, 此时, A的RPN为81, B的RPN为140, 按照传统RPN的结果分析, 失效模式B的风险等级大一些, 但是由于A的失效模式严重程度S为9, 因此, 我们也必须将其作为可靠性的关键因素考虑。这说明了RPN的分析结果有时并不切合实际。因此RPN值低的失效模式并不代表着可靠度高, 表1列出了S、O、D取极限值时的特殊情况。

2 AD与可靠性设计的统一关系分析

AD将设计过程分为了4个域:用户域、功能域、物理域和过程域。独立公理就是将产品设计在这4个域之间进行自上而下的Z字形分解, 以保持功能需求之间的独立性。独立公理的设计过程就是通过把系统总的功能需求 (FRs) 和设计参数 (DPs) 层层分解来形成对系统的详细设计, 这个分解过程必须一层一层地进行, 每层之间都是通过功能域与物理域之间的映射, 直到设计达到产生一个可实施设计的最终阶段, 如图1所示。

通过独立公理分析, 能够得到产品完整的、相互独立的功能需求与设计参数。利用该结果进行产品设计能够有效地消除产品各元件之间的相互影响, 减少或消除彼此之间的依赖性。当个别零件出现故障时, 不至于影响其他零件, 能够将零件彼此影响降至最低, 从而提高整个系统的可靠性。在此结果之上进行FMEA分析, 使结果更加完整和准确, 更具有科学性。

信息公理提供给定设计的信息度量, 因此可以用来指导设计方案评价。信息公理表明具有最高成功概率的设计是最好的设计。对于一个给定功能需求FRi的信息含量Ii是由满足FRi的概率Pi定义的, 即:

RPN中S、O、D的取值都代表着可靠性各方面的设计概率, 因此可以转换为信息含量中的概率事件。比如S的取值是1~10, 取值越高, 说明失效模式严重程度越高, 因此S的可靠性设计信息量可以定义为IS=-log2[ (10-S) /10], 同理, O和D的信息量分别为IO=-log2[ (10-O) /10]、ID=-log2[ (10-D) /10]。

特别地, 当S=1时, IS=-log2[ (10-1) /10]=-log20.9=0.152, 当S=10时, IS=-log2[ (10-10) /10]=-log20=+∞, 这与信息含量大小决定设计水平是一致的。但是当S=10时, 信息量无法进行比较, 因此, 对于S、O或D取值为10的极限情况时, 需要结合表1进行单独分析。其他情况的取值下, RPN的信息量可以通过公式I=IS+IO+ID=-log2[ (10-S) (10-O) (10-D) /1 000]计算得到, 然后通过信息量的比较对可靠性参数进行风险评估。

3 基于AD与FMEA的可靠性设计方法

首先, 利用独立公理对产品或系统进行分解, 得到产品设计所需要的所有相互独立的功能需求与设计参数;然后利用FMEA进行失效模式分析, 最后利用RPN、信息公理结合的评价方法确定可靠性指标和排序;对失效模式风险高的参数将继续进行公理分解和FMEA分析, 具体流程如图2所示。

4 实例分析

下面以自行车为例来说明本文所提方法的应用。

4.1 设计参数的分解与FMEA分析

利用本文方法对自行车进行设计, 首先对自行车进行功能分解, 再由功能域到物理域之间的映射, 得到如图3所示的基于独立公理的设计参数分解图。接着, 利用FMEA对设计参数进行失效分析, 根据文献[7]中RPN方法的S、O、D评判标准确定各个参数的S、O、D值, 并计算RPN的值, 如图3所示。

4.2 综合风险评估

本文提出针对单项S、O、D指标的评价和RPN、信息量来综合评价。

由图3可知, 设计参数DP4制动系统的S=9, O=3, D=4, 通过与表1的特殊情况进行对比, 单项指标S已经接近临界值, O和D也大于1, 所以参数DP4对可靠性的影响很高, 必须进行改进设计。

根据图3所示的RPN值, 提取第二层设计参数中RPN值较高的几项, 如表2所示。其中信息量I是根据信息公理的信息计算公式所得。

表2显示, 根据信息量的排序结果与RPN排序结果不一样, 说明了基于传统的RPN值的风险因素排序并不科学, 也不符合实际情况, 而通过信息公理计算的信息量则更能反映设计信息的可靠程度。通过S、O、D单项指标与信息量排序结果进行综合评估, 发现由信息公理计算的结果更符合产品设计的信息评价, 更能反映产品零件可靠性的影响程度。

4.3 高风险失效因素的继续分解

针对以上结果分析, 将RPN和信息量都大的作为对象 (如后刹和前刹) , 利用独立公理进行下一步的分解, 然后再对分解的设计参数进行综合风险评估, 直到分解的最后一层, 全部确认设计参数的可靠性影响大小。

