FMEA在玻璃钢产品开发过程中的应用实例
摘 要：本文根据FMEA的基本应用原理．举例说明其在玻璃钢产品开发过程中应用的具体步骤，说明在产品设计和开发过程中采用FMEA的重要性。www.cnfrp.net
1 前 言
FMEA（Failure Mode Effects Analysis）即故障模式www.cnfrp.net影响分析，是一种系统化的工作技术和模式化的思考形式。作为一种可靠性分析方法，它考虑产品或服务的可能失效，再确定其频率和影响过程，目的是在设计初期对产品设计进行评价，对系统单元潜在的故障模式及影响进行分析，以便做出设计评审与修改，预防产品在试验及使用时失效。该方法起初应用于航空、航天、舰船、兵器、汽车、电子设备等军用系统的研制中，并逐渐渗透到机械领域，为保证产品的可靠性发挥了重要作用。如今，FMEA已获得了广泛的应用与认可。在汽车领域内，QS9000标准及ISO/TS16949质量管理体系的技术规范中明确提出，在整车及其零配件的研制过程中必须进行FMEA分析工作。
玻璃钢产品作为汽车零部件主要的应用材料之一，在产品设计和开发初期对其进行FMEA分析，不仅可有效预防产品的设计缺陷和工艺过程模式失效，还可减少产品生产过程中不必要的制造成本浪费，缩短产品的开发周期。本文根据FMEA分析的基本原理，举例说明了FMEA分析在汽车用玻璃钢产品设计和开发过程中的实际应用，说明了应用FMEA分析在产品开发过程中的重要作用。
2 FMEA原理
FMEA是由美国三大汽车制造公司（戴姆勒-克莱斯勒、福特、通用）制定并广泛应用于汽车零组件生产行业的可靠性设计分析方法。其工作原理为：①明确潜在的失效模式，并对失效所产生的后果进行评定；②客观评估各种原因出现的可能性，以及当某种原因出现时企业能检测出该原因发生的可能性；③对各种潜在的产品和流程失效进行排序；④以消除产品和流程存在的问题为重点，并帮助预防问题的再次发生。
有关FMEA原理的应用主要体现在美国三大汽车制造公司制定的《潜在失效模式和后果分析》表格中，具体见表1。
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该表共包括14项内容，其中主要的有，①严重度（S）：评价上述潜在失效后果并赋予分值（1~10分，不良影响愈严重分值越高）；②频度（0)：上述潜在失效起因或机理出现的几率（1~10分，出现的几率越大分值越高）；③探测度（D）：在采用现行的控制方法实施控制时，潜在问题可被查出的难易程度（1~10分，查出难度越大分数越高）；④风险顺序数（RPN);严重度、频度、探测度三者得分的乘积，其数值愈大潜在问题愈严重，愈应及时采取预防措施。
从上述内容不难看出．其原理的核心是对失效模式的严重度（S）、频度（0）和探测度（D）进行风险评估，通过量化指标风险顺序数（RPN）确定高风险的失效模式，并制定预防措施加以控制，从而将风险完全消除或减小到可接受的水平。
3 应用实例1-FMEA在玻璃钢产品设计过程中的应用
玻璃钢产品在后加工过程中需要与金属件或其它玻璃钢部件进行粘接，粘接部位对剪切力的承受能力都大于对剥离力的承受能力。因此，为了让组装后粘接部位承受剪切载荷，对组装件进行良好的设计就变得十分重要。
根据FMEA的基本原理，玻璃钢部件与配合件之间的粘接的FMEA任务是，①列出粘接的故障模式和产生原因，明确重要的失效模式；②归纳出失效的后果；③判断出失效的严重度；④提供建议措施。
表2中举例说明了玻璃钢格栅与配合件之间粘接的设计FMEA分析过程。根据产品粘接的故障模式，给出了失效的后果，确定了失效的严重度。通过对故障模式起因的分析，给出了建议的措施。[-page-]
采取措施后对照设计FMEA评定准则进行了重新评估，由于严重度数主要与失效模式有关，故严重度数维持不变，仍为7；根据OEM厂反馈，该故障模式的发生率大大降低，根据统计数据和设计FMEA的频度评定准则，确定频度O由8降低至2;探测度数与检测检验方法有关，上述的改进措施中未涉及检测方法，故不可探测度数维持不变，仍为4。新的RPN=SxoxD＝7x2x4＝56，根据RPN的接收准则，风险顺序数已降低到安全范围内，证明采取的改进措施是有效的。
产品粘接面的搭接方式改变后不仅降低了故障发生的频度，同时，插口式的搭接方式还可以起到定位作用，防止产品粘接时位置不一致，其本身也是一种有效的“防差错”措施。
4 应用实例2-FMEA在玻璃钢产品制造过程中的应用
