论文部分内容阅读
摘要：定期对PFMEA进行评定，对高风险或有顾客抱怨的项目进行评估，在适当的工序运用防错装置，可有效防止人为失误，消除缺陷的产生，从而在提高产品一次通过率的同时，也提高了顾客满意度。本文分析了PFMEA与防错技术在汽车行业中的应用。
关键词：PFMEA；防错技术；汽车行业；应用
近年来，经济的发展带动了我国汽车行业的发展，随着人们经济水平的提高，对汽车的需求量也逐渐增多。而以质量保证为特征的质量管理模式已不能满足汽
车行业的要求，质量不是通过人为检验出来的，质量也不是单纯运用PFMEA就能先期控制的，必需把相应的防错技术融入其中，才能达到质量的零缺陷控制。
一、PFMEA技术
1、简介。PFMEA是一种综合分析方法，主要用来分析和评估工艺生产或产品制造过程可能出现的失效模式，以及这些失效模式发生后，对产品质量及性能的影响，从而有针对性地制定出预防措施，以降低工艺生产和产品制造过程中缺陷发生的频次，从而达到控制和提升产品质量的目的。
2、分析原理及关键步骤。PFMEA的分析原理如图1所示，它描述了PFMEA的内容及PFMEA是如何工作的，包括以下几个关键步骤：1）确定与工艺生产或产品制造过程相关的潜在失效模式与起因；2）评价失效对产品质量和客户的潜在影响；3）找出减少失效发生或失效条件的过程控制变量，并制定纠正和预防措施；4）编制潜在失效模式分级表，确保严重的失效模式得到优先控制；5）跟踪控制措施的实施情况，更新失效模式分级表。
二、防错技术
防错（poka-yoke）是日本工程师Shigeo Shingo在20世纪60年代提出的。poka-yoke是日本语，本义就是“防止错误”的意思。防错的目的是在产品的设计和生产过程中尽可能早地发现和改正错误，杜绝产品缺陷的产生。防错技术是指在产品实现过程中的各个阶段所使用的一种消除错误的技术和方法，应将其作为控制重复性任务或行为的预防性技术。质量预防体现在设计、制造、服务过程中，都可以称之为防错设计或防错。
1、缺陷的产生。绝大部分缺陷是由于差错造成的，这些差错可能来源于产品设计方案、生产制造过程、用户使用不当。具体分为以下两类：设计差错与制造差错。1）设计差错。由于设计人员的失误造成的差错会导致产品缺少应有的功能或参数不合理，这类差错会导致产品的固有缺陷。2）制造差错。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。由于人员、设备、环境等生产要素的偶然变化引起的这些差错，经常导致以下缺陷发生：①漏加工。规定的孔漏钻，应磨削的平面未磨。②错加工。外圆尺寸不对，加工位置错误。③缺件。紧固螺钉少装，备品备件缺失。④错配。不同零件混淆。⑤反装。“停止”按钮错装为“启动”，电源火线接在了地线。
2、防差错系统的基本理念。1）决不允许有缺陷的产品出现，不仅要在观念上，而且必须在实际上达到零缺陷。2）生产现场是一个复杂的环境，每一天的每一件事都可能出错，差错导致缺陷，缺陷导致顾客不满和资源浪费。3）不可能消除差错，但必须及时发现和立即纠正，防止差错形成缺陷。
3、与传统质量控制相比的防差错系统优越性。1）寻因检验优于传统检验。传统检验只能剔除已产生的缺陷，而寻因检验重在控制上游工序的缺陷成因。
2）自动检验优于人工检验。传统检验主要依靠人工完成，效率低、成本高。统计抽样虽优化了检验的方法，但增加了风险。而POKA-YOKE采用自动检验，通过各种测量传感器实现百分之百的识别，避免了风险又提高了效率。3）在线检验优于离线检验，减少不增值的活动。4）预防控制优于事后纠正。装置的控制行动几乎与发现差错同步进行，能预先防止或及时制止差错，从而杜绝缺陷。
三、PFMEA与防错技术结合
严重度是潜在失效模式对顾客的影响效果的严重程度；频度指具体的失效原因发生的可能性；探测度描述了现行的系统无法识别失效模式或原因的可能性。
