為什么你做的FMEA沒有用

為什么你做的FMEA沒有用？徒有其表的FMEA眾所周知FMEA是質(zhì)量管理領(lǐng)域中最關(guān)鍵最重要的核心質(zhì)量工具之一，所有貫標ISO9001或者IATF16949的企業(yè)沒有不導(dǎo)入FMEA培訓(xùn)、開展FMEA工作的。然而，請恕曉霜老師說句大實話，除了個別企業(yè)，在中國絕大多數(shù)的企業(yè)中，F(xiàn)MEA其實就是一個形式。對產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計幾乎沒有什么幫助，F(xiàn)MEA只是用來應(yīng)對客戶的審核、應(yīng)對第三方認證審核、完成PPAP。除此之外，企業(yè)內(nèi)部外部的工程技術(shù)人員幾乎不再愿意多翻閱FMEA一次。為什么大家做不好FMEA？其實并不是大家不想做好FMEA，近些年有越來越多的企業(yè)開始真正注重各種質(zhì)量工具的應(yīng)用。無論是選派員工參加培訓(xùn)，還是引入咨詢老師進入企業(yè)幫扶，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)也越來越肯在質(zhì)量工具上增加投入。以曉霜老師來看，目前各個企業(yè)做不好的FMEA的最關(guān)鍵的原因，還是大家做FMEA的方法不正確。大多數(shù)的企業(yè)還是使用歷史經(jīng)驗積累的方法和頭腦風(fēng)暴的方法來完成FMEA的。這種方法其實就是直接面對FMEA空白表格開始，直接做FMEA。說到極端的情況，有些企業(yè)的FMEA是在客戶規(guī)定的最后期限之前，一個工程師一臺電腦拍了一個晚上的拍腦袋寫出來的一張表格。基于企業(yè)自身的少量經(jīng)驗積累，基于工程師、技術(shù)人員有限的經(jīng)驗的簡單堆積，是很難做出有效的FMEA的。曉霜老師這里所說的有效的FMEA，是希望能夠幫助企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計人員、工藝設(shè)計人員，理順產(chǎn)品和過程的技術(shù)思路，在正向設(shè)計上起到指導(dǎo)作用，同時能夠識別出盡可能多的、甚至全部的潛在的設(shè)計風(fēng)險，識別出技術(shù)方案、工程技術(shù)參數(shù)選擇所帶來的所有可能的質(zhì)量問題。在AIAG《FMEA手冊》中，簡單介紹了方塊圖（block圖）、參數(shù)圖（P圖）、界面矩陣圖、也提到了質(zhì)量功能展開。但手冊中卻沒有仔細講清楚，這些工具如何支撐FMEA，如何幫助我們識別潛在失效模式和潛在失效的要因。手冊中方向性地講解了一點點，遠遠無法指導(dǎo)大家實際應(yīng)用。而國內(nèi)在培訓(xùn)市場上所能夠得到的社會公開課和企業(yè)內(nèi)訓(xùn)的FMEA課程，絕大部分老師還是按照AIAG《FMEA手冊》的內(nèi)容講解的。絕大多是培訓(xùn)老師其實自己沒有過FMEA實際操作經(jīng)驗。這樣的課程，其實也就頂多能夠幫助大家認識一下FMEA表格中各個欄目的內(nèi)容，介紹一下嚴重度、發(fā)生率、探測度的評價準則，僅此而已。這就像一個講解員給我介紹了一輛汽車，這是方向盤、這是儀表板、這是油門和剎車、這是發(fā)動機，等等。現(xiàn)在請您來造個汽車吧？想造汽車，至少也得介紹一下四大工藝吧？沒個沖、焊、涂、總簡單常識，怎么造汽車?。慷撊绾尾拍茏尨蠹以诿鎸σ粋€具體的產(chǎn)品、面對一個具體的工位的時候，能夠結(jié)合技術(shù)深入分析識別出各種潛在失效模式和失效要因呢？那么，為了做好一份有效的FMEA，好歹也總的有些做FMEA的“四大工藝”吧？目前都有哪些FMEA方法？對的，您想的沒錯。