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汽车行业批量生产前的质量保证 摘要 随着中国加入w t o 进入全球市场一体化的大家庭，2 0 0 1 年上海大众 与德国大众全球同步推出了p o l o 两厢车、二汽神龙推出了p i c a s s o 、一 汽大众推出了b o r a 、以及天汽丰田推出夏利2 0 0 0 、上海通用推出两厢 s a i l ，将中国汽车行业的市场竞争推向了高潮。在2 0 0 2 年北京现代索纳 塔、东风悦达起亚千里马和一汽大众新款a u d ia 6 不约而同选择了1 1 月 1 8 日下线，再次掀起了国产轿车的竞争高潮。然而，尽管快速、不断地 推出新产品将有利于提高企业的市场竞争能力，但是，各大汽车公司的 市场抱怨数据表明，开发新产品、或产品与过程的改进都会给产品和过 程带来新的质量问题，从而造成导入市场的新产品出现质量波动。 本文系统地介绍了汽车的诞生过程以及汽车行业批量生产以前的质 量保证方法，如：质量功能展开，通过这一方法能够进一步明确顾客的 期望和要求，并将这些期望和要求转化为产品的设计要求以及过程的控 制要求来加以实现。失效模式及影响分析是阿波罗登月计划中创立的质 量工具，目前已推广到汽车行业，通过它可以在产品开发阶段以及过程 开发阶段分析产品或过程潜在的失效模式并加以改进或避免。过程认可 将通过对过程的审核，在批量生产以前促进过程质量的改进，避免批量 生产以后产生批量质量问题。 本文还通过上海大众p o l o 轿车产品开发和过程开发的实例，分析阐 述了在产品开发和过程开发阶段，有效地运用这些质量工具的过程以及 经验总结，并且通过与p a s s a tb 5 市场导入时的市场抱怨数据的比较， 总结归纳了在汽车行业批量生产前有效地进行的质量保证能够有效地消 除和降低产品开发和过程开发阶段的可能存在的质量问题，提高产品开 发质量、降低成本；提高过程质量，减少和避免生产过程可能产生的缺 陷，从而保证了批量生产的产品质量，使产品能够顺利导入市场，提高 市场竞争力。 关键词：汽车行业批量生产前质量方法产品改进过程改进 q u a l i t ya s s u r a n c eb e f o r em a s sp r o d u c t i o n o fa u t o m o b i l ei n d u s t r y a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ee n t e r i n go f c h i n ai n t ow t 0 i n2 0 01 c h i n ah a sg o tt h em e m b e r s h i po ft h e g l o b a lm a r k e tf a m i l y s v wa n dv wp u tc o u p ep o l oo nt h em a r k e ts i m u l t a n e o u s l yt h i s y e a r t h en e wm o d e l st h a to c c u r r e di n2 0 01i n c l u d ep i c a s s oo fs a w c i t r o e n , b o r ao f f a w v w ：x i a l i2 0 0 0o ft i a n j i n - t o y o t aa n dc o u p es a i lo fs h a n g h a ig m m o d e ma n d a t t r a c t i v ec a r sm a d ec h i n e s ea u t om a r k e tc o m p e t i t i o nk e e n f u r t h e r m o r e t h ef i r s tn e w a u d ia 6o fr w v w , t h ef i r s ts o r e n t oo fd o n g f e n g y u e d a k i aa n dt h ef i r s ts o n a t ao f b e i j i n g h y u n d a ic a m eo f r t h ep r o d u c t i o nl i n eo ne x a c t l yt h es a m ed a y n o v e m b e rt h e l8 “。