4.4 设计方案的改进

根据表2选择后刹进行设计详细FMEA分析, 结果如表3所示。

表3显示, 刹车线的结构强度、润滑与布局是刹车失效的主要原因, 因此为了提高刹车线的可靠性, 可以采取如下措施:设计时采用平推V刹, 平推式连接使刹车块与轮圈保持平行以保证刹车工作更有效, 反应更快, 能够有效减小刹车线的负载;出厂前严格按照标准对刹车线进行润滑;合理设计刹车线的调节范围, 以免用户在使用过程中进行过紧或过松的调节, 从而增加刹车线的疲劳强度, 减少使用寿命。

5 结语

本文提出的基于AD与FMEA的可靠性设计方法, 有效地提高了产品可靠性设计的完整性与准确性。首先利用了独立公理进行逐层分解, 获得了完整准确的产品功能和设计参数, 弥补了基于经验的传统FMEA的不足;通过FMEA的故障模式判断和S、O、D的评估, 得到每个组件的RPN值, 从而确定了影响系统可靠性的每个关键参数;针对子系统或元件的故障模式, 提出了可靠性优化的改进方案。该方法有效地减少了传统产品可靠性设计迭代时间, 可以有效地应用于产品的可靠性设计中。

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FMEA在飞机装配中的应用 第4篇

FMEA是一种系统方法, 通过评估严重度S、发生频度O、探测度D, 从而计算风险顺序数RPN, 制定并采取进一步改善方法。以其应用的领域不同, 可以分为系统失效模式和结果分析SFMEA、设计失效模式和结果分析DFMEA和工艺失效模式和结果分析PFMEA三类。三种FMEA的关注点各有侧重:SFMEA关注于系统内由设计造成的功能和界面相关的潜在失效模式, 是高级水平的FMEA, 重点在于使系统失效的影响降至最低。DFMEA关注于产品上由于设计造成的和功能相关的潜在失效模式, 重点在于使设计失效的影响降至最低。PFMEA关注于过程中由于设计和操作造成的和功能相关的潜在失效模式, 重点在于使工艺过程失效的影响降至最低。

FMEA最早是由美国国家宇航局 (NASA) 形成的一套分析模式, 是一种实用的解决问题的方法, 可适用于许多工程领域。早在20世纪50年代初, 美国Grumman公司已将FMEA技术应用于战斗机操控系统的设计分析。到20世纪80年代, FMEA技术相继进入美国的汽车、医疗、微电子行业领域[2]。目前, FMEA已被广泛运用于飞机制造、汽车制造以及机电行业等多个领域, 在识别产品薄弱环节以及推动设计改进等方面取得了一定的效果。

应用FMEA的时候, 一般有四种情况: (1) 新设计、新技术或新过程, 此时做FMEA, 范围就应该包括完整的设计、技术和过程; (2) 现有设计和过程的更改, 此时更加要关注的是设计和过程的更改以及更改造成的相互影响; (3) 在新的环境、地点和应用中使用现有的设计和过程, 此时FMEA应包括新的环境和地点对现有的设计和过程造成的影响; (4) 原有的设计和过程需要考虑改善时, 此时要着重对于改善点进行分析, 但同时也要兼顾其他未改善内容受到的影响。

1 用FMEA方法分析飞机装配中的潜在失效模式

1.1 成立FMEA小组

建立主要由直接生产、管理、工程、监控等技术人员组成的FMEA小组, 小组成员用理解上的共享, 得到一种决策上的一致。FMEA小组的主要功能:建立评估准则;提出、整理可能发生的或者有发生记录的失效模式;对失效严重度S、发生频度O、探测度D的评估等。

1.2 定义范围并分析失效模式

以最终客户为要求, 考虑产品起的主要作用、每个步骤的输出等, 列出每一个需要评估的要求, 对要求的描述应该尽量细化、明确。飞机装配中, 如将L3长桁定位到壁板上、在R5上钻10个Φ3.2mm的孔等。

潜在失效模式 (Failure Mode) 是指过程可能发生的不能满足产品的功能的种类, 是对某一过程可能发生的不符合性的描述。根据每一个需要评估的要求, 小组利用头脑风暴法进行分析, 并结合特定的专业知识确定失效模式。如对长桁定位问题, 潜在失效模式包括:长桁错误、长桁在壁板航向的位置偏移、长桁在壁板上下方向上的位置偏移、长桁在壁板内外方向装反等, 见表1。

