淺談PFMEA在汽車總裝質(zhì)量控制方面的應(yīng)用

林勇 姜磊 周奇昌 徐友誼

摘 要：本文介紹了PFMEA的意義及重要性，并結(jié)合實(shí)例分析了PFMEA在總裝車間生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制方面的應(yīng)用，如何應(yīng)用PFMEA進(jìn)行評(píng)分識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)失效模式，如何制定措施進(jìn)行改進(jìn)提升，進(jìn)而降低風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)，最終以降低失效模式的失效風(fēng)險(xiǎn)，保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：PFMEA;質(zhì)量控制;風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù);風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)

1 PFMEA的意義及重要性

PFMEA是過程失效模式及后果分析，作為汽車生產(chǎn)中常用的五大質(zhì)量分析工具之一，其可貫穿應(yīng)用于從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)工藝整個(gè)過程風(fēng)險(xiǎn)分析，并在可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的過程中預(yù)先采取措施進(jìn)行規(guī)避。隨著社會(huì)發(fā)展及生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)所購(gòu)買產(chǎn)品的質(zhì)量期望和要求也在不斷提升。同時(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也在加劇，越來越多的汽車企業(yè)通過應(yīng)用PFMEA方法來提高產(chǎn)品的可靠性，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的研發(fā)能力和競(jìng)爭(zhēng)力。以上汽通用五菱重慶分公司總裝車間的生產(chǎn)過程為例，主要應(yīng)用的是PFMEA。在某車型正式生產(chǎn)前，工程師需對(duì)上級(jí)PFMEA進(jìn)行分解，編制適用于車間的PFMEA文件，通過分析產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的各種潛在的失效模式，以及失效所導(dǎo)致的后果和原因，全面提前制定預(yù)防措施，降低問題出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，并在過程中不斷進(jìn)行回顧改進(jìn)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、滾動(dòng)的、不斷完善的過程[1]。總裝車間有很多關(guān)鍵控制點(diǎn)，如果出現(xiàn)失效情況，不僅影響產(chǎn)品性能，甚至可能危及駕駛員與乘客安全，造成嚴(yán)重的質(zhì)量安全事故，因此如何運(yùn)用PFMEA分析風(fēng)險(xiǎn)并采取措施改進(jìn)提升，是總裝車間在生產(chǎn)中一項(xiàng)非常重要的工作。

2 PFMEA的實(shí)施過程及主要參數(shù)

2.1 PFMEA的實(shí)施過程

PFMEA分析應(yīng)用可以有效地起到事前預(yù)防和事后積累兩方面的作用。我們要系統(tǒng)性開展PFMEA活動(dòng)，首先要成立PFMEA活動(dòng)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)需由跨部門的、職能全面的技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員共同參與。一般情況下，PFMEA實(shí)施包括7個(gè)階段[2]（如圖1所示）。

2.2 PFMEA的主要參數(shù)

PFMEA分析中常用的幾個(gè)主要參數(shù)有：嚴(yán)重度、發(fā)生率、探測(cè)度、風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)[3]。

2.2.1 嚴(yán)重度S

嚴(yán)重度是當(dāng)某種潛在失效模式發(fā)生時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及顧客產(chǎn)生影響的嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。按照嚴(yán)重度評(píng)分表，對(duì)失效模式的影響后果評(píng)分取值（1-10分），分值越高則表示失效影響越嚴(yán)重。

2.2.2 頻度O

頻度是指某項(xiàng)潛在失效模式發(fā)生的可能性，按照頻度評(píng)分表，對(duì)失效模式的頻度評(píng)分取值（1-10分），分值越高，則某失效模式發(fā)生的可能性越大。

2.2.3 探測(cè)度D

探測(cè)度是當(dāng)某項(xiàng)潛在失效模式發(fā)生時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有的控制手段及檢測(cè)方法，能將其準(zhǔn)確檢出的概率，反映潛在問題被檢測(cè)出的難易程度。探測(cè)度評(píng)分取值（1-10分），分值越高則表示該失效模式發(fā)生時(shí)越難被發(fā)現(xiàn)。

2.2.4 風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN

風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)是某項(xiàng)潛在失效模式發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性及其危害的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)。通常情況下，風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)越大，這一潛在失效問題也越嚴(yán)重，應(yīng)作為預(yù)防控制的首要改進(jìn)點(diǎn)。其計(jì)算公式為：RPN=嚴(yán)重度（S）×頻度（O）×探測(cè)度（D）。

2.2.5 風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)

