運用PFMEA提升新能源汽車制造過程的 質量管理

楊維建

（宜賓職業技術學院 汽車與軌道交通學院，四川 宜賓 644003）

1 背景介紹

面對日益嚴峻的能源形勢和環保壓力，世界主要汽車生產國都把發展新能源汽車作為提高產業競爭力、保持經濟社會可持續發展的重大戰略舉措。新能源汽車成為市場新的增長點。各國政府高度重視21世紀的新能源汽車研發，各大汽車廠商都投入了大量的財力和物力，研究新能源汽車的設計、制造、定型與市場投放。但是，從近年的市場反饋情況來看，新能源汽車產品質量并不能讓消費者滿意，質量問題頻發，不論是充電自燃問題還是剎車失靈問題都給消費者帶來嚴重的損失。

總的來說，目前新能源汽車制造廠商主要分為兩大類，一類是以制造傳統燃油汽車為主的制造商，在傳統燃油汽車的基礎上進行研發生產新能源汽車，如吉利、長城、奇瑞等；一類是原本從事地產、電器、通訊等行業的公司，在國家政策支持下投入到新能源汽車研發制造的造車新勢力，如特斯拉、小鵬汽車、恒大汽車等。

新能源汽車作為一個新興產品，從研發端到制造環節，汽車制造商們都缺乏豐富的造車經驗，這也是目前市場上新能源汽車頻頻爆出質量問題的一個主要原因。新能源汽車和傳統燃油汽車相比，發生嚴重質量問題時，更容易對人體造成重大傷害。比如純電動汽車從發現冒煙到完全燃燒只需要幾分鐘。所以，提高新能源汽車的產品質量，減少流入市場的不良品，是新能源汽車持續發展必須攻克的難關。 要保證新能源汽車出廠質量，首先要保證的是汽車制造過程質量。在汽車制造過程中要盡可能地規避各項風險，需要用到潛在失效模式及后果分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis,PFMEA）。但目前各大主機廠對總裝PFMEA的管理并不嚴格，導致編制的總裝PFMEA沒有和生產過程、開發過程、質量管控過程緊密聯系起來。這使得主機廠在新車型工藝開發過程中無法全面有效地總結經驗教訓，提前規避潛在失效風險，導致大量問題到了量產階段才開始暴露，造成量產階段進行大規模的工藝改善，極大地增加了總裝過程制造費用，同時使得整車質量問題頻發，無法得到有效管控，大大增加了質量管理的成本。PFMEA的編制應該嚴格以輸入文件（如質量問題統計表、設計失效模式及后果分析（Design Failure Mode and Effects Analysis, DFMEA）、同類車型PFMEA等）為依據，這樣編制的PFMEA才能有效指導新能源汽車總裝生產現場，利于新能源汽車總裝質量管控。

2 PFMEA的定義和意義

PFMEA 是編制車間生產一線所需的各相關工藝指導文件的基礎，如特殊特性清單、作業指導書、檢驗作業指導書等。PFMEA 是從根本上探究問題發生的原因，從根本原因出發制定問題解決的方案，防范后期可能出現的問題，給與生產相關的各部門制定相應的規則流程。所以，采用PFMEA對新能源汽車制造過程中的潛在質量風險進行評估分析，可以避免各種制造質量問題的發生。

總裝作為新能源汽車制造的最后一個環節，對整車質量保障尤為重要。做好總裝PFMEA能有效提高新能源汽車整車總裝工藝開發速度，提高整車裝配質量，降低量產后新能源汽車出現質量問題的概率。

3 新能源汽車總裝PFMEA目前存在的問題

PFMEA作為IATF質量管理的五大工具之一，是新能源汽車主機廠通過IATF體系認證的必要文件。目前，新能源汽車總裝PFMEA的編制過程中大多流于形式，沒能真正發揮PFMEA 的作用，不能起到提前規避質量風險的作用，只是作為一個通過行業體系審核的文件，這違背了編制PFMEA的初衷，造成這種現象的主要原因如下。

1.PFMEA編制不完整，裝配要求不明確

目前大多數整車企業在編制總裝PFMEA時通常只包含了總裝的裝配工序，并未把裝配前的一些準備工序（如來料、轉運等）納入分析，這會導致PFMEA文件編制的不夠完整，并未涵蓋整個制造過程，不利于整車過程質量管理。