随着玻璃钢产品应用领域的不断扩展，越来越多的玻璃钢产品需要进行后涂装处理，涂装可对产品起到很好的装饰和保护作用，客户一般对涂装后产品的表面质量都有较高的要求，因此，我们在解决玻璃钢产品喷漆的一些问题时可以采用过程FMEA的方法，从根本上对一些问题进行有效预防。
表3中举例说明了玻璃钢产品喷漆后光泽度不能满足客户要求时，如何使用过程FMEA的方法来解决问题。根据失效故障模式，将故障的起因归结为油漆的原漆、固化剂和稀料的配比不当，但试验后证明油漆的配比是没有问题的，我们对潜在失效起因/机理采用“头脑风暴[-page-] 法”进行分析，将可能的原因归结为，①工艺要求的油漆配比不当；②油漆喷涂的厚度太薄；③喷漆温度太高或太低，油漆固化时间不合适；④油漆混合不均匀，混合时间过短。通过对以上可能造成失效的原因进行逐项对比试验，终发现问题在于，按照现行喷漆工艺要喷涂的产品表面的漆膜厚度太薄，约为15um，不能满足要求。原因主要在于为降低生产成本，产品由原来的喷三遍漆，改为喷两遍漆，采用两遍喷涂后未对漆膜厚度对光泽度的影响进行考虑。后根据漆膜厚度对光泽度的影响进行了工艺试验，终确定漆膜的厚度为35~45um。
采取措施后对照过程FMEA评定准则进行了重新评估，由于严重度数主要与失效模式有关，故严重度数维持不变，仍为5;根据SPC统计数据和过程FMEA的频度评定准则，确定频度O由9降低至2；采用作业过程自检后探测度数也有较大的降低，根据PFMEA探测度评价准则，确定探测度D由5降低到2。新的RPN＝SxOxD＝5x2x2＝20，根据RPN的接收准则．风险顺序数已降低到安全范围内，证明采取的改进措施是有效的。
5 结束语
FMEA是一个系统性预防系统，实施一个FMEA的工作量大，必须依靠集体协作，集思广益）充分讨论，每个职责必须明确到部门甚至个人。在讨论中有不同意见，必须做一些试验和调查研究，直至达到统一。在我们项目实施中，我们组成了工艺设备部门以及各车间的相关技术人员的项目团队，积极发挥集体智慧，真正达到了细节决定成败的效果。另外，及时性也是成功实施FMEA的重要因素之一，它是一个“事先的行为”非“事后的行为”。事先花时间很好地进行综合FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危害。FMEA能够减少或消除因修改而带来更大损失的机会，应适当加以应用，FMEA是一个相互作用的过程，永无止境。
1 前 言
FMEA（Failure Mode Effects Analysis）即故障模式www.cnfrp.net影响分析，是一种系统化的工作技术和模式化的思考形式。作为一种可靠性分析方法，它考虑产品或服务的可能失效，再确定其频率和影响过程，目的是在设计初期对产品设计进行评价，对系统单元潜在的故障模式及影响进行分析，以便做出设计评审与修改，预防产品在试验及使用时失效。该方法起初应用于航空、航天、舰船、兵器、汽车、电子设备等军用系统的研制中，并逐渐渗透到机械领域，为保证产品的可靠性发挥了重要作用。如今，FMEA已获得了广泛的应用与认可。在汽车领域内，QS9000标准及ISO/TS16949质量管理体系的技术规范中明确提出，在整车及其零配件的研制过程中必须进行FMEA分析工作。
玻璃钢产品作为汽车零部件主要的应用材料之一，在产品设计和开发初期对其进行FMEA分析，不仅可有效预防产品的设计缺陷和工艺过程模式失效，还可减少产品生产过程中不必要的制造成本浪费，缩短产品的开发周期。本文根据FMEA分析的基本原理，举例说明了FMEA分析在汽车用玻璃钢产品设计和开发过程中的实际应用，说明了应用FMEA分析在产品开发过程中的重要作用。
2 FMEA原理
FMEA是由美国三大汽车制造公司（戴姆勒-克莱斯勒、福特、通用）制定并广泛应用于汽车零组件生产行业的可靠性设计分析方法。其工作原理为：①明确潜在的失效模式，并对失效所产生的后果进行评定；②客观评估各种原因出现的可能性，以及当某种原因出现时企业能检测出该原因发生的可能性；③对各种潜在的产品和流程失效进行排序；④以消除产品和流程存在的问题为重点，并帮助预防问题的再次发生。
有关FMEA原理的应用主要体现在美国三大汽车制造公司制定的《潜在失效模式和后果分析》表格中，具体见表1。
[-page-] 该表共包括14项内容，其中主要的有，①严重度（S）：评价上述潜在失效后果并赋予分值（1~10分，不良影响愈严重分值越高）；②频度（0)：上述潜在失效起因或机理出现的几率（1~10分，出现的几率越大分值越高）；③探测度（D）：在采用现行的控制方法实施控制时，潜在问题可被查出的难易程度（1~10分，查出难度越大分数越高）；④风险顺序数（RPN);严重度、频度、探测度三者得分的乘积，其数值愈大潜在问题愈严重，愈应及时采取预防措施。
