PFMEA在制造過程中的實際運用

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

隨著國內(nèi)汽車市場的發(fā)展，競爭日益激烈，為了提高企業(yè)的競爭力，需要汽車制造企業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本消耗。而發(fā)動機作為汽車的心臟，其質(zhì)量好壞關(guān)系到汽車的動力性、可靠性與經(jīng)濟性，甚至是與顧客的生命財產(chǎn)安全相聯(lián)系。那么，如何在不斷降低的成本壓力之下，保證發(fā)動機的質(zhì)量呢？PFMEA（即潛在失效模式及后果分析）是一個控制制造過程、防止產(chǎn)品缺陷的有效方法。

1 PFMEA概述

PFMEA（即潛在失效模式及后果分析）是通過辨識工藝過程設(shè)計中失效機會以改善過程控制的方法。其以推動過程改進作為主要目標(biāo)，重點在防錯方法上，最終通過完善制造過程的控制方法，形成系統(tǒng)的《防錯計劃》、《控制計劃》方案，提升客戶的滿意度。FMEA可以描述為一組系統(tǒng)化的活動，其目的有：

（1）認(rèn)可并評價產(chǎn)品設(shè)計/制造過程中的潛在失效以及該失效的后果；

（2）確定能夠消除或減少潛在失效發(fā)生機會的措施；

（3）將全部過程形成文件。

FMEA是對確定設(shè)計或過程必須做哪些事情才能使顧客滿意這一過程的補充。PFMEA應(yīng)該是以小組的形式開展，PFMEA的編制責(zé)任通常都指派到某個人，但是整體輸入應(yīng)是小組的努力。在最初的設(shè)計FMEA過程中，希望負(fù)責(zé)設(shè)計的工程師能夠直接、主動的聯(lián)系所有有關(guān)部門的代表。這些專長和責(zé)任領(lǐng)域應(yīng)包括（但不限于）裝配、制造、設(shè)計（PE）、試驗、可靠性、材料、質(zhì)量、服務(wù)和供方以及負(fù)責(zé)更高或更低一層次的總成或系統(tǒng)、子系統(tǒng)，應(yīng)成為促進各相關(guān)部門之間相互交換意見的一種催化劑，從而推進小組協(xié)作的工作方式。

2 PFMEA的實際運用

2.1 “嚴(yán)重度”如何實際判定

“嚴(yán)重度”是定給失效模式最嚴(yán)重的影響后果的級別。嚴(yán)重度是單一的FMEA范圍內(nèi)的相對定級結(jié)果。PFMEA應(yīng)吸取以往產(chǎn)生過的重大“教訓(xùn)”（如召回、不合格品、顧客抱怨、批量返修、高的保修費用等）作為識別失效模式的輸入。對小組識別的所有高風(fēng)險失效模式都引起重視，并有可實施的措施計劃，對所有其他失效模式也都加以考慮，這里將這種對于“某種潛在的失效模式”的危害程度定義為“嚴(yán)重度”。嚴(yán)重度數(shù)值的降低只有通過改變設(shè)計才能夠?qū)崿F(xiàn)。“嚴(yán)重度”分為10個級別，如表1所列。

除非負(fù)責(zé)的工程師有FMEA和團隊工作推進經(jīng)驗，否則，由一位有經(jīng)驗的FMEA推進員來協(xié)助小組的工作是非常有益的,FMEA推進員的經(jīng)驗直接影響到嚴(yán)重度、頻次、探測度的定義。

柳州發(fā)動機河西工廠安裝主軸瓦工位，對于“軸瓦損傷”失效模式，嚴(yán)重度曾定義為8，RPN值達(dá)124，而《控制計劃》的方法僅為：操作工目視檢查。風(fēng)險很大吸引了整個PFMEA問題解決團隊的注意，可是問題遲遲不能解決。這個初嚴(yán)重度的定義是出于當(dāng)時PFMEA推進員的想象：員工安裝時存在磕碰帶來軸瓦嚴(yán)重?fù)p傷的可能，并在不知情時裝機，導(dǎo)致發(fā)動機性能下降、顧客抱怨。

為了解決問題，發(fā)動機工廠重新整合了PFMEA問題，重組團隊人員機構(gòu)，具體方法是：由車間有經(jīng)驗的師傅牽頭作為PFMEA推進員，車間經(jīng)理作為小組長，ME經(jīng)理為副組長，將質(zhì)量售后工程師、物流包裝工程師吸收入小組，這些人的實際制造發(fā)動機經(jīng)驗均在7年以上，組成了理論與實踐相結(jié)合、個人制造經(jīng)驗豐富的多功能團隊。

很快，這個多功能團隊就有了突破——應(yīng)該在不考慮零件質(zhì)量前提下（PFMEA的原則），從工藝布局的角度來分析軸瓦損傷這個問題。這是因為該工位一旦出現(xiàn)軸瓦嚴(yán)重?fù)p傷，后工位安裝活塞、回轉(zhuǎn)力矩測試都能發(fā)現(xiàn)，而且通過經(jīng)驗來看，該工位（操作步驟、動作、工裝情況等），沒有造成軸瓦嚴(yán)重?fù)p傷條件和可能。無論青島發(fā)動機工廠還是生產(chǎn)運行了7年的柳州河西工廠都從未發(fā)生過如此嚴(yán)重的軸瓦損傷，該問題實際是個“假命題”，造成的原因是PFMEA推進員的實際經(jīng)驗不足，而《控制計劃》的方法應(yīng)該將“回轉(zhuǎn)力矩測試”加入。通過團隊的努力，以事實為依據(jù)推動ME修改了《PFMEA》、《控制計劃》。

