PFMEA在汽車整車生產中的優勢與建議

摘要：在汽車整車生產過程中，質量控制和故障預防至關重要。為了提高生產過程的可靠性和產品質量，汽車行業采用了各種質量管理工具和方法。PFMEA是一種被廣泛應用的方法，用于識別和評估潛在故障模式，并制定相應的預防和糾正措施，從而提高整車生產的效率和質量。以東南DX7車型制動系統生產為例，通過確定潛在故障模式和原因，減少質量問題的發生，通過評估故障的嚴重程度和可能性，提高整車的可靠性和安全性。在此基礎上，提出預防和糾正措施，使PFMEA能夠指導制造商在整車生產過程中采取相應的行動，確保質量標準得到遵守并持續改進。

關鍵詞：PFMEA；汽車整車生產；優勢

中圖分類號：U468.6" 收稿日期：2023-05-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.12.019

1 前言

在汽車整車生產過程中，質量和安全是至關重要的因素。為了確保汽車生產過程中的高質量和高安全性，制造商采用了各種質量管理工具和方法。潛在故障模式與影響分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis，PFMEA）就是其中之一。PFMEA是一種系統性的風險評估工具，用于識別和評估產品或過程中的潛在故障模式及其對系統性能的影響[1]。在汽車整車生產中，PFMEA被廣泛應用于各個制造階段，從設計和工藝規劃到實際生產和質量控制。它可以幫助制造商預測和防止潛在故障，減少產品質量問題和生產中斷，提高整車生產的效率和穩定性。因此，研究PFMEA在汽車整車生產中的優勢，并給出相關建議，對于進一步提升整車生產質量和安全性具有重要意義。

2 FMEA在汽車行業中的重要性

潛在故障模式與影響分析（FMEA）在汽車行業中具有重要的意義和應用價值。作為一種系統性的風險評估工具，FMEA在整車生產過程中的各個環節都發揮著關鍵作用[2]。

a.FMEA幫助汽車制造商識別和預防潛在故障模式，從而降低產品質量問題的風險。通過對設計、工藝和供應鏈等環節進行細致的分析，FMEA能夠發現可能導致故障的關鍵因素，如材料缺陷、裝配失誤、工藝不穩定等。通過在設計和生產前的早期階段進行FMEA分析，制造商可以采取相應的改進措施，避免故障的發生，提高產品的質量和可靠性。

b.FMEA有助于優化整車生產過程，提高生產效率和穩定性。通過細致的故障模式分析和風險評估，FMEA能夠確定生產過程中的關鍵控制點和檢測點，從而確保生產過程的穩定性和一致性。制造商可以根據FMEA的結果，制定相應的控制計劃和糾正措施，降低生產中斷的風險，提高生產效率和產品交付的準確性[3]。

c.FMEA還有助于提升汽車的安全性和可靠性。通過全面分析潛在故障模式的影響和后果，FMEA可以確定關鍵安全要素和功能，并針對性地制定安全控制措施和監測機制。這有助于保障駕駛員和乘客的安全，并減少因潛在故障導致的事故和損失。

通過全面分析和評估潛在風險，FMEA為汽車制造商提供了一種有效的工具和方法，以確保整車生產的成功和客戶滿意度的提升。

3 PFMEA在汽車整車生產中的優勢和作用

3.1 確定潛在失效模式

在整車生產過程中，各個組件和子系統都存在故障或失效的風險，對汽車的性能、安全性和可靠性可能產生負面影響。通過進行PFMEA分析，制造商可以系統地識別和評估各個環節的潛在失效模式，以及它們可能引起的影響和后果，有針對性地采取預防措施，減少失效的可能性。

a.對整車的各個組件和子系統進行全面的審查和分析。需要仔細研究每個組件和子系統的設計和功能，以了解其可能存在的故障和失效的風險，包括發動機系統、傳動系統、懸掛系統、制動系統等各個關鍵部件和系統。

b.對每個組件和子系統進行詳細的失效模式描述，明確指出可能發生的具體失效形式，例如零部件的磨損、材料的疲勞、裝配過程中的錯誤等。在描述失效模式的同時，還需評估失效的影響和后果，包括對整車性能、安全性和可靠性的可能影響評估。團隊可借助經驗和專業知識，結合之前的故障數據和測試結果，評估失效模式對整車性能的潛在影響，例如對行駛穩定性、剎車效果、燃油經濟性等方面的影響。

c.對每個失效模式進行原因分析，確定失效發生的可能原因、時間和條件，通過對設計文檔、制造工藝流程、裝配規范和歷史故障數據的仔細研究來完成。

3.2 評估失效的嚴重程度

在汽車整車生產中，失效的嚴重程度直接影響著汽車的性能、安全性和可靠性。通過對失效的嚴重程度進行評估，制造商可以確定哪些失效模式具有較高的風險和影響，以便優先處理和管理有以下幾點：