其實當我們深入到通用汽車、福特汽車、大眾汽車等汽車企業(yè)，以及一些國際知名的汽車零部件企業(yè)，在那些FMEA做的好的企業(yè)里面，絕對不是直接面對一張空白的FMEA表格就直接做失效模式識別的，而是需要先做一些準備分析，利用一些來中間交付物來支撐FMEA。目前在國際上應(yīng)用比較多的主要有三種做法：——以德系企業(yè)VDA標準為基礎(chǔ)的FMEA方法；——以福特汽車為主的福特汽車FMEA方法；——以通用汽車為主的通用汽車FMEA方法;曉霜老師將連續(xù)利用幾篇文章，分別給大家做個簡單的介紹。然后再向大家介紹一種曉霜老師潛心研究將近10年的獨創(chuàng)的FMEA方法，考凡FMEA方法，一種結(jié)合質(zhì)量功能展開（QFD）的方法。德系汽車企業(yè)（VDA）的FMEA方法在各種FMEA方法中目前應(yīng)用最為普遍是以德系企業(yè)主的VDA標準中推薦的FMEA方法。這種方法在絕大多數(shù)的德系企業(yè)、歐洲其它國家汽車企業(yè)和部分美系企業(yè)都有普遍的應(yīng)用。目前在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用比較普遍的FMEA軟件IQ-FMEA就是以VDA的方法為基礎(chǔ)的。這種方法，首先是需要針對產(chǎn)品和過程做結(jié)構(gòu)樹分析。分析產(chǎn)品或過程在物理結(jié)構(gòu)上的包含關(guān)系。進而在結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)上，至上級結(jié)構(gòu)開始逐層識別各級結(jié)構(gòu)的功能，直到零部件級。當?shù)竭_零部件級的時候，所識別的就是零部件上的長度、寬度、位置度、硬度、粗糙度、電阻、電容、材料物理性能等技術(shù)參數(shù)了。這種方法在理論依據(jù)上認為，上級系統(tǒng)的功能就是由下級系統(tǒng)的功能所構(gòu)成的，最下級功能組件的功能就是由零部件的技術(shù)參數(shù)構(gòu)成的。在功能樹分析的基礎(chǔ)上，完成故障樹分析。功能樹分析中各級系統(tǒng)所對應(yīng)的功能不能保證，就是功能障礙，就是故障。上級系統(tǒng)的功能障礙就是下級系統(tǒng)的功能障礙導(dǎo)致的。這就是故障樹分析的理論依據(jù)。在故障樹分析的基礎(chǔ)上，所分析對象的失效模式、失效產(chǎn)生的效果、失效產(chǎn)生的原因也就能夠識別了。這種方法，在邏輯思路上是非常清晰的。應(yīng)該講比直接面對空白的一張FMEA表格就開始做填寫表格的方法來說，可以從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理出發(fā)，做正向的分析和識別，可以識別出更多的產(chǎn)品設(shè)計和過程設(shè)計的風(fēng)險。但這種方法的缺點是：——其結(jié)構(gòu)樹限制了功能樹分析的完整性和邏輯性，容易造成功能識別和原因識別的漏項。這種方法，人為地認為影響上級系統(tǒng)的功能的影響要素，僅限于下級系統(tǒng)的功能，而忽視了分析對象以外的相關(guān)件、相鄰件的功能的影響，忽視了外部環(huán)境、邊界條件的影響。此外，在功能樹分析的時候，受限于結(jié)構(gòu)樹的邏輯關(guān)系，而干擾了對功能原理和機理的分析，容易造成影響要素識別的漏項。在曉霜老師看來，屬于要素性思維方式，而不是曉霜老師所推薦的正向產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計開發(fā)人員所應(yīng)具備的機理型思維方式?！δ軜浞治龊凸收蠘浞治?，需要二次重組上下級之間的因果關(guān)系。