FMEA在车用机油滤清器质量改进中的应用

钱林

摘要：本文运用FMEA技术对车用机油滤清器的质量进行改进研究，重点介绍了FMEA技术的原理及其相关重要参数，并结合实例分析解决相关质量问题。

关键词： FMEA技术;滤清器

概述

（1）FMEA的概念

FMEA（Failure Mode and Effects Analysis），是一种识别潜在失效的通用工具，能确保在产品和过程开发中潜在问题被予以充分考虑和阐述。FMEA有多种种类，可以分为设计FMEA（DFMEA），过程FMEA（PFMEA），系统FMEA（SFMEA）等。作为产品设计可靠性保证的重要一环，FMEA的开发已经不可或缺。

（2）FMEA相关参数

潜在失效模式：是指过程中可能发生的不符合过程要求和/或设计意图的形式，是对具体工序不符合要求的描述，它可能是引发下道工序的潜在失效模式，也可能是上一道工序潜在失效的后果。在FMEA准备中，应假定提供的零件/材料是合格的。

潜在失效后果：是指失效模式对顾客的影响。在这里，顾客可以是下一个工序、后续工序或工位、代理商、最终用户。当评价潜在失效后果时，应依据顾客可能注意到的或经历的情况来描述失效的后果。对最终用户来说失效的后果应一律用产品或系统的性能来描述（如噪音、工作不正常、发热、外观不良、不起作用、间歇性工作等）;若顾客是下一道工序、后续工序或工位，失效的后果是应用过程/工序性能来描述（如无法紧固、不匹配、无法安装、加工余量过大或过小、危害操作者、损坏设备等）。

严重度（S）：是指潜在的失效模式对顾客的影响后果的严重程序的评价指标，严重度仅适用于失效的后果。评价指标分为“1”到“10”级，按严重程度依次递增。

级别：对需要附加过程控制的零部件、半成品或成品的一些特殊过程的特性进行分级（如关键、主要、重要、重点等）。如在过程FMEA中确定了某一级别，应通过设计开发部负责设计的人员，以便制定相应的工程文件及控制项目的标识。

潜在失效起因/机理：是指失效是怎么发生并依据易于纠正或控制的方式来描述。针对每一个潜在失效模式，尽可能在广、深的范围内列出所有能想象到的失效原因，以便采取针对性的纠正措施。

频度（0）：是指具体的失效起因/机理发生的频率。频度的分级重在其含义而不是具体的数值。评价指标分为“1”到“10”级，按严重程度依次递增。

现行过程控制预防：是对尽可能防止失效模式的发生的控制方法的描述。

可以考虑三种类型的过程控制/特性，即：①阻止失效起因/机理或失效模式/后果的发生，或减小其出现率;②查明起因/机理并找到纠正措施;③查明失效模式。

如有可能，应优先运用控制方法①;其次使用方法②;最后使用方法③。

现行过程控制探测：是对探测将发生的失效模式的控制方法的描述。

探测度（D）：是指零部件（含半成品、成品）在制造或装配过程中，利用控制方法找出失效起因/机理过程缺陷的可能性的评价指标;或利用控制方法找出后续发生的实效模式的可能性的评价指标。评价等级分为“1”到“10”级，按严重程度递增。

风险顺序数（RPN）：此评估应用于排列过程的关注次序。风险顺序数=严重度×频度×探测度。

RPN取值在“1”到“1000”之间。①当PRN>100（或按照顾客要求）时，应采取改进措施。②不管风险顺序数是多少，当S≥8时，都要采取改进措施。③当RPN≤100，S<8时，对RPN从大到小排列，针对前四位采取后续改进措施。

建议的措施：

当失效模式按RPN值排出先后次序后，应首先对排在最前面的问题和最关键的项目采取纠正措施。任何建议措施的目的都是为了减少严重度、频度和探测度的数值。如果对某一特定原因无建议措施，那么就在该栏中填写“无”，予以明确。

应考虑以下措施：①为了减小失效发生的可能性，需要修改过程和/或设计。②只有修改设计和/或过程，才能减小严重度数。③为了增加探测的可能性，需要修改过程和/或设计。④积极的纠正措施是制定永久性的改进措施，以及采用统计过程控制（SPC）方法制定预防缺陷发生的措施。

需要注意的是从AIAG的FMEA使用手册第四版开始，RPN就被不再被作为评价风险的基本方法使用，

1.FMEA在车用机油滤清器质量改进中的运用

1.1机油滤清器质量问题介绍

本文以机油滤清器中经常出现的止回阀阻塞问题为例，对FMEA在滤清器产品中的运用进行介绍。

首先，列出与止回阀相关的零部件，建立功能联系图，见附图1.

