CN102156820A - 一种机械装配工艺的危害性分析方法 - Google Patents

Abstract

一种机械装配工艺的危害性分析方法，该方法有五大步骤：步骤一、确定工艺故障模式的严酷度等级；步骤二、确定工艺故障模式的发生概率等级；步骤三、确定工艺故障模式的被检测难度等级；步骤四、计算工艺故障模式的风险优先数；步骤五、确定关键工艺故障模式。本发明在已有的工艺危害性分析方法的基础上使用定量化的手段，对工艺故障模式的严酷度等级、发生概率等级及被检测难度等级进行了数理分析和确定，可操作性强；所需要的参数和数据与实际结合更加紧密，获取更加方便，操作更加容易，它在工艺可靠性工程技术领域宜于推广。

Description

一种机械装配工艺的危害性分析方法

技术领域

本发明涉及一种机械装配工艺的危害性分析方法，它致力于保证产品在机械装配过程中的可靠应用，降低应用风险，属于工艺可靠性工程技术领域。

背景技术

危害性分析是指对产品中的每个故障模式发生的概率及其危害程度所产生的综合影响进行分析，以全面评价产品各种可能出现的故障模式的影响。

目前工程实际中，产品的危害性分析工作主要依据GJB/Z 1391-2006《故障模式、影响及危害性分析指南》进行。但是，此标准中关于工艺方面的危害性分析的内容不是很多，操作性不强。

标准中提出的危害性分析方法包括两种：风险优先数(RPN)法和危害性矩阵法。其中，风险优先数法需要对每一个故障模式的严酷度(S)、发生概率(O)、被检测难度(D)三个等级进行评价，三者相乘得到对应的RPN值，RPN值较高的故障模式确定为关键故障模式；危害性矩阵法则是利用失效率、工作时间等参数计算出每一个故障模式的危害度，通过作图的方法确定关键故障模式。在这两种方法中比较常用的是风险优先数法，但是这个方法在分析的过程中主观的因素较多，标准中关于等级的确定依据不够明确，对于机械装配工艺并不适用。

发明内容

1、目的；本发明的目的是提供一种机械装配工艺的危害性分析方法，该方法可操作性强，能够提高产品机械装配工艺的可靠性。

2、本发明的技术方案：

本发明一种机械装配工艺的危害性分析方法，该方法具体步骤如下：

步骤1：确定工艺故障模式的严酷度等级：根据故障模式费用损失和时间损失来确定其严酷度等级。

步骤2：确定工艺故障模式的发生概率等级：根据故障模式在类似装配过程中的失效数据统计，确定其发生概率等级。

步骤3：确定工艺故障模式的被检测难度等级：根据检测故障模式的难易程度来确定其被检测难度等级。

步骤4：计算工艺故障模式的风险优先数：根据步骤1、2和3确定的严酷度、发生概率和被检测难度等级，计算其对应的风险优先数。

步骤5：确定关键工艺故障模式：根据步骤4计算得到的风险优先数，在通过专家小组评审的方式确定风险优先数门限值之后，将风险优先数高于门限值的工艺故障模式定为关键工艺故障模式，在后续工作中重点关注。

其中，在步骤1中所述的工艺故障模式严酷度等级的划分，采取一种费用损失和时间损失综合考虑的方法来确定，其具体过程如下：

1)分析已经确定的工艺故障模式发生后，会造成的费用损失，其计算公式如下：

W(C_j)＝W₁(C_j)+W₂(C_j)

式中，W(C_j)为产品某个工艺故障模式导致的总费用损失；W₁(C_j)为由该工艺故障模式直接导致的经济损失，包括产品损坏、材料消耗、工具磨损、人工费用等的损失；W₂(C_j)为对产品或工艺设备进行检测和维修的费用。

2)分析已经确定的工艺故障模式发生后，会造成的时间损失，其计算公式如下：

T(C_j)＝T₁(C_j)+T₂(C_j)+T₃(C_j)

式中，T(C_j)为产品某个工艺故障模式导致的总时间损失；T₁(C_j)为该工艺故障模式直接导致的时间损失，包括替换和修复故障部位等的工作时间；T₂(C_j)为发生该工艺故障模式后，需要重复进行本工艺过程的时间；T₃(C_j)为该工艺故障模式可能引起的其他时间损失。

3)根据每个工艺故障模式的费用损失和时间损失，结合表1确定工艺故障模式的严酷度等级(两者对应等级不一致时，选取较高的严酷度等级)。

表1工艺故障模式严酷度等级评分准则表

影响程度	影响严重性后果说明	严酷度等级
			灾难的	推迟工作导致无法完成；费用损失占产品总价值的80％以上	10
致命的	推迟工作占进度要求的80％以上；费用损失占产品总价值的60％-80％	9
			极重的	推迟工作占进度要求的60％-80％；费用损失占产品总价值的40％-60％	8
严重的	推迟工作占进度要求的40％-60％；费用损失占产品总价值的20％-40％	7
			中度的	推迟工作占进度要求的30％-40％；费用损失占产品总价值的10％-20％	6
轻度的	推迟工作占进度要求的20％-30％；费用损失占产品总价值的5％-10％	5
			较轻的	推迟工作占进度要求的10％-20％；费用损失占产品总价值的3％-5％	4
轻微的	推迟工作占进度要求的5％-10％；费用损失占产品总价值的1％-3％	3
			微小的	推迟工作占进度要求的5％以下；费用损失占产品总价值的1％以下	2
可忽略的	对工作进度影响可以忽略；费用损失可以忽略	1