2 0 0 2 t h i ss t a r t e da nu p s u r g eo ft h ec o m p e t i t i o no fl o c a l i z e dc a r a l t h o u g hf a s ta n d c o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fn e wc a r sh e l p st h e s ec o m p a n i e st ot a k em o r es h a r e si nm a r k e t ， t h ec o m p l a i ns t a t i s t i c ss h o wt h a tn e wp r o d u c t s ，s o m e t i m ee v e nc h a n g e so fp r o d u c ta n d p r o c e s s ，c a u s ep r o b l e m sa n dq u a l i t yf l u c t u a t i o n t h eq u a l i t ya s s u r a n c et o o l sb e f o r es o pi na u t oi n d u s t r ya r ep r e s e n t e dc o m p r e h e n s i v e l yi n t h i sd i s s e r t a t i o n q f d ，o n eo ft h et o o l s ，h e l pe n g i n e e r st oc l a r i f yt h ed e m a n d so fc u s t o m e r s a n dc o n v e aa 1 1t h ed e m a n d si n t od e s i g ns p e c i f i c a t i o na n dp r o c e s sc o n t r o ls t a n d a r d s f m e ai sa n o t h e rq u a l i t ym e a n s i tw a si n v e n t e di nt h ec o u r s eo fa p o l l op r o j e c t l a t e r , f m 【e ah a sb e e nu s e di na u t oc o m p a n i e s p o t e n t i a lf a i l u r e sc o u l db ei d e n t i f i e da n d e l i m i n a t e dt h r o u g ht h eu s a g eo ff m e ad u r i n gt h ep r o d u c ta n dp r o c e s sd e v e l o p m e n t p r o c e s sr e l e a s ei sap r o c e s sa u d i tm e t h o d w i t ha u d i t sa n dc o r r e c t i v ea c t i o n p r o c e s sc o u l d b ei m p r o v e da n db a t c hq u a l i t yp r o b l e m sc o u l db ea v o i d e da f t e rs o p t h ea p p l i c a t i o no ft h e s et o o l si ns v wp o l op r o j e c t s ，a sa ne x a m p l e ，a r ea l s od i s c u s s e da n d a n a l y z e di nt h i sd i s s e r t a t i o n s o m ee x p e r i e n c e sa r es u m m e du p c o n t r a s to fp o l of a i l u r e d a t aw i t hp a s s a tb 5s h o w st h a tq u a l i t ya s s u r a n c et o o l sb e f o r es o pc a l lr e d u c ee f f e c t i v e l y l a t e n tq u a l i t yr i s k so fb o t hp r o d u c ta n dp r o c e s si na u t oi n d u s t r y , e n s u r eg o o ds e r i e sq u a l i t y , c u td o w nc o s ta n dg u a r a n t e es u p e r i o rc o m p e t i t i v ec o m p e t e n c ea n ds u c c e s si nt h em a r k e t k e y w o r d s ：a u t o m o b i l ei n d u s t r y , b e f o r em a s s p r o d u c t i o n , q u a l i t ym e t h o d ，p r o d u c t i m p r o v e m e n t , p r o c e s si m p r o v e m e n t 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 绎、 日期：砂2 年月厂日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囱，在鱼年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“ ) 学位敝储摊：烨、 艚捌磁轹瞎f 魑 日期：力织年彳2 月歹日 日期：2 口堙年，2 月箩日 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 第一章绪论 寡头垄断市场的汽车行业竞争日趋激烈，世界各大汽车制造商为提高竞争能力， 不断实施兼并战略，扩大自己的产品平台，以求进一步提高技术水平与开发能力、 增加产品系列，从而通过迅速不断地推出新产品和实施产品与过程的改进来提高产 品竞争力，扩大市场份额。