每个指标的估分都从“1”到“10”。实际操作中。不一定非要10分制，可以是1-3-5或2-4-6-8等，但必须保证评价标准的一致性。
风险顺序数RPN是严重度S、频度O和探测度D的乘积；RPN=S×O×D，取值在1到1000之间。该值越高，失效的风险越大，它确定了行动的优先级。但必须制定适合汽车行业的PFMEA的评判准则，而且不应模糊不清。因而制定适合汽车行业的严重度S、频度O和探测度D，计算风险顺序数RPN。
1、潜在失效模式后果及其严重度（S）。评估失效后果的严重度，通常采用分级方法描述。但制定出适合汽车行业的PFMEA的严重度，应不像以往评定准则只看配合、外观或杂声等项目不符合要求，多少顾客发现有缺陷，顾客满意否，具體执行时只是靠人为的判断，而是制定出更为详细的判断准则，看车辆/项目能不能工作，性能如何，产品是否需要报废及返修时间。
2、分析潜在失效的起因及其发生的频度（O）。对每一个潜在失效模式在尽可能广的范围内列出可以想到的每一个失效起因。上一级产品系统的失效往往由于下一级零部件系统的失效造成。典型的失效起因可能与材料、加工、装配、调整有关，如焊接不正确（电流、时间等的参数）、零件变形、漏装、错装等。
3、现行控制措施和评估探测度（D）。以往的探测度，是根据现行控制方法找出失效模式的可能性的大小来判断，而适合汽车行业的探测度明确人工检验的探测度等级在6及6以上，而要达可探测，只有采取相应的防错措施。另外，PFMEA是采用系统的方法，识别整个制造过程中可能造成产品早期失效甚至危害操作人员安全的潜在失效模式并分析其原因。而防错技术则是想出各种办法使上述原因不存在或有效降低失效模式出现的机率。特别是当严重度S≥8和风险顺序数PN≥100时，制造过程的设计人员马上要采用防错技术，降低频度O和探测度D。只有采用防错技术才能使出现差错的可能性降低，同时使探测度D降到4以下。因而在产品制造前期就应运用防错技术，通过PFMEA手段强制执行，达到最终质量的零缺陷。
四、应用实例
汽车白车身总成中存在很多缺陷，如漏装零件、装反零件、焊接、冲压质量缺陷等。以下针对凯迪拉克白车身总成件-前纵梁总成，运用PFMEA与防错措施分析。
在用机器人焊接前纵梁内外板中，先用PFMEA分析。其中装反零件与漏焊零件只是通过专人检查，属于制造差错。无法达到零缺陷，这两项的RPN>100。在严重度相当高、频度又频繁发生的情况下，要达到质量要求，必须采取相应的防错措施。
1、零件易装反。即前保（图2）中零件易装反。防错方案：使用防反销防止前保定位出错，同时采用夹具和定位块使前保紧密贴合在前部纵梁上，以保证前保与前部纵梁的相对位置正确。
使用方法：将该处手动夹具夹紧，如图2中箭头所指防反销能准确插入前保，则前保安装正确；否则，防反销将前保顶出使其不能安装到位，只有调整前保的方位才能正确安装。同时夹紧夹具后保证夹具上的定位块与前保端面及下方定位块的紧密贴合。
2、漏焊零件。即外板前轮罩安装支架（图3中所圈零件）。防漏方案：利用传感器检测前轮罩安装支架是否漏焊，传感器信号串接入焊接机器人。
使用方法：将前纵梁内板和外板正确安装在夹具上，夹紧。如果前轮罩安装支架正确焊接，安装后会将下部传感器拨动，传感器将信号传入机器人，机器人可以进行焊接；如果该件漏焊，机器人无法动作，可使用防反销防止前保定位出错和利用传感器检测前轮罩安装支架是否漏装等措施。
五、结语
汽车制造产品质量与性能的稳定性很大程度上依赖“标准化”与“规格化”程度，各种质量管理技术也起着至关重要的作用。因此，运用防错技术与PFMEA相结合的方法，能先期控制产品的质量，达到产品质量零缺陷是本文研究的课题。
参考文献：
[1]奚立峰.零缺陷质量管理思想的应用与实践[J].工业工程与管理，2014.