一般来说, 对应一个要求所列出的潜在失效模式不超过5项, 如对某一要求有过多的潜在失效模式, 则需要反过来重新考虑要求是否不够明确。

1.3 潜在失效后果

针对潜在失效模式会产生什么后果, 即失效模式对功能的影响, 应该跟客户感受的一样, 重视并分析它。这里的客户也许是内部的客户 (比如职责不同的同事) , 也可能是外部最终的客户, 应该清楚地说明该失效模式是否会影响到安全性或与法规不符, 还要考虑不同级别的系统、子系统或零部件之间还存在着系统层次上的关系。一个零件的定位也可能引起总成件的失效, 最终导致客户的不满[3]。对每一个失效模式, 都要分析造成这种失效后果的起因, 或者说我们要结合小组的能力尽可能预见失效的后果。

1.4 评估及RPN值计算

各行业各组织可根据自身产品、过程的特点, 制定合适的严重度S、发生频度O、探测度D评定标准, 评估尺度以1～10为衡量值。

严重度S (Severity) 指潜在失效模式对顾客的影响后果的严重程度的评价指标。

发生频度O (Occurrence) 指某一失效原因可能发生的频率。

探测度D (Detection) 是指在零部件离开制造工序或装配工位之前, 采用现行探测过程控制方法, 找出失效原因过程缺陷的可能性的评价指标。

风险顺序数RPN (Risk Priority Number) 是指事件发生的严重度S、发生频度O、探测度D三者乘积, 即:RPN=严重度 (S) 频度 (O) 探测度 (D) 。在单个FMEA范围内, 这个值的范围可以在1到1000之间。RPN值的高低可以用来衡量可能的工艺缺陷的风险程度, RPN值越高, 则代表其风险优先度越高, 在FMEA分析中越要优先考虑, 以便采取可能的预防措施来避免或减低。

对长桁定位问题进行分析之后, 将适用的分析结果输入FMEA表格, 计算RPN值, 参见表1中“风险顺序数RPN”栏。

2 建议措施

FMEA小组在完成了失效模式和后果分析之后, 如有多条需要做出改进措施的失效模式, 但由于固有的在资源、时间、技术和其他方面因素方面的限制, FMEA小组必须选择如何对这些措施做最优化排序。

首先针对严重度S打分最高的项目采取措施。如果严重度是9或10时, 必须予以特别注意, 以确保现行的措施针对了这种风险, 而不是将其RPN值作为首要考虑。也就是说FMEA小组必须确保通过现有的设计或建议的措施来解决潜在失效模式的后果可能会给装配人员造成危害的高严重度的项目。其次, 在对严重值为9或10的项目给予特别关注之后, 小组再考虑其它的失效模式, 其意图在于依次降低严重度S、发生频度O、探测度D。当然, 措施的优先次序应该通过小组讨论的方式确定。

以某飞机装配为例, 假设对两个过程A和B分别就严重度S、发生频度O、探测度D进行了评估, 并计算出了相应的RPN值, 如表3所示。如用RPN极限法, 在顾客对风险顺序数RPN值的极限数设为100的情况下, A、B项目中, 供方将被要求对RPN为112的项目B采取措施。但是在实际情况下, 尽管项目A的RPN值低于100, 但它的严重度等级较高, 仍然需要对其优先制定措施。

3 结语

使用FMEA分析方法可以在产品的工艺准备时发现产品的风险, 并通过FMEA的分析过程找出降低风险的预防措施或探测方法, 从而在产品生产前降低风险。可以帮助制造商提高生产能力和效率, 降低生产成本, 缩短产品的生产周期。使用统计学的方法对生产工艺进行研究, 并不断反馈给相应的人员, 确保工艺的不断改进并避免缺陷产生。相信FMEA管理模式会很快在我国航空产业中普及, 用这种模式可以提高我国新型飞机的研制速度并降低相应研制的风险, 必将会推动我国未来航空制造技术的快速发展和技术进步。

参考文献

[1]徐继嗣, 马爱霞.浅谈FMEA在制药工程中的运用[J].机电信息, 2011, (14) :9-10.

[2]黄李, 张亮, 任立明.FMEA分析验证技术在国内航天的研究状况及前景[J].质量与可靠性, 2011, (1) 13-14.

FMEA方法 第5篇

1 资料与方法

1.1 资料来源

2013年5月2014年10月,石河子大学医学院第一附属医院消毒供应中心共清洗骨科外来手术器械32140件,按随机抽样方法抽查2743件,其中FMEA实施前(2013年510月)抽查件数为613件,FMEA实施后(2013年10月2014年10月)抽查件数为2130件。

