淺談PFMEA在汽車總裝質量控制方面的應用

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，并結合實例分析了PFMEA在總裝車間生產過程中質量控制方面的應用，如何應用PFMEA進行評分識別高風險失效模式，如何制定措施進行改進提升，進而降低風險順序數和風險優先級，最終以降低失效模式的失效風險，保障產品質量的穩定。

關鍵詞：PFMEA;質量控制;風險順序數;風險優先級

1 PFMEA的意義及重要性

PFMEA是過程失效模式及后果分析，作為汽車生產中常用的五大質量分析工具之一，其可貫穿應用于從產品設計到生產工藝整個過程風險分析，并在可能出現風險的過程中預先采取措施進行規避。隨著社會發展及生活水平的不斷提高，消費者對所購買產品的質量期望和要求也在不斷提升。同時市場競爭也在加劇，越來越多的汽車企業通過應用PFMEA方法來提高產品的可靠性，降低生產成本，提高產品的研發能力和競爭力。以上汽通用五菱重慶分公司總裝車間的生產過程為例，主要應用的是PFMEA。在某車型正式生產前，工程師需對上級PFMEA進行分解，編制適用于車間的PFMEA文件，通過分析產品在生產過程中可能發生的各種潛在的失效模式，以及失效所導致的后果和原因，全面提前制定預防措施，降低問題出現的風險，并在過程中不斷進行回顧改進，是一個動態的、滾動的、不斷完善的過程[1]?？傃b車間有很多關鍵控制點，如果出現失效情況，不僅影響產品性能，甚至可能危及駕駛員與乘客安全，造成嚴重的質量安全事故，因此如何運用PFMEA分析風險并采取措施改進提升，是總裝車間在生產中一項非常重要的工作。

2 PFMEA的實施過程及主要參數

2.1 PFMEA的實施過程

PFMEA分析應用可以有效地起到事前預防和事后積累兩方面的作用。我們要系統性開展PFMEA活動，首先要成立PFMEA活動團隊，該團隊需由跨部門的、職能全面的技術人員和現場負責人員共同參與。一般情況下，PFMEA實施包括7個階段[2]（如圖1所示）。

2.2 PFMEA的主要參數

PFMEA分析中常用的幾個主要參數有：嚴重度、發生率、探測度、風險順序數和風險優先級[3]。

2.2.1 嚴重度S

嚴重度是當某種潛在失效模式發生時對產品質量及顧客產生影響的嚴重程度的評價指標。按照嚴重度評分表，對失效模式的影響后果評分取值（1-10分），分值越高則表示失效影響越嚴重。

2.2.2 頻度O

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

2.2.3 探測度D

探測度是當某項潛在失效模式發生時，根據現有的控制手段及檢測方法，能將其準確檢出的概率，反映潛在問題被檢測出的難易程度。探測度評分取值（1-10分），分值越高則表示該失效模式發生時越難被發現。

2.2.4 風險順序數RPN

風險順序數是某項潛在失效模式發生的風險性及其危害的綜合性評價指標。通常情況下，風險順序數越大，這一潛在失效問題也越嚴重，應作為預防控制的首要改進點。其計算公式為：RPN=嚴重度（S）×頻度（O）×探測度（D）。

2.2.5 風險優先級

基于嚴重度、頻度、探測度的取值評分[4]，參照嚴重區取值表（表1）和探測區取值表（表2）分別取得相應區域取值，再根據嚴重區等級和探測區等級結合風險優先級矩陣（表3）進行取值，得到風險優先級，等級從1至3整個過程風險逐漸降低。

不同優先級對應的風險解釋如下[5]：

1級：風險等級最高，需要制定有效措施進行風險降低。

2級：中等風險等級，下一步需要回顧潛在風險降低活動的項目。

3級：風險等級最低，開展風險降低活動為非必要。

3 PFMEA的具體應用過程分析

如下以降低重慶總裝車間在產車型前懸裝錯風險為例，分析PFMEA在這個過程中的實際應用。

3.1 PFMEA項目策劃

總裝車間目前在產車型前懸就有7種之多，各前懸外觀差異不大，僅依靠員工目視進行區分很困難，現場裝錯風險極高，一旦裝錯，即使能在后工序發現問題，返修成本也非常高。如果不能被有效發現，產品將會存在著嚴重的安全風險，造成的后果將是無法預估的。為了有效解決前懸可能存在裝錯的問題，團隊決定參考其他基地的相關經驗及詳細分解三級PFMEA，編制更為詳細的車間四級PFMEA，對可能出現的風險進行控制及優化，以保障整車裝配的質量?？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，如果出現裝配錯誤，則會影響車輛操控性能和出現跑偏情況。參照SOD取值標準評分表取值并計算如下：