从上述内容不难看出．其原理的核心是对失效模式的严重度（S）、频度（0）和探测度（D）进行风险评估，通过量化指标风险顺序数（RPN）确定高风险的失效模式，并制定预防措施加以控制，从而将风险完全消除或减小到可接受的水平。
3 应用实例1-FMEA在玻璃钢产品设计过程中的应用
玻璃钢产品在后加工过程中需要与金属件或其它玻璃钢部件进行粘接，粘接部位对剪切力的承受能力都大于对剥离力的承受能力。因此，为了让组装后粘接部位承受剪切载荷，对组装件进行良好的设计就变得十分重要。
根据FMEA的基本原理，玻璃钢部件与配合件之间的粘接的FMEA任务是，①列出粘接的故障模式和产生原因，明确重要的失效模式；②归纳出失效的后果；③判断出失效的严重度；④提供建议措施。
表2中举例说明了玻璃钢格栅与配合件之间粘接的设计FMEA分析过程。根据产品粘接的故障模式，给出了失效的后果，确定了失效的严重度。通过对故障模式起因的分析，给出了建议的措施。[-page-]
采取措施后对照设计FMEA评定准则进行了重新评估，由于严重度数主要与失效模式有关，故严重度数维持不变，仍为7；根据OEM厂反馈，该故障模式的发生率大大降低，根据统计数据和设计FMEA的频度评定准则，确定频度O由8降低至2;探测度数与检测检验方法有关，上述的改进措施中未涉及检测方法，故不可探测度数维持不变，仍为4。新的RPN=SxoxD＝7x2x4＝56，根据RPN的接收准则，风险顺序数已降低到安全范围内，证明采取的改进措施是有效的。
产品粘接面的搭接方式改变后不仅降低了故障发生的频度，同时，插口式的搭接方式还可以起到定位作用，防止产品粘接时位置不一致，其本身也是一种有效的“防差错”措施。
4 应用实例2-FMEA在玻璃钢产品制造过程中的应用
随着玻璃钢产品应用领域的不断扩展，越来越多的玻璃钢产品需要进行后涂装处理，涂装可对产品起到很好的装饰和保护作用，客户一般对涂装后产品的表面质量都有较高的要求，因此，我们在解决玻璃钢产品喷漆的一些问题时可以采用过程FMEA的方法，从根本上对一些问题进行有效预防。
表3中举例说明了玻璃钢产品喷漆后光泽度不能满足客户要求时，如何使用过程FMEA的方法来解决问题。根据失效故障模式，将故障的起因归结为油漆的原漆、固化剂和稀料的配比不当，但试验后证明油漆的配比是没有问题的，我们对潜在失效起因/机理采用“头脑风暴[-page-] 法”进行分析，将可能的原因归结为，①工艺要求的油漆配比不当；②油漆喷涂的厚度太薄；③喷漆温度太高或太低，油漆固化时间不合适；④油漆混合不均匀，混合时间过短。通过对以上可能造成失效的原因进行逐项对比试验，终发现问题在于，按照现行喷漆工艺要喷涂的产品表面的漆膜厚度太薄，约为15um，不能满足要求。原因主要在于为降低生产成本，产品由原来的喷三遍漆，改为喷两遍漆，采用两遍喷涂后未对漆膜厚度对光泽度的影响进行考虑。后根据漆膜厚度对光泽度的影响进行了工艺试验，终确定漆膜的厚度为35~45um。
采取措施后对照过程FMEA评定准则进行了重新评估，由于严重度数主要与失效模式有关，故严重度数维持不变，仍为5;根据SPC统计数据和过程FMEA的频度评定准则，确定频度O由9降低至2；采用作业过程自检后探测度数也有较大的降低，根据PFMEA探测度评价准则，确定探测度D由5降低到2。新的RPN＝SxOxD＝5x2x2＝20，根据RPN的接收准则．风险顺序数已降低到安全范围内，证明采取的改进措施是有效的。
5 结束语
FMEA是一个系统性预防系统，实施一个FMEA的工作量大，必须依靠集体协作，集思广益）充分讨论，每个职责必须明确到部门甚至个人。在讨论中有不同意见，必须做一些试验和调查研究，直至达到统一。在我们项目实施中，我们组成了工艺设备部门以及各车间的相关技术人员的项目团队，积极发挥集体智慧，真正达到了细节决定成败的效果。另外，及时性也是成功实施FMEA的重要因素之一，它是一个“事先的行为”非“事后的行为”。事先花时间很好地进行综合FMEA分析，能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危害。FMEA能够减少或消除因修改而带来更大损失的机会，应适当加以应用，FMEA是一个相互作用的过程，永无止境。