附图1   滤清器止回阀功能联系图

然后，将与止回阀有关的零部件的潜在故障模式和潜在失效起因全部找出。

接着，采用RPN原则对所有失效模式进行评分，然后排序。

最后，对RPN高分项的失效模式进行持续改进，直至其RPN分值降低。获得最终FMEA表1。

表1  滤清器止回阀FMEA分析表

1.2基于机油滤清器的FMEA参数设定

由于滤清器为汽车零部件的一种，它的FMEA参数评价准则需要根据实际情况进行相应调整。

表2 针对滤清器的FEMA参数评价准则

级别

标准

后果

10

故障可能影响车辆的安全操作或者有可能危及操作者。

野外

影响车辆的安全运行，顾客或操作者有风险。

9

故障不符合政府法规。

不符合政府法规。

8

故障引起顾客的高度不满。

顾客步行回家，野外返回，耐久性问题。

7

故障引起顾客的不满，有可能导致装配厂中断生产。

汽车厂

经销商修理（噪音、振动、泄漏等等），汽车装配厂退货。

6

生产线重大的中断。

工厂

装配线大量返工。

5

生产线轻度的中断。

装配线少量返工或报废。

4

故障可能给生产带来麻烦，小修理。

缺陷进入到下一过程。

3

故障可能给生产带来麻烦，小修理。

缺陷能够在后续生产线上被发现。

2

故障可能给生产带来麻烦，小修理。

缺陷能够在后道工序上被发现和纠正。

1

顾客可能没有注意。

没有影响。

表3 针对滤清器的频度（O）评价准则

级别

故障概率

PPM

可能的实效率

CPK

10

很高

>500000

<0.33

9

很高

333333

>0.33

8

高

125000

>0.51

7

高

50000

>0.67

6

中等

12500

1件/小时

>0.83

5

中等

2500

1件/班

>1.00

4

中等

500

1件/天

>1.17

3

低

67

1件/周

>1.33

2

很低

7

1件/月

>1.50

1

很低

《1

1件/年

>1.67

表4 针对滤清器的探测度（D）评价准则

级别

标准

建议的检测方法

10

绝对不可能

手工检查

没有过程控制方法检测。

9

很微小-过程控制方法可能无法检测到故障模式。

只能间接检测。

8

小-过程控制方法检测故障模式的可能性小。

目测。

7

小-过程控制方法检测故障模式的可能性小。

加倍的目测。

6

中等-过程控制方法能检测到。

测量仪器

通过接触零件100%目测。手工测量。

5

中等-过程控制方法能检测到。

防错

100%通止规检测。定期的控制图表检测。

4

中上-过程控制方法检测故障模式的可能性中上。

防错-在下一步不能被接受。通过检验机构/首件检验检测。

3

高-过程控制方法检测故障模式的可能性很高。

防错-零件无法传递。自动检验停止。

2

很高-过程控制方法几乎肯定能检测到故障模式。

各个阶段的多层次的防错：供应，选择，安装或确认。

1

极高-过程控制方法肯定能检测到故障模式。

防错-不能获得零件。

2.实行FMEA的结果

在使用了FMEA工具以后，生产部门对需要控制的产品信息有了明确的认识，确定了零件的受控等级和抽查频次，提高了最终产品的质水平。

3.意义和目的

通过FMEA在滤清器产品设计过程中的使用，提前对产品可能的失效模式和失效原因进行预测，由于FMEA是一种事前行为，大大降低了产品后期更改的风险，节省了由于后期更改而产生的巨大浪费。对生产企业有着巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]聂微.工厂质量管理五大手册应用指南[M]，北京.中国标准出版社，2011工厂质量管理五大手册应用指南

[2]赵开敏等. FMEA在汽车产品开发中的应用研究[J]，汽车零部件，2011（05）

[3]樊晓浒.汽车可靠性设计分析方法研究[D].北京：北京航空航天大学，2001.