在中国汽车市场上，随着2 0 0 1 年末上海大众推出p o l o 、 一汽大众推出b o r a 、二汽雪铁龙推出p i c a s s o 、上海通用推出两厢s a i l 等，将中国 轿车市场的竞争推向高潮。北京现代索纳塔、东风悦达起亚千里马和一汽大众新款 奥迪a 6 不约而同选择2 0 0 2 年1 1 月1 8 日下线，从而掀起了又一轮国产轿车的竞争 高潮。然而，无论是改进产品或过程、还是开发推出新产品，往往会在原有的过程 质量控制方面产生新的质量影响因素，从而造成导入市场的新产品质量波动。如下 图所示： 图1 - 1 产品更新的质量波动情况 f i g u r e1 - 1q u l i t y - w a v i n go fp r o d u c tc h a n g e 图卜1 为德国大众p a s s a t 车型由b 4 提升到b 5 过程中市场抱怨的波动情况。 上海交通人学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 p a s s a tb 4 从1 9 9 1 年投放市场以后到1 9 9 7 年经过持续的质量改进，市场抱怨指标每 干辆车市场故障数由3 7 0 8 降至1 9 5 6 。然而，在1 9 9 7 年将p a s s a tb 5 投放市场时， 每千辆车市场故障数却升至4 0 1 4 。到2 0 0 1 年经过四年的质量改进，p a s s a tb 5 的每 千辆车故障数降至1 6 5 0 。同年投放市场的p a s s a tb 5g p 的每千辆车市场故障数又升 至2 2 6 8 。因此，无论是产品改进还是推出新产品，都会由于结构的变化、材料的变 化、新技术的运用等给过程质量控制带来新的影响因素。同时，对于新产品的生产 也缺乏相应的经验。如果这些变化带来的影响因素在批量生产以前及产品的诞生阶 段不能及时发觉并予以消除，势必会在批量生产以后引起新的产品质量问题，从而 影响新产品的市场导入，严重时甚至会导致市场丧失，使整个企业陷入困境。 从质量成本的角度出发，根据德国技术监督部门的调查数据，质量成本通常占 销售额的2 6 9 ，其中故障损失成本占5 5 。而对于一个有效地实施了预防与控制措 施的企业，质量成本仅占销售额的1 8 6 ，其中故障损失成本仅占3 6 。通常，缺陷 在产品形成过程中越早发现、其故障损失成本就越低。下图所示为故障损失的十倍 规则。 加工顺序 供货 准备 装配 工序检验 产品终检 顾客处 故障损失的十倍原则 所发现的缺陷的损失 5 芬尼 5 0 芬尼 5 马克 5 0 马克 5 0 0 马克 5 0 0 0 马克 举例 指针 仪表 组合仪表 仪表板总成 整车 售后服务 图1 - 2 故障损失十倍原则 f i g u r e1 - 2t e n - t i m ep r i n c i p l eo fd e f e c tc o s t 2 根据故障损失的十 倍规则，在产品形成的 各个阶段故障损失呈十 倍增加。到顾客手中的 故障损失将是此缺陷在 生产前被发现而造成的 损失的一千倍。正如人 们对质量的认识经历了 质量是检验出来的、质 量是制造出来的，逐步 发展为质量是设计出来 的、质量是策划出来的。 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 正因为如此，汽车行业的有关质量体系标准，如：美国三大汽车公司的q s 9 0 0 0 、德 国汽车工业联合会的v d a 6 1 等都对新产品的前期质量策划工作提出了要求。无论是 新产品的开发、还是产品或过程的改进，批量生产前及产品诞生阶段的质量策划与 质量保证是企业预防缺陷产生、降低成本、持续改进、提高企业竞争力必须实施的 方法。下面将根据汽车的产品诞生过程，逐一介绍在汽车行业批量生产前及产品诞 生阶段如何进行质量策划与质量保证，从而提高产品质量、降低故障损失成本。 3 上海交通火学i v l b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 第二章汽车的诞生过程 一部汽车的诞生将经历一系列复杂的过程，主要由构思、开发、试验、规划、 采购、批量生产前准备等一系列阶段构成。如下图所示： 样车验收 批量生产验收整车出厂验收用户接车验收 图2 - 1 汽车的诞生过程 f i g u r e2 - 1a u t o sf o r m i n gp r o c e s s 在构思阶段，根据市场调研的信息、以前及现有车型的市场销售经验、售后服 务信息和经验以及环保要求的发展等构思方案并加以评价，形成设计模型或图纸。 