發動機裝配生產線PFMEA的改進及應用

秦杰 楊光治

摘 要：介紹了過程失效模式及后果分析（PFMEA）方法，對其定義以及基本原理進行了闡述，并分析了發動機裝配生產線PFMEA的應用現狀，對不足之處進行了改進，提出了基于標準化作業以及發動機裝配柔性生產線的PFMEA應用方案。結果表明，利用此方案可將PFMEA理論與實際生產結合更緊密，更能充分識別發動機裝配生產線的潛在風險，由此可提前采取相應措施避免質量問題的發生。

關鍵詞：PFMEA；標準化作業；柔性生產線；質量問題

引言

PFMEA作為產品先期質量策劃中的重要活動，正是強調事先預防，以提前發現潛在的失效模式及風險，從而采取相應對策。在發動機裝配過程中，PFMEA無疑是質量管理工具中比較成熟可靠、簡單實用的技術。它既可用于分析整個制造體系，又可用于單一零件的缺陷處理。因此PFMEA運用得當，能有效做到防患于未然，對提高發動機裝配質量的穩定性起著舉足輕重的作用。在目前的發動機裝配生產線上，PFMEA的作用未能發揮得淋漓盡致，體現在操作工對于本工位操作的PFMEA理解不足，以及現有的PFMEA不能完全適應發動機裝配生產線的需求，對生產不能起到預防指導的作用。本文分析了目前發動機裝配生產線PFMEA的應用現狀，提出了基于標準化作業以及柔性生產線的PFMEA改進方案。

1 PFMEA方法介紹

1.1 PFMEA定義

PFMEA即為過程失效模式及后果分析（Potential failure modes and effects analysis），主要用來分析和識別工藝生產或產品制造過程中可能出現的失效模式，以及這些失效模式發生后對產品及性能的影響，從而有針對性的制定出預防措施，以降低工藝生產和產品制造過程中缺陷發生的頻次，達到控制和提升產品質量的目的[1]。

1.2 PFMEA基本原理

PFMEA的基本原理為根據技術質量文件、歷史資料和顧客的要求，分析系統的結構、維護和使用環境，鑒別失效模式，分析引起失效的原因，并利用一定的統計方法，估算失效發生時后果的嚴重程度（S），發生頻度（O）以及可探測度（D），后以SOD三者的乘積計算出風險順序數值（RPN），再根據RPN的大小判斷是否有必要進行改善或者確定輕重緩急程度，從而以減少不必要的損失，提高系統的穩定性[1]。

在PFMEA的建立過程中，由工藝工程師（ME）主導的多功能小組發揮每個成員的作用，要考慮零部件所有制造工藝及每一步作業，進而分析實效模式、原因和機理，并提出建議和措施來降低風險。同時PFMEA的記錄文件不是一成不變的，而是動態管理并定期回顧，它遵循著持續改進，隨機應變的原則。

2 PFMEA在發動機裝配生產線應用的改進思路

2.1基于標準化作業的PFMEA應用框架

在目前的發動機裝配生產線上，每一個工位都會有標準化作業指導書（SOS/JES），操作工必須嚴格按照標準執行。對于PFMEA我們已經有了一套比較規范的管理辦法，覆蓋了每個工位，也會定期去回顧更新，但對于PFMEA與標準化作業指導書之間的聯系顯然不夠緊密，操作工都是形式化機械記憶，對于實際操作并沒有起到應有的指導作用。

例如上圖的缸蓋上線工位PFMEA，具體來說識別的潛在失效模式及潛在原因過于粗放，沒有細化到員工的每一步標準化操作，員工盡管知道該工位某一個失效模式以及導致的后果，甚至都能記得SOD以及RPN值，但為什么一些質量問題屢屢出現乃至重復發生？因為他們并不一定知道每一個步驟的標準化操作背后隱藏的風險，或者盡管知道但自認為無關緊要。因為PFMEA未關注每一步操作細節，因此大家都不會去重視，風險未被識別且不斷在累積，終究會導致缺陷的發生。

例如曾經出現過的火花塞間隙小的問題，在分析裝配過程中可能產生的原因時，恰恰發現在缸蓋上線工位是存在一定風險導致火花塞間隙小的。而以上圖1的PFMEA中卻并沒有火花塞間隙小的失效模式，原因是該工位并未涉及到火花塞的安裝及檢查，但實際員工在操作過程中如果存在暴力拖拉缸蓋現象是會影響到火花塞間隙的。又如在長缸體泄漏測試發現缸蓋底面有雜質，圖1的PFMEA中也辨識出了缸蓋底面沾上異物的失效模式，但在潛在原因分析時并未充分考慮到SOS中的操作。實際中員工需要用無紡布擦拭缸蓋底面，以擦掉異物雜質，但如果無紡布本身也是臟的呢？不僅不會擦干凈還會帶來新的東西，看似非常不起眼的一個操作步驟，結果是適得其反了，而質量問題往往就在一個不經意的操作中發生，改進后以上兩個例子寫入該工位PFMEA如圖2所示。

總之，我們的PFMEA不能脫離SOS，要根據每一個標準化操作步驟進行風險識別，提前采取措施預防，降低高風險的RPN值；同時對于員工也較為容易理解，知道自己的每一個操作如果不到位可能導致的后果，對提高質量意識消除質量隱患起著積極的作用。

2.2. PFMEA在發動機裝配柔性生產線的應用框架

另外發動機裝配涉及零件眾多，且生產現場是一個復雜的環境，有許多環節，每時每刻、每個地方都有可能出現差錯。由于人機料法環等生產要素的偶然變化引起的這些差錯經常導致質量問題發生。特別是目前一條生產線同時生產幾種機型的發動機，而僅憑單一品種生產線的經驗對柔性生產線進行管理控制，通常導致無法有效辨識混線生產的風險，進而容易造成質量問題。這一點現行的PFMEA還不夠全面，同時我們也沒有能充分利用PFMEA這一有力工具，實際其發揮的作用非常有限。

機型切換本身存在較多不確定的因素，利用好PFMEA工具可以將各種機型相互切換的風險識別出來，將這些不確定因素轉化為在可控范圍內，質量問題也將得到有效控制，利用此流程可以將裝配線切換機型所有風險有效識別并控制，同時促使各層級人員參與，能極大降低風險。

3 結論

PFMEA作為發動機裝配線上一項最核心的工具之一，在實際生產中可成為有效的質量預防控制手段，體現在：潛在風險還未發生失效前就起到預防作用，并推動后續解決措施的落實；可記錄和總結經驗教訓，為出現的問題積累經驗；可有針對性地對員工進行培訓，將存在的風險明確地告知員工。本文通過對發動機裝配生產線PFMEA應用不足的改進，提出了基于標準化作業以及柔性生產線的應用框架，大大提升了PFMEA對于質量控制的使用價值，同時能顯著提升裝配質量的穩定性。