其中，在步骤2中所述的工艺故障模式发生概率等级采取工序故障发生概率累加的方法计算，它可以应用在小批量的机械装配工艺危害性分析中，其方法如下：

1)对之前其它产品的机械装配过程的相关故障数据进行收集，统计机械装配工艺所包含基本工序的故障模式及相应的发生概率。

2)将由这些基本工序组成的每一个机械装配工艺看作可靠性串联模型，基本工序的相应故障发生概率的乘积就是所需要的工艺故障模式发生概率水平。其公式如下所示。

$O\left(C_j\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}O\left(C_i\right)$

式中，O(C_j)为某个工艺故障模式的发生概率；O(C_i)为该工艺故障模式所包含的基本工序相应故障的发生概率；n为该工艺所包含的基本工序数目。

其中，在步骤3中所述的工艺故障模式被检测难度等级评分准则如下表所示。

表2工艺故障模式被检测难度等级评分准则表

其中，在步骤4中所述的风险优先数的计算，采取步骤1、2、3获得的严酷度等级、发生概率等级、被检测难度等级相乘得到，公式如下所示：

RPN(C_j)＝S(C_j)×O(C_j)×D(C_j)

式中，RPN(C_j)为某个工艺故障模式风险优先数；S(C_j)为该工艺故障模式严酷度等级；O(C_j)为该工艺故障模式发生概率等级；D(C_j)为该工艺故障模式被检测难度等级。

其中，在步骤5中所述的风险优先数门限值是通过专家小组评审的方式确定，专家小组一般由工艺师、可靠性分析师等相关专业人员组成。

3、本发明提供了一种基于机械装配工艺自身特点和应用要求的危害性分析方法，其优点主要有：

1)在已有的工艺危害性分析方法的基础上，填补了机械装配工艺方面危害性分析方法的空白，更有针对性；

2)实现部分定量化：本方法使用较为定量化的手段，对工艺故障模式的严酷度等级和发生概率等级进行了确定；

3)可操作性强：本方法所需要的参数和数据与实际结合更加紧密，获取更加方便，操作更加容易，利于推广。

附图说明

图1是本发明流程框图

具体实施方式

下面结合具体的实施案例，对本发明所述的基于机械装配工艺自身特点和应用要求的危害性分析方法进行详细说明。

案例：应用于液压起竖装置

本发明以液压起竖装置为例，说明基于机械装配工艺自身特点和应用要求的危害性分析方法。

首先，需要明确液压起竖装置机械装配工艺包括：零部件清洗，与其他部件螺纹连接，校正、调整与配作，装配平衡，验收等。

前期工作中确定的液压起竖装置机械装配中的主要工艺故障模式包括：清洗不干净，残留杂物；螺纹连接不牢固；螺纹连接过紧；校正过大；校正不够；装配平衡不够。具体的机械装配工艺危害性分析方法实施步骤如下：

步骤1：确定工艺故障模式的严酷度等级：根据工艺故障模式费用损失和时间损失来确定其严酷度等级。本例中的产品总价值为50万元，工作进度安排为30天。根据现场统计数据，各工艺故障模式的具体费用损失、时间损失见表3所示，进而结合表1确定的严酷度等级见表5所示。

表3液压起竖装置工艺故障模式费用损失和时间损失

步骤2：确定工艺故障模式的发生概率等级：根据工艺故障模式在类似装配过程中的失效数据统计，确定其发生概率。本例中，根据以往工序故障模式统计数据，各工序及工艺故障模式的发生概率见表4所示。

表4液压起竖装置工艺故障模式发生概率

步骤3：确定工艺故障模式的被检测难度等级：根据检测本例中工艺故障模式的难易程度，结合表2内容，确定每个工艺故障模式的被检测难度等级，具体见表5所示。

步骤4：计算工艺故障模式的风险优先数：根据步骤1、2和3确定的严酷度、发生概率和被检测难度等级，计算本例中所有工艺故障模式的风险优先数，具体见表5所示。

步骤5：确定关键工艺故障模式：在步骤4计算得到的各工艺故障模式风险优先数基础上，通过可靠性专家和具体工艺专家讨论评审的方式，确定风险优先数门限值为5。所以，风险优先数高于门限值的工艺故障模式只有“装配平衡不够”，将它定为关键工艺故障模式，在后续工作中重点关注。