.導致車輛主要功能喪失，該項為法規要求，嚴重度（S）=10;

.取錯前懸的故障率為0.012%（PPH=1.2），頻度（O）=4;

.控制探測為目視檢查，探測度（D）=7;

.因此由S、O、D的取值，根據RPN的計算公式可計算出前懸裝錯的風險順序數RPN=嚴重度×頻度×探測度=10×4×7=280，風險順序數極高;

.根據嚴重區取值表（表1），可知前懸裝錯嚴重度10，頻度4，對應的嚴重區取值為1;

.根據探測區取值表（表2），前懸裝錯嚴重度10，探測度7，對應的探測區取值為1;

.由已取得的嚴重區和探測區取值，根據風險優先級矩陣（表3）可得到前懸裝錯的風險優先級為1，風險等級高。

根據以上分析可知，前懸裝配過程出現裝錯的風險極大，需要進行有效的措施制定和實施，以降低整個過程裝配錯誤的風險。

3.2 PFMEA項目改進

對前懸裝錯的失效模式確定好優先級后，我們需要對該優先級高的失效模式進行措施制定。在措施的制定時，不管任何措施的目的都是為了降低嚴重度、頻度和探測度的等級評分，最終降低風險順序數和優先等級，使該失效模式得到有效控制。針對該問題，我們逐一分析如下三個取值評分。

（1）降低嚴重度：由于嚴重度是評價失效模式發生后，對產品和顧客產生的最嚴重的影響程度，只要失效發生就可能會影響車輛操控性能和出現跑偏情況，是一個已定的影響，因此無法降低該嚴重度的評分。

（2）降低頻度：通過產品或過程設計消除或控制一個或多個潛在失效模式的起因，這種情況會對頻度產生影響。針對前懸裝錯的起因是取件時出現錯誤，可制定措施來避免發生取件錯誤問題，從而降低問題頻次。

（3）降低探測度：重新設計探測方法可以降低探測度等級。目前前懸只是通過員工目視檢查來區分，可考慮增加更加有效的識別方法來降低探測度。

因此針對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度的評分，從而降低該失效模式的風險順序數和優先級。我們制定的用零件掃碼防錯的方式來實現降低該過程的失效風險，如下圖為零件防錯的原理：

防錯過程解析：工程師提前將各車型不同配置的VSN和其對應前懸的零件號匹配，并維護進入取件崗位的線旁專用防錯電腦。員工取件時，先用配置好的掃碼槍掃描進入崗位車輛VIN和VSN條碼，此時系統會調出該車匹配的零件號，再掃描所取零件的條形碼，因為零件的條形碼里面固定位置和長度就是該零件的零件號，掃描完條碼后，掃描的零件號就通過系統與事先電腦里設置該VSN匹配好的零件信息作對比，如果匹配成功，系統屏幕上將會出現OK的目視提示，同時也有YES的語音提示，員工通過系統的提示即可進行取件裝配。匹配不成功時，系統會顯示報警字樣，語言也會提示NO，此時員工就需要檢查核對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的措施實施后，再對前懸與車型配置不一致的失效模式的嚴重度、頻度和探測度進行評分取值。

.措施未對嚴重度的取值產生影響，因此嚴重度未發生變化，嚴重度（S）=10;

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

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

.由措施實施后的S、O、D取值可計算出增加掃碼防錯后的風險順序數由之前的280降低為RPN=10×3×3=90。

.根據表1、表2和表3，可得到改進后的風險優先級由之前的1降低為2。

通過上述分析計算，增加防錯掃碼措施后，前懸零件裝錯的風險明顯得到降低，由高風險降低到了中等風險，產品質量得到了有效保障。

4 總結

通過PFMEA的實例應用分析，可知PFMEA在總裝車間質量控制過程中起著非常重要的作用。在總裝車間的整個生產中，涉及到的失效模式非常多，我們可以通過PFMEA分析識別出所有失效模式的風險大小，并按照風險大小由高到低的順序進行改進提升，形成一個持續動態的活動模式，最終使所有失效模式均處于低風險的狀態，這樣就能夠極大程度地保障產品的質量，提高顧客對產品的滿意度和信任度。

參考文獻：

[1]王高峰.PFMEA在質量管理中的應用[J]，電子質量，2018.

[2]潛在失效模式與后果分析參考手冊，2008.

[3]張智勇.16949五大工具一本通[M].機械工業，2013.

[4]周功祥.FMEA質量理念及運用步驟[J]，輕型汽車技術，2013年10期.

[5]奚立峰，徐剛.PFMEA在過程管理中的應用[J]，工業工程與管理，2016.