在編制每個工序的裝配要求時也沒有相關的技術支撐文件。借鑒同類型歷史車型裝配要求是目前各大企業的主要做法。但是中國新能源汽車產業始于21世紀初，發展歷史約20年，大多數制造商都只生產了一款或兩款車型，所以新能源汽車在開發制造過程中進行PFMEA編制時幾乎找不到可以借鑒的同類型車型。在實際編制PFMEA裝配要求時，新能源汽車總裝PFMEA更多的是借鑒傳統燃油汽車總裝PFEMA，而傳統汽車和新能源汽車在結構上和工作原理上有較大差異，總裝采用的裝配方式和手法也存在差異，故采用這種方法編制PFMEA裝配要求時，對于新能源汽車特有裝配工序就顯得不夠合理。

2.PFMEA編制不合理，措施缺乏標準化

傳統整車企業編制的總裝PFMEA是按總裝生產線的裝配順序，依次進行的，這樣編制的PFMEA便于文件的查閱和維護，但是不利于總裝質量改善。因為按照這種方法編制的PFMEA文件在對同類型裝配作業工序的潛在失效模式、后果分析時容易得出不同的結果和改善措施，從而導致生產現場的工具、設備很難做到統一性，裝配方法不夠標準化，管理困難等問題，也不利于新車型開發經驗的總結和制造過程降本工作的分析。

我國的工業化與信息化現在正處在深度融合階段，工業控制網絡在保護需求、響應時間與更新周期等方面的要求較之信息網絡存在較大的不同，使得目前面向信息網絡的安全防御理論與技術不能直接應用到工業控制網絡的安全防御之中。目前在工業控制網絡的安全防御建設工作中，以下幾方面的問題亟待解決：

3.PFMEA潛在失效模式確定缺乏依據

根據PFMEA編制的原則，潛在失效模式需要把所有可能發生的情況都考慮在內，故在確定潛在失效模式時，編制人員往往會把能想到的風險項都寫在其中，編制的依據主要來自于編制人員的經驗，這就使得編制沒有統一的標準，因人而異，不同的人識別的潛在失效模式存在較大差異，容易產生爭執，也致使每個工序的分析都變得很復雜，有些失效模式在歷史車型中根本就沒發生過也被列入其中，這無疑大大增加工裝設備選型的難度和裝配工藝的可執行性。

4.PFMEA和重要工序的確定脫節

新能源汽車總裝工序有上百個，也是整車制造環節中人員最多的一個環節，對于其中會影響汽車重大安全性能、使用性能的工序進行重點管控，這些工序一般會被命名關鍵工序、重點工序、質量控制點。而這些工序的確定應該主要來自于PFMEA。PFMEA分別從嚴重度、發生度、探測度這三個維度對問題的性質及風險大小進行界定，根據分析的結果風險優先因子（Risk Priority Number, RPN）值和嚴重度等級綜合來評價該工序是否納入重要工序進行管控。PFMEA中確定的嚴重度等級、探測方式、RPN值應該和新能源汽車總裝工藝前期開發工作緊密結合起來，作為開發階段裝配方法、工具選用的依據。

而大多數企業編制的PFMEA為了保證RPN值在安全閥值以下以便通過體系認證，會隨意降低工序潛在失效模式的嚴重度等級和提高探測度等級，導致PFMEA不能有效地指導前期工藝開發，裝配方法和工具選用不當，同時也給后期整車量產質量問題的大規模爆發埋下了伏筆。

所以，重要工序的制定缺乏科學依據，造成PFMEA評估結果出現偏差，導致過程質量管控重點偏移。

4 PFMEA如何編制能有效提高新能源汽車總裝過程質量

PFMEA的編制需要以多功能小組的形式進行開展，整個多功能小組成員應該包括整車開發項目組各科室成員，如物流人員、工藝人員、設計人員、質量人員、生產人員等，通常由工藝人員進行牽頭執筆編制，為了使編制的總裝PFMEA能有效提高新能源汽車總裝過程質量保障能力，編制時應注意以下事項。

4.1 編制工序裝配要求需有明確依據

新能源汽車總裝PFMEA的編制一定要包含整個總裝過程的每一個工序，從物料進廠開始到整車下線結束，對于每個工序需要達到的裝配要 求必須來自于技術文件、圖紙或者研發輸入的技術通知單，不能隨意地變更和增刪裝配要求。因為PFMEA編制的目的是保證裝配過程可以達到這些裝配要求，是PFMEA工作開展的前提，這會直接影響后續裝配工藝方法的選擇，從而影響制造結果和制造費用。

