发动机装配生产线PFMEA的改进及应用

摘 要：介绍了过程失效模式及后果分析（PFMEA）方法，对其定义以及基本原理进行了阐述，并分析了发动机装配生产线PFMEA的应用现状，对不足之处进行了改进，提出了基于标准化作业以及发动机装配柔性生产线的PFMEA应用方案。结果表明，利用此方案可将PFMEA理论与实际生产结合更紧密，更能充分识别发动机装配生产线的潜在风险，由此可提前采取相应措施避免质量问题的发生。

关键词：PFMEA；标准化作业；柔性生产线；质量问题

引言

PFMEA作为产品先期质量策划中的重要活动，正是强调事先预防，以提前发现潜在的失效模式及风险，从而采取相应对策。在发动机装配过程中，PFMEA无疑是质量管理工具中比较成熟可靠、简单实用的技术。它既可用于分析整个制造体系，又可用于单一零件的缺陷处理。因此PFMEA运用得当，能有效做到防患于未然，对提高发动机装配质量的稳定性起着举足轻重的作用。在目前的发动机装配生产线上，PFMEA的作用未能发挥得淋漓尽致，体现在操作工对于本工位操作的PFMEA理解不足，以及现有的PFMEA不能完全适应发动机装配生产线的需求，对生产不能起到预防指导的作用。本文分析了目前发动机装配生产线PFMEA的应用现状，提出了基于标准化作业以及柔性生产线的PFMEA改进方案。

1 PFMEA方法介绍

1.1 PFMEA定义

PFMEA即为过程失效模式及后果分析（Potential failure modes and effects analysis），主要用来分析和识别工艺生产或产品制造过程中可能出现的失效模式，以及这些失效模式发生后对产品及性能的影响，从而有针对性的制定出预防措施，以降低工艺生产和产品制造过程中缺陷发生的频次，达到控制和提升产品质量的目的[1]。

1.2 PFMEA基本原理

PFMEA的基本原理为根据技术质量文件、历史资料和顾客的要求，分析系统的结构、维护和使用环境，鉴别失效模式，分析引起失效的原因，并利用一定的统计方法，估算失效发生时后果的严重程度（S），发生频度（O）以及可探测度（D），后以SOD三者的乘积计算出风险顺序数值（RPN），再根据RPN的大小判断是否有必要进行改善或者确定轻重缓急程度，从而以减少不必要的损失，提高系统的稳定性[1]。

在PFMEA的建立过程中，由工艺工程师（ME）主导的多功能小组发挥每个成员的作用，要考虑零部件所有制造工艺及每一步作业，进而分析实效模式、原因和机理，并提出建议和措施来降低风险。同时PFMEA的记录文件不是一成不变的，而是动态管理并定期回顾，它遵循着持续改进，随机应变的原则。

2 PFMEA在发动机装配生产线应用的改进思路

2.1基于标准化作业的PFMEA应用框架

在目前的发动机装配生产线上，每一个工位都会有标准化作业指导书（SOS/JES），操作工必须严格按照标准执行。对于PFMEA我们已经有了一套比较规范的管理办法，覆盖了每个工位，也会定期去回顾更新，但对于PFMEA与标准化作业指导书之间的联系显然不够紧密，操作工都是形式化机械记忆，对于实际操作并没有起到应有的指导作用。

例如上图的缸盖上线工位PFMEA，具体来说识别的潜在失效模式及潜在原因过于粗放，没有细化到员工的每一步标准化操作，员工尽管知道该工位某一个失效模式以及导致的后果，甚至都能记得SOD以及RPN值，但为什么一些质量问题屡屡出现乃至重复发生？因为他们并不一定知道每一个步骤的标准化操作背后隐藏的风险，或者尽管知道但自认为无关紧要。因为PFMEA未关注每一步操作细节，因此大家都不会去重视，风险未被识别且不断在累积，终究会导致缺陷的发生。

例如曾经出现过的火花塞间隙小的问题，在分析装配过程中可能产生的原因时，恰恰发现在缸盖上线工位是存在一定风险导致火花塞间隙小的。而以上图1的PFMEA中却并没有火花塞间隙小的失效模式，原因是该工位并未涉及到火花塞的安装及检查，但实际员工在操作过程中如果存在暴力拖拉缸盖现象是会影响到火花塞间隙的。又如在长缸体泄漏测试发现缸盖底面有杂质，图1的PFMEA中也辨识出了缸盖底面沾上异物的失效模式，但在潜在原因分析时并未充分考虑到SOS中的操作。实际中员工需要用无纺布擦拭缸盖底面，以擦掉异物杂质，但如果无纺布本身也是脏的呢？不仅不会擦干净还会带来新的东西，看似非常不起眼的一个操作步骤，结果是适得其反了，而质量问题往往就在一个不经意的操作中发生，改进后以上两个例子写入该工位PFMEA如图2所示。

总之，我们的PFMEA不能脱离SOS，要根据每一个标准化操作步骤进行风险识别，提前采取措施预防，降低高风险的RPN值；同时对于员工也较为容易理解，知道自己的每一个操作如果不到位可能导致的后果，对提高质量意识消除质量隐患起着积极的作用。

2.2. PFMEA在发动机装配柔性生产线的应用框架

另外发动机装配涉及零件众多，且生产现场是一个复杂的环境，有许多环节，每时每刻、每个地方都有可能出现差错。由于人机料法环等生产要素的偶然变化引起的这些差错经常导致质量问题发生。特别是目前一条生产线同时生产几种机型的发动机，而仅凭单一品种生产线的经验对柔性生产线进行管理控制，通常导致无法有效辨识混线生产的风险，进而容易造成质量问题。这一点现行的PFMEA还不够全面，同时我们也没有能充分利用PFMEA这一有力工具，实际其发挥的作用非常有限。

机型切换本身存在较多不确定的因素，利用好PFMEA工具可以将各种机型相互切换的风险识别出来，将这些不确定因素转化为在可控范围内，质量问题也将得到有效控制，利用此流程可以将装配线切换机型所有风险有效识别并控制，同时促使各层级人员参与，能极大降低风险。

3 结论

PFMEA作为发动机装配线上一项最核心的工具之一，在实际生产中可成为有效的质量预防控制手段，体现在：潜在风险还未发生失效前就起到预防作用，并推动后续解决措施的落实；可记录和总结经验教训，为出现的问题积累经验；可有针对性地对员工进行培训，将存在的风险明确地告知员工。本文通过对发动机装配生产线PFMEA应用不足的改进，提出了基于标准化作业以及柔性生产线的应用框架，大大提升了PFMEA对于质量控制的使用价值，同时能显著提升装配质量的稳定性。