失效模式和效果分析
失效模式和效果分析(Failure Mode and Effect Analysis),是一種用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法。
具體來說,通過實行FMEA,可在產品設計或生產工藝真正實現之前發現產品的弱點,可在原形樣機階段或在大批量生產之前確定產品缺陷。
FMEA最早是由美國國家宇航局(NASA)形成的一套分析模式,FMEA是一種實用的解決問題的方法,可適用於許多工程領域,目前世界許多汽車生產商和電子製造服務商(EMS)都已經採用這種模式進行設計和生產過程的管理和監控。
FMEA簡介
FMEA有三種類型,分別是系統FMEA、設計FMEA和工藝FMEA,本文中主要討論工藝FMEA。
1)確定產品需要涉及的技術、能夠出現的問題,包括下述各個方面:
需要設計的新系統、產品和工藝;對現有設計和工藝的改進;
在新的套用中或新的環境下,對以前的設計和工藝的保留使用;形成FMEA團隊。理想的FMEA團隊應包括設計、生產、組裝、質量控制、可靠性、服務、採購、測試以及供貨方等所有有關方面的代表。
2)記錄FMEA的序號、日期和更改內容,保持FMEA始終是一個根據實際情況變化的實時現場記錄,
需要強調的是,FMEA檔案必須包括創建和更新的日期。
3) 創建工藝流程圖。
工藝流程圖應按照事件的順序和技術流程的要求而制定,實施FMEA需要工藝流程圖,一般情況下工藝流程圖不要輕易變動。
4)列出所有可能的失效模式、效果和原因、以及對於每一項操作的工藝控制手段:
4.1 對於工藝流程中的每一項工藝,應確定可能發生的失效模式.
如就表面貼裝工藝(SMT)而言,涉及的問題可能包括,基於工程經驗的焊球控制、焊膏控制、使用的阻焊劑
(soldermask)類型、元器件的焊盤圖形設計等。
4.2 對於每一種失效模式,應列出一種或多種可能的失效影響,
例如,焊球可能要影響到產品長期的可靠性,因此在可能的影響方面應該註明。
4.3 對於每一種失效模式,應列出一種或多種可能的失效原因.
例如,影響焊球的可能因素包括焊盤圖形設計、焊膏濕度過大以及焊膏量控制等。
4.4 現有的工藝控制手段是基於目前使用的檢測失效模式的方法,來避免一些根本的原因。
例如,現有的焊球工藝控制手段可能是自動光學檢測(AOI),或者對焊膏記錄良好的控制過程。
5)對事件發生的頻率、嚴重程度和檢測等級進行排序:
5.1 嚴重程度是評估可能的失效模式對於產品的影響,10為最嚴重,1為沒有影響;
事件發生的頻率要記錄特定的失效原因和機理多長時間發生一次以及發生的幾率。
2 如果為10,則表示幾乎肯定要發生,工藝能力為0.33或者ppm大於10000。
5.2 檢測等級是評估所提出的工藝控制檢測失效模式的幾率,列為10表示不能檢測,1表示已經通過目前工藝控制的缺陷檢測。
5.3 計算風險優先數RPN(riskprioritynumber)。
RPN是事件發生的頻率、嚴重程度和檢測等級三者乘積,用來衡量可能的工藝缺陷,以便採取可能的預防措施
RPN最壞的情況是1000,最好的情況是1,確定從何處著手的最好方式是利用RPN的pareto圖,篩選那些累積
等級遠低於80%的項目。
推薦出負責的方案以及完成日期,這些推薦方案的最終目的是降低一個或多個等級。對一些嚴重問題要時常
考慮拯救方案,如;
一個產品的失效模式影響具有風險等級9或10;
一個產品失效模式/原因事件發生以及嚴重程度很高;
一個產品具有很高的RPN值等等
APQP:英文全稱:Advanced Product Quality Planning and Control Plan(產品質量先期策劃和控制計畫)
APQP:用來確定和制訂確保產品讓顧客滿意所需的步驟。目標是促進與所涉及的每一個人的聯繫,以確保所要求的步驟按時完成。是一種結構化方法。
其要點:
-結構化、系統化的方法;
-使產品滿足顧客的需要的期望;
-團隊的努力,橫向職能小組是重要方法;
-從產品的概念設計、設計開發、過程開發、試生產到生產,以及全過程中的信息反饋、糾正措施和持續改進活動;
