賴智宇 鄭文清

【摘 要】FMEA是潛在失效模式和后果分析的簡(jiǎn)稱，分為設(shè)計(jì)FMEA和制造過(guò)程FMEA，其目的是發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)過(guò)程中潛在的失效及其后果，找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的要因，將上述整個(gè)過(guò)程文件化。文章就制造過(guò)程FMEA（PFMEA）在現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題解決及工藝優(yōu)化中的應(yīng)用展開(kāi)分析，探究如何不斷提升制造質(zhì)量，推動(dòng)持續(xù)改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】PFMEA；缸蓋；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TN405 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）05-0105-03

0 前言

PFMEA是一種系統(tǒng)化的可靠性定性分析方法，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品/過(guò)程中潛在的失效模式，查明其對(duì)系統(tǒng)的影響程度，以便采取措施進(jìn)行預(yù)防的分析方法[1]。

1 PFMEA的應(yīng)用

1.1 使用策略

PFMEA的應(yīng)用所遵循的基本策略：通過(guò)回顧目標(biāo)工位PFMEA，系統(tǒng)性地分析RPN值降低的有效途徑，并確定改進(jìn)目標(biāo)；確定目標(biāo)后開(kāi)展措施探索及可行性分析，推動(dòng)并跟蹤合理措施的實(shí)施；對(duì)取得的成效進(jìn)行總結(jié)和匯總，重新評(píng)估發(fā)生頻度、探測(cè)度等，并得到新的RPN值；鞏固已有成效，更新、優(yōu)化PFMEA，推動(dòng)持續(xù)改進(jìn)。依靠以上策略探究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并解決問(wèn)題，逐步實(shí)現(xiàn)加工工藝優(yōu)化、制造質(zhì)量改進(jìn)等目的。

1.2 質(zhì)量問(wèn)題解決

1.2.1 問(wèn)題描述及分析

柳州某發(fā)動(dòng)機(jī)工廠二三期缸蓋車間自Turbo改造SOP后，陸續(xù)收到下游客戶（裝配線）反饋缸蓋底面（燃燒室面）劃傷、壓傷引起長(zhǎng)缸體泄露問(wèn)題，平均達(dá)2臺(tái)/班次。運(yùn)用PFMEA工具分析底面劃傷的失效模式，潛在風(fēng)險(xiǎn)為缸蓋密封區(qū)密封不良，發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏，嚴(yán)重度等級(jí)（S）為7；問(wèn)題件數(shù)量達(dá)1 211臺(tái)/月，結(jié)合產(chǎn)量信息，該問(wèn)題頻度（O）為6，生產(chǎn)線通過(guò)下線100%目視檢查控制，該控制方法探測(cè)度（D）為8，導(dǎo)入公式：

RPN=S×O×D（1）

式（1）中：RPN為風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)；S為嚴(yán)重度等級(jí)；O為問(wèn)題頻度；D為探測(cè)度。

該問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN[2]達(dá)336，查詢風(fēng)險(xiǎn)矩陣，該問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)為1，亟須攻關(guān)解決。針對(duì)失效原因制定對(duì)策降低問(wèn)題發(fā)生頻度，將頻度降低至4，可有效地降低RPN值。

1.2.2 潛在要因分析

利用“人、機(jī)、料、法、環(huán) ”、魚(yú)骨圖&關(guān)聯(lián)圖對(duì)潛在要因進(jìn)行分析，確定清洗機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)異常、輥輪質(zhì)量缺陷、輥道清潔度差3個(gè)關(guān)鍵要因（如圖1所示）。

（1）清洗機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)異常。工作臺(tái)定位面平面度超差，鋁屑掉落無(wú)法及時(shí)排出；零件壓緊機(jī)構(gòu)垂直度、平行度超差，導(dǎo)致零件非正常狀態(tài)夾緊。

（2）輥輪質(zhì)量缺陷。問(wèn)題輥輪鉻鍍層與基體結(jié)合不致密，使用過(guò)程中部分鉻鍍層破損脫落，破損區(qū)周邊不規(guī)則受力，形成尖銳突起毛刺。

（3）輥道清潔度差。保證定位精度，該工廠諸多工位采用將零件頂起夾緊的方式固定零件。夾緊過(guò)程中零件震動(dòng)，導(dǎo)致水道內(nèi)鋁屑震落堆積在定位面，引起壓傷。

1.2.3 措施實(shí)施

針對(duì)要因分別制定措施（見(jiàn)表1）。

措施實(shí)施后，缸蓋底面劃傷問(wèn)題得到有效遏制，問(wèn)題發(fā)生概率由原來(lái)最高時(shí)產(chǎn)量的4.5%降低至0.4%，長(zhǎng)缸體泄露問(wèn)題也由平均2臺(tái)/班次降低至0.2臺(tái)/班次。按照該企業(yè)GMS/CI.03節(jié)約效益換算標(biāo)準(zhǔn)，減少零件報(bào)廢、停機(jī)及返修浪費(fèi)共計(jì)31.85萬(wàn)元/年（如圖2所示）。

