FMEA在車用機油濾清器質量改進中的應用

錢林

摘要：本文運用FMEA技術對車用機油濾清器的質量進行改進研究，重點介紹了FMEA技術的原理及其相關重要參數，并結合實例分析解決相關質量問題。

關鍵詞： FMEA技術;濾清器

概述

（1）FMEA的概念

FMEA（Failure Mode and Effects Analysis），是一種識別潛在失效的通用工具，能確保在產品和過程開發中潛在問題被予以充分考慮和闡述。FMEA有多種種類，可以分為設計FMEA（DFMEA），過程FMEA（PFMEA），系統FMEA（SFMEA）等。作為產品設計可靠性保證的重要一環，FMEA的開發已經不可或缺。

（2）FMEA相關參數

潛在失效模式：是指過程中可能發生的不符合過程要求和/或設計意圖的形式，是對具體工序不符合要求的描述，它可能是引發下道工序的潛在失效模式，也可能是上一道工序潛在失效的后果。在FMEA準備中，應假定提供的零件/材料是合格的。

潛在失效后果：是指失效模式對顧客的影響。在這里，顧客可以是下一個工序、后續工序或工位、代理商、最終用戶。當評價潛在失效后果時，應依據顧客可能注意到的或經歷的情況來描述失效的后果。對最終用戶來說失效的后果應一律用產品或系統的性能來描述（如噪音、工作不正常、發熱、外觀不良、不起作用、間歇性工作等）;若顧客是下一道工序、后續工序或工位，失效的后果是應用過程/工序性能來描述（如無法緊固、不匹配、無法安裝、加工余量過大或過小、危害操作者、損壞設備等）。

嚴重度（S）：是指潛在的失效模式對顧客的影響后果的嚴重程序的評價指標，嚴重度僅適用于失效的后果。評價指標分為“1”到“10”級，按嚴重程度依次遞增。

級別：對需要附加過程控制的零部件、半成品或成品的一些特殊過程的特性進行分級（如關鍵、主要、重要、重點等）。如在過程FMEA中確定了某一級別，應通過設計開發部負責設計的人員，以便制定相應的工程文件及控制項目的標識。

潛在失效起因/機理：是指失效是怎么發生并依據易于糾正或控制的方式來描述。針對每一個潛在失效模式，盡可能在廣、深的范圍內列出所有能想象到的失效原因，以便采取針對性的糾正措施。

頻度（0）：是指具體的失效起因/機理發生的頻率。頻度的分級重在其含義而不是具體的數值。評價指標分為“1”到“10”級，按嚴重程度依次遞增。

現行過程控制預防：是對盡可能防止失效模式的發生的控制方法的描述。

可以考慮三種類型的過程控制/特性，即：①阻止失效起因/機理或失效模式/后果的發生，或減小其出現率;②查明起因/機理并找到糾正措施;③查明失效模式。

如有可能，應優先運用控制方法①;其次使用方法②;最后使用方法③。

現行過程控制探測：是對探測將發生的失效模式的控制方法的描述。

探測度（D）：是指零部件（含半成品、成品）在制造或裝配過程中，利用控制方法找出失效起因/機理過程缺陷的可能性的評價指標;或利用控制方法找出后續發生的實效模式的可能性的評價指標。評價等級分為“1”到“10”級，按嚴重程度遞增。

風險順序數（RPN）：此評估應用于排列過程的關注次序。風險順序數=嚴重度×頻度×探測度。

RPN取值在“1”到“1000”之間。①當PRN>100（或按照顧客要求）時，應采取改進措施。②不管風險順序數是多少，當S≥8時，都要采取改進措施。③當RPN≤100，S<8時，對RPN從大到小排列，針對前四位采取后續改進措施。

建議的措施：

當失效模式按RPN值排出先后次序后，應首先對排在最前面的問題和最關鍵的項目采取糾正措施。任何建議措施的目的都是為了減少嚴重度、頻度和探測度的數值。如果對某一特定原因無建議措施，那么就在該欄中填寫“無”，予以明確。

應考慮以下措施：①為了減小失效發生的可能性，需要修改過程和/或設計。②只有修改設計和/或過程，才能減小嚴重度數。③為了增加探測的可能性，需要修改過程和/或設計。④積極的糾正措施是制定永久性的改進措施，以及采用統計過程控制（SPC）方法制定預防缺陷發生的措施。

需要注意的是從AIAG的FMEA使用手冊第四版開始，RPN就被不再被作為評價風險的基本方法使用，

1.FMEA在車用機油濾清器質量改進中的運用

1.1機油濾清器質量問題介紹

本文以機油濾清器中經常出現的止回閥阻塞問題為例，對FMEA在濾清器產品中的運用進行介紹。

首先，列出與止回閥相關的零部件，建立功能聯系圖，見附圖1.

