精品课件-现代电子装联质量管理(冯力)-第10章

检测难度 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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(12) 第11栏(责任部门/责任人)：落实实施措施的负责部 门及责任人。
(13) 第12栏(实施的改进)：实际执行的改进/补偿措施内 容及日期。
在PFMEA中，需要时刻牢记其目标是要降低RPN，故需要按 照最高的RPN、最高的严重度、最高的频度这样的顺序来确定 故障模式的优先顺序。通常，只能通过改变设计来降低严重度； 可以通过改进工艺规范和要求来防止故障发生或降低其发生度； 可以通过增加或改进评估技术、增加样本量或添加检测设备来 降低检测度，提高故障发生前检测到故障的能力。
容差的比值。
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(9) 第8栏(检测度D)：在过程控制中可以检测到故障模式 的可能性。按表10.3的过程故障检测度(D)评分标准确定故障 起因的检测度D。
(10) 第9栏(风险度RPN)：严重度、频度和检测度三者的 乘积，即填写RPN总数=(S)×(O)×(D)。风险度定义了故障的 优先顺序，用于对潜在过程缺陷进行等级划分。
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表10.1 过程故障严重度(S)评分标准
影响 无警告的 严重危害 有警告的 严重危害
很大
大
中等
小
很小
轻微
很轻微 无警告的 严重危害
评分标准
严重度
在没有任何预兆的情况下发生的，影响操作人员和机器安全或违反法律法规 10
的极其严重的故障模式 在有预兆的情况下发生的，影响操作人员和机器安全或违反法律法规的极其 9
(11) 第10栏(建议的改进措施)：对RPN≥C的故障模式的 起因提出纠正和预防措施，以消除该故障或降低故障发生的风 险。若没有任何可采取的措施，可填写“无”予以明确。C的 取值应根据组织的具体要求来定。
13 表10.3 过程故障检测度(D)评分标准
检测可能性 绝对不可能
很微小 微小 很小 小 中等 中等偏上 高 很高 几乎肯定能
面不符合要求，有很少客户发现有缺陷
无影响
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表10.2 过程故障频度(O)评分标准
故障概率 很高：故障几乎不可避免 高：反复发生的故障
中等：偶尔发生的故障
低：相对很少发生的故障 极低：几乎不可能发生的故障
设计寿命期内可能的故障率 ≥1/2 1/3 1/8 1/20 1/80 1/400 1/2000
严重的故障模式 对生产线造成较大的破坏、100％的产品可能成为废品，使产品或系统丧失 8
主要功能的故障模式，客户非常不满 对生产线造成较小的破坏、产品需分选，部分产品报废，导致产品或系统降 7
级工作，客户非常不满 对生产线造成较小的破坏，部分(小于 100％)产品可能成为废品(产品不需分 6
选)，提供舒适和方便的一些部件不工作，客户感觉不方便 对生产线造成较小的破坏、100％的产品必须全部返工，提供舒适和方便的 5
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统计过程控制(Statistical Process Control，SPC)是 美国贝尔实验室休哈特在20世纪二三十年代所创立的理论，它 运用数理统计分析理论，对生产过程进行实时监控，科学地区 分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产 过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施， 消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。 它的应用可以确保过程处于受控状态，确保过程输出一致性和 符合性，把事后检验变成事先预防。正是由于SPC在质量管理 中的重要性，国际标准化组织也将其作为ISO 9000族质量体系 认证的一个要素。现在，SPC已成为质量管理必不可少的工具。
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偶然波动与异常波动都是质量的波动，根据经验表明：当 生产过程中只存在偶然波动时，质量特性将形成某种典型分布。 若除去偶然波动以外还有异常波动，则此异常波动将叠加在偶 然波动形成的典型分布上，故质量特性值的分布必将偏离原来 的典型分布，其变化可由控制图检出。
正态分布理论认为无论均值和标准偏差取何值，过程的质 量特性落在μ ± 3σ之间的概率为99.73％。美国休哈特就是 根据这一事实提出控制图的。控制图的演变实际上就是把图 10.3按顺时针旋转90°，再上下翻转180°，如图10.4所示。
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10.3 SPC
