基于FMEA失效分析法的車間調(diào)試質(zhì)量提升及其案例研究

中圖分類號(hào)：U461 收稿日期：2025-03-04 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.05.028

Quality Improvement of Workshop Commissioning Based on FMEA Failure Analysis Method and Its Case Study

Yang Qian Zhang ZhaohuiQin Zeyu China Automotive Industry Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 3oo113，China

Abstract：ThispaperfocusesontheapplicationofFMEA（Failure ModeandEfects Analysis）intheequipmentcommissioningof acertainautomobileworkshop.Throughtheanalysisofthefailure modesandconsequencesofequipmentsuchasfans，burers，and conveyingmachinery，theimplementationstepsofFMEAareelaboratedinetail，includingteamformation，dentificatiooffailure modes，risk assessment，formulationof improvement measures，andcontiuous monitoring.Theapplicationefectisemonstrated throughpracticalcases，indicatingthatFMEAcaneectivelyreducequipmentfailurerates，improvethecommissoningqualityand productionefficiencyoftheautomobileworkshop，andprovideaneectivereferencefortheeficientimplementatioofprojectcommissioning work.

Key words：FMEA failure analysis method;Automobile workshop;Equipment commissoning;Quality improvement

1前言

汽車車間的設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。風(fēng)機(jī)、燃燒機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備在某汽車車間生產(chǎn)工藝中扮演關(guān)鍵角色，其故障可能引發(fā)一系列問(wèn)題[1-2]。FMEA失效分析法作為一種有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具，能夠幫助識(shí)別潛在失效風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提高車間調(diào)試質(zhì)量具有重要意義。

2FMEA失效分析法概述

FMEA即失效模式與影響分析，通過(guò)系統(tǒng)地識(shí)別潛在失效模式、評(píng)估其后果嚴(yán)重程度、分析失效原因并確定風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)。它對(duì)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件功能進(jìn)行分析，找出可能的失效模式，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)失效模式的嚴(yán)重程度（S）發(fā)生頻率 （o） 和探測(cè)度 （D） 打分，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) RPN=S×O×D ，進(jìn)而根據(jù)RPN值對(duì)失效模式排序，優(yōu)先處理高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，以提升產(chǎn)品或過(guò)程的可靠性[3]。

3汽車車間設(shè)備調(diào)試常見(jiàn)問(wèn)題及影響

3.1風(fēng)機(jī)故障

風(fēng)機(jī)用于維持噴漆環(huán)境通風(fēng)，常見(jiàn)故障如電機(jī)故障、葉片損壞、風(fēng)量不足等。電機(jī)故障可致風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，溫濕度控制失衡，使漆霧積聚，影響漆面質(zhì)量，增加返修率；葉片損壞會(huì)引起振動(dòng)和噪音增大，影響風(fēng)量風(fēng)壓，導(dǎo)致漆層厚度不均；風(fēng)量不足則無(wú)法有效排出漆霧，危害人員健康，污染設(shè)備和工件。

3.2燃燒機(jī)故障

燃燒機(jī)在某汽車車間用于烘干和空調(diào)加熱等，通過(guò)烘爐升溫給工件提供熱量，以及冬季給空調(diào)升溫進(jìn)而控制空調(diào)送風(fēng)的溫濕度，其失效模式多樣。常見(jiàn)的有燃燒不充分、點(diǎn)火失敗、火焰不穩(wěn)定等。燃燒不充分會(huì)導(dǎo)致工件烘干不完全，漆面固化不良，影響涂層的附著力和耐久性，降低產(chǎn)品質(zhì)量，增加次品率。點(diǎn)火失敗則直接使烘干工序無(wú)法正常啟動(dòng)，延誤生產(chǎn)進(jìn)度，打亂生產(chǎn)計(jì)劃。火焰不穩(wěn)定可能造成局部過(guò)熱或過(guò)冷，導(dǎo)致工件表面溫度不均，引起漆面出現(xiàn)色差、變形等缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