1.2 清洗质量检测方法

采用目测和带光源的放大镜检查,以清洗后器械表面及其关节、齿牙光洁,无血渍、污渍、水垢等残留物质和锈斑,功能完好,无损毁为合格;否则视为不合格[5]。

1.3 FMEA实施

组建包括医院感染监控专职人员、消毒供应中心护士长、清洗班组骨干共10人的FMEA团队。FMEA团队成员接受失效模式与效应分析及器械清洗的相关知识培训,对骨科外来手术器械清洗过程进行风险评估,讨论持续改进方案。FMEA团队小组成员根据工作经验及相关文献知识,结合医院实际,针对清洗流程各步骤,分析潜在失效模式及可能的原因,从发生频度(O)、失效检验难度(D)和严重程度(S)3个指标计算风险优先数值(risk priority number,RPN)。每个指标的等级分在110分之间,RPN=O×D×S,故RPN分值在11000分之间;RPN分值越高,说明该缺陷导致的风险越大[2]。全体小组成员分别给出各自评分后,取其平均值,作为最终的RPN值,再根据RPN值大小判断改进的优先次序。

1.4 统计方法

计数资料分析采用χ2检验,P<0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 清洗流程重塑

经FMEA小组成员讨论,将骨科外来手术器械的清洗流程梳理为4个主流程、9个子流程(图1)。

2.2 潜在失效模式及原因

RPN得分最高为器械清洗不彻底(474.48分),其后依此为手工刷洗不到位(382.73分)、未按清洗流程操作(306.43分)、器械损坏或丢失(279.06分),见表1。

2.3 改进后RPN

FMEA小组对确定的4个需优先改进的失效模式进行了头脑风暴和专项调研,根据相关政策法规和医院实际,实施相应干预措施,每3个月评估一次,根据评估结果不断调整,使RPN值降低(表2)。

2.4 实施效果

FMEA实施前后器械清洗合格率间差异有统计学意义(P<0.05),见表3。

3 讨论

3.1 骨科外来手术器械清洗质量的重要性

骨科外来手术器械是指由外单位(医疗器械生产厂家、公司)租借或免费提供给医院可重复使用的医疗器械。随着医学科学技术的发展和关节置换、脊柱矫形以及骨折内固定等手术日益开展,骨科外来手术器械得到广泛应用,作为医院手术器械的重要补充,为手术开展提供了方便,改善了患者的生活质量。骨科外来手术器械结构复杂,沟槽、孔洞较多,清洗十分困难[2]。若清洗不彻底,细菌或其内毒素进入机体,成为造成术后发热及菌血症的重要原因。据报道,St.Thomas医院1990-1999年共处理人工假体手术后菌血症1525例,599例(39%)是由于医院交叉感染引起,其中339例是因手术或器械操作所致[6]。若长期清洁不彻底,器械上附着的有机物和微生物在器械表面或内腔易形成细菌生物膜,影响器械灭菌效果,形成严重感染隐患;同时,器械上附着的生物膜一旦在手术使用过程中脱落,在局部形成蛋白异物,是造成切口长期不愈合及手术部位感染的重要因素。植入物生物膜的形成使抗菌药物难以进入膜内起到杀菌效果,并且极易产生耐药性,给治疗带来极大困难。因此,清洗作为手术器械处理过程中重要的一环,是保证器械消毒灭菌成功的关键[7]。

3.2 骨科外来手术器械清洗中存在的主要问题

各医院对外来器械清洗消毒的处理能力参差不齐,器械公司对器械商的监督管理水平不一,加之外来器械在多所医院之间频繁流动,器械使用前不能及时送达消毒供应中心的情况时有发生,导致交接、清洗、消毒及灭菌等一系列工作在较短时间内完成,难以保证清洗质量。器械使用后未交由消毒供应中心进行有效清洗处理,而是由器械商自行简单处理,造成细菌粘附或定植,容易形成细菌生物膜,影响灭菌效果。FMEA团队分析发现,我院骨科外来手术器械清洗中存在的高风险问题同样是器械送达不及时、器械交接不清以及清洗不彻底等。

3.3 FMEA运用于骨科外来手术器械清洗的实践

3.3.1 改进措施。

为提高骨科外来手术器械清洗质量,FMEA团队首先把握风险环节,细化相关制度,优化关键流程,对原有骨科外来手术器械的清洗流程进行了梳理,优化为4个主流程、9个子流程。对消毒供应中心清洗人员进行了新流程及骨科外来手术器械清洗相关知识的培训,包括安装、拆卸、保养、维护及清洗方法的选择等,强调了清洗在器械处理流程中的重要性,改变了以往“重灭菌、轻清洗”的思想观念,强化了其责任和安全意识。目前,我院骨科外来手术器械主要采用机器清洗,在FMEA实施过程中,加强了对清洗机的性能检测、维修和保养,保证清洗设备性能完好;设置合理清洗程序中关键参数,定期校正程序中时间、温度、洗涤剂量、油剂量;使用试纸或清洗效果检测卡对清洗器械进行质量监测;建立消毒产品(包括清洁剂、润滑剂类和消毒剂类)进货检查和验收制度,保证清洗器械的各类产品及水质合格;加强质检职能,对每批次清洗后的器械进行终末质量控制,发现问题及时反馈并改进,保证器械的清洗质量。