10.3.1 控制图原理 在制造过程中，产品质量波动是不可避免的。它是由人、
机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分 为两种：正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因(不可 避免因素)造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消 除，在经济上也不值得消除。异常波动是由系统原因(异常因 素)造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和 消除。过程控制的目的就是消除、避免异常波动，使过程处于 正常波动状态。
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PFMEA就是要从影响过程或工序质量的稳定性入手，分析过程 可能产生哪些失效现象并探究其原因，从而采取对策防止过程 失效，以及防止由于过程失效引发的元件失效和环境、安全等 方面的后果。PFMEA的应用可以有效找出过程存在的问题和潜 在缺陷，为过程设计提供依据，便于进行过程失效分析，帮助 确定解决问题的优先级，发现过程失效对客户的潜在影响。它 关注流程的输入变量，适于工艺设计和生产制造过程的失效模 式与效应分析。
本章对这两个常用方法作一个简要介绍。
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10.2 PFMEA
10.2.1 PFMEA的分析步骤 PFMEA始于最初生产阶段之前，用来确定潜在或已知失效
模式并提出进一步纠正措施的规范化方法。PFMEA分析需要满 足两个要求：一是要确定相应的表格；二是要确定约定的准则。
图10.1为PFMEA分析模板，它由两大部分组成。模板上半 部分为说明性内容，提供PFMEA的基本信息；模板下半部分为 PFMEA内容，所有PFMEA基本要求都包括在这些栏目中。
一些部件降级工作，客户感觉有些不满
对生产线造成较小的破坏、产品需分选，部分产品返工，客户不满，加工精 4
细、外观、噪音等方面不符合要求，大部分客户能发现有缺陷
对生产线造成较小的破坏、部分产品在线返工，加工精细、外观、噪音等方 3
面不符合要求，有一半客户发现有缺陷
对生产线造成较小的破坏、部分产品在线返工，加工精细、外观、噪音等方 2
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(4) 数据收集：团队收集数据并分类，开始填写PFMEA表 格。
(5) 分析：利用数据建立解决方案。收集数据是为了增加 对实际情况的了解，需要根据了解的信息给出判定。
(6) 结论：用数据说话，以分析为基础，得出结论。 (7) 确认、评估、度量：对结论进行确认、评估和度量分 析。 (8) 重复所有操作：团队持续改进。 实施PFMEA时，需要注意不要将它变成一件非常繁杂的工 作，而忽略工作的价值，避免陷入“分析瘫痪”的误区，即不 要使其分析结果失去了实际应用价值。
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10.2.2 PFMEA的实施 实施PFMEA必须遵循系统的方法，通常有以下八个步骤： (1) 选择团队和集体讨论(头脑风暴)：必须确定合适的人
员参加，团队由具备多种能力并经过多种培训的成员组成，而 团队成员又乐于参加。
(2) 确定过程流程图：确保每个团队成员明确和了解过程。 (3) 排序：根据客户要求和反馈，结合其他信息确定分析 过程的优先级。
利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性 没有过程控制方法能检测故障模型 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性很微小 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性微小 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性很小 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性小 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性中等 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性中等偏上 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性高 利用现行过程控制方法检测故障模型的可能性很高 利用现行过程控制方法几乎肯定能检测故障模式
(6) 第5栏(过程的故障原因/故障机理)：分析与潜在故障 有关的各种详细明确的原因。它是导致故障模式的过程缺陷。 需要注意的是，对于故障原因要着眼于根本原因，而不是故障 的表象。某些原因的辨别可直接影响失效模式，某些情况下试 验设计可以确定主要的和最容易控制的根本原因，包括人为失 误、不适当的养护时间以及零件丢失等。