因為在識別功能、識別故障的時候，受限于結(jié)構(gòu)樹的物理包含關(guān)系。特別是當同一分析對象具備多個功能，而每個功能又有多個要求時。其下級系統(tǒng)的哪些功能是影響上級系統(tǒng)的哪個功能的哪個要求？其邏輯關(guān)系就會變得復(fù)雜了。因而上級功能和故障，與下級系統(tǒng)的功能和故障，相互之間的有機的邏輯關(guān)系就需要二次識別?！荒芎芎玫刈R別非預(yù)期功能的失效模式。這種方法中，沒有相關(guān)支持工具用于識別非預(yù)期功能的出現(xiàn)。福特汽車的FMEA方法福特汽車所采用的方法是使用邊界圖、界面矩陣圖、P圖來支持FMEA。這幾種工具在《FMEA手冊》中以及福特汽車的《FMEA指南》均有所介紹，因而AIAG《FMEA手冊》所推薦的方法，以曉霜老師來看，主要還是來自于福特的FMEA方法。下圖為《福特FMEA指南》中的流程圖。在福特的流程中，把魯棒性問題和錯誤當成兩種不同的方向來看待。魯棒性問題，通俗一點的理解就是分析干擾要素的波動和產(chǎn)品特性在公差內(nèi)的波動時，對產(chǎn)品功能、性能穩(wěn)定性的影響。邊界圖，用一些小方塊來代表一些零部件，用邊界線來劃分哪些零部件屬于研究范圍內(nèi)、哪些不屬于研究范圍內(nèi)的，這樣一種工具。有時也用一些帶有方向箭頭、虛線、實線，來區(qū)別各零部件之間的不同影響關(guān)系。邊界圖，也叫方塊圖。界面矩陣圖，利用研究對象的各要素（不同零部件），構(gòu)成兩兩相關(guān)的矩陣。分析各要素相互影響關(guān)系對預(yù)期功能的積極和消極作用，用來識別非預(yù)期功能。P圖，也稱參數(shù)圖，把系統(tǒng)（研究對象）的輸出區(qū)分為預(yù)期的輸出和錯誤，把系統(tǒng)的輸入?yún)^(qū)別為輸入信號、控制信號、干擾變量。用P圖來幫助識別幾種輸入輸出變量。魯棒性檢查表，是用來深度分析干擾要素對預(yù)期功能和錯誤的影響。魯棒性演示矩陣表，是用來確認魯棒性相關(guān)的測試得到執(zhí)行，使得魯棒性得到驗證。福特汽車FMEA方法的優(yōu)缺點應(yīng)該老老實實地承認，曉霜老師沒有親身直接接觸到福特汽車的FMEA實踐案例，僅僅是通過有限的、可以在公開網(wǎng)絡(luò)所獲得的資料得到一點有限認知。點評不正確，還望大咖們指正。與VDA的方法相比較，福特汽車FMEA方法，第一方面的優(yōu)點是利用界面矩陣圖來識別非預(yù)期功能的出現(xiàn)。而非預(yù)期功能的識別是VDA方法中的漏項。第二方面，福特特別強調(diào)了魯棒性的識別和驗證。除此之外，利用邊界圖來識別分析范圍、利用P圖來識別輸入輸出，從曉霜老師自己在具體案例的試用過程中發(fā)現(xiàn)，這兩種工具的幫助意義并不是很大。邊界圖，或方塊圖，在所分析對象的產(chǎn)品所包含的零部件數(shù)量比較少，產(chǎn)品的運行工況不是很復(fù)雜的情況下，還可以清晰表達出來。但當分析對象的產(chǎn)品比較復(fù)雜，特別是在不同的工況情況向，各要素的影響關(guān)系會隨時間、隨工況發(fā)生變化時，如何試圖用二維的圖形表達三維甚至四維的影響關(guān)系，做方塊圖本身的困惑，會遠遠大于它所能給予我們的幫助。針對這個弊端，曉霜老師采取了多層級樹形質(zhì)量展開表的方法來確定分析對象的范圍和深度。P圖，也存在著同樣的問題。當產(chǎn)品的輸入輸出比較少的時候，兩類輸出、三類輸入，我們還是能夠比較容易地識別完整。甚至每類輸入輸出有三兩項的時候，它們的相互關(guān)系不做區(qū)分地表達在一張圖上也是可以接受的。但對于絕大多數(shù)我們工程技術(shù)人員所面臨的產(chǎn)品時，都是多功能的，每個功能又是有著多方面要求的，每個功能要求又是由多種多項輸入共同完整的。