2.2 “探測度”如何進行實際判定

“探測度”是與設(shè)計控制中所列的最佳探測控制相關(guān)聯(lián)的定級數(shù)。探測度是一個在某一FMEA范圍內(nèi)的相對級別。為了獲得一個較低的定級，通常計劃的設(shè)計控制（如確認(rèn)／或驗證活動）必須予以改進。“探測度”也分為10個級別進行評分，如表2所列。

表2 FMEA探測度分級表

定義“探測度”時經(jīng)驗也是關(guān)鍵，體現(xiàn)在對“控制計劃的探測方法”認(rèn)識全面性上，同一失效模式，由于失效的程度不同可能會演變?yōu)閮煞N失效模式，如不在探測度上深入考慮，很可能忽略由此衍生的第二種失效模式。這一點非常重要！

發(fā)動機流水線由于在線設(shè)備的探測能力不同(如冷試設(shè)備)，在生產(chǎn)B15機型時，曾經(jīng)發(fā)生“磁阻圈的信號齒變形”問題，發(fā)動機工廠在“PFMEA每月回顧”中發(fā)現(xiàn)該問題，認(rèn)為風(fēng)險很大，需要研究現(xiàn)有制造過程的控制手段是否能將這一問題控制。

車間PFMEA小組對操作過程進行分析：制造過程中，磁阻圈螺栓擰緊完成后曲軸與缸體進行連接，后工位操作雙軸擰緊槍擰緊主軸承蓋螺栓時，下壓移動雙軸槍的動作由于電槍能在任意高度上移動，可能使套筒撞擊到“磁阻圈信號齒”，產(chǎn)生這種失效模式。隨即車間聯(lián)合ME在冷試檢測做了此種失效模式的Mapping實驗，實驗結(jié)果顯示：如撞擊導(dǎo)致的變形程度嚴(yán)重，發(fā)動機在冷試即表現(xiàn)為“測試信號終斷”——故障可控制。但變形程度輕微在冷試則能感應(yīng)到信號，并能OK通過。裝整車后會有“信號弱”的問題，并最終可能表現(xiàn)為“高轉(zhuǎn)速時，影響車輛提速”，可能會導(dǎo)致客戶要求“返修”，而這樣的返修幾乎就是拆整機，帶來大量的零件報廢，維修時間也至少在1天以上。由于該失效模式的“頻次”很低，“控制計劃的探測方法”冷試能滿足“完全喪失功能的失效模式”，問題基本能得到控制，磁阻圈信號齒輕微變形成為了后期攻關(guān)的目標(biāo)。

這時FMEA推進員如只有發(fā)動機背景而無整車經(jīng)驗，只認(rèn)識到發(fā)動機工廠的部分探測方法，而不能結(jié)合后工序（整車總裝）的“探測方法”倒推出“部分喪失功能”的失效模式，往往遺漏不同區(qū)域的“控制計劃的探測方法”帶來的不同結(jié)果。

2.3 “RPN”降低的實際運用（成功案例）

PFMEA在實際生產(chǎn)領(lǐng)域扮演著質(zhì)量先驅(qū)的重要作用，通常一個潛在失效模式的“嚴(yán)重度”、“頻次”是不會改變的，要想通過降低RPN值達(dá)到較高過程能力的控制只有在“探測度”上做文章，RPN（風(fēng)險順序數(shù)）是嚴(yán)重度（S）、頻度（O）和探測度（D）的乘積，RPN=（S）×（O）×（D），只有通過改進探測手段使探測度的值降低來降低RPN值，然后成果納入《控制計劃》、《防錯計劃》進行約束，達(dá)到控制質(zhì)量的目的，下面來看一個成功案例：

機油泵密封O型圈，生產(chǎn)過程中由人工安裝，但只有一道目視自檢，安裝完畢后即隱藏?zé)o法互檢，而由于機油泵與缸體結(jié)合面貼合較緊密，冷試設(shè)備不能發(fā)現(xiàn)漏裝O型圈缺陷，此失效模式在裝機后運行一定時間會以滲油現(xiàn)象被客戶發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生拉回問題。這時嚴(yán)重度(S)為8；發(fā)生的頻度(O)為2；由于只有一道人工目視檢查，對照圖表探測度(D)為8.

RPN=8×2×8=128，此時風(fēng)險極大！

車間PFMEA小組通過現(xiàn)場分析，認(rèn)為從工具上下功夫提高發(fā)現(xiàn)機會從而降低探測度的級別，是問題解決的一條可行之路。于是通過集思廣益，最后在料盒上增加了一個感應(yīng)傳感器與工位“合格放行”程序相連接，員工必須對每臺到工位的發(fā)動機做一次“取O型圈”動作才能滿足OK放行條件，并將傳感器的“防錯驗證”納入《防錯計劃》文件中管理。這時，相當(dāng)于采用了自動設(shè)備（程序）及工具（傳感器）進行防錯，對照圖表探測度（D）降低為3，RPN=8×2×3=48，風(fēng)險得到了有效控制。

3 結(jié)束語

PFMEA為不斷改進過程質(zhì)量控制能力提供了一種有力方法，每一次優(yōu)秀的改善往往與PFMEA緊密相連。通過研究，重組了工廠的PFMEA推進小組，將各部門經(jīng)驗豐富的員工納入其中，并形成了工廠特有的每月回顧機制，從嚴(yán)重度、頻度、探測度等方面降低RPN值，并將這些資源牢牢整合后，持續(xù)提升過程控制能力，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升煥發(fā)了勃勃生機。

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