封口橡膠制品的過程失效模式及影響分析

?

封口橡膠制品的過程失效模式及影響分析

徐曉敏

(上海電機學院 商學院， 上海 201306)

摘要：以某橡膠公司生產的封口橡膠制品為研究對象，運用ABC分類法，找出造成產品質量問題的關鍵項；運用過程失效模式及影響分析法，分析改善前后關鍵項的風險順序數，發現運用該技術可以在一定程度上控制質量問題的出現，降低了產品的不合格品率，使得封口橡膠制品的質量得到有效改善。

關鍵詞：封口橡膠； ABC分類法； 過程失效模式及影響分析法； 不合格品率

中小企業是推動國民經濟發展、構造市場經濟主體、促進社會穩定的基礎力量，在國民經濟發展中起著非常重要的作用。現今我國許多中小型制造企業十分活躍,然而伴隨著企業的快速發展，產品的質量問題也逐漸突顯出來，成為困擾企業發展的障礙。主要體現為對反復出現的質量問題缺乏合理有效的過程管理，使其一而再地發生，卻無法得到控制或根治。這種質量問題發生后的事后補救措施確實在某些情況下起到了“救火”的作用，但長久發展下去，很可能造成企業的低效甚至倒閉。

對一個品牌來講，在產品已經可以達到質量合格的基礎上，想要進一步提升產品的使用體驗，就必須開展可靠性工作[1]。可靠性是衡量產品質量的一個重要指標，是系統的一個固有屬性。一切講信譽的生產廠家，為了提高產品質量爭取顧客，都在提高其產品的可靠性[2-5]。隨著科學技術的發展，可靠性研究取得了可觀的成果，對實踐具有很大的指導意義[6-12]。

失效模式及影響分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)是可靠性設計的重要方法之一，其目的是在設計初期對產品設計進行評價，通過對系統各單元及應用過程中可能出現的故障模式的影響、危害性進行分析，完成對各種可能風險的評價與分析，為設計評審與修改提供依據，以便在現有技術的基礎上消除這些風險或將這些風險減小到可接受的水平[13]。根據應用對象的不同，FMEA可分為4種類型，設計FMEA、過程FMEA、設備FMEA和體系FMEA。其中以設計FMEA和過程FMEA最為常用。過程失效模式及影響分析(Process Failure Mode and Effect Analysis, PFMEA)技術應用于柔性焊裝生產線[14]、渦輪增壓器[15]以及輪胎制造過程[16]中，很大程度上降低了產品制造過程中缺陷發生的頻次，從而達到控制和提升產品質量的目的，起到了“事前預防”的作用[17-18]。這對將PFMEA應用于電容器封口橡膠制品的生產很有借鑒意義。

本文是在對某中小企業的橡膠生產過程研究的基礎上，將PFMEA應用于改進產品質量的一次嘗試。

1電容器封口橡膠制品存在的問題

位于上海松江的某橡膠制品公司，是一家集橡膠和家電類使用的工業橡膠制品生產的中小型企業，產品涉及家用、汽車配件、工業等諸多行業。公司總部位于日本，產品主要銷往包括中國、日本在內的東南亞地區，企業生產的電解電容器封口橡膠產品在全球市場占有率均保持在40%左右。

雖然公司在質量管理方面具有較豐富的經驗，在生產過程中充分運用日本的技術和先進設備，然而廢品和顧客反饋的不滿意情況仍重復出現。為此公司也采取了及時的補救措施，問題雖然得到了暫時的解決，但根本原因并沒有得到根除。

2過程失效模式分析

2.1　識別潛在失效模式和后果分析

選取某段時間封口橡膠制品不合格項的統計數據如表1，查找原因。

表1　 封口橡膠制品不合格項統計表Tab.1　Data of unqualified items of sealing rubber

根據ABC分類法，累積百分率為0%~80%的項目為關鍵項；因此，外徑尺寸不合格、孔內縱傷和融合不良這3項為潛在失效模式。

(1) 外徑尺寸不合格。外徑尺寸不合格會造成在電解電容器組裝時，電容器的鋁殼咬合時和膠塞產生間隙，造成電解電容器內部電解液泄露，嚴重會造成電器設備在使用中由于短路發生火災。參照評分準則如表2所示，其嚴重度評價為8。