[2]黄泽民.防错技术在摩擦片组装配中的应用[J].现代制造工程，2015.
[3]徐刚.PFMEA在过程管理中的应用[J].工业工程与管理，2014.
关键词：PFMEA；防错技术；汽车行业；应用
近年来，经济的发展带动了我国汽车行业的发展，随着人们经济水平的提高，对汽车的需求量也逐渐增多。而以质量保证为特征的质量管理模式已不能满足汽
车行业的要求，质量不是通过人为检验出来的，质量也不是单纯运用PFMEA就能先期控制的，必需把相应的防错技术融入其中，才能达到质量的零缺陷控制。
一、PFMEA技术
1、简介。PFMEA是一种综合分析方法，主要用来分析和评估工艺生产或产品制造过程可能出现的失效模式，以及这些失效模式发生后，对产品质量及性能的影响，从而有针对性地制定出预防措施，以降低工艺生产和产品制造过程中缺陷发生的频次，从而达到控制和提升产品质量的目的。
2、分析原理及关键步骤。PFMEA的分析原理如图1所示，它描述了PFMEA的内容及PFMEA是如何工作的，包括以下几个关键步骤：1）确定与工艺生产或产品制造过程相关的潜在失效模式与起因；2）评价失效对产品质量和客户的潜在影响；3）找出减少失效发生或失效条件的过程控制变量，并制定纠正和预防措施；4）编制潜在失效模式分级表，确保严重的失效模式得到优先控制；5）跟踪控制措施的实施情况，更新失效模式分级表。
二、防错技术
防错（poka-yoke）是日本工程师Shigeo Shingo在20世纪60年代提出的。poka-yoke是日本语，本义就是“防止错误”的意思。防错的目的是在产品的设计和生产过程中尽可能早地发现和改正错误，杜绝产品缺陷的产生。防错技术是指在产品实现过程中的各个阶段所使用的一种消除错误的技术和方法，应将其作为控制重复性任务或行为的预防性技术。质量预防体现在设计、制造、服务过程中，都可以称之为防错设计或防错。
1、缺陷的产生。绝大部分缺陷是由于差错造成的，这些差错可能来源于产品设计方案、生产制造过程、用户使用不当。具体分为以下两类：设计差错与制造差错。1）设计差错。由于设计人员的失误造成的差错会导致产品缺少应有的功能或参数不合理，这类差错会导致产品的固有缺陷。2）制造差错。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。由于人员、设备、环境等生产要素的偶然变化引起的这些差错，经常导致以下缺陷发生：①漏加工。规定的孔漏钻，应磨削的平面未磨。②错加工。外圆尺寸不对，加工位置错误。③缺件。紧固螺钉少装，备品备件缺失。④错配。不同零件混淆。⑤反装。“停止”按钮错装为“启动”，电源火线接在了地线。
2、防差错系统的基本理念。1）决不允许有缺陷的产品出现，不仅要在观念上，而且必须在实际上达到零缺陷。2）生产现场是一个复杂的环境，每一天的每一件事都可能出错，差错导致缺陷，缺陷导致顾客不满和资源浪费。3）不可能消除差错，但必须及时发现和立即纠正，防止差错形成缺陷。
3、与传统质量控制相比的防差错系统优越性。1）寻因检验优于传统检验。传统检验只能剔除已产生的缺陷，而寻因检验重在控制上游工序的缺陷成因。
2）自动检验优于人工检验。传统检验主要依靠人工完成，效率低、成本高。统计抽样虽优化了检验的方法，但增加了风险。而POKA-YOKE采用自动检验，通过各种测量传感器实现百分之百的识别，避免了风险又提高了效率。3）在线检验优于离线检验，减少不增值的活动。4）预防控制优于事后纠正。装置的控制行动几乎与发现差错同步进行，能预先防止或及时制止差错，从而杜绝缺陷。
三、PFMEA与防错技术结合
严重度是潜在失效模式对顾客的影响效果的严重程度；频度指具体的失效原因发生的可能性；探测度描述了现行的系统无法识别失效模式或原因的可能性。
每个指标的估分都从“1”到“10”。实际操作中。不一定非要10分制，可以是1-3-5或2-4-6-8等，但必须保证评价标准的一致性。