在此阶段开展质量功能展开( q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t 简称q f d ) 工作，将上述 的经验、环保要求以及顾客的期望或顾客潜在的期望，转化为企业对汽车的产品技 术要求。在此阶段就应实施同步工程，各职能部门以及供应商都将参与项目的各项 工作。在开发阶段，同样需要运用以往车型的经验、各职能部门共同参与开展设计 f m e a ( f a 订u r em o d e la n de f f e c ta n a l y s i s ) 。在材料选择、手工制造方案样车、手 工制造外型样车等过程中避免可能产生的缺陷。通过供应商选择方案，确立系统与 模块供应商，共同开展设计f m e a ，消除外购零件可能产生的缺陷模式。在试验阶段， 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 将首批开发样车和数据控制标准样车并做行车试验。与此同时，作为质量保证工作 将进行全过程质量框架规划、制作标准车头、进行材料疲劳试验与认可。此阶段结 束将进行样车验收。在规划阶段，将进行生产规划、国产化规划、质量规划，实施 过程f m e a ，运用以往的经验、通过小组工作消除过程策划中可能产生的缺陷模式。 通过质量策划确立企业测量战略，购置配备检测设备，确保检测可能产生的缺陷的 能力。与此同时，进行供应商审核、在供应商处开展过程f m e a 工作，提高供应商素 质，确立资格。企业内部也将实施人员培训计划，针对项目内容提高相应人员的素 质和资格。此时还将进行整车审核、整车静态评价、试车场路试评价以及用户使用 条件下的道路试验。在采购阶段，将跟踪供应商工作计划的完成情况，确保供应商 按照计划提供工装样品和批量样品。通过机器能力调查，进行设备验收。通过检测 设备能力调查以及重复性和再现性分析，进行检测设备验收。通过测量与匹配检验 进行模具验收。与此同时，将制作匹配的检测台架以及内外零公差模型。在批量生 产前准备阶段，将进行工装样品和批量样品认可、特定表面的花纹认可、阳光模拟 实验和气候实验、匹配评价、供应商的两天试生产与过程能力证明、标准车头验收 以及通过过程与产品认可程序进行生产试制批量检查、零批量检查、两天试生产检 查直至批量生产验收。 - 5 一 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 第三章开发与设计质量的改进 第一节k a n o 质量模式 根据k a n o 质量模式，对产品性能进行市场分析可以将质量分为：“基本质量”、 “绩效质量 和“兴奋质量。“基本质量 是最直接、最重要的要求，无须顾客表 达出来，企业也应认可并且做好。如：对汽车来说，发动机正常启动、运行平稳、 不抖动等均为基本质量。“绩效质量”是典型的顾客期望，对顾客十分重要，但对于 顾客购买产品尚无刺激作用。如：对于汽车来说，较低的汽油消耗、良好的驾驶性 能和舒适性。而“兴奋质量 是对顾客来说非预期的额外满足，并非顾客表达出的 要求，尽管对顾客来说相对不重要，但对顾客满意度的影响具有十分积极的作用。 如：对于汽车来说，程控调节座椅位置、四轮操纵等。这三种质量的实现程度相对 于顾客满意度的关系为图3 - 1 所示。 由图3 2 可以看出：“基本质量” 的实现对顾客来说是天经地义的事 情，并不能由此而提高顾客的满意 度。但其实现程度的降低会大大引起 顾客的不满，影响产品的销售。“绩 效质量”的实现与顾客的满意度是成 线性关系的，其实现程度高，顾客满 意度会成正比提高。而“兴奋质量 实现度的提高会极大地提升顾客满 意度，刺激顾客的购买欲望。随着时 间的推移以及科技与社会的发展，质 量的这一特征也会发生变化，会从“兴 奋质量 转化为“绩效质量并逐渐 6 图3 - 1k a n o 质量模式 f i g u r e3 - 1k a n o q u a l i t ym o d e l 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 转化为“基本质量 。如：风窗玻璃上的电加热丝。在它最初面市时，为人们消除了 冬季开车车窗玻璃结霜的烦恼，使人们为之一振。然而，这一产品要求在目前已经 成为最为基本的要求，并且人们已经实施了丝网印刷技术，使加热丝不仅能加热而 且不影响视线。由此可以看出，随着时间的变化以及科技的创新，顾客对于产品的 期望和要求也将发生变化。同时，不同收入阶层的顾客、不同活动群体的顾客、不 同地区的顾客也将对产品有不同的期望和要求。因此，明确顾客的期望和要求是开 发出成功的产品的基础。 从质量损失的十倍原则出发，提高产品的开发质量将会大大降低质量损失、降 低开发成本、提高企业竞争力。而开发质量的提高将更加使产品以顾客为导向，不 仅应该能够满足“基本质量 要求、“绩效质量 要求，而且会带来更多的“兴奋质 量 ，会对顾客产生购买的刺激作用，带来更多的市场份额。 第二节质量功能展开( o u a ii t yf u n c tio nd e pio y m e n t ) 一、质量功能展开( o f d ) 的定义 在神户的造船厂里开发的“q f d ”用日语来表达，实际的发音是h i ns h i t s u ，k i n o u ，t e nk a i 。