3.3.2 重视制度落实。

在FMEA实施过程中发现,制定制度、优化流程虽然是保证器械清洗质量的基础,但之后的落实更是关键所在。为此,FMEA小组对于在实践过程中本科室难以解决的问题与感染控制办公室、手术室、设备科、骨科手术医生、器械商等相关人员多次召开协调会,商定我院使用频率高的外来器械交由手术室代为保管,对多次不能将器械及时送达消毒供应中心的器械商,由设备科对其进行诫勉谈话。科室内部多次召开讨论会,对工作流程的各个环节进行分析,力求使流程简明、完善和可操作。例如,洗涤流程中的“多酶溶液浸泡,手工刷洗或擦洗”环节在最初的流程梳理中被忽视,而此环节对于复杂或污染较重器械的清洗非常关键;针对此项缺陷,FMEA团队对流程进行了重新添加和修订,并在后来的执行过程中重点关注。我院对每个清洗环节都制定了核查制度,落实到人,层层把关,使清洗质量逐渐上升。

3.3.3分工协作。

在FMEA实施过程中,小组成员有分工也有协作:供应室负责清洗流程的实施及收集实施过程中存在的问题;感染控制专职人员每周督导及抽查清洗质量;FMEA成员每月汇总资料并反馈,每季对高风险失效模式进行再次分析评估,讨论相应整改措施。

3.4 FMEA局限性分析

FMEA是一种用来确定和预防潜在风险的管理方法和工具,首要目标是通过系统审查每个可能的失效环节来消除差错事件发生的机会,将可能产生的风险或缺陷直接消灭在萌芽阶段[7]。本研究将FMEA方法运用于骨科外来手术器械清洗管理,提高了器械的清洗质量,保证了手术器械的使用安全,但在器械送达及时性和交接正确性方面改善不尽人意。由于外来医疗器械管理涉及多个部门和科室,仅凭单部门或FMEA团队的努力,难以达到理想效果,还需要医院多部门之间有效协作,才能真正规范骨科外来手术器械管理,保障患者安全。

参考文献

[1]赵洪峰.外来手术器械消毒供应中心统一清洗效果评价[J].医院消毒与灭菌,2010,27(3):358-359.

[2]车红英,庞晓军,王小平,等.租赁器械集中消毒供应中心统一清洗的效果评价[J].中国消毒学杂志,2011,28(3):385.

[3]魏静蓉,李斌,施建辉.手术器械清洗质量管理研究进展[J].中华医院感染学杂志,2010,20(7):1048-1050.

[4]谭静涛.失效模式与效应分析在手术室器械处理流程中的应用[J].护理学报,2010,17(9A):27-28.

[5]国家卫生计生委.医院消毒供应中心第2部分:清洗消毒及灭菌技术操作规范[EB/OL].(2009-04-23)[2016-02-25].http://www.nhfpc.gov.cn/zwgkzt/s9496/200904/40114.shtml.

[6]Kurtz SM,Lau E,Schmier J,et al.Infection burden for hip and knee arthroplasty in the United States[J].Arthroplasty,2008,23(7):984-991.

FMEA方法 第6篇

水泵作为污水输送的重要设备,其良好的工况状态是污水处理厂运转正常的重要保障[1],但现有设备维修管理体制和维修人员的技术水平往往制约了其功效的发挥。因此,针对污水处理厂设备尤其是关键设备水泵,制订合适且高效的设备维护管理方法将有利于污水处理厂设备的正常运行,避免无计划性停产对企业造成的影响。

FMEA是在设计发展阶段发展起来的,用来研究失效因果关系的一种可靠性管理技术[2]。对于设备维修改进,FMEA特殊的计算及综合功能,能发挥极大的整合效果,对各种不同角度的不良模式分析,呈现出多种弹性的信息输出,发挥预防故障的功能[3]。

2 污水处理水泵维修管理现状分析

就广州市大坦沙污水处理厂使用的水泵而言,目前实行的就是事后维修与预防维修相结合的维护方法。预防维修一般对经济性考虑不够,而且由于计划准确性的影响,产生维修过剩或维修不足的可能性很大,对设备的基础保养关注度不足。而且由于现在设备数量越来越多、设备价值越来越高,而维护人员的培训不足、数量不够,穷于应付,只能进行事后维护。由此形成恶性循环,忙于应付突发故障,只能进行事后维修。

然而事后维修与预防维修两种方式都存在弊端,无法提高设备的可靠性与维护效益。事后维修这种维护方式属于被动形式,对于设备故障率的降低并无有效的影响[4]。预防维护在实施时,会发生设备维护的间隔时间难以确定的问题,而且由于设备发生故障的频率并不一致,其维护时间难以确定。而且预防维护使用的备件材料也是一个重要的问题。目前,污水厂使用的设备大多数都是进口设备,部分备件还无法实现国产化,其备件采购周期长,一般不少于一个月,而且费用较高,造成了资金占用的情况。