3.3輸送設(shè)備故障

輸送設(shè)備包括滾床、移行機(jī)、升降機(jī)、輸送鏈等。滾床和輸送鏈可能出現(xiàn)鏈條斷裂、跑偏等問(wèn)題，鏈條斷裂導(dǎo)致工件停滯，生產(chǎn)中斷；跑偏可能使工件與設(shè)備碰撞損壞[4]。升降機(jī)故障影響工件轉(zhuǎn)移定位，導(dǎo)致涂裝位置偏差。尤其是烘爐出入口的高溫升降機(jī)，由于處于高溫環(huán)境，一旦出現(xiàn)故障非常難處理，會(huì)造成車悶在爐子里嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致一爐子車全部報(bào)廢，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[5]。

4FMEA在某汽車車間設(shè)備調(diào)試中的應(yīng)用步驟

如1圖所示，F(xiàn)MEA在某汽車車間設(shè)備調(diào)試中的應(yīng)用步驟包含組建跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)等多個(gè)方面。

4.1組建跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)

團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)包括設(shè)備工程師、電氣工程師、操作人員等。設(shè)備工程師提供設(shè)備技術(shù)信息，評(píng)估失效嚴(yán)重程度。電氣工程師進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，操作人員反饋實(shí)際使用情況，通過(guò)協(xié)作確保FMEA分析全面準(zhǔn)確[6]。

4.2確定分析對(duì)象和范圍

明確對(duì)風(fēng)機(jī)、燃燒機(jī)、輸送等設(shè)備進(jìn)行分析，并界定其部件和功能范圍，如風(fēng)機(jī)涵蓋電機(jī)、葉片等部件，水泵包括泵體、葉輪等，輸送設(shè)備涉及輸送鏈的鏈條、開(kāi)關(guān)等，同時(shí)考慮設(shè)備調(diào)試及初期運(yùn)行的各種工況和潛在問(wèn)題。

4.3識(shí)別潛在失效模式

依據(jù)燃燒機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，全面識(shí)別各部件和功能的潛在失效模式。例如，燃燒器噴頭可能出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致燃料噴射不均勻，引發(fā)燃燒不充分；點(diǎn)火電極積碳會(huì)造成點(diǎn)火失敗；燃?xì)獗壤y故障可能使燃?xì)馀c空氣混合比例失調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。此外，燃燒機(jī)的控制系統(tǒng)故障，如溫度傳感器失靈，也可能影響燃燒機(jī)的正常運(yùn)行，無(wú)法準(zhǔn)確控制烘干溫度[7]。

4.4分析失效原因和后果

針對(duì)每種失效模式，深入分析其可能的原因。燃燒器噴頭堵塞可能是由于燃料中雜質(zhì)過(guò)多、過(guò)濾器失效等引起的。點(diǎn)火電極積碳通常是因?yàn)殚L(zhǎng)期使用未及時(shí)清理，或者燃料質(zhì)量不佳。燃?xì)獗壤y故障可能是因?yàn)殚y門磨損、控制信號(hào)異常等。分析后果時(shí)，考慮對(duì)設(shè)備自身、涂裝工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。如燃燒器噴頭堵塞導(dǎo)致燃燒不充分，不僅會(huì)使工件烘干效果差，影響產(chǎn)品質(zhì)量，還可能造成燃燒機(jī)內(nèi)部積碳，縮短設(shè)備使用壽命。點(diǎn)火失敗會(huì)使烘干工序停滯，增加生產(chǎn)成本，影響生產(chǎn)效率?；鹧娌环€(wěn)定造成的漆面缺陷，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品返工或報(bào)廢，增加企業(yè)損失。

4.5評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度（S）、發(fā)生頻率 （o） 和探測(cè)度 （D）

按照預(yù)先制定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各失效模式的嚴(yán)重程度、發(fā)生頻率和探測(cè)度進(jìn)行打分。嚴(yán)重程度參考對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、安全、環(huán)境和設(shè)備的影響程度，分值1～10；發(fā)生頻率依據(jù)類似設(shè)備故障數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)評(píng)定，也為1＼～10級(jí)；探測(cè)度取決于現(xiàn)有控制措施發(fā)現(xiàn)失效的難易程度，同樣1～10分。