(2) 孔內縱傷。孔內縱傷會造成電解電容器在使用過程中受熱膨脹，其中的電解液在壓力下外溢，從而使得電容器短路，損壞家用電器，嚴重時會引起火災。參照評分準則如表2，其嚴重度評價為8。

(3) 融合不良。融合不良會造成電容器鋁殼咬合膠塞時，膠塞彈出，從而無法組裝。參照評分準則如表2所示，嚴重度評價為6。

表2　工藝故障模式的嚴重度等級評分準則表Tab.2　 Severity rating scale criteria of process failure mode

2.2　潛在失效模式的發生率及探測度分析

產品的主要潛在失效模式確定以后，分析導致產品出現失效的原因和評價發生率，目的是尋找問題發生的根源。

如表3所示，抽取樣本量為1000件，對造成外徑尺寸不合格、孔內縱傷、融合不良的潛在失效模式起因發生率及探測度(見表4)進行分析，得到表5~表7的分析結果。

2.3　風險順序數計算

風險順序數是嚴重度(S)、發生率(O)和探測度(D)三者的乘積，是潛在失效模式發生的風險及其危害的綜合性評價指標，風險順序數(Risk Priorty Number, RPN)數值越高的失效模式應作為企業生產控制和預防的重點。

以外徑尺寸不合格失效模式各種起因的RPN值為例，其他以此類推。

表3　工藝故障模式的發生概率等級的評分準則Tab.3　 Occurrence rating scale criteria of process failure mode failure mode

表4　被檢測難度等級的評分準則Tab.4　 Rating scale criteria of tested difficulty level

表5　外徑尺寸不合格起因發生率及探測度分析Tab.5　 Occurrence rating and detection analysis of unqualified cause of outer diameter

表6　孔內縱傷起因發生率及探測度分析Tab.6　 Occurrence rating and detection analysis of hole inside damage cause

表7　融合不良起因發生率及探測度分析Tab.7　 Occurrence rating and detection analysis of poor hot melting cause

(1) 模具不良的風險順序數

RPN=8×8×6=384

(2) 硫化劑使用過量的風險順序數

RPN=8×6×5=240

(3) 離型劑使用過量的風險順序數

RPN=8×4×4=128

根據以上分析和評定的嚴重度以及失效模式的起因發生率和探測度，計算出風險順序數RPN的值。針對RPN數值高的失效模式提出預防措施并實施改進(見表8)，改進前后的RPN值如表9所示。

表8　改進后相關數據Tab.8　Relevant data after improvement

表9　改進前后RPN及潛在失效模式預防對策Tab.9　Risk priority number (RPN) before and after improvement and prevention countermeasures of potential failure modes

(續表9)

3結語

通過對某橡膠公司生產的電容器封口橡膠制品的研究，采用ABC分類法找出產品出現質量問題的關鍵項，進而運用過程故障模式及影響分析法進行分析，通過分析改善前后的風險順序數，發現運用PFMEA技術于橡膠制品的生產過程，可以在一定程度上控制質量問題的出現，提高了生產效率，降低了產品的不良率，從而提高了企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]蘇秦.質量管理與可靠性[M].2版.北京： 機械工業出版社，2006： 273.

[2]張惠東.電子產品的可靠性設計[J].中國照明，2006(4)： 53-56.

[3]郭景林.論述電力繼電保護的可靠性及特點[J].科技與企業，2013(17)： 141.

[4]常詠梅，王昌勇.發電廠繼電保護可靠性的影響因素探析[J].機電信息，2012(27)： 21-23.

[5]曹偉.關于電氣自動化控制設備可靠性測試的思考[J].科技資訊，2013(20)： 130-132.

[6]Ghanem R,Spanos P D.Stochastic finite elements： a spectral approach [M].New York： Springer-Verlag New York Inc,1991: 121.

[7]Deodatis G， Ellingwood B R ,Frangopal D M.Safety,reliability,risk and life-cycle performance of structures and infrastructures [M].Florida: CRC Press,2014： 67-68.

[8]Ellingwood B R,Kanda J.Structural safety and its quality assurance [M].Virginia： ASCE Publications,2005： 201.

[9]張義民.數控機床可靠性技術評述(下)[J].世界制造技術雨裝備市場，2012，10(6)： 56-63，67.

[10]孫志禮，陳良玉.實用機械可靠性設計理論與方法[M].北京： 科學出版社，2013： 21-22.

