手持产品FMEA分析案例
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FMEA实际上意味着是事件发生之前的行为,并非事后补救。因此要想取得最佳的效果,应该在工艺失效模式在产品中出现之前完成。
产品开发的5个阶段包括:计划和界定、设计和开发、工艺设计、预生产、大批量生产。
作为一家主要的EMS提供商,Flextronics International已经在生产工艺计划和控制中使用了FMEA管理,在产品的早期引入FMEA管理对于生产高质量的产品,记录并不断改善工艺非常关键。对于该公司多数客户,在完全确定设计和生产工艺后,产品即被转移到生产中心,这其中所使用的即是FMEA管理模式。
在该新产品介绍(NPI)发布会举行之后,即可成立一个FMEA团队,包括生产总监、工艺工程师、产品工程师、测试工程师、质量工程师、材料采购员以及项目经理,质量工程师领导该团队。FMEA首次会议的目标是加强初始生产工艺MPI (Manufacturing Process Instruction)和测试工艺TPI(Test Process Instruction)中的质量控制点同时团队也对产品有更深入的了解,一般首次会议期间和之后的主要任务包括:
1.工艺和生产工程师一步一步地介绍工艺流程图,每一步的工艺功能和要求都需要界定。
2.团队一起讨论并列出所有可能的失效模式、所有可能的影响、所有可能的原因以及目前每一步的工艺控制,并对这些因素按RPN进行等级排序。例如,在屏幕印制(screen print)操作中对于错过焊膏的所有可能失效模式,现有的工艺控制是模板设计SD (Stencil Design)、定期地清洁模板、视觉检测VI(Visual Inspection)、设备预防性维护PM (Preventive Maintenance)和焊膏粘度检查。工艺工程师将目前所有的控制点包括在初始的MPI中,如模板设计研究、确定模板清洁、视觉检查的频率以及焊膏控制等。
3. FMEA团队需要有针对性地按照MEA文件中的控制节点对现有的生产线进行审核,对目前的生产线的设置和其它问题进行综合考虑。如干燥盒的位置,审核小组建议该放在微间距布局设备(Fine-pitch Placementmachine)附近,以方便对湿度敏感的元器件进行处理。
4. FMEA的后续活动在完成NPI的大致结构之后,可以进行FMEA的后续会议。会议的内容包括把现有的工艺控制和NPI大致结构的质量报告进行综合考虑,FMEA团队对RPN重新进行等级排序,每一个步骤首先考虑前三个主要缺陷,确定好推荐的方案、责任和目标完成日期。对于表面贴装工艺,首要的两个缺陷是焊球缺陷和tombstone缺陷,可将下面的解决方案推荐给工艺工程师:
对于焊球缺陷,检查模板设计(stencildesign),检查回流轮廓(reflow profile)和回流预防性维护(PM)记录;
检查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)机器的布局(placement)精度.
对于墓石(tombstone)缺陷,检查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)机器的布局(placement)精度;
检查回流方向;研究终端(termination)受污染的可能性。
工艺工程师的研究报告表明,回流温度的急速上升是焊球缺陷的主要原因,终端(termination)受污染是墓石(tombstone)缺陷的可能原因,因此为下一个设计有效性验证测试结构建立了一个设计实验(DOE),设计实验表明一个供应商的元器件出现墓石(tombstone)缺陷的可能性较大,因此对供应商发出进一步调查的矫正要求。
5. 对于产品的设计、应用、环境材料以及生产组装工艺作出的任何更改,在相应的FMEA文件中都必须及时更新。FMEA更新会议在产品进行批量生产之前是一项日常的活动。
批量生产阶段的FMEA管理作为一个工艺改进的历史性文件,FMEA被转移到生产现场以准备产品的发布。
FMEA在生产阶段的主要作用是检查FMEA文件,以在大规模生产之前对每一个控制节点进行掌握,同时审查生产线的有效性,所有在NPI FMEA阶段未受质疑的项目都自然而然地保留到批量生产的现场。
拾取和放置机器精度是工艺审核之后的一个主要考虑因素,设备部门必须验证布局机器的Cp/Cpk,同时进行培训以处理错误印制的电路板。FMEA团队需要密切监视第一次试生产,生产线的质量验证应该与此同时进行。在试生产之后,FMEA需要举行一个会议核查现有的质量控制与试生产的质量报告,主要解决每一个环节的前面三个问题。
FMEA管理记录的是一个不断努力的过程和连续性的工艺改进,FMEA文件应该总是反映设计的最新状态,包括任何在生产过程开始后进行的更改。
使用FMEA管理模式在早期确定项目中的风险,可以帮助电子设备制造商提高生产能力和效率,缩短产品的面市时间。此外通过这种模式也可使各类专家对生产工艺从各个角度进行检测,从而对生产过程进行改进。所推荐的方案应该是正确的矫正,产生的效益相当可观。为了避免缺陷的产生,需要对工艺和设计进行更改。使用统计学的方法对生产工艺进行研究,并不断反馈给合适的人员,确保工艺的不断改进并避免缺陷产生。