一文详解APQP、PPAP、FMEA、SPC、MSA、CP, IATF16949六大工具的关系

职场   2024-11-07 11:50   上海  

领取 | 四份测量系统分析MSA资料


先来跟大家一起回顾下IATF16949:2016 六大工具最新版本及发布日期。


接下来,分不同工具具体介绍:

1、统计过程控制(SPC)

SPC是一种制造控制方法,是将制造中的控制项目,依其特性所收集的数据,通过过程能力的分析与过程标准化,发掘过程中的异常,并立即采取改善措施,使过程恢复正常的方法。SPC强调预防,防患于未然是SPC的宗旨。

实施SPC的目的:
  • 对过程做出可靠的评估;
  • 确定过程的统计控制界限,判断过程是否失控和过程是否有能力;
  • 为过程提供一个早期报警系统,及时监控过程的情况以防止废品的发生;
  • 减少对常规检验的依赖性,定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作 ;

2、测量系统分析(MSA)

测量系统分析(MSA)是对每个零件能够重复读数的测量系统进行分析,评定测量系统的质量,判断测量系统产生的数据可接受性。
实施MSA的目的:了解测量过程,确定在测量过程中的误差总量,及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性。MSA促进了解和改进(减少变差)。

在日常生产中,我们经常根据获得的过程加工部件的测量数据去分析过程的状态、过程的能力和监控过程的变化;那么,怎么确保分析的结果是正确的呢?我们必须从两方面来保证:

(1)是确保测量数据的准确性/质量,使用测量系统分析(MSA)方法对获得测量数据的测量系统进行评估;

(2)是确保使用了合适的数据分析方法,如使用SPC工具、试验设计、方差分析、回归分析等。MSA使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析,以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适,并确定测量系统误差的主要成分。

MSA的方法论是什么?

MSA涉及多种方法,每一种都跟统计有关。对大多数人来说,这些方法往往难以被记住,包括我自己。为了便于理解记忆,我们先对“变差”进行剥丝抽茧,即进行结构,看看些指标可以用于表征测量系统的测量变差。 

第一层:

测量观察到的总变差=零件间变差+测量系统误差,其中零件间变差是指不同零件间客观存在的真实差异,由零件本身决定;测量系统误差就是我们MSA的对象,即由测量系统能力决定的测量偏差。


第二层:

测量系统误差=精确度+准确度,精确度研究的是测量变差的波动范围,没有考虑与真值的差异;准确度研究的是测量变差离真值(或参考值)的差异。


第三层:

A、精确度=重复性+再现性;B、准确度=偏倚+稳定性+线性。

MSA的研究变差的指标其实就是上面等号右边的5个,所以MSA方法论包括了:


重复性研究:

同一个人,用同样的设备/方法/设置,在相同的环境,测量同一个产品多次所观察到的变差;主要研究设备导致的误差。理解举例:你去买黄金饰品的时候,同一个营业员对你看上的金饰用相同的量具3次称重,你发现3次测量结果波动很大,这就是重复性不好。


再现性研究:

不同的人,用同样的设备/方法/设置,在相同的环境,测量同一个产品所观察到的变差;主要研究人导致的误差。理解举例:接上面的例子,这时另外一个营业员过来用同样的工具、方法对同样的金饰称3次,发现和第一个人测量的平均值比,此人的测量平均值差异也很大,那么就是说的再现性的问题。


偏倚研究:

观测到的均值和基准值(参考值)之间的差异。理解举例:金饰的真值假设为50g,而今天你测量10次得到平均值为45g,那么5g的差异就是偏差。


稳定性研究:

在不同时间区间测量时得到的偏倚大小的情况,好的稳定性意味着什么时候测量偏倚都差不多。理解举例:接上面例子,一个月后,用同样的量具测那个真值50g的饰品10次,得到平均值40g,比一个月前少了10g,这说明稳定性很不好。


线性研究:

如测量结果随量程的变化始终保持很小的偏倚,那么测量系统的线性就很好。理解举例:上面那个量具,第一次测量真值50g的金饰偏倚假比为0.5g,第二次测量真值200金饰得到偏差为5g,也就是说随着量程变大,变差也越来越大,这个系统的线性非常糟糕。

MSA和SPC之间的关系?


