2020年11月6日,我参加聪脉(上海)信息技术有限公司主办的“中国FMEA峰会”后受到感召,决定阅读、翻译和消化俄罗斯在《质量管理方法》杂志上发表的有自身特色的FMEA系列文章。文章共计6篇(51页),分为4个部分。①2019年第6期:分析13种FMEA软件;②2019年第7、8、9期:IDEF0在FMEA的应用;③2019年第12期:BPMN在FMEA的应用;④2020年第4期:本体论在FMEA的应用。此外还有一篇相关的英语文献(7页)。
美德合作的最新版FMEA是2019年7月发布的,俄罗斯选择与其同时发布自具特色的FMEA系列文章,值得关注。美俄是航空航天领域的双雄,上海飞机设计研究院就有中俄共同研制的客机项目,而FMEA这个方法最初就是从航空航天领域搞起来的。俄罗斯的《质量管理方法》杂志也有专门介绍美德合作的最新版FMEA的文章,但现在还读不到的2020年12期上的文章。从上述6篇文章看,俄罗斯的FMEA应用密切联系软件,可能甚于中国。联想到我曾在上海质量协会听日本专家作“数字技术7大手法”报告(上海质协培训中心已引进这个课程),感到传统的“人、机、料、法、环、测”这些要素中,似乎应当加上一个新要素“数”,以反映和顺应时代的发展。我自2008年后比较认真地研究FMEA,讲课反响也不错,在天津的《质量春秋》杂志2016年第3期发表了联系FMEA的《试谈历练与风险控制》的文章。但我有自知之明,与众多参加聪脉FMEA峰会的人相比,我缺乏在企业实际推动、实施FMEA的经验,也没有设计和开发FMEA软件的经验。我作为一个传声筒,把俄罗斯的FMEA特色介绍给中国的同行们,让他们来了解、辨识和开发利用,如能有所效用,则幸甚。当然若有机会,我也愿意在企业实际操练FMEA。
本文分两大部分,每部分介绍前述4个部分的两个部分。
FMEA方法(失效模式与影响分析)的应用,是基于质量管理流程的目的,使生产过程中最为关键的步骤突显出来。它被用来对可能的错误进行分析和分类,这对系统工作的运作至关重要。这与使用信息技术有关,需要选择相关的软件。目前,在市场上有几十种不同的软件产品来支持FMEA。哪一种更受欢迎?
可以理解的是,单独使用WORD和EXCEL是更便宜的信息支持FMEA方法,但都局限于形成和打印协议,几乎不允许形成这些方法的系统性信息支持。对于小型企业是出路,但是,一旦超越每年产品单位的极限,形成数据库就是必要的,这同样减少分析的时间和对包括FMEA报告在内的修改。在这种情况下,通常使用专门软件产品作为信息支持,它们或者直接为FMEA设计,或者有单独模块作为相应的工具包。
为了比较市场上提供的软件产品以帮助使用FMEA,我们制定以软件产品有效工作的必要性为形式的比较标准。
需要首先考察该方法的算法,特别是缺陷分析算法来确定FMEA支持软件产品的需要。这个算法简要地以下面方式展现:
1)列出生产过程的零件或操作成分清单,并描述产品或过程的总体结构;
2)做出前述每项元素的基本与补充功能的定义;
3)做出第一项中每个元素的需求清单定义;
4)基于第二和第三项识别潜在缺陷;
5)对于每一个潜在的缺陷,确定潜在后果的清单,并估计其严重性分值S;
6)对于每一个潜在的缺陷,确定其发生的机制和起因启动的清单;
7)制定预防潜在缺陷的措施清单,并确定每个原因/缺陷的发生分值O;
8)确定检测原因/缺陷所需的措施清单,并确定检测分值D;
9)计算优先风险数RPN=S·O·D,和/或使用其它方法来评估风险;
10)为降低风险选择优先的缺陷/原因,来评估总风险(可能有几种方法:RPN排序、优先措施矩阵等);
11)对于选定的缺陷/原因,形成降低风险的措施,任命负责人,计划实施期限;
12)监测降低风险措施的执行情况,并重新评估风险水平,以评估执行措施是否足够(重新评估和给出S、O、D和RPN的分值,进一步评估风险);
13)形成FMEA报告,存档和随后的文档管理,包括更新。
从第4到10项实施直接的分析,第1-3项是做准备的,第11-13项是为了风险管理和分析结果的后期文档。虽然第12项可以在产品或过程具有重大变化的情况下,做出完整的风险分析,但也可能采取的降低风险的措施不到位,而回到算法的第4项。
二、IDEF0在FMEA的应用
FMEA方法广为人知,经常用在产品设计和它生产过程的风险分析中。一方面,这种方法的流行是由于其普遍性、相对简单性和结果的重要性,从而提高产品和过程的可靠性和质量。另一方面,许多企业被迫按照客户的要求使用FMEA方法。具体来说,这一要求是由汽车制造商对汽车零部件供应商提出的。
在许多文献中,对FMEA的程序有不同程度细节的描写。但描述充其量不过是简单的流程图,列出了基本行动的顺序,但没有说明文件(更不用说信息)和责任人的流程,或程序模型的结构非常有限。