如把它们翻译成英语是困难的，因为每一个词都有几个不同的意思。 如h i ns h i t s u 就有“质量 、“品质、“特性”或“属性”的意思，k in o u 就有“机 能”、“机制 的意思，t e nk a i 的最接近的意思是“扩散”、“开发”、“发展 或“演 进”。英语通常译为q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t 。确切地说，q f d 是一种有力的 工具，可用来帮助企业组织提高产品的质量与服务并能有效地降低成本。 q f d 是倾听顾客的意见以及明确顾客的需求，然后用一种逻辑的体系去确定如何 最好地通过可能的渠道来实现这些需求。q f d 是一个组合的组织者。它保证每个在其 组合下工作的人员尽他们所能给予顾客帮助。同样q f d 给予在企业组织中的每一个 成员一张路标图显示从设计到交付相互关联的每一步来完成顾客的要求。 实施q f d 通常必须回答下列三个问题： 1 、顾客所要求的质量是什么? 2 、该产品必须起到什么样的功能以及我们如何利用它来提供相关的服务。 - 7 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 3 、根据我们所能有的材料，如何可以尽我们所能满足顾客的需求。 二、o f d ( 质量功能展开) 的作用 q f d 的基本作用就是将顾客的期望和要求转换成企业相关的技术要求和标准，提 高企业的产品开发和设计质量。同时将如何实现这些质量要求转化为各个过程的工 艺要求来加以实现。传统的产品开发流程是根据顾客的要求进行设计，然后产品描 述、形成企业规范、进行生产直至产品交付给顾客。而以顾客为导向的产品开发流 程是根据顾客的要求，通过质量功能展开( q f d ) 工作进行产品描述、形成企业规范， 然后进行产品设计、生产和产品交付。为了使以顾客为导向的产品开发更为有效， 在方案形成之前，顾客的期望将通过质量功能展开( q f d ) 工作确定详细的产品特性， 这样将大大减少设计更改，从而降低开发成本。从下图可以看出：实施质量功能展 开( q f d ) 的日本汽车企业与欧美汽车企业的设计更改状况。日本汽车企业在产品导 入期前1 2 1 4 个月已经进行了9 0 的设计更改，更改数量大大低于欧美汽车企业。 图3 - 2 欧日产品设计阶段的设计更改比较 f i g u r e3 - 2c o m p a r i s o no fd e s i g nc h a n g eb e t w e e ne u r o p ea n dj a p a n 从图中我们还可以看出，由于q f d 是一项开发前期的工作体系，成功地运用不 8 上海交通人学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 仅能够改进设计质量，而且能够缩短开发周期，减少设计更改，进一步降低开发成 本。由于q f d 早在设计成为蓝图之前就已引进了许多无形的要素，在此阶段质量就 溶于产品设计、生产服务与工艺的设计之中。因此，q f d 使企业从传统的生产质量控 制转向产品设计质量控制。 由此可见，在产品开发阶段必须准确了解顾客的期望和要求并且准确有效地转 换为企业内的产品技术要求，在产品上充分加以实现。同时进一步将这些产品技术 要求转换为对过程的要求，通过对过程的控制，最终将满足顾客期望和要求的产品 提供给顾客。q f d 就是将顾客的期望和要求在整个产品开发周期中转换为相应的企业 要求的一个体系。其目的在于改进产品和服务，提高顾客满意度；通过有计划的、 有目标的产品开发工作降低开发成本、缩短产品导入前的时间。 三、q f d 产品策划在上海大众p 0 1 0 轿车项目中的运用 上海大众在与德国大众同步开发p o l o 轿车项目中，不断地强化前期质量策划工 作，同时将前期质量策划工作在其供应商中广泛推行。通过对供应商的质量审核， 促进供应商实施前期质量策划与质量保证工作。表3 1 是上海法雷奥汽车电气有限 公司在开发p o l o 轿车雨刮器的过程中所做的q f d 产品策划矩阵。 上海法雷奥汽车电器有限公司在开发p o l o 轿车雨刮器的前期，不断地同上海大 众的质量促进部门、开发部门以及售后服务部门进行沟通，了解顾客对雨刮器的有 关抱怨与要求。针对这些要求和期望，在产品设计过程中通过材料的选择和设计参 数的选择加以实现。截止目前为止，尚未发生顾客对雨刮器的市场抱怨。 表3 1 上海v a l e o 汽车电器有限公司雨刮器的项目策划 q f d 产品设计和开发( 项目策划) 客户：s v w 目标：p o l o 雨刮器新产品开发 - 9 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 产品设 优外形 刮刷 刮刷材料材料 材料硬 顾计 先 形状压力 角度频率颜色材质度 期望 级 尺寸 刮刷面积适 8 由 刮净度高 8oo 刮刷频率均 9 匀 外形美观耐 6 蚀 适合装车 7 没有异常声6oo 价格便宜 5o 刮刷角度 高速 主侧： 低速热镀锌 舒。