a.評估失效對乘客和駕駛員的人身安全可能造成的影響。例如，制動系統失效可能導致制動失靈，增加事故發生的風險，因此其嚴重程度較高。

b.評估失效對環境的影響，包括廢氣排放、噪聲污染等[4]。例如，排放系統失效可能導致車輛排放超過法定限制，對環境造成負面影響，其嚴重程度較高。

c.評估失效可能對車輛和財產造成的損失。例如，電子系統失效可能導致車輛無法啟動或無法正常工作，給車主和制造商帶來經濟損失，其嚴重程度較高。

在該過程中，評估失效的嚴重程度可以使用定量或定性的方法，根據具體情況選擇適當的評估標準。常見的方法包括使用風險矩陣或風險評分系統，根據失效的潛在后果和可能性進行綜合評估。

3.3 確定失效的原因

在汽車整車生產中，了解失效的根本原因有助于制定相應的預防措施，降低失效的風險和頻率。確定失效的原因需要進行詳細的調查和分析，可以采用工程技術手段如故障分析、原因分析、實驗測試等，收集相關數據和信息，以了解失效背后的具體原因有以下幾點：

a.分析制造過程中可能存在的缺陷、錯誤或操作不當，導致零部件或組件失效。例如，材料選用不當、焊接不良或裝配過程中的誤差等。

b.分析設計階段可能存在的問題，如設計缺陷、規格不足或功能要求不清晰等。例如，零部件的強度不足、尺寸配合不當或功能性能要求不符合實際需求等。

c.分析材料質量和供應鏈環節可能引發的失效。例如，材料的不合格、供應商交貨延誤或供應鏈中斷等。

d.分析車輛使用環境和條件對零部件和系統的影響。例如，惡劣的氣候條件、極端的溫度或惡劣的道路條件等。

3.4 提出預防和糾正措施

在PFMEA分析中，根據確定的潛在失效模式和失效的原因，制造商可以采取一系列的預防和糾正措施，以降低失效的風險和頻率。

a.通過對設計階段的失效原因進行分析，制造商可以進行設計改進，包括材料選用優化、零部件結構強化、尺寸配合優化等，以提高整車的可靠性和耐久性。

b.制造商可以改進工藝流程、優化生產操作、加強質量控制等，以減少制造缺陷和操作錯誤，提高生產質量。

c.建立和完善質量管理體系，包括合格供應商選擇、質量檢驗標準制定、過程控制和監測等，以確保所使用的零部件和材料的質量符合要求。

4 PFMEA在汽車整車生產中的應用建議

在東南DX7車型制動系統生產中，PFMEA的應用非常重要。通過對制動系統的潛在失效模式進行評估和分析，可以有效減少制動系統的故障風險，并提高整車的安全性和可靠性。在東南DX7車型制動系統生產中，PFMEA可用于確定制動系統組件的潛在失效模式，如制動盤磨損、制動液泄漏、制動片磨損等。針對這些失效模式，制定預防措施，例如嚴格控制制動盤和制動片的材料和制造工藝，確保其質量符合標準要求。同時，加強制動系統的質量檢查，包括裝配過程中的嚴格控制和檢測，以及定期的維護和保養。

4.1 制定PFMEA計劃

4.1.1 選擇適當的團隊成員

在制定PFMEA計劃時，組建跨職能的團隊是至關重要的。團隊應包括具備相關技術專長和經驗的成員，如設計工程師、制造工程師、質量工程師、供應商代表等。這些團隊成員應具備全面了解制動系統設計和制造過程的能力，以便能夠準確識別潛在的失效模式。設計工程師能提供關于制動系統設計和工藝方面的專業知識，制造工程師能提供有關制造過程和裝配工藝的實際經驗，質量工程師則能提供有關質量控制和風險評估方面的專業指導。供應商代表的參與能確保供應鏈的可靠性和合作伙伴的支持。

4.1.2 選擇適當的設計和制造階段

針對制動系統的生產，確定適當的設計和制造階段對于制定PFMEA計劃至關重要。這意味著需要考慮制動系統的整個生命周期，包括設計、零部件采購、制造、裝配和測試等階段。針對每個階段，團隊需要確定關鍵的工藝和控制點，以便在PFMEA中詳細評估潛在的失效模式。

4.1.3 確定適當的失效模式和影響等級

基于東南DX7車型制動系統生產案例，團隊成員可以借助專業知識和實踐經驗來確定與制動系統相關的潛在失效模式，如制動盤磨損、制動液泄漏、制動片磨損等。對于每個失效模式，團隊需要評估其對整車安全性和可靠性的影響程度。這可以通過定義和分配適當的影響等級來實現，如安全影響、質量影響、性能影響等級。例如，制動液泄漏可能對車輛的制動性能和安全性產生高度影響，因此可以將其評定為高影響等級。而制動盤磨損對安全性的影響較低，可以評定為中等影響等級。通過確定失效模式的影響等級，團隊可以更加準確地評估潛在風險，并優先處理高影響等級的失效模式。

