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编辑|云莳一

前言

质量控制和管理是汽车行业中至关重要的问题。随着对产品和过程质量要求不断提高，各种制造公司都需要改进以质量为导向的管理。除了各种技术要求外，还必须考虑到国家、国际和公司的特定标准要求。公司不仅必须满足质量要求，还必须满足安全、环境和经济要求。技术进步通常会导致过程改进，最终可以实现零缺陷的状态。

在激烈的市场竞争中，适者生存是市场竞争的法则。制造商需要通过市场的公正结论来决定使用何种产品。由于其高质量和低价格，自动化产品具有很高的需求和市场导向。在这种气候条件下，汽车生产的质量、效率和弹性变得更加艰难，迫使制造商必须在满足用户需求的同时不断推出新品种。为了迅速占领市场，汽车制造商必须进行更多样化、快节奏、高质量的混合生产，以最快的速度将市场需要的最佳产品推向市场。

在汽车公司中，涂装车间的面漆检测线是生产汽车时必不可少的重要区域之一。如果没有对缺陷进行控制和解决根本原因，面漆检测线中的缺陷会严重影响生产率和效率。为了合理有效地利用面漆检测线，必须解决问题并控制缺陷，以获得汽车高质量的生产结果。

一、理论框架

在质量控制领域，有很多研究致力于提高生产率、降低成本和提高效率。这些研究不仅限于国内，在海外也有很大的发展。虽然已经研究出了许多质量控制方法，但这些研究应用于实践的情况还比较少。为了获得更好的产品质量，汽车公司只有不断改进工艺流程并降低维修率。对于汽车公司来说，非常重要的是找出每个缺陷的根本原因，并制定出长期的解决方案，因为缺陷对车身表面非常敏感。

这里将介绍一种新的找出缺陷解决方案的方法，在缺陷分析中，将使用FMEA方法找出最优先的缺陷，使用鱼骨图分析缺陷的起源。在找出缺陷的主要原因后，将使用SPC工具来确定性能趋势。将这个因素结合起来，为SPC实施分配优先级。这个过程应该定期监测，采用一种增强的方法进行。

失效模式及影响分析（FMEA）长期以来一直被用作在开发过程、产品和服务中的规划工具。在开发FMEA时，团队识别出可能导致失败的失效模式和减少或消除这些潜在失效的行动。需要从设计、测试、质量、产品线、市场、制造和客户等广泛的专家群体中征求意见，以确保潜在的失效模式得以识别。

在产品或服务的部署过程中，FMEA被用于故障排除和纠正行动。标准的FMEA过程评估失效模式的发生率、严重程度和检测情况。这些值的乘积称为风险优先级数（RPN）。RPN = 发生率 * 严重程度 * 检测情况

FMEA是一种可靠性工具，需要识别特定产品或系统的失效模式、其频率和潜在原因。根据Arinez、Biller、Meerkov和Zhang的研究，一个跨职能的工作团队会分析产品的生命周期。戴姆勒·克莱斯勒、福特和通用汽车联合开发了一项国际标准，名为SAE J1739-2006文档，用于FMEA。该文档提供了在不同类型的FMEA应用中的通用指导。

识别潜在的失效模式和潜在原因及其影响，然后确定当前的控制措施。使用FMEA方法来计算每个失效模式的RPN，然后提出建议的措施来减少RPN。基本步骤是识别根本原因和可能发生的问题，然后推导出RPN，以指导改进工作集中在最大关注的领域。随后采取措施来减少失效模式所带来的风险。FMEA最初是在1950年和1960年由格拉曼航空公司开发，并首先应用于格拉曼的海军飞机飞行控制系统。

它已被广泛应用于各行各业中的产品和过程的系统安全和可靠性分析，提出了一种新的方法，将统计过程控制（SPC）与FMEA知识库相结合，用于企业的管理。

二、FMEA的实施方法

FMEA的实施始于计划阶段，需要跨职能团队的参与，并进行FMEA的开发和结果评估。在团队准备和规划后，下一步是延迟制造过程并识别每个步骤的流程，并将其记录在FMEA表中。标准的FMEA表是由IATF（国际汽车任务组）制定的，如下图所示：

通常情况将范围划分为不同的子系统、零件、部件、组装或流程步骤，并确定每个部分的功能，流程识别特征来自流程图，产品特性是指尺寸、大小、形状、位置、方向、纹理、涂层、硬度、强度、外观、反射率等特征。

三、潜在故障模式

针对每个功能，要确定所有故障可能发生的方式，这些就是潜在故障模式。如果需要的话，可以回头对功能进行更详细的重新描述，以确保故障模式表明了该功能的损失。潜在故障模式定义了过程可能未能满足要求的方式，是对特定操作中不符合要求的描述。

它可以与后续（下游）操作中的潜在故障模式或过程操作中旋转故障相关联的效应相关联。在准备FMEA时，可能会假定传入的零件/材料是正确的。

四、潜在故障影响

“失效的潜在影响”指失效模式对客户的影响，“客户”可能是下一个操作、后续操作或地点、经销商或车主。在评估失效的潜在影响时，每个客户都必须被考虑进去。

Severity是对影响严重性的评估，直接涉及到所研究的潜在失效模式。在流程FMEA中，客户既包括内部客户，也包括在适当的情况下的外部客户。严重性评级也是对后续操作在规格、性能、成本和时间方面难度的估计。评级和建议的标准基于IATF FMEA手册第3版。通常行业标准使用没有影响，表示非常严重，失效会对系统操作和安全造成无法预知的影响。