1 5 弯管式银灰色 速差钢板 副侧： ( d ) 伊1 5 第三节产品系统f m e a ( 缺陷模式及影响分析) f m e a 的定义及其由来 f m e a 一缺陷模式及其影响分析是一种工程技术，用于在产品和服务提供给顾客 1 0 上海交通大学i v i b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 之前，在系统、设计、过程或服务中，确定、识别和消除已知和潜在的缺陷、问题、 偏差等。它是在6 0 年代中期由美国n a s a 在a p o l l o 项目中开发的。起初主要运用在 航空航天及核技术领域，不久便运用到汽车工业中。目前，f m e a 已成为许多汽车制 造商及其供应商质量体系所包含的一种质量技术。 二、f m e a 的目的 如前所述，质量的影响因素的强烈变化将会造成新的质量问题，如：对于汽车 工业，顾客对质量的要求不断提高、优化产品成本以及法规对制造商的产品责任框 架要求等。这样的问题促成了f m e a 的诞生。运用f m e a 可帮助企业达到下列目标： 1 提高产品的功能保证和可靠性 2 降低担保费用与索赔费用 3 缩短开发过程 4 减少批量生产前的问题 5 提高准时供货的信誉 6 实现精益生产 7 改进服务 8 改善内部信息流 作为质量预防方法的系统，f m e a 是一项系统的小组活动，应该在产品诞生过程 的初期得到应用，并找出潜在的缺陷以便采取预防措施，避免潜在缺陷的发生，其 目的在于减少开发过程与策划过程中的风险，促进各相关部门在早期就进行跨部门 合作、实施同步工程。此外，f m e a 还可作为企业内部专家经验的记录，在一些国际 上著名的汽车企业都已拥有了f m e a 的数据库，而且在不断地加以丰富。 三、f m e a 方法的进一步发展及系统f i e a 过去在使用f m e a 时存在一些缺点，如： 1 进行设计f m e a 时，只考虑各构件的缺陷，而没有系统地考虑所有构件之间的 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 功能关系。 2 进行过程f m e a 时只考虑单个过程潜在的缺陷，没有系统地分析整个生产过程， 而此过程有时还需考虑工装设备的设计制造。 3 进行f m e a 时只使用f m e a 表格，没有关于功能与失效之间的关系的系统的描 述。 为此，有必要将此方法进一步发展为系统f m e a 。系统f m e a 由产品系统f m e a 和 过程系统f m e a 组成。为了进行产品和过程系统f m e a ，必须对现有的设计f m e a 与过 程f m e a 中增加下列步骤： 1 把要研究的系统结构化，把它分成系统单元( s e ) ，并说明这些单元之间的功 能关系。 2 从已描述的功能中导出每一系统单元可想象的失效功能( 即潜在的缺陷) 。 3 确定不同的系统单元失效功能间的逻辑关系，以便能在系统f m e a 中分析潜在 的缺陷、缺陷后果和缺陷原因。 系统f m e a 的应用范围是产品开发与过程策划。产品系统f m e a 把产品系统中潜 在的失效功能看作为潜在的缺陷，缺陷分析根据需要逐级深入到单个构件的设计缺 陷。产品系统f m e a 的流程也可以用于对制造过程的分析。过程系统f m e a 把生产过 程( 如：生产、装配、物流) 中潜在的失效功能看作为潜在的缺陷。 实施系统f m e a 通常分为五个步骤，即确立系统单元并构建系统结构：确定系统与 单元的功能并构建功能结构图；缺陷分析：风险评价：优化。下面以实例说明实施产品 系统f m e a 和过程系统f m e a 的方法。 四、产品系统f m e a 及实例 1 、构建系统结构 产品系统f m e a 考虑了整个产品潜在的失效功能，例如：传动器。需要时，才要 考虑到构件的故障类型。传统的设计f m e a 只考虑单个构件潜在的故障类型，如：一 只齿轮。首先，确定系统单元并构建系统结构。如图3 - 3 所示表示了整车的系统结 构，整车系统最高一级的系统单元是汽车。图3 - 4 为传动器的系统结构，其对系统 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 单元“传动器”及其所属单元“输入轴总成 进行了详细描述。 传动器 汽车 车身 传动系统 发动机 离合器( 传动器 传动器壳体 传动器壳体一轴承盖 主轴从动轴 第5 档齿轮 输入轴总成 中间轴 滚珠轴承一驱动轴( ) 油封( ) 润滑材料( ) 图3 - 3 汽车系统结构 f i g u r e3 - 3a o t os y s t e ms t r u c t u r e 传动器壳体 滚珠轴承轴承座轴承座的 油封( 奉) 润滑材料( ) 眨力设计f m e a ( + ) 产品系统f m e a ( 外协零件) ( ) 与过程系统f m e a 的交互 图3 - 4 。传动器”的系统结构 f i g u r e3 - 4g e a rb o xs y s t e ms t r u c t u r e 2 、系统单元描述系统结构 1 3 - 用系统单元描述系统结构( 结构树) ，这是根据需要分别对每个系统单元按其功 能及失效功能进行分析的基础。在上述“汽车 与“传动器 的系统结构图中的系 统单元框内加入功能。如下图所示。 