[11]方志耕.質量與可靠性管理[M].北京： 科學出版社，2011： 20-25.

[12]張義民，孫志禮.機械產品的可靠性大綱[J].機械工程學報，2014，50(14)： 14-20.

[13]楊飛，李明，曾翰通.關于FMEA與PDM集成框架的研究[J].制造業自動化，2002，24(8)： 31-34.

[14]高大偉.PFMEA在柔性焊裝生產線上的應用研究[J].汽車技術，2013(5)： 25-28.

[15]王翠表，王青，田曉.PFMEA在渦輪增壓器中的應用研究[J].汽車零部件，2009(7)： 56-58.

[16]魏紅.過程FMEA在輪胎制造過程中的應用研究[J].貴州化工，2013，38(3)： 37-39,46.

[17]奚立峰，宋玉紅，潘爾順,等.零缺陷質量管理思想的應用與實踐[J].工業工程與管理，2003(1)： 5-8，25.

[18]周志堅.防錯技術在汽車減震器裝配中的應用[J].現代制造工程，2003(5)： 82-83．.防錯技術在汽車減震器裝配中的應用[J].現代制造工程，2003(5)： 82-83．.質量管理與可靠性[M].2版.北京： 機械工業出版社，2006： 273.

[2]張惠東.電子產品的可靠性設計[J].中國照明，2006(4)： 53-56.

[3]郭景林.論述電力繼電保護的可靠性及特點[J].科技與企業，2013(17)： 141.

[4]常詠梅，王昌勇.發電廠繼電保護可靠性的影響因素探析[J].機電信息，2012(27)： 21-23.

[5]曹偉.關于電氣自動化控制設備可靠性測試的思考[J].科技資訊，2013(20)： 130-132.

[6]Ghanem R,Spanos P D.Stochastic finite elements： a spectral approach [M].New York： Springer-Verlag New York Inc,1991: 121.

[7]Deodatis G， Ellingwood B R ,Frangopal D M.Safety,reliability,risk and life-cycle performance of structures and infrastructures [M].Florida: CRC Press,2014： 67-68.

[8]Ellingwood B R,Kanda J.Structural safety and its quality assurance [M].Virginia： ASCE Publications,2005： 201.

[9]張義民.數控機床可靠性技術評述(下)[J].世界制造技術雨裝備市場，2012，10(6)： 56-63，67.

[10]孫志禮，陳良玉.實用機械可靠性設計理論與方法[M].北京： 科學出版社，2013： 21-22.

[11]方志耕.質量與可靠性管理[M].北京： 科學出版社，2011： 20-25.

[12]張義民，孫志禮.機械產品的可靠性大綱[J].機械工程學報，2014，50(14)： 14-20.

[13]楊飛，李明，曾翰通.關于FMEA與PDM集成框架的研究[J].制造業自動化，2002，24(8)： 31-34.

[14]高大偉.PFMEA在柔性焊裝生產線上的應用研究[J].汽車技術，2013(5)： 25-28.

[15]王翠表，王青，田曉.PFMEA在渦輪增壓器中的應用研究[J].汽車零部件，2009(7)： 56-58.

[16]魏紅.過程FMEA在輪胎制造過程中的應用研究[J].貴州化工，2013，38(3)： 37-39,46.

[17]奚立峰，宋玉紅，潘爾順,等.零缺陷質量管理思想的應用與實踐[J].工業工程與管理，2003(1)： 5-8，25.

[18]周志堅.防錯技術在汽車減震器裝配中的應用[J].現代制造工程，2003(5)： 82-83．.防錯技術在汽車減震器裝配中的應用[J].現代制造工程，2003(5)： 82-83．

Process Failure Mode and Effect Analysis of Sealing Rubber Products

XUXiaomin

(School of Business, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China)

Abstract：Sealing rubbers produced by a rubber company are taken as the research object. Using the ABC classification, key items of quality problems of the product are found. A PFMEA method is used to analyze the risk order number of key items by comparing the primary characteristics with improved characteristics. Occurrence of quality problems is brought under control to a certain extent, thus fraction defective of the product is reduced, and quality of sealing rubber products is effectively improved.

Key words：sealing rubber; ABC method; process failure mode and effects analysis; fraction defective

中圖分類號:F 273.2

文獻標志碼:A