五、故障模式原因

确定每个故障模式的原因，故障原因被定义为可能导致故障的设计缺陷。应列出每个故障模式的潜在原因，使用技术术语而不是症状术语。潜在原因的示例包括施加不当的扭矩、操作条件不当、溶剂过多、对准不当、电压过高等。

发生率是对特定故障模式可能发生的概率的评估，每个故障模式的特定原因应该被分配一个数字权重，以表示该原因发生的可能性。故障历史记录对于提高概率的准确性是有帮助的。

检测步骤可以区分两个检测步骤。要识别当前的控制过程。当前的控制过程是一种机制，可以防止故障模式的原因发生，或者在它到达客户之前检测到故障。工程师应该确定可以或已经在相同或类似的产品/过程上使用的测试分析、监测和其他技术，以检测故障。

要评估所提出的过程控制检测潜在故障原因或过程弱点的能力。假设故障已经发生，然后评估控制防止带有该缺陷的零部件发货的能力，低出现率并不意味着低检测率。控制应该能够检测到低出现率的故障。风险优先级数是数值严重性、概率和检测等级的数学乘积。

RPN=(严重性∗概率∗检测)RPN用于优先考虑需要额外质量计划活动的项目。如果RPN数值高，则意味着故障发生的概率高。

六、行动计划

确定建议行动以应对具有高RPN值的潜在故障，这些行动可能包括特定组件或材料的更换，降低额定值，限制环境应力或操作范围，重新设计项目以避免故障模式，监测机制和备份系统的纳入。

在输入收集和SPC缺陷频率趋势分析之后。在分析缺陷优先级时，使用FMEA工具来识别缺陷的根本原因并获取FMEA存储库。最后对缺陷进行过程控制我们可以了解到油漆车间中的质量管理模块。在油漆车间的不同工作站中，有质量检验门和抽样检查区域。

在生产过程中，如果有任何过程参数或设备瞬时偏差，可以从质量检验门中找出根本原因，并继续检查直至回到正常的批量生产。每个工作站都有每小时的生产目标和维修率，这有助于我们在生产过程中找出根本原因。

七、通过喷漆过程识别潜在缺陷

汽车制造商的涂装车间是最复杂的生产区之一，涂装车间包含了一系列相对较长的涂装应用程序，对涂装的功能和视觉质量、涂装设备的生产率以及工艺过程的环境兼容性提出了最高要求。这也是汽车涂装中高度自动化的原因。

在大多数涂装车间中，涂装过程被划分为具有一定连贯性的功能区域。这些功能区域的排布被设计成使物料流尽可能简单和合乎逻辑，同时与相邻的生产区域、车身厂和装配线之间有良好的联系。标准的涂装线每小时可以涂装60个车辆，长度约2公里。每辆车的停留时间在6到11小时之间。

在完全自动化的涂装车间，每班通常有30到50名员工，主要从事维护、过程控制和故障排除工作。涂装过程包括增值和非增值的工作范围。非增值工作通常是手动工作，例如修理车身制造中的故障、打磨和抛光、清洗、平滑和重新涂装等。未来的目标是完全消除非增值工作，或者至少将它们减少到最小程度。

增值过程已经达到了高度自动化的程度，并预计未来将实现全面自动化。成本降低的压力不断增加，这反映在客户-供应商关系和涂装过程的创新上。多年来，所有原始设备制造商（OEM）使用的标准涂装工艺包括底漆、底漆1、底漆2和透明漆。

现在正在引入一些整合的流程，这些流程具有较短的过程时间，要么省略底漆的应用，要么全部采用湿法涂装，不需要中间烘干。表面涂层技术正在经历一个令人兴奋的时期。

结论

执行FMEA可以揭示隐藏的流程弱点，导致故障相关指标/故障风险的量化，并创建一个优先级矩阵，以进行进一步的改进措施。风险重新评估和进一步的预防行动计划可以导致有效的风险最小化。FMEA的使用也可以成功应用于各种其他业务领域，以持续改进并增加底线业绩。在执行缺陷问题的流程FMEA后，可以清楚地看出，FMEA是一种最有用的工具，可以识别潜在故障，通过实施控制计划减少这些影响。

它可以大大提高产品质量并增强产品性能。FMEA的执行仅存在潜在的故障，并要求实施预防措施以阻止故障发生并增强产品和流程性能，因此识别和实施潜在故障的预防技术非常重要。在喷漆过程中应用适当的监测和质量控制方法和技术将允许经理以科学的方法进行质量保证和生产高质量产品，同时最大程度地降低成本。

根据FMEA和帕累托分析的结果，可以确定质量不良的源头，并将其降低到前1个缺陷的80%。采取纠正措施后，与FMEA和SPC方法的组合实现了顶漆生产线所需的精度，这些工具是组织自我评估的绝佳工具，并倾向于改进顶漆缺陷的性能。

参考文献

“半导体设备行业的故障模式与影响分析（FMEA）：持续改进指南”（Michael D. Silverstein，2012年出版）

“质量控制手册”（Joseph M. Juran，2013年出版）

“统计过程控制：实施指南”（Douglas C. Montgomery，2010年出版）

“涂料测试手册：Gardner-Sward手册的第15版”（Joseph V. Koleske，2012年出版）

“汽车涂料与涂层”（Hans-Joachim Streitberger和Karl-Friedrich Dössel，2008年出版