-不斷採取防錯措施,不斷降低產品風險的過程;
-持續改進;
-制訂計畫是重要的輸出;
-制訂和實施時間表
FMEA相關
製造者協會
FEMA(Flavour Extract Manufacturers′As-sociationm 美國食品香料和萃取物製造者協會),成立於1956年,它是一個行業自律性組織。FMEA組織內有一個專家組,它由行業內外的化學家、生物學家、毒草理學家等權威人士組織。我國食品香料理髮標準就是參照美國FEMA的GRASA表有關規定製定的。
FEMA自1965年公布第一批GRAS名單以來(公開發表於“Food-Technology”雜誌上),對每個經專家評價為安全的食用香料都給一個FEMA編號,編號從2001號開始,2013年已達4068號,即共允許食用2600多種食用香料FEMA GRAS得到美國FDA的充分認可,作為國家法規在執行。
Real Essential在產品管理於經營活動中,全部以FEMA GRAS名單為標準,全面接軌國際權威標準,對每一位消費者負責。
FEMA有2000全職工作人員和4000後備人員,總部位於華盛頓特,FEMA下設10個區域辦公室。Mount Weather Emergency Assistance Center、國家應急培訓中心(National Emergency Training Center)3個國家處置服務中心。如圖所示:
FEMA的合作夥伴為州和當地應急管理機構、27個聯邦機構和美國紅十字會。FEMA的目標是保障人民的生命財產安全並且要有利於災後的恢復重建工作。
FEMA的任務包括:制定國家應急預案及其預案演練;人員培訓;信息共享;社區和家庭安全預案建立。
應急回響機制
1)應急回響的目標:保護人員;降低原生災害造成的損失;最小化次生、衍生災害造成的損失。
2)應急回響的內容:保護受災區域的安全;疏散受威脅區域的人員;搜救傷員;提供緊急醫療救護;提供疏散人員和其他傷員的避難場所。
3)應急回響程式:調動聯邦政府資源和發布災害後果;災害處置:調動所有聯邦機構進行應急處置;整合聯邦、州、少數部落和地方應急回響計畫;後勤管理目標是提供準備的資源、時間、技術、地點、經費等;災後恢復重建:與地方政府一道,幫助社區進行恢復重建;前期目標是恢復社區的基礎設施。這些基礎設施包括供水系統、污水處理系統、電力系統、燃料系統、無線電通訊系統和交通系統等,最終目標是將社區的生活恢復到災難發生前的正常狀態。
4)應急回響具體措施
短期措施主要是救濟和災後復原,主要包括:清除通往受災地區的廢墟;復興基本經濟活動;恢復政府基本服務;向災民提供住宿、衣物和食物。
長期措施主要是恢復重建工作,主要包括:重建重要建築設施,包括建築物、道路、橋樑和大壩等;復興當地的經濟系統:提供州和地方政府的恢復重建經費支持。
(2)州與城市層面聯邦政府不負責城市安全,而城鄉安全防護是州和城市的職責。如紐約市,為了應對恐怖攻擊,大停電,自然災害等,市政應急包括三個層面:
第一層面是“應急反應部隊(first responders)”,包括警察,消防和緊急醫療救助負責指揮和救助。
第二層面是政府各部如交通、醫院、衛生等,及私立企業(private sector)共150個單位,統一由應急管理辦公室(OEM)指揮。
第三層面是州長或市長與各局局長,負責政策層面的決策,與聯邦政府溝通,主要負責根據需要啟動國民自衛隊(National Guard)等投入應急工作中。
美國應急隊伍包括應急管理隊IMT(Incident Management Team)和應急救援隊(如消防隊、城市搜救隊和醫療隊等),並根據突發事件的複雜性也分為五級,具備不同的應急能力。美國應急管理的核心理念是“專業應急”,即應急管理中各個角色必須具備相應的專業能力,而政府的領導層主要進行政策、策略以及涉及全局的重大決策。應急管理隊IMT、要求具有全面、綜合的應急能力,可以妥善處置各類突發事件。政府對應急管理隊的各個職位、各個級別都設定了相應的培訓要求和考核、資格認定機制。美國應急管理規定第三級及以上的突發事件應急需要相應的應急管理隊進行指揮。因此,政府專門建立應急管理隊,並按照ICS組織結構設定其中的職位,發生突發事件時部署到各級應急指揮崗位。