基于嚴(yán)重度、頻度、探測(cè)度的取值評(píng)分[4]，參照嚴(yán)重區(qū)取值表（表1）和探測(cè)區(qū)取值表（表2）分別取得相應(yīng)區(qū)域取值，再根據(jù)嚴(yán)重區(qū)等級(jí)和探測(cè)區(qū)等級(jí)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)矩陣（表3）進(jìn)行取值，得到風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)，等級(jí)從1至3整個(gè)過程風(fēng)險(xiǎn)逐漸降低。

不同優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)解釋如下[5]：

1級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高，需要制定有效措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)降低。

2級(jí)：中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，下一步需要回顧潛在風(fēng)險(xiǎn)降低活動(dòng)的項(xiàng)目。

3級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最低，開展風(fēng)險(xiǎn)降低活動(dòng)為非必要。

3 PFMEA的具體應(yīng)用過程分析

如下以降低重慶總裝車間在產(chǎn)車型前懸裝錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)為例，分析PFMEA在這個(gè)過程中的實(shí)際應(yīng)用。

3.1 PFMEA項(xiàng)目策劃

總裝車間目前在產(chǎn)車型前懸就有7種之多，各前懸外觀差異不大，僅依靠員工目視進(jìn)行區(qū)分很困難，現(xiàn)場(chǎng)裝錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)極高，一旦裝錯(cuò)，即使能在后工序發(fā)現(xiàn)問題，返修成本也非常高。如果不能被有效發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品將會(huì)存在著嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，造成的后果將是無法預(yù)估的。為了有效解決前懸可能存在裝錯(cuò)的問題，團(tuán)隊(duì)決定參考其他基地的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及詳細(xì)分解三級(jí)PFMEA，編制更為詳細(xì)的車間四級(jí)PFMEA，對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制及優(yōu)化，以保障整車裝配的質(zhì)量?？傃b車間某車型前懸裝配PFMEA如下：

由上前懸裝配PFMEA分析可知，裝配要求前懸與車型配置必須一致，如果出現(xiàn)裝配錯(cuò)誤，則會(huì)影響車輛操控性能和出現(xiàn)跑偏情況。參照SOD取值標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分表取值并計(jì)算如下：

.導(dǎo)致車輛主要功能喪失，該項(xiàng)為法規(guī)要求，嚴(yán)重度（S）=10;

.取錯(cuò)前懸的故障率為0.012%（PPH=1.2），頻度（O）=4;

.控制探測(cè)為目視檢查，探測(cè)度（D）=7;

.因此由S、O、D的取值，根據(jù)RPN的計(jì)算公式可計(jì)算出前懸裝錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN=嚴(yán)重度×頻度×探測(cè)度=10×4×7=280，風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)極高;

.根據(jù)嚴(yán)重區(qū)取值表（表1），可知前懸裝錯(cuò)嚴(yán)重度10，頻度4，對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重區(qū)取值為1;

.根據(jù)探測(cè)區(qū)取值表（表2），前懸裝錯(cuò)嚴(yán)重度10，探測(cè)度7，對(duì)應(yīng)的探測(cè)區(qū)取值為1;

.由已取得的嚴(yán)重區(qū)和探測(cè)區(qū)取值，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)矩陣（表3）可得到前懸裝錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)為1，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高。

根據(jù)以上分析可知，前懸裝配過程出現(xiàn)裝錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)極大，需要進(jìn)行有效的措施制定和實(shí)施，以降低整個(gè)過程裝配錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 PFMEA項(xiàng)目改進(jìn)

對(duì)前懸裝錯(cuò)的失效模式確定好優(yōu)先級(jí)后，我們需要對(duì)該優(yōu)先級(jí)高的失效模式進(jìn)行措施制定。在措施的制定時(shí)，不管任何措施的目的都是為了降低嚴(yán)重度、頻度和探測(cè)度的等級(jí)評(píng)分，最終降低風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)和優(yōu)先等級(jí)，使該失效模式得到有效控制。針對(duì)該問題，我們逐一分析如下三個(gè)取值評(píng)分。

（1）降低嚴(yán)重度：由于嚴(yán)重度是評(píng)價(jià)失效模式發(fā)生后，對(duì)產(chǎn)品和顧客產(chǎn)生的最嚴(yán)重的影響程度，只要失效發(fā)生就可能會(huì)影響車輛操控性能和出現(xiàn)跑偏情況，是一個(gè)已定的影響，因此無法降低該嚴(yán)重度的評(píng)分。

（2）降低頻度：通過產(chǎn)品或過程設(shè)計(jì)消除或控制一個(gè)或多個(gè)潛在失效模式的起因，這種情況會(huì)對(duì)頻度產(chǎn)生影響。針對(duì)前懸裝錯(cuò)的起因是取件時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，可制定措施來避免發(fā)生取件錯(cuò)誤問題，從而降低問題頻次。