3 基于FMEA的设备维修策略设计

FMEA本质上是一种检查故障所有可能发生方式的系统方法,并针对每一个故障评估其对整个系统产生的影响,同时评估其严重度、发生度和检测度,进而确定需要采取的措施。如何在保证系统稳定运行的前提下,实现最低的平均维修时间(MTTR)及维护费用,同时又能有效利用先进维护思想是本文研究的重点。

3.1 基于FMEA的设备维修方法的结构

实施基于FMEA的设备维修改进策略采用国际上当前通行的“自上而下”方式。主要内容包括:

1)了解污水处理厂现有设备管理方式及其实施条件;

2)状态检修实施初步规划和阶段性目标;

3)通过设备评估找出影响安全性和经济性的关键性设备和部件;

4)确定适合的维修方式、级别、间隔期;

5)采用FMEA分析方法找出设备(这里专指水泵)零部件的高风险等级故障,采取相应改进措施;

6)制定设备维修管理策略[3]。

3.2 建立基于FMEA的设备维修档案资料库

本文主要以干式离心泵为研究对象,并对干式离心泵建立基于FMEA的设备维修档案资料库。

3.2.1 将水泵分解成功能性部件和可维修项目

水泵功能组件分解如表1所示。

根据工作步骤、维修记录,以及操作工、维修工,工程人员和设备厂家的意见确认每个可维修项目的失效模式,如表2所示。

3.2.2 统计主要失效模式的周期性维修、基于状态检查的预防性维修以及故障维修的频率和成本。

统计结果如表3所示。

3.2.3 设备可维修项失效模式重要性排序及主要原因分析

由表2可知,机械密封故障和轴承故障是常见的主要故障,泵轴弯曲、电动机烧毁及SMC故障率都很低,这两项应作为水泵预防维修策略的重点。

3.2.4 设备维修优化策略的制订

针对常见的主要故障,依照水泵设备用周期性维修、基于状态检查的预防性维修以及故障维修举措进行分析改善,如表4所示。

4 FMEA在维护策略中的具体应用

应用FMEA有两个要求:一是要确定相应的表格;二是要确定约定的评价准则。设备维护专家小组参考了污水处理水泵过去的历史维护数据,充分听取了现场操作人员的工作意见,确定了适用于本设备的FMEA表格,如表5所示,以及严重度、发生度和难检度的评价准则,如表6所示。

设备维护专家小组通过讨论认证,采取全组讨论的方式,对该三要项(O,S,D)的权重值全部取W=1。考虑到水泵系统的故障检测采用智能设备控制系统(SMC)设备故障检测的难易度可不列入重点考察项目,高故障发生率和停产或维修费用才是本企业考虑的重点,故定义:当RPN≥60时或O≥7、S≥7同时存在时,该故障项为高风险等级。

跟据RPN风险度评估,对于干式离心泵计有“泵体联轴器不同心”、“泵内有异物卡住”、“泵轴与电动机对中不良”和“机械密封冷却水不足”四项为高风险等级。都具有维修费用大、停机维修时间长、故障发生率偏高的特点,是维护管理关注的重点,如表7所示。

以上故障模式可通过改进维修和定期维修进行改善。对于改进维修项,通过减少叶轮直径和调整叶轮动平衡,及选用保险系数大一级的保险丝使故障发生频率(O)降低,从而降低风险度等级;机械密封和联轴器采用国产化产品,降低维修成本,使严重度(S)降低,从而降低风险度等级;对于故障发生度(O)特别高的“泵内有异物卡住”,经分析研究发现,是由于原有格栅的开启时间间隔太大,进水收集系统的浮渣、木屑未能有效去除,致使故障发生率特别高。经过加大格栅运行频率后,进入水泵蜗壳的浮渣、木屑大量减少,故障发生度由O=9降为O=5,风险度大幅降低,如表8所示。经改善后,设备操作人员的日常工作量基本维持原状,而设备运行中的故障明显减少,设备维修成本明显降低。

5 结论

设备维护策略的优劣在很大程度上决定了系统运行的稳定性与否。而在设备维护策略制订的过程中利用FMEA工具,一方面可以很好地区分关键设备和非关键设备,做到有针对性的维护;另一方面可以辨别主导故障和一般故障,做到重点突出,维护周期科学。另外,FMEA的实施是一个持续改进的过程,在对某一个故障类型采取相应的纠正预防措施以后,需要重新评价故障的发生频率、严重性、可检测性指标,计算新的危险优先数,看新的危险优先数是否在可接受的范围类,并决定是否采取进一步的纠正预防措施,如此循环直到危险优先数在可接受的范围内。

摘要：结合广州市大坦沙污水处理厂在近几年的维修管理中总结的经验和发现的问题,针对水泵这一污水输送关键设备,应用故障模式及影响分析方法(FMEA)进行水泵的失效模式分析,并对影响水泵正常运转的高风险等级的故障模式进行维修改进,优化了水泵的维修策略。

关键词：城市污水处理,水泵,FMEA,设备维修

参考文献

[1]李亚峰.城市污水处理厂运行管理[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]D.H.Stamatis著,陈晓彤,姚绍华译.故障模式影响分析FMECA从理论到实践[M].北京:国防工业出版社,2005.