4.2 合并分析同類型裝配工序，利于制造過程

標準化

同時，PFMEA在編制過程中應該盡可能的將同類型的裝配作業進行合并分析，而非單純的按裝配順序一個工序一個工序的進行分析。合并分析同類型裝配作業有利于后期PFMEA的維護和更新，有利于解決措施的標準化，有利于措施的執行和落地。

總裝裝配主要類型包括三種：緊固件裝配、插接件裝配、密封件裝配。同類型的裝配作業在制定措施時應該盡量一致。比如緊固件裝配在選擇工具時要盡量統一，特殊要求的除外。對于同種裝配類型一般可以按潛在失效后果的嚴重程度進行細分，對于不同程度的失效后果采用不同的控制措施。對于失效后果、失效模式近似的工序則可以放在一起分析，如表1所示。

表1 總裝過程PFEMA

從表1中可以看出，動力電池電源線束與動力電池端連接工序、電源線束與電機控制器端連接工序兩個工序的操作要求、失效模式均相同，在編制PFMEA時應該放在一起分析，制定統一的線束插接操作要求，如表2所示。

表2 總裝過程PFEMA

4.3 潛在失效模式的確定應有合理依據

潛在失效模式在編制時應該以同類型作業為依據，根據同類型作業操作發生過的質量問題進行質量風險分析。針對新能源汽車特有的裝配作業，如動力電池裝配，則應該以裸車、樣車、試制車等等裝配作業過程中遇到的問題，以及裝配后車輛出現的問題為依據進行質量風險分析。潛在失效模式的分析不能完全憑自主想象，認為可能發生質量問題的都納入分析，這樣會憑空增加PFMEA后續編制的難度，同時也會出現在制定解決措施時解決措施空洞無法落地、制造設備要求 過高、費用過大等問題，從而措施無法得到實施，PFMEA與裝配實際過程出現脫節，不能有效保證裝配過程質量。

4.4 重要工序的確定必須結合RPN值、嚴重度、探測度、頻度

關鍵工序、重點工序、質量控制點是總裝過程質量管控的重心。這些重要工序主要根據PFMEA的分析結果確定，嚴重度等級達到7、8級的應該納入重點工序管理；嚴重度等級達到9級的則納入關鍵工序管理。而嚴重度等級的確定則需要參考DFMEA嚴重度等級。質量控制點的確定則主要根據頻度等級和RPN值，當頻度等級超過3或者RPN值超過100時則該工序應該納入質量控制點管理。

RPN值是PFMEA三個維度的分析結果，一般要求每個工序的RPN值需要維持在100以下，才能保證該工序的制造過程質量，對于RPN值超過100的應該制定改善措施，通常以改善該工序的探測度等級為主，降低探測度等級從而減少質量問題的發生頻次，從而保證RPN小于100，保證該工序的制造過程質量。只有探測度等級無法降低或者降低難度、費用太大時才考慮由設計人員改善產品結構，降低嚴重度等級。

重要工序是整個總裝的質量管控重心，應該從前期工藝開發階段開始就重點關注，制造費用對于重要工序的工裝、設備應該適當傾斜，以確保重要工序的過程制造保證能力，以減少量產后重大質量問題爆發的風險，同時，這也能大大降低后期總裝過程質量提升工藝改善的費用。

4.5 PFMEA需要定期實時更新

PFMEA是一個需要實時更新的文件，PFMEA更新的主要依據來源有制造過程中發生的過程質量問題、工藝變更、設計變更。對于制造過程中發生的每一次質量問題均應該統計到PFEMA中直至該車型停產，如此，PFMEA文件才能和生產過程緊密結合，這樣形成的PFMEA文件才能有效提高新能源汽車的總裝過程質量保證能力。

5 結論

將總裝PFMEA分析的結果和新能源汽車總裝重要工序的確立緊密結合起來，新能源汽車總裝過程質量保證能力能從源頭得到提升。同時日常發生的質量問題實時統計到PFMEA中，能進一步豐富完善PFMEA，整個質量管理形成良性互補循環，可以不斷提高新能源汽車總裝過程質量保證能力。從而在整車開發過程中，從源頭上提前規避制造風險，降低后期質量管理成本。