风险顺序数RPN是严重度S、频度O和探测度D的乘积；RPN=S×O×D，取值在1到1000之间。该值越高，失效的风险越大，它确定了行动的优先级。但必须制定适合汽车行业的PFMEA的评判准则，而且不应模糊不清。因而制定适合汽车行业的严重度S、频度O和探测度D，计算风险顺序数RPN。
1、潜在失效模式后果及其严重度（S）。评估失效后果的严重度，通常采用分级方法描述。但制定出适合汽车行业的PFMEA的严重度，应不像以往评定准则只看配合、外观或杂声等项目不符合要求，多少顾客发现有缺陷，顾客满意否，具體执行时只是靠人为的判断，而是制定出更为详细的判断准则，看车辆/项目能不能工作，性能如何，产品是否需要报废及返修时间。
2、分析潜在失效的起因及其发生的频度（O）。对每一个潜在失效模式在尽可能广的范围内列出可以想到的每一个失效起因。上一级产品系统的失效往往由于下一级零部件系统的失效造成。典型的失效起因可能与材料、加工、装配、调整有关，如焊接不正确（电流、时间等的参数）、零件变形、漏装、错装等。
3、现行控制措施和评估探测度（D）。以往的探测度，是根据现行控制方法找出失效模式的可能性的大小来判断，而适合汽车行业的探测度明确人工检验的探测度等级在6及6以上，而要达可探测，只有采取相应的防错措施。另外，PFMEA是采用系统的方法，识别整个制造过程中可能造成产品早期失效甚至危害操作人员安全的潜在失效模式并分析其原因。而防错技术则是想出各种办法使上述原因不存在或有效降低失效模式出现的机率。特别是当严重度S≥8和风险顺序数PN≥100时，制造过程的设计人员马上要采用防错技术，降低频度O和探测度D。只有采用防错技术才能使出现差错的可能性降低，同时使探测度D降到4以下。因而在产品制造前期就应运用防错技术，通过PFMEA手段强制执行，达到最终质量的零缺陷。
四、应用实例
汽车白车身总成中存在很多缺陷，如漏装零件、装反零件、焊接、冲压质量缺陷等。以下针对凯迪拉克白车身总成件-前纵梁总成，运用PFMEA与防错措施分析。
在用机器人焊接前纵梁内外板中，先用PFMEA分析。其中装反零件与漏焊零件只是通过专人检查，属于制造差错。无法达到零缺陷，这两项的RPN>100。在严重度相当高、频度又频繁发生的情况下，要达到质量要求，必须采取相应的防错措施。
1、零件易装反。即前保（图2）中零件易装反。防错方案：使用防反销防止前保定位出错，同时采用夹具和定位块使前保紧密贴合在前部纵梁上，以保证前保与前部纵梁的相对位置正确。
使用方法：将该处手动夹具夹紧，如图2中箭头所指防反销能准确插入前保，则前保安装正确；否则，防反销将前保顶出使其不能安装到位，只有调整前保的方位才能正确安装。同时夹紧夹具后保证夹具上的定位块与前保端面及下方定位块的紧密贴合。
2、漏焊零件。即外板前轮罩安装支架（图3中所圈零件）。防漏方案：利用传感器检测前轮罩安装支架是否漏焊，传感器信号串接入焊接机器人。
使用方法：将前纵梁内板和外板正确安装在夹具上，夹紧。如果前轮罩安装支架正确焊接，安装后会将下部传感器拨动，传感器将信号传入机器人，机器人可以进行焊接；如果该件漏焊，机器人无法动作，可使用防反销防止前保定位出错和利用传感器检测前轮罩安装支架是否漏装等措施。
五、结语
汽车制造产品质量与性能的稳定性很大程度上依赖“标准化”与“规格化”程度，各种质量管理技术也起着至关重要的作用。因此，运用防错技术与PFMEA相结合的方法，能先期控制产品的质量，达到产品质量零缺陷是本文研究的课题。
参考文献：
[1]奚立峰.零缺陷质量管理思想的应用与实践[J].工业工程与管理，2014.
[2]黄泽民.防错技术在摩擦片组装配中的应用[J].现代制造工程，2015.
[3]徐刚.PFMEA在过程管理中的应用[J].工业工程与管理，2014.