4.2 進行PFMEA分析

4.2.1 確定失效模式和原因

團隊成員在確定失效模式時，需要仔細分析制動系統的設計和制造過程，以全面識別可能出現的失效模式。例如，失效模式可以包括制動盤磨損、制動液泄漏、制動片磨損等。團隊成員可以通過檢查現有的設計文檔、制造流程和先前的經驗來確定失效模式。對于每個失效模式，團隊成員還需要進一步確定其潛在原因，例如材料質量問題、加工工藝不當等。通過對失效模式和原因的細致分析，團隊能夠更好地理解潛在風險源，并為后續的預防和糾正措施提供依據。

4.2.2 評估失效的嚴重程度和可能性

對于確定的失效模式，團隊成員需要評估其對整車安全性和可靠性的嚴重程度以及發生的可能性。這可以通過使用預定義的評估標準和量表來進行。通過評估失效的嚴重程度和可能性，團隊能夠確定風險的優先級，以便針對高風險失效模式采取相應的措施。

4.2.3 提出預防和糾正措施

根據確定的失效模式、原因以及其嚴重程度和可能性，團隊成員需要制定相應的預防和糾正措施。團隊可以根據對失效模式原因的分析，提出針對性的預防措施。例如，在制動盤磨損的案例中，預防措施可以包括使用高質量的制動盤材料、優化制動盤的設計和加工工藝等。此外，團隊還應制定相應的糾正措施，以應對已發生的失效模式。糾正措施可以涉及制定更嚴格的制動盤磨損檢查和更頻繁的維護計劃，以確保制動系統的正常運行和安全性。

4.3 識別和評估潛在的失效模式和影響

4.3.1 收集數據和分析數據

團隊成員需要進行系統性的數據收集和分析，以獲取與制動系統相關的關鍵數據，這包括設計文件、制造工藝參數、材料特性等。數據的收集可以通過與設計師、工程師和供應商的交流以及現有文檔的審查來完成。團隊成員可以使用統計分析方法和工程工具來對收集的數據進行分析，以深入了解制動系統的組成部分、工作原理和關鍵特性。

4.3.2 審查和評估潛在失效模式和影響

在收集和分析數據的基礎上，團隊成員應進行審查和評估潛在的失效模式及其可能的影響。團隊可以制定失效模式清單，并對每個失效模式進行詳細評估。這需要團隊成員參考之前的經驗、行業標準和設計規范，以確定失效模式的可能性和嚴重程度。

4.3.3 識別并排除潛在的失效模式

在評估失效模式和影響的基礎上，團隊成員需要識別可能對制動系統性能和可靠性產生負面影響的潛在失效模式，如可能存在制動片磨損不均勻、制動液泄漏等潛在失效模式。針對每個潛在失效模式，團隊成員需要制定相應的糾正措施，以排除或減輕其影響。這可能涉及改進制造工藝、加強零部件質量控制、制定更嚴格的檢測和測試流程等。團隊成員應密切合作，針對每個潛在失效模式制定具體的糾正措施，并確保這些措施能夠有效地解決問題和降低風險。

5 結語

通過有效地確定潛在故障模式和原因，評估故障的嚴重程度和可能性，并提出相應的預防和糾正措施，可以看出PFMEA為汽車制造商提供了一種強大的工具來預防故障、提高整車質量和可靠性。通過應用PFMEA方法，汽車制造商能夠更好地控制生產過程，減少故障風險，提高產品性能和用戶滿意度。未來，隨著汽車制造業的發展和技術的進步，PFMEA在汽車整車生產中的應用將繼續發揮重要作用。隨著智能制造和自動化技術的推進，期待PFMEA與其他質量管理工具的集成，以進一步提升汽車整車生產的效率和質量。

參考文獻：

[1]楊維建.運用PFMEA提升新能源汽車制造過程的質量管理[J].汽車實用技術，2022，47（20）：14-18.

[2]柳雅琪，潘江如，黃卉，等.PFMEA在整車生產領域的應用[J].內燃機與配件，2021（18）：61-63.

[3]陳丹丹，陳傳凱，儲祥偉.返工PFMEA在車身工藝中的應用[J].汽車文摘，2021（3）：58-62.

[4]陳丹丹，張振，姜賢茂.基于質量鏈的車身工藝BOP PFMEA開發[J].傳動技術，2020，34（3）：11-17.

作者簡介：

盧娘招，女，1982年生，質量管理工程師，研究方向為汽車行業質量管理、供應商質量管理。