美國應急救援分為軍方和政府兩類。災害發生時,軍方在總統命令下參加救援,如空中救援力量及陸軍工程兵部隊等。州長可以調用國民警備隊。政府的各類應急救援主要由警察、消防隊伍、EMS來承擔,消防隊伍中一般分為火災、危化品、地震救援等不同功能小組。如美國伊州有39個應急救援隊伍,根據級別不同,分別歸當地政府或者州政府調遣。各種管線事故,民間(拖車服務等)或公司(水電氣和交通公司等)的力量會參與。還有紅十字會,教會及志願者參與。
(3)私營企業和社會機構層面美國政府的力量相對薄弱,救援和恢復重建工作大量依靠民間力量完成。私營企業主要包括各類公司,如水電氣公司、垃圾清理公司等以及大學和非政府組織(NGO)等。
1)私營企業
私營企業負責自己部門的應急管理工作,主要通過防護和保險進行平衡(通過防護措施降低保險),但企業之間的互助增強抗災能力比較薄弱。
當其他方面的救援已無法進行時,非政府組織(NGO)應與第一責任人、各級政府以及其他的機構和組織合作,為維持生命、減少身體和心理傷害、促進受災民眾的恢復提供基本救助服務。
全美國大約有30多個得到政府承認,可在災難中進行救助活動的全國自願者組織(NVOAD),它們對災難管理和各級政府的應急努力提供重要的幫助。比如,野生動物的救助和安置。
2)私人部門
美國國土安全部和國家應急預案中的主要機構及支援機構與私人部門有效地合作以分享信息,組織活動課程,統一使用可利用的資源預防、準備、應對和補救全國性的突發事件。國土資源部可利用具有廣泛代表性的私營諮詢組織來提供有關事故管理和與緊急應對的建議。
私人部門在全國性緊急事件期間的任務、責任和參與根據組織的性質和事件的類型與影響而不盡相同。私人部門根據地方的公共-私人應急計畫、互助協定或政府要求可提供應急資源,其中包括專業隊伍、設備和先進技術。在州或地方的緊急事件應對和準備行動中充當政府的積極夥伴,與政府分享信息,確認風險,提供捐助和贈與等。某些私營公用事業和高危企業的業主和經營者應擔負起準備、預防和應對意外事故的責任。
3)美國紅十字會
美國紅十字會受國會的委託負責災民需求,其在各地的分支機構幫助社區建立防災能力、並在災害發生後給予救助。他們有少量的機構人員,並套用大量的自願者,主要負責六個方面就在協助工作。
一是災害衛生服務:提供緊急救助(first aid),填寫藥方,收集和分發血漿。如很多老人和病人每天需要醫藥,但災害發生後,醫院和醫生聯繫不上,需要有人幫助填寫藥單,這樣才能買藥。填寫藥單需要藥劑師,在災害過程中,紅十字會負責這個工作,這個工作需要大量的醫護志願者。
二是心理健康服務:為大量災民提供災難心理救援健康諮詢和撫慰。
三是福利詢問服務:讓分散的家庭團聚,讓災區外家庭知道災區內親屬的情況。
四是家庭服務:滿足災民立即時和長期的基本生活需求,如衣服、家具、暫時居住地方、謀生工具等。
五是後勤保障:保障救援人員和災民的食品和居住。
六是其他服務,主要包括災害損失評估、通信服務、志願者的管理工作、物流配送、政府間關係、民眾服務等。
由此可見,美國紅十字會在救災過程中起到十分關鍵的作用,是民間救援力量的領導,並在政府的應急管理辦公室(OEM)都有紅十字會的聯絡員,承擔與政府各部門的有效溝通(部分應急辦的功能),救災服務(民政部和居委會的工作),志願者管理(人員管理)和社會捐贈(財務管理)。
4)社會捐贈和保險
美國的社會捐贈主要由社會團體負責,以紅十字會為主,宗教團體、民間社團也發揮重要作用。美國對社會捐贈的使用比較透明,如在911事件中,因為捐款踴躍,美國紅十字會原本打算截留2億美元,用於補償911之前恐怖攻擊事件的受害者。但最終導致民眾強烈反對,最終紅十字會的領導下台,紅十字會名聲受損。
保險公司在災害救助中發揮巨大作用,如下圖所示。相對來說,我國的巨災保險缺失,主要靠社會捐款。
在災損評定過程中,民間力量也起到重要主要。如卡特里娜颶風事件,動員了大量民間力量進行短期培訓,進行災損評估工作。