对于计量值而言,需要使用有效的测量工具来取得需要控制特性的具体数值,SPC图对MSA有很高的要求。通常, 要求GR&R不大于10%。而在进行测量系统分析之前,要事先确认测量仪器的分辨率达到1:10法则,所以先MSA,后SPC是必要的行事准则,如果MSA分析结果显示测量系统的分辨识率本身不合格,那么收集的数据制成SPC控制图就不能有效的识别过程的变差。而很多企业而言,因为此点导致做出来的SPC控图没办法有效的应用,甚至造成不必要的错误管控。


MSA手册提出,把测量过程当做是一个制造数据的过程,要评估数据本身的质量,可以拿测量过程做试验研究,评估测量过程中测量误差是否足够小。

所以,通常在进行SPC分析之前,需要先考虑MSA


MSA和SPC区别:


1、MSA是SPC的基础和根据,只有MSA可依赖了,SPC工作才能意义。


2、MSA使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析,以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否适,并确定测量系统误差的主要成分。而SPC用来确定过程的统计控制界限,判断过程是否失控和过程是否有能力,为过程提供一个早期报警系统,及时监控过程的情况以防止废品的发生,减少对常规检验的依赖性, 定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作。


3、MSA了解测量过程,确定在测量过程中的误差总量,及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性。MSA促进了解和改进(减少变差),对过程做出可靠有效的评估。SPC依其特性所收集的数据,通过过程能力的分析与过程标准化,发掘过程中的异常,并立即采取改善措施,使过程恢复正常的方法。

3、失效模式和效果分析(FMEA)

潜在的失效模式和后果分析(FMEA)作为一种策划用作预防措施工具,其目的是发现、评价产品/过程中潜在的失效及其后果;找到能够避免或减少潜在失效发生的措施并不断地完善。

实施FMEA的目的:
  • 能够容易、低成本地对产品或过程进行修改,从而减轻事后修改的危机。
  • 找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施;

4、产品质量先期策划(APQP)

APQP是用来确定和制定确保产品满足顾客要求所需步骤的结构化方法。

APQP的功能:
为满足产品、项目或合同规定,在新产品投入以前,用来确定和制定确保生产某具体产品或系列产品使客户满意所采取的一种结构化过程的方法。为制订产品质量计划提供指南,以支持顾客满意的产品或服务的开发。

5、生产件批准程序(PPAP)

生产件批准程序为一种实用技术,其目的是在第一批产品发运前,通过产品核准承认的手续,验证由生产工装和过程制造出来的产品符合技术要求。

实施PPAP的目的:
  • 确定供方是否已经正确理解了顾客工程设计记录和规范的所有要求。
  • 并且在执行所要求的生产节拍条件下的实际生产过程中,具有持续满足这些要求的潜能。

6、控制计划(CP)

控制计划(ControlPlan)是识别产品和过程中的关键控制点,并详细说明如何控制这些点的动态文件。它包括了产品和过程的特性、控制方法、反应计划等关键信息,是确保生产过程稳定和产品质量的一项重要文件。