图3 - 5 “汽车”系统结构及功能 f i g u r e3 = 5a u t os y s t e ms t r u c t u r ea n df u n c t i o n 上海交通人学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 ( ) 与过程系统f m e a 的交互 图3 - 6 “传动器”系统结构及功能 f i g u r e3 - 6g e a rb o xs y s t e ma n df u n c t i o n 通常针对所选择的功能制定功能结构图，系统单元的功能之间相互关联，并可 用相应的功能结构来描述。下面图示为“传动器 系统结构及功能和“传动器 功 一1 5 - 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 能结构。图中充分反映了“传动器 结构中产生的功能交接点。 【传动器 保证有 环境并 能可靠 行 | 苎l 士 、嚣霁萎 蚕兰漏的密封茹； = ；_ j 油室 磊翕孟宽 l! ：兰兰翌至竺三竺呈全竺茎三l 度 图3 - 7 “传动器”功能结构 f i g u r e3 - 7g e a rb o xf u n c t i o ns t r u c t u r e 要分析传动器的密封功能，就需要对“传动器总成 、“传动器壳体轴承盖”及 “油封 这三个系统单元( 子结构) 进行结构分析。这些系统单元共同完成整个系 统的密封功能。 3 、缺陷分析 对系统描述中所考虑的所有系统单元都能进行缺陷分析，分析系统单元的潜在 缺陷，从已知功能中导出并描述失效功能；由下一级系统单元及通过交接点所涉及 的系统单元的所有可以想象的失效功能，分析潜在的缺陷原因；分析对上一级系统 单元及通过交接点所涉及的系统单元所造成的失效功能，确定潜在的缺陷后果。图 3 8 所示为“传动器 的失效功能结构，图3 9 为“滑动油封 的失效功能结构。 1 6 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 【传动器】 未保证有利 于环境并且 功能可靠的 话行 【滑动油封】 未确保轴承密封环 上的油膜结构 图3 - 8 “传动器”的失效功能结构 f i g u r e3 - 8g e a rb o xd e f e c tf u n c t i o ns t r u c t u r e 滑动油封的特性】 滑动面磨损 【滑动油封的特性】 滑动面腐蚀 图3 - 9“滑动油封”的失效功能结构 f i g u r e3 - 9 o - r i n gd e f e c tf u n c t i o ns t r u c t u r e 1 7 一 【滑动油封的设计数据】 r z 不符要求 【滑动油封的设计数据】 盲径不合符要求 【滑动油封的设计数据】 硬度不符要求 【滑动油封的设计数据】 不耐化学腐蚀 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 从图中可以看出，“传动器 的失效功能“未保证有利于环境并且功能可靠的驱 动”在“传动系统”的系统f m e a 中是一种潜在的缺陷原因，在“传动器 的系统f m e a 中是一种潜在的缺陷，在“输入轴总成”的系统f m e a 中是一种潜在的缺陷后果，各 系统的交互关系如下图所示。 传动系统 缺陷后果f f 缺陷f缺陷原因f u 无法保证符合无法保证汽车无法保证有利 产品建议书要 的前进于环境并且功 求的无故障经 能可靠的运行 济行驶 传动器 缺陷后果f f缺陷f缺陷原因f u 无法保证汽车无法保证有利无法通过油封 的前进于环境并且功达到符合功能 能可靠的运行要求的密封 输入轴总成 缺陷后果f f缺陷f 缺陷原因f u 无法保证有利无法通过油封无法保证油封 于环境并且功达到符合功能的油膜结构 能可靠的运行要求的密封 滑动油封 缺陷后果f f缺陷f缺陷原因f u 无法通过油封 无法保证油封滑动面磨损 达到符合功能的油膜结构 要求的密封 1 8 产 品 系 统 f m e a 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 设计f i v i e a ( 基于组件的 系统f m e a ) 滑动油封特性 缺陷后果f f缺陷f缺陷原因f u 无法保证油封的滑动面磨损 【设计数据】 油膜结构直径不合格 r z 不合格 硬度不够 【磨削过程】 图3 - 1 0 各种系统的交互关系 f i g u r e3 - 1 0i n t e r f a c eo f d i f f e r e n ts y s t e m 上例中的产品系统f m e a 也会与过程系统f m e a 交互，如图3 - 1 1 所示。 过程系统f m e a 要考虑来自产品系统f m e a 的信息，产品系统f m e a 也可能考虑来 自过程系统f m e a 的信息。 