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(4) 第3栏(过程失效影响)：故障模式对每个工艺流程的 影响及后果。它是失效对后续过程、操作、产品等产生的后果。 通常要从客户的角度来评估。
(5) 第4栏(严重度S)：严重度表示潜在过程故障模式影响 的严重程度。严重度等级应以故障模式的最坏影响为基础，按 表10.1的过程故障严重度(S)评分标准确定。
1/15 000 1/150 000 1/1 500 000
Cpk ＜0.33 ≥0.33 ≥0.51 ≥0.67 ≥0.83 ≥1.00 ≥1.17 ≥1.33 ≥1.50 ≥1.67
频度数 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
说明：Cpk是描述过程能力的重要指标之一，表示过程中心 值偏移时，中心值与规格上下限之间的最短距离与1/2自然
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【案例10-1】 图10.2为单板工艺性分析PFMEA模板，它 由两大部分组成。表格上半部分为说明性内容，提供PFMEA的 基本信息；表格下半部分为PFMEA内容，所有PFMEA基本要求都 包括在这些栏目中。
18 图10.2 单板工艺性分析PFMEA模板
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分析过程：单板生产前进行的工艺评审发现连接器、散热 器、挡条边、传送边、绿油、阻焊和焊盘等的RPN值较高，需 要采取有效措施，降低故障发生的严重程度或发生频次，通过 改版、准备工装夹具等改善生产工艺来降低RPN值，采取预防 手段后故障模式的风险度等级RPN得到了控制。
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(7) 第6栏(频度O)：故障原因在过程控制条件下发生的频 度，说明在该流程进行期间，预期的失效发生的次数。按表 10.2的过程故障频度(O)评分标准确定故障起因的频度。
(8) 第7栏(过程控制)：说明阻止起因或失效模式的当前 控制措施和程序，包括随后操作过程中使用的SPC控制方法。 最好的控制方法是防止或减少原因/机制和失效模式/结果发生 的次数。其次的控制方法是检测出原因/机制，从而采取更正 措施。最后选择的控制方法是检测失效模式。
1 第10章 PFMEA和SPC
10.1 概述 10.2 PFMEA 10.3 SPC
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10.1 概 述
失效模式与效应分析(Failure Mode and Effects Analysis，FMEA)是一种由美国国家航空航天局开发出来的分 析技术。其基本思路是引起系统或装置整体失效的零部件本身 的失效和系统失效之间存在着一定的因果关系。从设计角度来 搞清其失效现象特征、原因和规律，才能从根本上运用设计手 段来防止可能发生的故障出现，这称为设计的FMEA(DFMEA)。 但元件失效不仅与设计因素相关，而且与其制造和装配过程密 切相关。用于制造和装配过程的FMEA成为过程失效模式与影响 分析(PFMEA)。
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控制图理论认为存在两种变异。第一种变异为随机变异， 它由“偶然原因”造成，这种偶然性是由种种始终存在的不易 识别的原因产生的，其每一种原因的影响只构成总变异的一个 很小的分量，且无一构成显著的分量。所有这些不可识别的偶 然原因的影响总和是可度量的，并假定为过程所固有。消除或 纠正这些偶然原因，需要管理决策来配置资源，以改进过程和 系统。第二种变异表征过程中实际的改变。其可归因于某些可 识别的、非过程所固有的并且至少在理论上可加以消除的原因。 这些原因称为“特殊原因”。它们归结为原材料不均匀、工具 破损、工艺或操作的问题、制造或检测设备的性能不稳定等。 根据GB/T 4091—2001《常规控制图》中的定义，波动原因被 分为两类：偶然原因与异常原因。
6 图10.1 PFMEA分析模板
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(1) 标题信息：过程说明和其他信息，FMEA是谁在何时实 施的。
(2) 第1栏(流程或产品名称)：简单介绍分析的流程步骤 内容或生产操作。当多个数字组装操作存在不同的潜在失效模 式时，每个操作过程作为单独的流程来表示。
(3) 第2栏(潜在的过程故障模式)：每个工艺过程中所发 生的故障模式。它是问题、关注点、改进机会、故障、缺陷的 集合，重点是要预期所考虑的单板怎样发生可能的失效，而不 是是否会发生失效。除了依据经验来识别外，通过分析维修记 录、历史数据、客户投诉等也可确定失效模式。