表5液压起竖装置机械装配工艺危害性分析表

Claims (6)

1.一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤1：确定工艺故障模式的严酷度等级：根据故障模式费用损失和时间损失来确定其严酷度等级；

步骤2：确定工艺故障模式的发生概率等级：根据故障模式在类似装配过程中的失效数据统计，确定其发生概率等级；

步骤3：确定工艺故障模式的被检测难度等级：根据检测故障模式的难易程度来确定其被检测难度等级；

步骤4：计算工艺故障模式的风险优先数：根据步骤1、2和3确定的严酷度、发生概率和被检测难度等级，计算其对应的风险优先数；

步骤5：确定关键工艺故障模式：根据步骤4计算得到的风险优先数，在通过专家小组评审的方式确定风险优先数门限值之后，将风险优先数高于门限值的工艺故障模式定为关键工艺故障模式，在后续工作中重点关注。

2.根据权利要求1所述的一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：在步骤1中所述的工艺故障模式严酷度等级，采取一种费用损失和时间损失综合考虑的方法来确定，其具体过程如下：

1)分析已经确定的工艺故障模式发生后，会造成的费用损失，其计算公式如下：

W(C_j)＝W₁(C_j)+W₂(C_j)

式中，W(C_j)为产品某个工艺故障模式导致的总费用损失；W₁(C_j)为由该工艺故障模式直接导致的经济损失，包括产品损坏、材料消耗、工具磨损、人工费用等的损失；W₂(C_j)为对产品或工艺设备进行检测和维修的费用；

2)分析已经确定的工艺故障模式发生后，会造成的时间损失，其计算公式如下：

T(C_j)＝T₁(C_j)+T₂(C_j)+T₃(C_j)

式中，T(C_j)为产品某个工艺故障模式导致的总时间损失；T₁(C_j)为该工艺故障模式直接导致的时间损失，包括替换和修复故障部位等的工作时间；T₂(C_j)为发生该工艺故障模式后，需要重复进行本工艺过程的时间；T₃(C_j)为该工艺故障模式可能引起的其他时间损失；

3)根据每个工艺故障模式的费用损失和时间损失，结合下表确定工艺故障模式的严酷度等 级，两者对应等级不一致时，选取较高的严酷度等级；

工艺故障模式严酷度等级评分准则表

  影响程度   影响严重性后果说明   严酷度等级   灾难的   推迟工作导致无法完成；费用损失占产品总价值的80％以上   10   致命的   推迟工作占进度要求的80％以上；费用损失占产品总价值的60％-80％   9   极重的   推迟工作占进度要求的60％-80％；费用损失占产品总价值的40％-60％   8   严重的   推迟工作占进度要求的40％-60％；费用损失占产品总价值的20％-40％   7   中度的   推迟工作占进度要求的30％-40％；费用损失占产品总价值的10％-20％   6   轻度的   推迟工作占进度要求的20％-30％；费用损失占产品总价值的5％-10％   5   较轻的   推迟工作占进度要求的10％-20％；费用损失占产品总价值的3％-5％   4   轻微的   推迟工作占进度要求的5％-10％；费用损失占产品总价值的1％-3％   3   微小的   推迟工作占进度要求的5％以下；费用损失占产品总价值的1％以下   2   可忽略的   对工作进度影响可以忽略；费用损失可以忽略   1

3.根据权利要求1所述的一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：在步骤2中所述的工艺故障模式发生概率等级采取工序故障发生概率累加的方法计算，它应用在小批量的机械装配工艺危害性分析中，其具体过程如下：

1)对之前其它产品的机械装配过程的相关故障数据进行收集，统计机械装配工艺所包含基本工序的故障模式及相应的发生概率；

2)将由这些基本工序组成的每一个机械装配工艺看作可靠性串联模型，基本工序的相应故障发生概率的乘积就是所需要的工艺故障模式发生概率水平；其公式如下所示：

式中，O(C_j)为某个工艺故障模式的发生概率；O(C_i)为该工艺故障模式所包含的基本工序相应故障的发生概率；n为该工艺所包含的基本工序数目。

4.根据权利要求1所述的一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：在步骤3中所述的工艺故障模式被检测难度等级评分准则如下表所示：

。

5.根据权利要求1所述的一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：在步骤4中所述的风险优先数的计算，采取步骤1、2、3获得的严酷度等级、发生概率等级、被检测难度等级相乘得到，公式如下所示：

RPN(C_j)＝S(C_j)×O(C_j)×D(C_j)

式中，RPN(C_j)为某个工艺故障模式风险优先数；S(C_j)为该工艺故障模式严酷度等级；O(C_j)为该工艺故障模式发生概率等级；D(C_j)为该工艺故障模式被检测难度等级。

6.根据权利要求1所述的一种机械装配工艺的危害性分析方法，其特征在于：在步骤5中所述的风险优先数门限值是通过专家小组评审的方式确定，专家小组由工艺师、可靠性分析师相关专业人员组成。 

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