[3]李维佳.FMEA应用于设备维护的研究[D].成都:西南交通大学,2004.

[4]Dr.Alan Wilson编著,李葆文,徐保强,舒怀林,等译.企业设备资产维护管理——发展策略与改善运行指南[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]广州市污水治理有限责任公司.生产营运培训教材(初稿)[Z].2007.

FMEA在产品可靠性改进中的应用 第7篇

1 产品现状分析

某型号罗盘是航空机载电子设备,由接收机和天线组成,它的功能是通过接收地面导航台或中波调幅广播电台信号,测定所选导航台或广播电台相对飞机纵轴的方位角,向飞行员提供导航方位信息,并输出调幅音频信号,可引导飞机按正确的航线归航和进场着陆。

某型号罗盘于2003年设计定型,设计定型时,平均故障间隔时间MTBF最低可接受值是650 h,已装备了多种型号飞机,随着装机数量的进一步加大,以及部队战备训练任务的增加,该罗盘在外场使用中也暴露出了接收机不定向、罗盘方位停滞90°以及减震架摆动大和橡胶减震器易老化等问题。

根据使用情况,计算的使用可靠性约为510 h,有必要对产品的可靠性进行改进和提高。因此应对此罗盘进行可靠性改进,其平均故障间隔时间MTBF最低可接受值由650 h提高到1 300 h。

2 故障模式与影响分析(FMEA)

经过对某型号罗盘外场暴露的故障模式进行系统分析,确定了故障发生在接收机信道分机检波单元、接收机机架分机减震架、接收机频合分机中一本振单元3个部位。找出了每一个故障模式对产品本身、系统、飞机3个层次的影响及严酷度类别,提出了相应的设计改进措施。外场故障模式及影响分析如表1所示。

注:严酷度类别分为Ⅰ-Ⅳ类,Ⅰ类致命,Ⅱ类严重,Ⅲ类中等,Ⅳ类轻微。

3 落实改进措施

通过对外场暴露的故障进行FMEA分析,找到了引发外场设备故障的故障模式、故障原因和故障影响程度,提出并落实了3项设计改进措施,改进措施落实情况如表2所示。

4 效果验证

工厂依据某型号罗盘FMEA确定的3项设计改进措施,制作了5部改进样机,样机制造完成后,经过了常温测试和环境鉴定试验,常温测试和环境鉴定试验结果满足产品规范和环境鉴定试验大纲要求,2010年6月顺利通过了可靠性鉴定试验考核,平均故障间隔时间MTBF最低可接受值为1 300 h,达到了改进目标要求,验证了FMEA确定的3项设计改进措施的正确性和有效性。

5 结束语

通过运用故障模式及其影响分析(FMEA)方法,对某型号罗盘外场故障进行分析,确定故障影响层次和程度,继而提出设计改进措施,并将改进措施落实到改进样机中,经过试验验证达到了可靠性改进目标。从上述实例可以看出,故障模式及其影响分析(FMEA)在故障分析、发现薄弱环节及改进中起着重要作用。

参考文献

[1]王锡吉.电子设备可靠性工程[M].西安:陕西科学技术出版社,1999.

FMEA方法 第8篇

可靠性作为衡量产品质量的四大指标之一,它是指产品在规定的条件下和规定的时间区间内,完成规定功能的能力[1]。FMEA就是从可靠性角度对设计进行详细评价[2]。FMEA是英文“Failure Mode and Effects Analysis”的词头缩写,意为“失效模式及其影响的分析”,是进行系统可靠性设计的一种重要方法[3]。目前FMEA作为标准应用工具之一,在产品开发设计中已应用得很广泛,而工艺FMEA研究还很欠缺,本文将着重探讨工艺FMEA,论述其在零件加工过程中的应用。今后还将更多地用于新产品的试验阶段或生产工艺发生变更时对潜在失效模式及其影响的分析,以达到提高制造品质和产品可靠性的目的[4]。本文以花键套为例,论述FMEA在其加工过程中的应用。

