返工PFMEA在車身工藝中的應用

陳丹丹 陳傳凱 儲祥偉

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部,上海 201201）

主題詞：返工 PFMEA 車身工藝

縮略語

FMEA Failure Mode and Effects Analysis

PFMEA Process Failure Mode and Effects

BIW Body in White

SOD Severity,Occurrence,Detection

TIS Task Instruction Sheet

PFD Process Flow Diagram.

0 前言

IATF 16949:2016-8.7.1.4條款中對返工要求進行了重新編訂，指出“組織應在決定對產(chǎn)品進行返工之前，利用風險分析（如Failure Mode and Effects Analy?sis,FMEA）方法來評估返工過程中的風險”，進而引出了返工風險辨識即返工PFMEA的概念[1]。

對于大型汽車制造企業(yè)的整車制造工程部門及生產(chǎn)車間，都已經(jīng)建立完善的整車制造工藝PFMEA開發(fā)流程，明確了開發(fā)節(jié)點、開發(fā)內(nèi)容、職責分工及流程傳遞。返工工作是對正常制造工藝過程的補充環(huán)節(jié)，其直接影響最終交付給客戶的產(chǎn)品質(zhì)量，同時也影響工廠對于質(zhì)量管控的運營成本，返工操作雖然一直存在，返工前也進行操作要求的評估分析，但對于開發(fā)返工PFMEA 而言，它與整車制造工藝PFMEA 開發(fā)節(jié)點、過程流程及開發(fā)內(nèi)容是有差異的。因此如何有效的開展返工PFMEA工作，完善返工工藝體系，提高返工過程風險識別率，提升返工過程質(zhì)量控制水平，是汽車制造相關(guān)企業(yè)完善體系工作的重點之一。

本文旨在介紹返工PFMEA 在車身（Body In White,BIW）工藝中的應用，以及車身工藝如何開展返工PFMEA 開發(fā)工作，包括車身工藝建立返工PFMEA開發(fā)流程，設(shè)定PFMEA開發(fā)節(jié)點和開發(fā)內(nèi)容，開發(fā)車身工藝返工PFMEA 模板并傳遞給車身車間，車身車間進一步完善返工PFMEA 以及實施返工PFMEA 的控制要求等，對提升企業(yè)全工藝過程質(zhì)量管理能力具有重要意義。

1 返工PFMEA介紹

1.1 返工介紹

ISO 9000:2015 標準中對返工（條款：3.12.8）進行了如下定義：返工（Rework）是指為了將不合格產(chǎn)品或服務符合要求而對其所采取的措施。返工不會改變產(chǎn)品本身的物理構(gòu)成，返工后的產(chǎn)品是符合要求的。返工工藝操作可以分為預期返工工藝操作和非預期（特殊）返工工藝操作2種。

（1）預期返工

預期返工是可預見的、常態(tài)化的、自動的活動。比如說，當某個白車身在生產(chǎn)過程中由于焊接飛濺，生產(chǎn)過程中的白車身部分區(qū)域存在焊點毛刺現(xiàn)象。這些毛刺將影響安全或者后續(xù)安裝，需要在其生產(chǎn)之后安排打磨毛刺的工序，對這些毛刺進行打磨去除，這就是所說的預期返工，因此，此增加的工序就應該常態(tài)化的存在于返工PFMEA工序流程圖中。對于這種返工PFMEA 就應該是在項目方案規(guī)劃設(shè)計階段，隨過程設(shè)計一起策劃。返工PFMEA內(nèi)容也是作為整個工序過程FMEA的一部分而存在。

（2）非預期(特殊)返工

非預期的返工是不可預見的、偶然的、被動的活動。往往是因為產(chǎn)品或過程策劃或控制的某個方面遺漏導致的，特殊返工工藝操作需要按需拉動相關(guān)人員進行評估并制定臨時返工操作文件。因為這種非預期的返工往往都存在時效性，而且，只存在一段時間，不會成為一種固定的存在。

1.2 返工PFMEA介紹

潛在失效模式及后果分析（FMEA）作為一項重要的質(zhì)量工具，使開發(fā)者找出可能的潛在風險，并在設(shè)計中進行適當?shù)念A防和控制，使質(zhì)量問題在其源頭——設(shè)計之初就得到有效地控制和處理，從根本上降低直至規(guī)避產(chǎn)品設(shè)計和制造風險[2]。

返工PFMEA 是在決定對產(chǎn)品返工之前，使用風險分析（FMEA）的方法來評估返工過程的風險。返工的目的是保證返工后的產(chǎn)品外觀、尺寸、功能等的特殊特性滿足技術(shù)要求。返工PFMEA的目的是識別返工過程中的風險，對風險進行預防和有效控制，減少返工過程中的質(zhì)量問題，提高效率和吸取教訓。因此返工階段的PFMEA是不可或缺的。

2 車身工藝介紹

車身工藝是按照一定的裝配順序和尺寸定位要求，把沖壓零件或分總成零件，通過電阻焊、弧焊、激光焊、螺栓、沖鉚、折邊、膠接連接方式拼成一個完整的白車身的過程，如圖1所示。