1、CP的作用控制计划通常是在APOP的框架下制定的,涵盖了从产品设计到生产过程的各个阶段。它帮助团队明确哪些特性需要严格控制,如何控制,以及在出现问题时如何快速反应。
 - 提高质量: 通过减少变差来提高产品质量。
 - 提高顾客满意度: 关注对顾客重要的产品和过程特性。
- 加强沟通: 作为动态文件,能够沟通产品/过程特性、控制方法的变化。
2、控制计划的实施步骤
1).定义关键特性:
控制计划的第一步是识别产品和过程中的关键特性。这些特性通常是在FMEA中识别出来的,是那些对产品功能或客户满意度有重大影响的要素。
2).确定控制方法:接下来,需要为每个关键特性定义控制方法。这些方法可以包括SPC监控、定期检查、操作员培训等,目的是确保这些特性在生产过程中保持稳定。
3).制定反应计划:
控制计划中还需要包含反应计划,即当控制方法检测到异常时,操作人员应如何处理。例如,如果SPC监控显示某个参数超出了控制限,反应计划可能要求立即暂停生产,并进行故障排除。
4).持续更新与维护:
控制计划是一个动态文件,需要随着生产过程的变化不断更新。例如,当引入新设备或工艺时,控制计划需要相应地进行调整,以确保新条件下的生产过程仍然受控。
3、与其他质量管理工具的关系
FMEA(Failure Mode and Effects Analysis):
控制计划中的信息可以用于FMEA的输入,帮助识别潜在的失效模式和后果
MSA(Measurement System Analysis):
控制计划中的测量技术需要MSA来确保测量系统的准确性和可靠性
SPC(Statistical Process control):
控制计划中的控制方法可能会使用SPC工具,如控制图,来监控和控制过程变异。
PPAP(Production Part Approval Process)控制计划是PPAP提交过程中的一个重要组成部分,用于证明生产过程的稳定性和能力。
APOP(Advanced Product Ouality Planning):控制计划是APOP过程的一个输出,APOP提供了控制计划编制的框架和方法。
掌握质量管理六大工具不仅仅是学习它们的定义和基本用法,更重要的是理解它们之间的相互关系,以及如何在实际工作中灵活应用。这些工具并不是孤立的,而是相互支持、互为补充的。
IATF16949六大工具之间的关系

这个话题如果没有实践的人一定是弄不清楚的,就算是有实践的人也未必能弄清楚,因为他们的相互交错。

福特用了一百年的时间画出的经典的APQP网络图,可见其用心之最。在这里我们对大工具做简单的描述希望能给大家一个基本的概念。

APQP是在向整车厂提供新产品的时候,作为零部件公司必须要做的一项工作,意在产品未进行生产之前把所有的问题解决掉,所以它是个复杂的过程,也是需要几个来回反复才会成为最后策划的结果。

FMEA则是在APQP的二三阶段时进行的失效模式分析,包括产品和过程,这里最重要的一点是这个时候产品并未生产出来;

而是一种潜在的可能性分析,很多企业总是不习惯这一点,总是把它当成已经在生产的产品去分析。精益生产促进中心。

SPC,MSA都是在对过程策划的过程中形成的东西,也就是说什么样的过程需要用SPC来控制,一般来说具有特殊特性的过程应该用SPC,当然也不是绝对。

这里需要说明的是控制计划,是APQP策划的结果,在这个结果中必然要用到测量工具,而这些测量工具是否能满足对过程测量的需要,需要用MSA来进行分析。

简单地说控制计划中所涉及的测量器具都应该做MSA,然后在最初的控制计划中,也就是试生产的控制计划中,策划的测量工具或所选用的SPC未必能有好的效果,因此可能会进行调整和改进,最后形成正式生产的控制计划。

而正式生产控制计划中的SPC和MSA应该是能满足批量生产的需要。

简单地说:

APQP是质量计划,但其实也是项目开发的计划。既然是计划,它的时间起点是项目正式启动的那一时间点到PPAP结束,正常量产后进行总结,认为没有其他问题,可以关闭开发项目的那一时间点为止。执行人是整个APQP小组。

PPAP是生产件批准程序,只是整个APQP 计划中的一个环节,通常居于APQP计划的后半阶段,一般来讲是APQP计划的核心。

若PPAP没有获得客户的批准,那么APQP的计划基本要泡汤。

因此我们谈论起APQP,总是把它们说在一起:APQP/PPAP。

由此可见PPAP的重要性。主要执行人是(开发、生产、质量)工程师。

FMEA / SPC / MSA 都是质量管理的工具。

诚如有朋友指出的,FMEA有DFMEA, PFMEA,这些工作的导入事件多为APQP的初期或中、早期。

它们主要正对的产品的设计、生产工艺或过程而言的。属于预防性的计划。

MSA很简单,就是校对量、检具。不要把任何一切都看得很复杂。

SPC也很简单,就是管制住某几个重要参数,监督它们生产的稳定性。若发现有较大的波动,则立即采取措施,纠正工艺或生产流程。

MSA与SPC一样,都在PPAP阶段实施比较妥当(太早有很多影响因素导致MSA无效等)。实施者多为质量工程师。

SPC往往会根据客户的不同要求,在以后正式量产的长期过程中都需要实施下去。

-END-

来源:体系那些事

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