2 矩齿形花键套的加工过程FMEA

花键联接是机械联接中常用的一种联接形式,而花键套的加工工序较多,精度要求也比较高,所以花键套的加工成本也较高,这就需要在设计、加工过程中引入FMEA技术,分析其潜在的失效模式,进行风险量化评估,并提出改进建议,提高产品的可靠性。

2.1 花键套加工过程

花键套的结构如图1所示。一般加工过程是:

下料锻造正火粗车外圆单孔钻削调头粗车另一端外圆调质精车外圆调头精车另一端外圆及内孔拉削花键孔去毛刺。

本文就是针对每一道工序找出其可能存在的失效模式,客观评价其严重度、发生度和检测度,并提出建议措施。

2.2 失效模式与影响分析

失效模式与影响分析主要对零件的工艺过程,包括冷加工、热加工以及装配进行失效信息分析和风险评价,建立了失效模式库,明确其危害,并采取相应的措施,减少或消除失效影响[5]。在此数据库中尽可能多地列出常用的工序列表,并针对每个工序名称,通过查阅资料,找出相应的的失效信息,存入数据库中,并针对不同的失效模式类型、失效影响类型及工艺类型做出详细的评价准则。工作流程如图2所示。

下面以花键套加工过程中第六道工序“粗车”为例,分析其失效模式及影响可能出现的失效模式如下。

(1)外圆出现混乱波纹。产生的影响是表面粗糙度大,加剧磨损,而产生的原因是车床主轴轴向窜动大或主轴轴承磨损严重,建议措施为更换轴承。按风险评价准则,此项严重度为5,发生度为3,检测度为4。当我们根据建议采取措施后,其发生度降为2,检测度为3,危险优先数RPN从60降为30。

(2)圆柱度超差。产生的影响是装配精度降低,产生的原因及建议措施如下:(a)车床主轴轴线与床身导轨面在水平面内不平行,建议校正主轴平行度;(b)顶尖预紧力不当,建议调整预紧力或使用弹性尾顶尖;(c)工件装夹刚度不够,建议由前、后顶尖装夹改为卡盘、顶尖夹顶或用跟刀架、托架支撑以增强加工刚度;(d)刀具在一次进给中磨损过大或刀杆过细造成让刀(对孔),建议降低车削速度,提高刀具耐磨性和增强刀杆刚度。按建议采取措施后,危险优先数大大降低。

(3)圆度超差。产生的影响是装配精度降低,产生的原因及建议措施如下:(a)车床主轴轴承间隙大,主轴轴套外径与箱体孔配合间隙大,或主轴轴径圆度超差,建议重新调整间隙或修磨主轴颈;(b)工件孔壁较薄,装夹变形大,建议采用液性塑料夹具或留工艺夹头。按建议采取措施后,降低了危险优先数。

(4)外圆重复出现定距波纹。产生的影响是表面粗糙度大,加剧磨损,产生的原因是车床进给系统传动齿轮啮合间隙不正常或损坏,建议调整、修复车床的进给系统。

(5)外圆出现有规律的波纹。产生的影响是表面粗糙度大,加剧磨损,产生的原因是车床的电动机、带轮及高速旋转零件的平稳性差,摆差大,建议找出不平衡机件,消除其偏重。

依此类推,每一道工序都可以根据资料及生产经验总结其失效模式,产生的影响,并提出相关建议,最后以汇总表的形式输出,如表1所示,对生产起到指导作用。

3 实施FMEA前后效果对比

通过在加工过程中引入工艺FMEA技术,及时纠正和避免可能出现的失效形式,使产品的可靠性大大提高[6],现将实施FMEA前后的风险评价做一个对比,可以看出同一道工序在应用FMEA前后其发生度和检测度指标都有所下降,这就使得产品的可靠度大大提高。如图3所示。

在操作过程中,可以结合本企业的产品特性、加工条件及用户需求修改完善评价准则,从而提高了工艺FMEA的实用性、产品工艺性能及产品质量。

4 结论

通过收集技术资料及实际工作经验,针对冷加工、热加工和装配这三种工艺类型,建立了失效模式库,在此数据库中,尽可能多地列出工艺过程中的工序名称,并针对每个工序名称,找出可能的失效模式、失效影响以及出现该失效模式可能的失效原因,并提出建议措施,将大量有用的资料存入数据库中,对实施工艺FMEA前后的效果进行对比,降低了加工风险,提高了产品的可靠度,具有重要的工程实用价值。

参考文献

[1]孙志礼,陈良玉.实用机械可靠性设计理论与方法[M].北京:科学出版社,2003.

[2][日]盐见弘,岛冈淳,石山敬幸.故障模式和影响分析与故障树分析的应用[M].北京:机械工业出版社,1983.

[3]陈勇飞.FMEA简介[J].机械工程师,2002(1):31-35.

[4]居季成,徐名聪,乔靓.失效模式及后果分析的运用[J].现代制造工程,2004(11):83-86.