圖1 車身工藝

3 車身工藝返工PFMEA開發(fā)流程

3.1 返工PFMEA編制小組

3.1.1 小組成員

在開展返工PFMEA 編制之前，需要建立多功能小組，小組成員共同完成創(chuàng)建、審核、修訂和實施返工PFMEA。負責返工PFMEA 工作工程師要直接、主動聯(lián)系所有相關(guān)部門的代表，共同在線上和線下討論、開發(fā)返工PFMEA。車間實施返工及質(zhì)量控制成員還需支持小組成員隨時提出返工PFMEA 的優(yōu)化建議。小組成員包括產(chǎn)品設(shè)計工程師、車身工藝工程師、車間管理者、車間工藝工程師、車間設(shè)備工程師、車間體系工程師，車間返工操作人員、車間班組長和質(zhì)量工程師

3.1.2 工作職責

產(chǎn)品設(shè)計發(fā)布工程師需提供相關(guān)零部件的返工技術(shù)要求，并發(fā)布返工材料。制造系統(tǒng)集成工程師需提供返工工藝PFMEA模板。車間工藝工程師及車間設(shè)備工程師完善返工PFMEA，按需開發(fā)返工操作指導文件(TIS)文件。車間返工操作人員需按返工文件要求完成返工操作，并記錄返工操作的相關(guān)信息。車間班組長需進行在線返工質(zhì)量的確認，VQ 需在質(zhì)量門進行最終質(zhì)量檢驗。車間管理者及體系工程師定期評審車間返工PFMEA。

3.2 返工PFMEA開發(fā)節(jié)點

返工PFMEA 開發(fā)節(jié)點是根據(jù)全球整車開發(fā)流程（Global Vehicle Development Process，GVDP）中的產(chǎn)品開發(fā)節(jié)點開發(fā)，如圖2所示。在設(shè)計方案簽署（Design Sign-Off，DSO）到項目合同簽署（Contract Sign-Off，CSO）,整車制造工程車身工藝工程師按需拉動設(shè)計發(fā)布工程師提供相關(guān)零部件的返工技術(shù)要求，工藝確認零部件返工工藝方法。在表面數(shù)模發(fā)布（Verified Data Release，VDR）之前車身工藝工程師與車間相關(guān)人員即返工PFMEA 小組成員共同召開返工PFMEA開發(fā)Workshop。并且車身工藝工程師按需拉動產(chǎn)品設(shè)計發(fā)布工程師釋放返工材料。在產(chǎn)品工藝前期驗證車（Advance Product and Process Validation Vehicle,APPV）之前，車身工藝工程師開發(fā)返工工藝PFMEA模板。提前于APPV4 周，車身工藝發(fā)布返工PFMEA模板。在整車非銷售（Non-Salable,NS）之前車間開發(fā)返工PFMEA、控制方法及操作指導。正式投產(chǎn)（Start of Regular Production, SORP）之后車間組織定期評審返工PFMEA、優(yōu)化返工PFMEA。

操作工根據(jù)返工操作要求完成后，應對返工產(chǎn)品處置的相關(guān)信息進行記錄，包括數(shù)量、處置、處置日期及適用的可追溯性信息。質(zhì)量工程師對返工產(chǎn)品的質(zhì)量進行確認，以確保返工產(chǎn)品符合技術(shù)要求。返工產(chǎn)品的質(zhì)量要求應與正常產(chǎn)品質(zhì)量要求一致。對于特殊返工工藝操作須按需拉動相關(guān)人員進行評估并制定臨時返工操作文件。

圖2 返工PFMEA開發(fā)節(jié)點

3.3 返工PFMEA開發(fā)過程

返工FMEA 開發(fā)過程包括編寫、傳遞、落實、評審和反饋5 個環(huán)節(jié)。返工PFMEA 的開發(fā)的輸入包括返工過程流程（Process Flow Diagram,PFD）、產(chǎn)品技術(shù)要求/法規(guī)、返工工藝技術(shù)要求，前期顧客要求等。由返工PFMEA 編制小組共同編寫車身工藝返工PFMEA模板，模板是根據(jù)返工工藝進行分類，目前車身工藝包括電阻點焊、激光釬焊、涂膠返工等26 份返工PFMEA 模板，并形成車身工藝返工PFMEA 模板庫。車身工藝傳遞返工PFMEA 庫給車身車間，車身車間結(jié)合現(xiàn)場內(nèi)/外部問題等進行細化，落實在相關(guān)的返工控制要求中和現(xiàn)場返工操作指導書中。車身車間還通過月度評審實現(xiàn)返工PFMEA的持續(xù)改進。最后將返工PFMEA 改進信息反饋給車身工藝，車身工藝工程師召集返工小組討論并更新返工PFMEA模板。返工PFMEA開發(fā)流程如圖3所示。

圖3 返工PFMEA開發(fā)流程

4 車身工藝激光釬焊返工PFMEA應用

4.1 車身工藝激光釬焊返工要求

車身工藝激光釬焊返工要求通過激光釬焊返工PFMEA模板傳遞給車身車間，車身車間根據(jù)車身工藝傳遞的返工PFMEA 模板完善車間返工PFMEA，返工方法如表1所示。

