PFMEA详解—结构分析（二）

6 功能分析

上一篇结构分析主要是分析，产品的功能是由哪一部分实现的。功能分析则是搞清楚如何实现这些要求,今天SunFMEA软件小编继续带大家了解。

要求的实现有两种途径：或者结构元素需要拥有某些功能，或者结构元素受到某些限制。而功能分析（Function Analysis）就是要分析这两种途径。分析方法是通过将流程的功能和要求分解到各个组成部分的功能和要求，并一直分解到最下层工作元素的功能和要求。

作为功能分析的基本工具，运用常见的功能类型、参数图和功能网可以把功能识别得完整且清晰。

6.1 识别功能

功能总结了研究对象需要做的事情，比如印制电路板和盖体组装的功能之一是“用盖体的内卡扣把印制电路板和正确型号的盖体卡扣上”。

功能着眼于动作，所以，描述一个功能需要以动词开头，后面跟着表示受动对象的名词，而为了实现正确的功能，接下来还要说明对功能的要求。要求可能来自组织内部，也可能来自组织外部，比如来自顾客的要求或者法律法规的要求。所以，完整的功能描述是动词+名词+要求。

为了准确地把握流程设计的界限并减少失效识别的遗漏，需要精准地识别功能的期望范围，所以，要求的各个方面也应该得到体现。

比如，对“印制电路板和正确型号的盖体卡扣上”这一功能，既有物料型号的要求，也有卡扣连接尺寸的要求，还有产品不受损坏的要求，对要求的各个方面都应该分别清楚定义。因此，对前述功能的完整描述是“按照图样XYZ的要求，用盖体的内卡扣把印制电路板和正确型号的盖体卡扣上”，在这里，“按照图样XYZ的要求”以及“和正确型号的盖体卡扣上”体现了这些要求。

很多功能都能体现为输入和输出的转化关系，它们能把施加给分析对象的输入转化为它的输出。

有些功能没有明显的输入和输出的转化关系，描述这种功能时，直接描述它们的作用和要求即可。比如，印制电路板和盖体组装另外的一个功能是“运送卡扣好的印制电路板到下一个过程的输入口”，这一功能里看不出明显的输入和输出的关系，但可以直接把这种功能描述成作用。

识别功能时，应该避免功能的遗漏。过程的功能一般可以分为增值功能、检测功能、运输功能、存储功能，利用下表1的过程功能类型表可以减少过程功能的识别遗漏。

注意，产品的功能在它的PFMEA和DFMEA中具有一致性。

识别过程的功能时，要着眼于过程的目的或输出，而不是一个个步骤，步骤是工作元素的功能。比如，过程的功能可能是“按照图样XYZ的要求，用盖体的内卡扣把印制电路板和正确型号的盖体卡扣上”，而不是“把印制电路板放到载具上，印制电路板上电容的方向朝上”以及“压棒压住盖体下移，直到到达预设的停止位置”。

识别人员的功能时，要着眼于人员可能影响产品质量的动作，一般来说，需要包含换型、安装、设置、放物料、组装、拿出料、维修、异常处理等动作。

换型的例子是“换型时，作业员根据产品型号更换对应型号的载具”。安装的例子是“作业员把载具水平地安装到盖体组装设备上”。设置的例子是“作业员设置盖体组装设备的挡块位置”。放物料的例子是“作业员把印制电路板放到载具上，印制电路板上电容的方向朝上”。组装的例子是“作业员把盖体放到印制电路板上，定位柱通过印制电路板定位孔”。拿出料的例子是“作业员把组装好的印制电路板和盖体放到下一工位”。维修的例子是“压棒弯曲时，维护人员卸下旧压棒并换上新压棒”。异常处理的例子是“当盖体组装设备异常停止时，作业员拿出产品放到报废容器”。

识别机器（包括工装夹具）的功能时，一般要识别机器影响产品质量的动作或作用，比如“压棒压住盖体下移，直到到达预设的停止位置”。有时候，对机器的功能进行分析时，有人会选择识别过程特性而不是机器的动作，比如“空气的压力”“压棒的完整性”，这在功能的因果关系上是没问题的，但担心的是有遗漏产生。如果识别成动作，则不仅可以对过程产生清晰的理解，而且可以减少遗漏。至于什么过程特性的错误引起机器动作的错误，将会在失效分析里详细讨论。

值得注意的是，如果遇到检测类动作，除非分析的是检测过程或检测功能，否则，一般不会对此动作再进行分析，而是把它当成探测措施，因为检测动作的错误一般并不会直接造成增值功能的问题，失效原因不能反推回失效模式。所以，过程中有各种动作，有些动作的作用是执行过程的功能，有些动作的目的是探测过程的失效，它们的作用需要区别清楚。