（3）降低探測(cè)度：重新設(shè)計(jì)探測(cè)方法可以降低探測(cè)度等級(jí)。目前前懸只是通過員工目視檢查來區(qū)分，可考慮增加更加有效的識(shí)別方法來降低探測(cè)度。

因此針對(duì)前懸與車型配置不一致的失效模式，我們可以制定措施來有效降低頻度和探測(cè)度的評(píng)分，從而降低該失效模式的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)和優(yōu)先級(jí)。我們制定的用零件掃碼防錯(cuò)的方式來實(shí)現(xiàn)降低該過程的失效風(fēng)險(xiǎn)，如下圖為零件防錯(cuò)的原理：

防錯(cuò)過程解析：工程師提前將各車型不同配置的VSN和其對(duì)應(yīng)前懸的零件號(hào)匹配，并維護(hù)進(jìn)入取件崗位的線旁專用防錯(cuò)電腦。員工取件時(shí)，先用配置好的掃碼槍掃描進(jìn)入崗位車輛VIN和VSN條碼，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)調(diào)出該車匹配的零件號(hào)，再掃描所取零件的條形碼，因?yàn)榱慵臈l形碼里面固定位置和長(zhǎng)度就是該零件的零件號(hào)，掃描完條碼后，掃描的零件號(hào)就通過系統(tǒng)與事先電腦里設(shè)置該VSN匹配好的零件信息作對(duì)比，如果匹配成功，系統(tǒng)屏幕上將會(huì)出現(xiàn)OK的目視提示，同時(shí)也有YES的語音提示，員工通過系統(tǒng)的提示即可進(jìn)行取件裝配。匹配不成功時(shí)，系統(tǒng)會(huì)顯示報(bào)警字樣，語言也會(huì)提示NO，此時(shí)員工就需要檢查核對(duì)是否是拿取了與該車型配置不一致的前懸零件。

3.3 PFMEA效果檢查

通過前懸零件掃碼防錯(cuò)的措施實(shí)施后，再對(duì)前懸與車型配置不一致的失效模式的嚴(yán)重度、頻度和探測(cè)度進(jìn)行評(píng)分取值。

.措施未對(duì)嚴(yán)重度的取值產(chǎn)生影響，因此嚴(yán)重度未發(fā)生變化，嚴(yán)重度（S）=10;

.由于增加了掃碼防錯(cuò)，取錯(cuò)前軸的故障率從0.012%降低至0.001%，參照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，失效模式頻度由之前的4變更為3，頻度（O）=3;

.探測(cè)方式由目視檢查變更為目視檢查+掃碼防錯(cuò)，探測(cè)度由7變更為3，探測(cè)度（D）=3

.由措施實(shí)施后的S、O、D取值可計(jì)算出增加掃碼防錯(cuò)后的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)由之前的280降低為RPN=10×3×3=90。

.根據(jù)表1、表2和表3，可得到改進(jìn)后的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)由之前的1降低為2。

通過上述分析計(jì)算，增加防錯(cuò)掃碼措施后，前懸零件裝錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)明顯得到降低，由高風(fēng)險(xiǎn)降低到了中等風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效保障。

4 總結(jié)

通過PFMEA的實(shí)例應(yīng)用分析，可知PFMEA在總裝車間質(zhì)量控制過程中起著非常重要的作用。在總裝車間的整個(gè)生產(chǎn)中，涉及到的失效模式非常多，我們可以通過PFMEA分析識(shí)別出所有失效模式的風(fēng)險(xiǎn)大小，并按照風(fēng)險(xiǎn)大小由高到低的順序進(jìn)行改進(jìn)提升，形成一個(gè)持續(xù)動(dòng)態(tài)的活動(dòng)模式，最終使所有失效模式均處于低風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)，這樣就能夠極大程度地保障產(chǎn)品的質(zhì)量，提高顧客對(duì)產(chǎn)品的滿意度和信任度。

參考文獻(xiàn)：

[1]王高峰.PFMEA在質(zhì)量管理中的應(yīng)用[J]，電子質(zhì)量，2018.

[2]潛在失效模式與后果分析參考手冊(cè)，2008.

[3]張智勇.16949五大工具一本通[M].機(jī)械工業(yè)，2013.

[4]周功祥.FMEA質(zhì)量理念及運(yùn)用步驟[J]，輕型汽車技術(shù)，2013年10期.

[5]奚立峰，徐剛.PFMEA在過程管理中的應(yīng)用[J]，工業(yè)工程與管理，2016.