這樣的多輸入多輸出的參數(shù)圖，無法準確表達哪些輸入和哪些輸出之間具有對應(yīng)關(guān)系。在我們后續(xù)做FMEA的時候，還需要二次識別。針對這個弊端，曉霜老師采用直接利用質(zhì)量功能展開表的形式，明確輸入——輸出，即因——果的對應(yīng)關(guān)系。此外，福特方法最大的一個缺點，曉霜老師認為，還是丟棄了功能樹分析的這一強大工具。因而對產(chǎn)品和過程功能的識別，對于實現(xiàn)產(chǎn)品功能的影響要素的識別，能力大大削弱了。通用汽車的FMEA方法曉霜老師多年以前間接了解到這種方法，只能說它可能來自于通用汽車。如果讀到本文的朋友有跟多具體的信息、經(jīng)驗，還望不吝賜教給曉霜。這套方法的流程圖如下，是用方塊圖來支撐一個界面矩陣圖，用所謂的“功能樹”和界面矩陣圖構(gòu)建一個功能矩陣。在功能矩陣和歷史質(zhì)量問題經(jīng)驗庫的支撐下完成FMEA中的風(fēng)險識別。在這套方法中，“界面矩陣圖”、“功能樹”、“功能矩陣”，雖然叫法與其它企業(yè)的方法有著同樣的名稱，但是其內(nèi)容卻有著很大的差異。方塊圖，與福特方法相同，是用方塊代表零部件，用相互之間的連線代表相互影響關(guān)系，用邊界線明確各個零部件是否屬于研究對象范圍內(nèi)。界面矩陣圖，與福特方法的界面矩陣圖相同的地方是，界面矩陣的縱橫坐標也都是各個零部件，構(gòu)成了兩兩相關(guān)的矩陣。但是與福特方法不同，在這里沒有識別各個零部件相互之間的影響關(guān)系是否是對功能有利的還是有害的，沒有要求用正負數(shù)來標注積極作用還是消極作用。而僅用來識別各個零部件相互之間是否有影響關(guān)系，而且要求用文字性說明來明確是什么樣的關(guān)系，例如“螺栓連接”、“焊接”、“數(shù)據(jù)通訊”、“滑動摩擦”等。界面矩陣得到方塊圖的支撐，是因為界面矩陣圖中的縱橫坐標是從方塊圖中識別出來的。功能樹，這里的功能樹和VDA方法的功能樹相比較，只能說是半棵樹。因為它只要求識別出來自客戶的、來自于相關(guān)相鄰系統(tǒng)的、來自于上級系統(tǒng)的、來自于生產(chǎn)過程的功能。而沒有要求把功能的要求識別出來，沒有繼續(xù)分解識別出實效功能要求的技術(shù)手段。這個技術(shù)手段的識別，在這套方法中是放在下一項交付物中來完成的。功能矩陣，這是一個二維矩陣表，縱坐標，也即表格的左邊，是剛剛所說的功能樹中所識別的功能。橫坐標，也即表格的上邊，是來自界面矩陣圖中的各個零部件以及具有相互影響的部件之間的界面。例如某件和某件之間的滑動摩擦副，作為一項界面，在橫坐標中和一個零件一樣，占據(jù)一列。在功能矩陣中，需要識別的是每一項功能都受到哪些零部件、哪些界面的影響。在有影響的縱橫坐標的節(jié)點用打鉤來標注出來。這個方法的指導(dǎo)思想看來是這樣的，“功能是由零部件和零部件相互之間的界面來實現(xiàn)的”。因而在后續(xù)的FMEA中，失效模式的識別，主要是功能矩陣中的所識別的功能不能滿足；而失效產(chǎn)生的原因主要是依賴從功能矩陣中所識別的零部件和界面來獲得提示。通用汽車方法的優(yōu)缺點利用功能矩陣來識別功能，方向性地識別功能的影響要素，在一定程度上幫助了我們盡可能多地識別風(fēng)險。但曉霜老師的觀點是，功能是有要求的，功能的要求不滿足才是失效模式。功能是由構(gòu)成產(chǎn)品的零部件來運作完成的，而功能的要求是由相應(yīng)的零部件上的技術(shù)參數(shù)以及相關(guān)變量共同協(xié)作來完成的。也就是函數(shù)Y=F（x1，x2，x3，...）+δ也就是說我們做功能樹分析或者做功能矩陣分析的時候，應(yīng)該做到從功能出發(fā)，到識別出功能的要求Y，再分解到實現(xiàn)功能要求的技術(shù)手段X的層級。