4.6計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）并制定改進(jìn)措施

計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù) RPN=S×O×D ，根據(jù)RPN值對(duì)失效模式進(jìn)行排序。對(duì)高RPN值的失效模式優(yōu)先制定改進(jìn)措施，可從設(shè)計(jì)改進(jìn)、工藝優(yōu)化、增加檢測(cè)手段、加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)等方面著手。例如對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)短路風(fēng)險(xiǎn)，可改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)，加強(qiáng)檢測(cè)和維護(hù)。

4.7實(shí)施改進(jìn)措施并持續(xù)監(jiān)控

將改進(jìn)措施應(yīng)用于設(shè)備調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程，持續(xù)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，收集數(shù)據(jù)觀察失效模式是否得到控制，RPN值是否降低。若效果不佳，重新評(píng)估和調(diào)整措施，同時(shí)記錄FMEA分析過(guò)程和結(jié)果，為后續(xù)管理提供參考。

5應(yīng)用案例分析

5.1案例一：風(fēng)機(jī)調(diào)試中的FMEA應(yīng)用

某汽車車間新風(fēng)機(jī)調(diào)試時(shí)，識(shí)別出電機(jī)過(guò)熱停機(jī)的潛在失效模式，其原因包括電機(jī)過(guò)載、散熱風(fēng)扇故障和通風(fēng)口堵塞等。該失效模式嚴(yán)重影響漆面質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品返修率增加，嚴(yán)重程度（S）評(píng)定為5分。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，發(fā)生頻率 （o） 約為2分?，F(xiàn)有溫度傳感器監(jiān)測(cè)但存在不足，探測(cè)度 （D） 評(píng)為6分，計(jì)算 RPN=5×2×6=60。

為此，團(tuán)隊(duì)采取改進(jìn)措施：優(yōu)化電機(jī)選型避免過(guò)載，增加備用散熱風(fēng)扇及自動(dòng)切換裝置，縮短人工巡檢間隔并校準(zhǔn)傳感器。實(shí)施后，電機(jī)過(guò)熱停機(jī)情況減少， RPN 值降至10以下，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品返修率降低約40% 。風(fēng)機(jī)失效的具體分析如表1所示。

5.2案例二：燃燒機(jī)調(diào)試中的FMEA應(yīng)用

在某汽車車間燃燒機(jī)調(diào)試中，燃燒不充分是突出問(wèn)題，其原因是燃燒器噴頭堵塞、燃料雜質(zhì)過(guò)多和空氣供給不足。燃燒不充分會(huì)影響工件烘干效果，導(dǎo)致漆面固化不良，嚴(yán)重程度（S）評(píng)定為6分。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，發(fā)生頻率（o） 為2分。通過(guò)人工觀察火焰顏色和分析廢氣成分檢

團(tuán)隊(duì)采取選用定期清洗燃燒器UV探頭和安裝空氣流量監(jiān)測(cè)裝置等措施。改進(jìn)后，燃燒不充分問(wèn)題得到解決，RPN值大幅降低，烘干工序穩(wěn)定，漆面質(zhì)量提升，設(shè)備維護(hù)工作量減少。燃燒機(jī)失效的具體情況，如表2所示。

6結(jié)語(yǔ)

FMEA失效分析法在汽車車間設(shè)備調(diào)試中成效顯著。通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別潛在失效模式、分析原因后果、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和制定改進(jìn)措施，有效降低了設(shè)備故障率，提升了調(diào)試質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身情況組建專業(yè)團(tuán)隊(duì)，嚴(yán)格執(zhí)行FMEA步驟，并持續(xù)優(yōu)化。將FMEA融人設(shè)備管理全過(guò)程，有助于提升設(shè)備可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

楊謙，男，1990年生，自動(dòng)化工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

張朝暉（通訊作者），男，1974年生，自動(dòng)化高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化、信息化。