俄罗斯借助记号法IDEF0开发FMEA过程模型。IDEF,是ICAMDefinition的缩写,是指一个家族的系统和软件工程领域的建模语言。它初于20世纪70年代在俄亥俄州美国空军材料实验室,由赖特 – 帕特森空军基地的Dennis E. Wisnosky, Dan L. Shunk等人发起。IDEF涵盖了广泛的用途,从功能建模到数据模拟,面向对象的分析和设计,以及知识获取。IDEF图表有很多类型,包括IDEF0至IDEF14。
对于FMEA下述5个阶段,分别记为A1~A5:
FMEA的IDEF0模型以最高层A0画出上述5个阶段的图形,见图1:
如果孤立地看A1~A5的每个图,它们有点像AIAG推荐的乌龟图。中间的矩形(身体)是过程,左面进去的(尾巴)是输入,右面出来的(头部)是输出,但本来在四肢上的内容移到身体的上下两侧了。但重要的是,乌龟图仅适用于孤立过程,现在各个乌龟图互相耦合起来了,形成复杂的网络,使FMEA整个流程显得形象、直观。
图1:A0层的IDEF0图
对A0层,还配有两个表,即输入输出表和资源保障表,见表1和表2。这两个表的具体内容,基本上在图1上已标识出来了,只不过列成表格后更易查阅罢了。
表1:FMEA程序阶段的输入输出(A0级)
输入 |
阶段(过程) |
输出 |
•开始程序的命令 •项目的原始信息
|
准备与计划(启动)(A1) |
•目标、任务、分析范围 •模拟数据 •项目数据 •FMEA团队工作方法 •团队工作计划表 •准备好的设施、设备和材料 |
•目标、任务、分析范围 •模拟数据 •项目数据
|
结构和功能的分析(A2) |
•流程图(对象结构) •流程图(流程结构) •(对象)功能描述 •对象要求清单 |
•目标、任务、分析范围 •模拟数据 •项目数据 •流程图(对象结构) •流程图(流程结构) •(对象)功能描述 •对象要求清单 •根据故障模式的无效措施清单 |
风险评估(A3) |
•故障清单 •原因分析曲线图 •后果分析曲线图 • FMEA协议 |
FMEA协议 |
开发和实施纠正措施以降低风险(A4) |
• FMEA协议 •纠正措施报告 •根据故障模式的无效措施清单 |
•流程图(对象结构) •流程图(流程结构) •(对象)功能描述 •对象要求清单 •故障清单 •原因分析曲线图 •后果分析曲线图 • FMEA协议 •纠正措施报告 |
FMEA结果报告(完成现行程序)(A5) |
•FMEA结果报告 •经批准的FMEA协议 |
表2:FMEA程序各阶段的资源保障(A0级)
资源类型 |
资源清单 |
阶段 |
人员 |
•项目经理 • FMEA团队经理 •消费者代表 •开发部代表 |
A1 |
• FMEA团队经理 • FMEA团队成员 •开发部代表 |
A2 |
|
• FMEA团队经理 • FMEA团队成员 •开发部代表 |
A3 |
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• FMEA团队经理 • FMEA团队成员 •负责实施纠正措施的人 |
A4 |
|
• FMEA团队经理 • FMEA团队成员 |
A5 |
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设备和材料 |
•计算机(保证编程工作的如WORD、EXCEL和其它软件),办公设备,(扫描仪、复印机、电话、投影仪),联系因特网的局域网 •文具器材、纸张和其它材料 •支持FMEA和纠正行动的软件(如果存在的话) |
|
生产环境 |
设备齐全的FMEA团队的办公室(桌子、椅子、黑板、屏幕等) |
最后还给出应管理的文档:
完全类似最高层A0的“四件套”:IDEF0图,输入输出表、资源保障表及管理文档,俄罗斯的上述文献分别给出第2层A1~A5的“四件套”,及附加的第3层A12“FMEA团队的形成”及A32“故障模式分析”的“四件套”。有了这些丰富的图表(共计有9图19表),FMEA程序的实施应当更有遵循和参照,这是值得期待的。这些图表就有点像交通地图手册。记得聪脉公司的FMEA峰会上,FMEA专家黄莹的报告强调谨防FMEA实施过程中的8个“坑“。这些“坑“能否标在上面比喻的交通地图上?若能,一定形象且醒目。也有的人强调做FMEA”最关键是如何把变化中的动态管理做到极致、如何总结归纳“。对绝大多数的人来说,做FMEA并非是”老司机“,有比较详尽的交通地图手册在手,FMEA的动态管理会顺利、有效得多。对众多“新手上路”来说,交通地图手册简直是必须的了。
后记:俞老师擅长数理统计,精通俄文,长期研究各种质量工具的理论方法,并在将质量工具有效运用到实践中做了很多有益的尝试,笔耕不辍,每年发表质量管理相关论文数十篇。此文让我们了解到俄罗斯在FMEA方面的研究情况,开阔了我们的思维,衷心感谢俞老师的辛勤付出!同时我们也热诚欢迎有识之士踊跃投稿,共同探索FMEA的奥妙!