系统单元“滑动油封特性” 缺陷后果f f缺陷f缺陷原因f u 无法保证油滑动面磨损 【设计数据】 封的油膜结直径不合格 构r z 不合格 硬度不够 【磨削过程】 滑动油封的 粗糙度未按 图纸规定生 产 产品系统f m e a 上海交通大学m b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 系统单元“滑动油封磨削过程性” 缺陷后果f f缺陷f缺陷原冈f u 【】总过程】 滑动油封的磨床砂轮的 输入轴总成粗糙度未按转速范围太 的生产有缺图纸规定生低 陷 产 【特性】 滑动面摩擦 过程系统f m e a 图3 - 1 1 产品系统f m e a 与过程系统f m e a 的交互 f i g u r e3 - 11i n t e r f a c eo f p r o d u c ts y s t e mf m e aa n dp r o c e s ss y s t e mf m e a 4 、风险评价 为了识别系统结构“汽车”中的重大风险，就要评价缺陷后果的重要性及缺陷 原因和发现率。分析缺陷后果的重要性要从“汽车 总系统的角度来考虑潜在的缺 陷后果，并评价该缺陷后果对外部顾客所造成的影响。上述关于“输入轴总成”的 实例中，漏油会导致汽车立即送维修站维修( 子系统“变速箱的功能受到限制) ， 因此对潜在缺陷后果的重要性评价为b ：8 。如表3 2 所示。 表3 - 2 潜在缺陷后果评价 s e “输入轴”f m e a 表格的部分内容 潜在的潜在的潜在的预防 ba发现缺陷措施er p z v t 缺陷后果 缺陷缺陷原因措施 不能保证有利8 于环境并且功 能可靠的运行 2 0 上海交通大学i v i b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 预防措施是在研究的时间点之前必须说明针对每一潜在的缺陷原因已经实施了 哪些预防措施。在产品系统f m e a 中，这些预防措施就是设计措施，它们能在开发阶 段减少缺陷原因的发生率并确保达到所追求的可靠性。考虑了已列出的所有预防措 施，就可以确定相应缺陷原因的发生率。根据上例中的预防措施，缺陷原因的发生 率评价如下表。 表3 - 3 缺陷原因发生率评价 s e “输入轴”f m e a 表格的部分内容 潜在的潜在的潜在的发现缺 b 预防措施 aer p z v t 缺陷后果缺陷缺陷原因陷措施 不能保证油封根据d i n 确 4 上的油膜结构定粗糙度 提示：。磨 削”过程系 统f m e a 对于发现缺陷的措施来说，产品系统f m e a 原则上有两类。一类是在开发过程中 的发现缺陷的措施；一类是在生产过程中发现缺陷的措施。对于每一潜在的缺陷原 因，要列出在研究的时间点之前已实施的发现缺陷的措施。由已列出的所有发现缺 陷的措施来确定每一潜在缺陷原因的发现率。发现率表明了在开发阶段那些尽管实 施了预防措施但仍然发生的失效功能被发现的概率。上述实例中潜在的缺陷原因“不 能保证油封的油膜结构 通过试验被发现的概率很大，其发现率评价如下表。 表3 - 4 缺陷原因发生率评价 s e “输入轴”f i v l e a 表格的部分内容 潜在的 缺陷后果蒜卜措卟缺陷原因i鬻卅zi v t陷措施li 一2 1 上海交通大学m b a 学位论文汽车行业批量生产前的质量保证 不能保证油封根据d i n 确 4 测量r z 3 上的油膜结构定粗糙度耐久试验 离合器滑 2 提示：“磨 转 削”过程系 统f m e a 风险优先指数= 重要性x 发现率x 发生率。通过对风险优先指数的评价，可以确 定风险的大小，并决定相应的改进措施。上述实例的评价如下表所示。 表3 - 5 风险优先指数评价 s e “输入轴”h v i e a 表格的部分内容 潜在的潜在的潜在的发现缺 b 预防措施 aer p z v t 缺陷后果缺陷缺陷原因陷措施 不能保证有 8 无法通过不能保证油封根据d i n 确 4 测量r z m e i e r 利于环境并油封达到上的油膜结构定粗糙度 39 6 部门 耐久试验 且功能可靠符合功能 a b d 的运行要求的密提示：“磨 离合器滑 26 4 封削”过程系转， 统f m e a 在上例中，同一缺陷原因有两个不同的发现率，因此就有两个不同的风险优先 指数，这种情况在以前的设计f m e a 中还未碰到。它对分析复杂系统的安全性要求以 及完整地描述功能失效时系统的反应非常有用。 r 5 、实施优化措施 上例中，为了提高表面质量，要对滑动油封采取进一步的预防措施，例如：优 化表面硬度与粗造度以减少磨损；用优化过的输入轴进行试验，即台架耐久试验和 2 2 上海交通大学i v i b a 学位论文 汽车行业批量生产前的质量保证 试车试验作为发现缺陷的措施。这些优化措施在实施之前要进行评价，要明确责任 人与完成日期，实施完这些计划的优化措施之后，要继续进行风险评价，并计算风 险优先指数。下列两表为“输入轴总成 系统f m e a 和“滑动油封特性”系统f m e a 表3 - 6 1 “输入轴总成”系统f m e a 潜在的缺陷后果b潜在的缺陷潜在的缺陷原因预防措施a发现缺陷措施er p zv t 系统单元：传动轴总成功能：通过油封大到符合功能要求的密封 不能保证有利于环不能通过油滑动面磨损 滑动开始日期： 1 9 9 4 1 0 1 8 境并且功能可靠的封达到符合油封专家的6震动测量52 4 0h u l l e r 运行 传动器功能要求的k n o w - h o w 噪音分析 部门 密封 设计更改 a b d 检查啮合齿型 不能保证传递切 断发动机与传