表2展示了用表格软件制作的结构元素、功能和失效汇总，其目的是记录识别的结构元素、功能和失效。表5-12中，高低层次的结构元素从左向右排列，“结构元素”列后面的“功能和要求”列是为了在功能分析时识别此结构元素所有的功能和要求，而“失效”列是为了在失效分析时识别对应功能和要求所有的失效。不同层次的功能、要求以及失效的识别和记录为将来连接这些功能和失效的因果关系建立牢固的基础，而不是在连接功能和失效时，把功能和失效的识别建立在浅层意识和记忆之上。

6.2 识别特性

要求分为功能性要求，也分为非功能性要求，前者通过功能来实现，后者通过限制设计的自由度来实现。为了实现相关方的要求，首先需要把要求转化为功能性要求，对于不能转化为功能的要求，需要识别为非功能性要求，然后赋予其相应的结构元素。

特性是非功能性要求的特殊表达形式。特性指事物特有的性质，一般可以用单词来表达，比如刮水器电子控制单元的重量、颜色或尺寸就是特性，一般在图样或其他规格文件中可以表达它们。因此，用特性来表达要求显得非常清晰且简洁。

在质量控制领域，把特性分成产品特性和过程特性。产品特性是产品特有的性质，会交到顾客手中，一般在产品图样或规格之类的产品文件中可以定义出来，比如盖体和印制电路板的卡扣尺寸；而过程特性是过程特有的性质，一直在过程中存在，一般在作业指导之类的生产文件中可以定义出来，比如载具的型号或程序的型号。

机器和工装夹具的功能一般最终都要落实到特性的控制上，特性是功能实现的根本原因。比如，“压棒压住盖体下移，直到到达预设的停止位置”这一功能就受“空气压力大小”的影响，为了实现这个功能，需要控制空气的压力大小。

6.3 制作参数图

参数图作为一种图示技术，分析了待研究的功能以及影响因素，它既考虑了细节，又给FMEA软件实施团队提供了关于这个功能的大局观。因此，当需要时，可以制作参数图帮助进行功能分析甚至失效分析。

参数图包含以下四个组成部分。

1）功能的输入和输出。输入和输出的识别为功能描述建立了基础，由于输出还分为期望的输出和非期望的输出，因此，非期望的输出还有利于识别一些潜在失效。

2）功能和要求。建立在将输入转化为输出的基础上，功能描述了研究对象预期实现的任务。而要求的识别限定了功能，也限定了过程，同时也为失效的识别提供了基础。

3）噪声因素。噪声因素是那些影响过程的因素。如果不能为过程提供一定的稳健性，那么噪声因素可能导致过程出现问题。因此，对合理范围内噪声因素的应对不足也是失效原因的一部分来源。

4）控制因素。控制因素是那些为了提高过程的稳健性，过程工程师可以改变的过程参数，指出这些参数有利于识别过程特性。

就噪声因素来说，它们会影响功能的实现。一般有四大噪声因素可能影响过程的功能：

1）人员：人员执行的差异；

2）机器：机器或其零部件会随着时间的流逝而发生功能性退化；

3）物料：零部件之间存在差异；

4）环境：过程处在不同的温湿度、振动、灰尘等环境之中。

参数图是过程分析的核心，大多数FMEA的失效其实是参数没有分析彻底。

6.4 连接功能

单纯地识别每个结构元素的功能并不能建立功能的实现方法，而且失效的因果关系建立在功能的相关性之上，孤立的功能描述并不能确定失效的机理，因此，在识别每个结构元素的所有功能之后，需要分析上下层元素功能之间的因果关系，即连接不同层次有因果关系的功能。

连接在一起的众多功能形成了功能网络。功能网络建立了功能的实现方法以及实现目的，这为失效的发生和发展提供了分析框架。

在PFMEA中，容易遗漏的是换型（比如机器和工装夹具的软件和硬件换型、原物料的换型）、安装（比如机器和工装夹具的软件和硬件安装、原物料的安装）、设置，以及所有出错后可能会影响产品质量的维护或问题处理中的动作，这些动作要么属于准备，要么是善后，所以，需要从整个时间维度上考虑所有影响产品的动作。在将来的PFMEA验证中，也可以检查这些容易漏失的部分有没有在PFMEA中得到分析。

6.5.  PFMEA功能分析案例

PFMEA的功能分析可以分为以下三个步骤：

1）为复杂的、创新程度或可靠性要求比较高的功能建立参数图，对于其他功能，也可以运用这种思想来指导分析。

2）识别每个结构元素的功能和要求，对于不能被功能包含的要求，需要用非功能性要求，比如特性来识别。

3）连接上下层具有因果关系的功能和要求，形成功能网络。

按照以上步骤，以印制电路板和盖体组装过程为例子说明如下：