附圖1 ??濾清器止回閥功能聯系圖

然后，將與止回閥有關的零部件的潛在故障模式和潛在失效起因全部找出。

接著，采用RPN原則對所有失效模式進行評分，然后排序。

最后，對RPN高分項的失效模式進行持續改進，直至其RPN分值降低。獲得最終FMEA表1。

表1 ?濾清器止回閥FMEA分析表

1.2基于機油濾清器的FMEA參數設定

由于濾清器為汽車零部件的一種，它的FMEA參數評價準則需要根據實際情況進行相應調整。

表2 針對濾清器的FEMA參數評價準則

級別

標準

后果

10

故障可能影響車輛的安全操作或者有可能危及操作者。

野外

影響車輛的安全運行，顧客或操作者有風險。

9

故障不符合政府法規。

不符合政府法規。

8

故障引起顧客的高度不滿。

顧客步行回家，野外返回，耐久性問題。

7

故障引起顧客的不滿，有可能導致裝配廠中斷生產。

汽車廠

經銷商修理（噪音、振動、泄漏等等），汽車裝配廠退貨。

6

生產線重大的中斷。

工廠

裝配線大量返工。

5

生產線輕度的中斷。

裝配線少量返工或報廢。

4

故障可能給生產帶來麻煩，小修理。

缺陷進入到下一過程。

3

故障可能給生產帶來麻煩，小修理。

缺陷能夠在后續生產線上被發現。

2

故障可能給生產帶來麻煩，小修理。

缺陷能夠在后道工序上被發現和糾正。

1

顧客可能沒有注意。

沒有影響。

表3 針對濾清器的頻度（O）評價準則

級別

故障概率

PPM

可能的實效率

CPK

10

很高

>500000

<0.33

9

很高

333333

>0.33

8

高

125000

>0.51

7

高

50000

>0.67

6

中等

12500

1件/小時

>0.83

5

中等

2500

1件/班

>1.00

4

中等

500

1件/天

>1.17

3

低

67

1件/周

>1.33

2

很低

7

1件/月

>1.50

1

很低

《1

1件/年

>1.67

表4 針對濾清器的探測度（D）評價準則

級別

標準

建議的檢測方法

10

絕對不可能

手工檢查

沒有過程控制方法檢測。

9

很微小-過程控制方法可能無法檢測到故障模式。

只能間接檢測。

8

小-過程控制方法檢測故障模式的可能性小。

目測。

7

小-過程控制方法檢測故障模式的可能性小。

加倍的目測。

6

中等-過程控制方法能檢測到。

測量儀器

通過接觸零件100%目測。手工測量。

5

中等-過程控制方法能檢測到。

防錯

100%通止規檢測。定期的控制圖表檢測。

4

中上-過程控制方法檢測故障模式的可能性中上。

防錯-在下一步不能被接受。通過檢驗機構/首件檢驗檢測。

3

高-過程控制方法檢測故障模式的可能性很高。

防錯-零件無法傳遞。自動檢驗停止。

2

很高-過程控制方法幾乎肯定能檢測到故障模式。

各個階段的多層次的防錯：供應，選擇，安裝或確認。

1

極高-過程控制方法肯定能檢測到故障模式。

防錯-不能獲得零件。

2.實行FMEA的結果

在使用了FMEA工具以后，生產部門對需要控制的產品信息有了明確的認識，確定了零件的受控等級和抽查頻次，提高了最終產品的質水平。

3.意義和目的

通過FMEA在濾清器產品設計過程中的使用，提前對產品可能的失效模式和失效原因進行預測，由于FMEA是一種事前行為，大大降低了產品后期更改的風險，節省了由于后期更改而產生的巨大浪費。對生產企業有著巨大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]聶微.工廠質量管理五大手冊應用指南[M]，北京.中國標準出版社，2011工廠質量管理五大手冊應用指南

[2]趙開敏等. FMEA在汽車產品開發中的應用研究[J]，汽車零部件，2011（05）

[3]樊曉滸.汽車可靠性設計分析方法研究[D].北京：北京航空航天大學，2001.