1.3 優(yōu)化加工工藝

1.3.1 問(wèn)題描述及分析

某工廠缸蓋機(jī)加工線對(duì)凸輪軸瓦蓋（含大蓋總成、止推蓋、非止推蓋3種）工藝設(shè)計(jì)同一工位（OP150）人工安裝，由于止推與非止推2種蓋子結(jié)構(gòu)差異較小，所以存在錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，其控制方法為后工位100%目視檢查，探測(cè)度較低，錯(cuò)裝問(wèn)題件極易外流。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該工廠凸輪軸抱死引起的客戶退回事件約2起/月，瓦蓋錯(cuò)裝問(wèn)題占比達(dá)50%。運(yùn)用PFMEA對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估，瓦蓋錯(cuò)裝將引起發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸抱死，嚴(yán)重度等級(jí)（S）為8，通過(guò)后工位100%目視檢查探測(cè)度（D）為8，帶入公式（1），風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN為256，查詢風(fēng)險(xiǎn)矩陣，該問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)為1。針對(duì)失效原因制定對(duì)策，提升問(wèn)題探測(cè)度，在無(wú)法消除差錯(cuò)的前提下，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正，防止差錯(cuò)形成缺陷[3]。

1.3.2 控制策略評(píng)估

對(duì)比2種瓦蓋結(jié)構(gòu)上的差異，如圖3所示，止推蓋（②）止推面為加工面，粗糙度控制為0.8，非止推蓋（{1}）對(duì)應(yīng)位置為鑄造成型，粗糙度為3.2，存在明顯的差異點(diǎn)。止推蓋頂面（紅圈處）有凹槽，而非止推蓋沒(méi)有?；谏鲜霾町?，分析制定粗糙度差異防錯(cuò)、頂部探測(cè)防錯(cuò)2種不同的控制策略。

（1）粗糙度差異防錯(cuò)。對(duì)粗糙度在線測(cè)量可行性評(píng)估，瓦蓋止推面寬度為4 mm，查詢粗糙度檢測(cè)截止波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如圖4所示），0.1～2.0區(qū)間，濾波為0.8，最小測(cè)量長(zhǎng)度為4.8 mm，考慮邊緣效應(yīng)最小評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為4 mm，且該工位在線工件定位精度有限，無(wú)法保證測(cè)針測(cè)量要求，策略可行性低。

（2）頂部探測(cè)防錯(cuò)。如圖3所示（畫(huà)圈處）瓦蓋頂面止推蓋有凹槽，若設(shè)計(jì)物理探針接觸感應(yīng)，可準(zhǔn)確地判別瓦蓋類型，從而實(shí)現(xiàn)錯(cuò)裝預(yù)防。當(dāng)前，該工位節(jié)拍為86 s，僅剩余6 s節(jié)拍，需重點(diǎn)考慮節(jié)拍問(wèn)題，將小蓋頂部探測(cè)工裝集成在現(xiàn)有工序。在大蓋類型檢測(cè)處增加探針，同步檢測(cè)小蓋類型，無(wú)需增加該工位的生產(chǎn)節(jié)拍，且擰緊設(shè)備間的空間足夠，策略可行性高。

2 控制策略實(shí)施

基于上述分析，選定瓦蓋頂部探測(cè)防錯(cuò)作為凸輪軸小蓋安裝的控制策略，設(shè)備建造完成投產(chǎn)后，瓦蓋錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)度取值降低至3，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN降為96，風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)降為2。連續(xù)跟蹤1年，未發(fā)生客戶關(guān)于瓦蓋錯(cuò)裝的反饋，減少零件及返修費(fèi)用共計(jì)2.02萬(wàn)/年。優(yōu)化后的工藝流程圖如圖5所示。

3 總結(jié)

PFMEA可廣泛應(yīng)用于模具試制、新零部件量產(chǎn)、客戶關(guān)注問(wèn)題及生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題等方面。使用時(shí)基于PFMEA應(yīng)用的基本策略，結(jié)合“人機(jī)料法環(huán)”原則、“魚(yú)刺圖”等質(zhì)量工具，可有效地解決缸蓋加工中的質(zhì)量問(wèn)題，優(yōu)化加工工藝，降低制造成本。PFMEA是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，需要不斷地總結(jié)和回顧，不斷發(fā)現(xiàn)、解決新的高風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，推動(dòng)持續(xù)改進(jìn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王大明，梁賀，賴智宇，等.淺議PFMEA在實(shí)際生產(chǎn)中的有效運(yùn)用[J].裝備制造技術(shù)，2009（11）.

[2]袁浩，王學(xué)敏，劉文浩.過(guò)程潛在失效模式與影響分析在汽車白車身制造中的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2014

（7）：36-41.

[3]陳麗華，周炳海.PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造，2007，45（9）：61-64.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]