PFMEA与POKA YOKE技术在汽车部件制造工程中的应用

赵斌

【摘 要】本文介绍了过程潜在失效模式及后果分析（PFMEA）技术与防错技术（POKA YOKE），叙述了PFMEA、POKAYOKE、控制计划（CP）、现场作业标准及相关要素之间的关系，同时回顾了汽车内饰件某部件组合制造工程的实证应用。

【Abstract】The paper introduces PFMEA and POKA YOKE technology， describes the relationship between PFMEA， POKAYOKE， control plan （CP）， field work standards and related elements. At the same time， it reviews the practical application of component assembly manufacturing in automotive interior parts.

【关键词】潜在失效模式与后果分析；防错技术；控制计划；作业标准

【Keywords】 PFMEA； error proofing technology； control plan； operation standard

【中图分类号】F424.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0148-03

1 引言

汽车业的迅猛发展，对汽车主机厂及其零部件在设计、生产过程的品质、成本、周成为了解决我们所面临问题的很好方案与对策。期提出了非常严格要求。如何实现、抓好落实，是汽车业界主机厂和零部件当前乃至今后一段时间面临的共同课题与任务。潜在失效模式及后果分析技术与防错技术的科学、规范、良好的应用

2 关于PFMEA技术

2.1 FMEA定义

潜在失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，简称： FMEA）， 是在产品/过程/服务等的策划设计阶段，对构成产品的各子系统、零部件，对构成过程，服务的各个程序逐一进行分析，找出潜在的失效模式，分析其可能的后果，评估其风险，从而预先采取措施，减少失效模式的严重程度，降低其可能发生的概率，以有效地提高产品、过程或服务质量与可靠性，确保顾客满意的系统化活动。该技术的关注点之一是“事前的预防措施”，并“由下至上”。这里：“潜在的”，也即：失效还没有发生，它可能会发生，但不一定会发生。核心集中于：“预防”，也即：处理预估的失效，分析其原因及后果和影响。主要开展工作包括：风险评估并通过现行过程控制来落实。即：通过潜在失效模式的后果影响来思考如何在产品设计与过程控制中去防患于未然。

2.2 FMEA分类和职责

根据其适用范围，FMEA通常分为： 设计FMEA、过程FMEA、设备FMEA、服务FMEA等。在这其中，应用最为广泛的是前两者，即：设计FMEA（Design-FMEA）、过程FMEA（Process-FMEA）。就汽车制造业所在组织的品质体系建设与运营而言，根据有关要求，若该组织没有设计开发职责，则该组织可以没有DFMEA工作开展的强制要求，该职责可以免除，质量体系审核时可不予以审查；但对于任何汽车部件的制造型企业而言，PFMEA工作职责不可被免除，它是过程设计与开发者系统化、规范化工作体现、便于相关方理解过程设计意图、“知其所以然”、它所输出的重要的过程控制、核心工艺文件，对于汽车零部件供应商的过程设计与开发水平提升、指导作用非常明显，作为一项核心工作，它不仅回答了过程控制如何做、更回答了不那样做的后果、管控点和风险是什么、现行过程控制为什么要这样做。

2.3 FMEA工作的启动时机

策划与开展FMEA工作开始于产品设计和制造过程开发活动之前，并指导贯穿实施于整个产品生命周期，进行分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度，检测难易程度以及发生频度予以分类并明确现行过程控制的方法。

2.4 FMEA作用

事前开发行为能容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后危机的变更；找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施；指出设计上可靠性的弱点，提出对策；针对要求规格、环境條件等，利用实验设计或模拟分析，对不适当的设计，实时加以改善，节省无谓的损失；有效的实施FMEA，可缩短开发时间及开发费用；FMEA发展之初期，以设计技术为考虑，但后来的发展，除设计时间使用外，制造工程及检查工程亦可适用；改进产品的质量、可靠性与安全性。

3 关于POKA YOKE技术

3.1 POKA-YOKE定义为

日文名称ポカヨケ，意为“防误防错”，亦即Error & Mistake Proofing，又称愚巧法，防呆法。意即在失误发生前即加以防止的方法。它是一种在作业过程中采用自动作用，报警，提醒（标识，分类）等手段和方式，使作业人员不特别注意或不需注意也不会失误的方法。日本的质量管理专家、著名的丰田生产体系创建人新乡重夫先生根据其长期从事现场质量改进的丰富经验，首创了POKA-YOKE的概念，并将其发展成为用以获得零缺陷，最终免除质量检验的工具。

3.2 POKA-YOKE基本理念和特点

包括：①不允许哪怕一点点缺陷产品出现，要想成为世界的企业，不仅在观念上，而且必须在实际上达到“0”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现差错并进而导致缺陷，缺陷导致顾客不满和资源浪费。③我们不可能消除差错，但必须及时发现和立即纠正，防止差错形成缺陷。防错法具有以下特点：全检产品但不增加作业者负担；必须满足防错规定操作要求，作业过程方可低成本；实时发现错误，实时反馈。传统防错方式通过培训和惩罚解决了部分错误，而防错可以从根本上解决错误问题。endprint

