CN104866731A - 面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法，用过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，本发明采用过程要素模型对工步所包含的信息进行分解，能有效避免潜在工艺失效模式的遗漏，实现潜在工艺失效模式的穷举式挖掘。

Description

面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法

技术领域

本发明涉及一种产品制造质量控制方法，适用于多品种、小批量的定制生产模式，具体涉及一种基于过程要素模型的面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法。

背景技术

PFMEA(Process Failure Mode and Effects Analysis，过程失效模式及影响分析)是在失效模式及影响分析的基础上，衍生出来的针对产品制造过程质量控制的一种系统化和程序化的技术分析活动，致力于挖掘和评价生产过程中潜在工艺失效及其影响，进而制定并实施能够预防或控制失效发生的有效措施。PFMEA能否有效应用的关键影响因素之一，就是能否系统而准确地挖掘出潜在的工艺失效模式。

目前，潜在工艺失效模式的分析主要有技术和具有方法论普遍意义的技术管理两种方式。前者是针对特定产品的具体制造过程来发展专门技术进行分析，如轴承故障模式的分析、输电杆塔结构体系主要失效模式的分析等。后者则主要依据以往经验做出，考虑到制造过程质量影响因素的可能变异，往往结合头脑风暴法或借助知识推理理论进行失效模式的分析，如航空零部件失效模式的分析、某些机械产品的失效模式分析等。在工业化大批量生产模式下，生产自动化程度高，完善而有效的过程质量控制体系使得构成制造过程的相关要素变异处于可接受的范围之内，因而过程的失效模式基本稳定，特别是长期稳定的生产过程积累了大量可供参考借鉴的典型失效模式。因此，在汽车等工业化大批量稳定生产产品的领域，基于技术管理方式的潜在工艺失效模式的分析方法得到广泛而有效地应用。

然而，在多品种、小批量生产模式下，生产的自动化程度相对较低,制造过程的构成要素调整频繁，从而降低了制造过程的稳定性，加大了潜在过程失效模式的不确定性程度和分析难度，使得有关过程失效模式的经验积累极为困难。多品种、小批量生产模式所导致的经验有限性，使得主要依靠已往经验来分析潜在过程失效模式的现行技术管理方式难以执行下去，使得针对大批量生产模式形成的PFMEA标准化成果无法直接应用小批量定制生产模式中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潜在工艺失效模式挖掘方法，从构建工步的过程要素模型入手，建立基于过程要素的工艺失效模式挖掘方法，解决小批量生产模式下潜在过程失效模式的穷举式挖掘问题，使PFMEA在小批量生产过程控制中的运用更加有效、更合乎实际。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的。面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法，用过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，包括以下步骤：

1)依据工艺过程的时间顺序和空间布置，将相应工艺过程分解成一系列工步；用过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，从而求出工艺过程矩阵：

P＝[P_I P_O P_R P_E P_A P_T]^T

其中：P_I为要素模型中的输入；P_O为输出；P_R为资源；P_S为环境；P_A为转化活动；P_T为检测控制；

2)将给出的潜在工艺失效模式判定准则转换为失效判定矩阵：

J＝[j₁ j₂ ... j_i ... j_I]；

式中：j_i表示第i条失效模式判定准则；

3)求出失效模式矩阵：

式中：◇为逻辑分析判断符号，表示用失效模式判定准则对过程要素进行分析判断；P_(n,m)表示第n个工艺中所包含的第m个工步的过程要素矩阵；

在分析过程中，用第i条判定准则j_i(1≤i≤I)对过程要素矩阵P_(n,m)内的各元素进行分析时，若发现该元素满足j_i(1≤i≤I)的判定要求，则失效模式矩阵F中的相应值设为1；若发现该元素不满足j_i(1≤i≤I)的判定要求，则失效模式矩阵F中的相应值设为0。

本发明通过输入、输出、资源、转化活动、环境、检测控制来完整描述工步，确定了完备的潜在工艺失效模式判定准则；采用过程要素模型对工步所包含的信息进行分解，能有效避免潜在工艺失效模式的遗漏，实现潜在工艺失效模式的穷举式挖掘。

附图说明

图1是本发明中工艺过程的分解图。

图2是本发明中过程要素模型。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。本发明实施步骤为：

首先，如图1所示，确定需分析产品的具体零部件，并确定形成该零部件各质量特性的相应工艺过程，依据工艺过程的时间顺序和空间布置，将相应工艺过程分解成一系列工步。

其次，按图2所示的过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，具体如表1，得到工艺过程矩阵P。

表1：基于过程要素的工艺流程表

再次，依据表2所给出的工艺失效判定准则，求得失效判定矩阵

J＝[j₁ j₂ j₃ ... j₁₃]，对工艺过程矩阵P进行判断求解，穷举式挖掘出潜在的工艺过程失效模式，具体如下式；

表2：潜在工艺失效模式的判定准则

实施例：

首先，对某产品方向舵舵机装配工艺原始指令(如表3所示)进行合理化与精细化处理，将原始指令细分为工步，并用过程要素模型对各工步进行规范化描述，形成基于过程要素模型的工艺流程表(如表4所示)。

表3：某产品方向舵舵机装配工艺指令

表4：某产品方向舵舵机装配工艺流程表

其次，用失效判定准则对各工步的过程要素进行逐一分析判断，穷举式挖掘出潜在的工艺失效模式。如：工序000中的工步000-1，分解后得到P_I1(000,1)，对应内容为“检查舵机表面是否有刮伤、划痕，脱漆”。按识别准则进行判断，得出P_I1(000,1)◇J₂＝1，继续分析得到的失效模式为“舵机表面存在刮伤、划痕，脱漆”。所获得的潜在工艺失效模式如表5所示。

表5：某产品方向舵舵机装配的潜在工艺失效模式表

Claims (1)

1.面向小批量生产的潜在工艺失效模式挖掘方法，其特征在于，用过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，包括以下步骤：

1)依据工艺过程的时间顺序和空间布置，将相应工艺过程分解成一系列工步；用过程要素模型来描述各工步，确定构成各工步的过程要素，形成基于过程要素的工艺流程表，从而求出工艺过程矩阵：

P＝[P_I P_O P_R P_E P_A P_T]^T

其中：P_I为要素模型中的输入；P_O为输出；P_R为资源；P_S为环境；P_A为转化活动；P_T为检测控制；

2)将给出的潜在工艺失效模式判定准则转换为失效判定矩阵：

J＝[j₁ j₂ … j_i … j_I]；

式中：j_i表示第i条失效模式判定准则；

3)求出失效模式矩阵：

式中：◇为逻辑分析判断符号，表示用失效模式判定准则对过程要素进行分析判断；P_(n,m)表示第n个工艺中所包含的第m个工步的过程要素矩阵；

在分析过程中，用第i条判定准则j_i(1≤i≤I)对过程要素矩阵P_(n,m)内的各元素进行分析时，若发现该元素满足j_i(1≤i≤I)的判定要求，则失效模式矩阵F中的相应值设为1；若发现该元素不满足j_i(1≤i≤I)的判定要求，则失效模式矩阵F中的相应值设为0。