表1 車身工藝激光釬焊返工要求

4.2 激光釬焊返工過程流程圖

返工PFMEA 是基于返工過程流程圖開發(fā)的。因此，過程流程圖的開發(fā)質(zhì)量直接決定了返工PFMEA開發(fā)質(zhì)量。車身車間基于實際返工操作的經(jīng)驗優(yōu)勢，采用互補式的梳理完善返工PFD全過程，包括返工確認、特殊特性確認、方法定義、設(shè)備確認、參數(shù)確認和實施返工操作步驟。例如在激光釬焊返工PFD 開發(fā)過程中，基于返工方法的具體差異將PFD拆分為3類，包括弧焊返工、熱熔膠返工和弧焊+熱熔膠返工，圖4所示是弧焊返工PFD。

圖4 弧焊返工PFD

4.3 激光釬焊返工PFMEA

基于PFMEA 風險分析工具，根據(jù)激光釬焊返工過程流程圖PFD 分析返工全過程可能出現(xiàn)的失效模式，分析失效后果，潛在失效原因，制定現(xiàn)行預防控制即過程控制探測。應用評分風險優(yōu)先等級（Risk Pri?ority Level，RPL）量化風險（注意SOD 打分表應根據(jù)返工的失效后果、預防和控制手段等重新制定新的標準）。在開發(fā)返工PFMEA 時需按照返工步驟逐步識別風險，同時參考以往項目經(jīng)驗（注意當產(chǎn)品設(shè)計存在特殊特性時，需要將其標記出來），同時應考慮包括材料有效期、質(zhì)量標準方面的影響。

4.4 激光釬焊返工控制計劃及操作指導

編制返工控制計劃及操作指導（TIS）的目的是風險管控的有效落實。在車身車間返工PFMEA 編制后，同步完成控制要求及操作工操作指導，相關(guān)檢查要求同時加入對應日常檢查單中。在編制操作指導時需要將操作步驟與返工PFD以及返工PFMEA保持一致，將實際操作過程全部加入到PFD 流程圖中，基于不同的返工方法將返工操作指導進行細化拆分，1種返工方法對應1個返工操作指導。以激光釬焊返工操作指導舉例，如表2所示。

5 返工PFMEA評審

返工PFMEA 評審的目的是保證返工PFD、PFMEA、控制計劃及返工操作指導書主要步驟的一致性，風險控制措施有效落實，現(xiàn)場可操作性評估后的反饋和完善。評審內(nèi)容包括PFD、PFMEA、TIS 及PM。如圖5 所示是PFD 的評審及改進。因此在車身車間返工PFMEA 編制完成后，車身車間會制定評審計劃，評審返工PFMEA，總結(jié)實際完成返工過程產(chǎn)生的經(jīng)驗教訓（Lessons Learned），完善返工PFMEA 和控制計劃，最后更新返工操作指導書，并重點關(guān)注返工關(guān)鍵點。明確返工后車間質(zhì)量工程師進行返工確認和質(zhì)量認可。

表2 返工操作指導書

圖5 PFD評審改進流

6 結(jié)束語

實踐證明，返工PFMEA在車身工藝中的應用，實現(xiàn)返工管理過程的整體梳理，全面系統(tǒng)完善返工管理過程，系統(tǒng)降低返工工藝風險，降低次生產(chǎn)品問題發(fā)生頻次，降低返工成本的同時系統(tǒng)提升返工過程穩(wěn)定性，保證產(chǎn)品質(zhì)量。車身工藝開發(fā)26 種返工工藝模板，車身車間開發(fā)對應的返工工藝PFMEA、控制計劃及返工操作作業(yè)指導書。結(jié)合返工PFMEA開發(fā)流程完成新工藝、新材料和新設(shè)備應用在返工過程中的風險評估工作，為避免產(chǎn)品返工次生產(chǎn)品問題的發(fā)生，為如期上市打下了堅實基礎(chǔ)。

返工PFMEA在車身工藝中的應用意義：

(1)降低返工問題發(fā)生頻次，提升返工操作有效性。

(2)降低返工導致報廢率，減少衍生返工費用。

(3)建立全過程工藝風險的系統(tǒng)管控機制。

(4)提升返工過程穩(wěn)定性。

(5)提升人員PFMEA編制能力。

本文結(jié)合車身工藝及車身車間返工PFMEA 開發(fā)實際應用案例，詳盡介紹返工PFMEA 在車身工藝中的應用，包括建立返工PFMEA開發(fā)流程，設(shè)定PFMEA開發(fā)節(jié)點，開發(fā)車身工藝返工PFMEA模板，并傳遞給車身車間，車身車間進一步完善返工PFMEA。最后介紹車身車間如何實施返工PFMEA的控制要求及定期評審等內(nèi)容。通過返工PFMEA 的體系的建立，提升全過程質(zhì)量管理有效性，為輸出高質(zhì)量的產(chǎn)品建立了更加堅固的一道堡壘。