3.3 poka yoke基本原理

随着客户要求的提高和技术的发展，质量标准也越来越高，很明显仅靠“培训和惩罚”的传统防错方法所取得的改善效果与新的质量标准相去甚远。为了适应新的质量标准，企业管理人员须杜绝错误，而要杜绝错误，须首先弄清楚产生错误的根本原因，然后针对原因采取对策。传统方法可以防止产生错误的人为原因中的一部分，而因为人为疏忽、忘记等原因所造成的错误无法靠培训和惩罚来消除。新的防错模式——POKA-YOKE，其基本原理为：用一套设备或方法使作业者在作业时直接可以明显发现缺陷或使操作错误后不产生缺陷。作业人员通过POKA-YOKE完成自我检查，错误会得明白易见，同时，POKA-YOKE也保证了必须满足其设定要求，操作才可完成。

3.4 POKA YOKE防错方式

应用该防错技术通常情况包括：排除、替代、容易或简化、异常检出和缓和影响等多种思路和方式。

3.5 防错法的几个实例

比如：某工件的注塑模具，为保证在安装进入注塑机的定模上的位置可靠性，事前在该注塑模具的定模板上设计并加工V型导入定位块，当模具在切换安装时，该注塑模可很好地利用该导入定位块、使其与定模板上的V型导入定位块吻合后安装，能很好放置模具安装时定位不准可能导致的模具安装困难和定位精度不好的问题；又如：硬探头：检测零件的不同型号，实施不同的装配或加工工艺，如用探头探测零件的外形，实施不同的装配，导向挡块：区分零件的输送导向；光栅防错：通过光栅的检测控制，达到工件是否摆放到位；夹具防错：控制装配零件在夹具上的摆放是否到位来防错等等。这些实例，都从产品或过程准备阶段很好地利用了POKAYOKE的设计理念和方法。

4 PFMEA与POKA YOKE与其他要素间的关联性

4.1 各要素间关系紧密

如图1 FMEA、POKAYOKE及各技术工艺要素间的关系示意图可知：设计DFMEA的工作开展为PFMEA创造了条件，它输出《设计FMEA》成为了过程PFMEA工作的输入，让过程PFMEA的工作开展紧扣DFMEA进行；当然，实际工作中也往往遇到没有《DFMEA》输入的情况存在，这种情况下，跨部门多功能小组（CFT小组）成员应活用以往同类产品的经验，结合当前新品顾客要求和实际、编制和整合讨论《PFMEA》文件。

《PFMEA》文件的输出成为了《控制计划（Control Plan）》主要的输入。制造工程用《控制》是制造业企业的重要工艺文件，它根据《PFMEA》要求逐条展开到控制计划文件中，包括先行过程控制时预防方式去做还是探测方式去落实；定义了生产过程、特殊特性要求，描述了各工序保证品质项目和相应遵守项目以及质量控制点等综合内容，同时还预设了异常时的处置流程与方式、明确了MSA（测量系统分析）、SPC（统计过程控制）以及其他综合达成的质量目标。

《控制计划》的输出结果用于指导现场班组用《作业标准书》、或名为《作业要领/指导书》。作业标准书结合现场生产实际、运用现场作业者能理解的语言和图片信息等编制该文件。该文件成为了制造工作最基层所必须良好掌握、最详尽的工艺文件。

4.2 文件的回顾与完善则相反方向进行

如图1所表示，一旦现场回顾作业标准书存在某方面的瑕疵和问题时，我们必须逆向思考它的上记文件《控制计划》需否修改完善；相应其次上级文件如：PFMEA乃至DFMEA文件是否得到了相应的更新，以确保技术工艺文件的同步、动态得到更改以确保相关文件的有效性。

4.3 POKAYOKE在各要素间紧密衔接

从图1可以看到，作为POKAYOKE防错技术的思想和设计要求，不论是产品设计还过程设计、制造工程控制乃至最基础的班组生产操作，都无一例外的体现该理念和设计要求。有且只有这样去做，0不良的品质目标才可能达成。

5 PFMEA与POKA YOKE在汽车内饰件某部件总成过程控制的实证

5.1 制造工程控制是复杂的系统工程

重庆某汽车零部件总成供应商充分借鉴合资企业自身优势，结合现场管理有关国家标准《企业现场管理准则》（GB/T29590-2013）开展了大量工作，并取得全国现场管理“五星级（最高级）”认证评定[1]。在此期間，围绕制造工程控制的工作开展，提升了员工和企业对过程控制质量的认同度，也得到了全国现场管理评审委员会的一致肯定。

5.2 基于PFMEA系统化抓好防错工作

①设备防错系统：在组装工场的相应工序通过PFMEA工具的应用，识别防误防错设计。如：为了防止文字板误组装，我们设置了“条码验证”用设备，在安装前读取条形码，验证部品是否配送等错误。如果读取结果无误，则设备可正常工作下去；否则，设备发出警告声，提示线长处理异常，快速恢复生产。为了防止漏装部品，在工装上设置了传感器，如果忘记拿取部品，则传感器不能感应到，可编程序控制器（PLC）信息/控制系统会判断该操作者忘记了该项操作（零件漏装发生），进而判断本工序没有正常结束。在这种情况下，系统控制工装的执行机构，让作业者无法取出制品，从而通过设备防止操作问题发生。

②管理防错系统： 生产过程控制中根据需要，某些场合将选择管理防错来实现。如：条件管理防错方面，实施严格的班前作业工艺条件点检制度。发现不符合作业条件的，则报告线长，接受指令；而不会出现条件不具备，却无视工艺要求直接生产的情况出现，导致可能出现机能风险。

6 结语

基于PFMEA活用防错技术，是汽车制造业可采取的行之有效的制造工程控制对策。良好、有序工作的开展，必然为我国制造业品质提升和水平提高提供很好的保障。

【参考文献】

【1】GB/T29590-2013企业现场管理准则[S].endprint