是需要細化到零件上的具體的技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品工作時的各種具體的變量層級，而不能僅僅限制于零部件級。從以上分析，大家可以理解了。這種把功能只能分解到零件和界面層級的功能矩陣，對于識別失效原因的局限性了。此外，這種方法對于識別非預(yù)期功能的失效模式及其影響分析，也缺乏有效支撐工具。因為在這里的界面矩陣圖，已經(jīng)失去了對部件與部件相互影響關(guān)系對產(chǎn)品功能的積極、消極作用的評價。考凡FMEA方法介紹了目前比較成熟的幾種FMEA方法，現(xiàn)在大家應(yīng)該有了這樣一個觀念了：其實質(zhì)量工具是一種活的東西，各家可以有各自的做法，各種做法各有特長。和武林中的功夫一樣，各門各派盡可以演繹出各自的拳腳套路。那么曉霜也就有可以來發(fā)揮一下創(chuàng)造性，創(chuàng)造出考凡門派的FMEA方法了。曉霜老師的這套FMEA方法是從2007年開始具備雛形，在將近10年的實踐反復(fù)應(yīng)用中逐漸完善起來的，因為與各汽車企業(yè)的現(xiàn)行方法相比較，具有明顯的獨特性和原創(chuàng)性，所以請允許曉霜老師把它命名為“考凡FMEA”。下圖是考凡FMEA方法中的DFMEA流程。考凡方法中PFMEA的原理DFMEA原理相同，只是在流程中用到的是過程QFD，此外需要增加一步過程要素和過程變量“變差來源”的識別。另外PFMEA輸出后的支撐文件是控制計劃（CP）、工藝設(shè)計指南、工藝設(shè)計驗證計劃、生產(chǎn)設(shè)備驗收計劃等系列文件。結(jié)構(gòu)樹，與VDA方法中的結(jié)構(gòu)樹相同，用來分析和識別研究對象的物理包含關(guān)系。但在考凡方法中，須增加相關(guān)件、相鄰件、工作介質(zhì)、環(huán)境等要素的識別。功能樹，在考凡FMEA中，在一定程度上脫離了結(jié)構(gòu)樹的束縛。因為在這套方法中我們的功能樹分解不是按照結(jié)構(gòu)樹的層級結(jié)構(gòu)來的，而是按照功能識別、功能要求識別，之后把功能的要求作為函數(shù)Y，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理和工作機理，以函數(shù)關(guān)系式的形式識別影響Y的各自變量。即識別：Y=F（x1，x2，x3，...）+

δ這樣我們會發(fā)現(xiàn)所識別的自變量，既包括了下級零部件的硬件產(chǎn)品特性，也包括了相關(guān)件相鄰件的產(chǎn)品特性，也會包括在工作時的外界環(huán)境的影響、干擾信號、控制信號、工作條件、邊界條件等其它軟硬件變量。產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量功能展開（QFD），這一部分其實是質(zhì)量功能展開四個階段中的第二步，是從產(chǎn)品的功能要求到產(chǎn)品特性的翻譯轉(zhuǎn)換部分，所以我們說是“產(chǎn)品QFD”。它其實就是一個二維矩陣表。其二維表的左邊就是我們功能樹中所識別出來的所有的功能要求Y，二維表上邊就是我們在功能樹中所識別的各自變量x。在用x和Y相互交叉的節(jié)點，用相關(guān)系數(shù)來標注出來在功能樹中就已經(jīng)識別的相互影響關(guān)系。由此可見，產(chǎn)品QFD是嚴格得到功能樹的支撐的。既然我們在產(chǎn)品QFD這個二維矩陣表中，已經(jīng)把產(chǎn)品的功能要求Y和實現(xiàn)產(chǎn)品功能要求的技術(shù)手段X，明確為一個“因-果”關(guān)系矩陣表了。其實DFMEA中的失效模式和失效產(chǎn)生的原因就已經(jīng)很清晰了：——QFD中左邊的功能要求