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扎实应用FMEA质量工具 助力新能源汽车质量提升

2022-07-27 中汽研汽车检验中心(广州)有限公司郑元辉,中汽研管理科学研究(天津)有限公 司 刘倩倩
近年来,随着我国新能源汽车快速发展,伴随而来的新问题也不断暴露和增多。根据市场监管部门发布的召回统计数据可知,新能源汽车因缺陷问题被召回的次数和涉及车辆数均呈逐年增长趋势。2019年至2021年,新能源汽车召回事件由9次增长至59次,涉及车辆由 3.33万辆增至83万辆,问题主要集中在电池、电机、电控系统等3方面。汽车是与消费者安全息息相关的产品,我们对可能存在隐患的质量问题尤其不能忽视。 
3月29日,工信部发布了《关于进一步加强新能源汽车企业安全体系建设的指导意见》,强调保障产品质量安全,从规范产品安全设计、强化供应商管理、严格生产质量控制、提高动力电池安全水平等4方面,提出了对新能源汽车质量管控的建议要求。对于新能源汽车自燃、电池及相关动力系统的质量安全和功能失效等问题,仅靠政府部门监管与召回并 不能从根本上解决,而是要从企业设计生产源头做到预防和控制安全隐患。 
相比传统燃油汽车,新能源汽车的新特性及新变化,给汽车产业带来新的发展方向。但从汽车行业发展的历史看,新能源汽车尚处在新生发展阶段,和传统燃油车经历了百年的发展历程相比,还需要学习和积累大量的经验。事实证明,传统燃油汽车产业链中已经被广泛并熟练应用的汽车行业标准、质量管理工具等,对新能源汽车行业目前的很多质量问题管理,都有非常好的参考和借鉴意义。在新能源汽车行业推广和应用已经成熟的质量管理的工具,可以为其提供从源头上管理和控制质量缺陷问题的方法。 
汽车企业对于质量管理的工具应不陌生,特别是针对失效模式及其影响分析的FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式和影响分析)工具,被很多企业应用到汽车设计生产的环节中。但是,通过实际与企业进行交流和现场审核,我们发现,对于这个工具的理解和使用,不同企业存在差异,有些企业甚至并不完全了解和掌握FMEA工具的作用及使用方法,对于新生的新能源汽车相关企业来说也存在这些问题。所以,如何正确理解、应用FMEA工具,使其帮助企业改善和提升质量管理水平,是很多新能源汽车企业都正在面临的课题。
FMEA最早应用于美国航天工业。20世纪70年代末,美国汽车工业引入FMEA工具,到1993年,美国通用汽车、福特汽车、克莱斯勒汽车以及美国质量管理协会等,共同编写了FMEA参考手册,正式为汽车企业规范使用FMEA提供了依据。FMEA主要针对两个维度进行分析,一是设计失效(D-FMEA),二是过程失效(P-FMEA),这两个方面基本覆盖了汽车从研发设计到最终生产交付的全部流程。FMEA工具通过识别失效模式,找出因失效而造成的失效影响;通过从严重度、频度、探测度3个方面对所有潜在的失效影响带来的风险进行评估,识别出所有失效风险的级别;同时,通过大量实验和测试找出所有可能引发失效的原因,有针对性地进行设计或过程的改进,并重新评估调整后的风险级别,最终经过反复不断的试错和调整,达到将所有潜在风险控制在可允许的范围内,保证后面设计和生产的顺利开展,以及最终交付品的质量。 
D-FMEA主要针对汽车产品的设计,在汽车产品的设计阶段与设计研发同时进行,将可能因设计缺陷造成的质量风险控制在实际生产开始之前。比如,新能源汽车中问题多发的电池产品,经常被报道发生自燃、爆炸的事故,以及无法充电等各类问题,自燃和爆炸是电池产品失效造成的影响,对应的失效模式就是电池产品没有按照当初设计的功能来运行,而产生这些电池失效问题的原因,有可能是多方面的,其中首先要分析产品设计原因。这就非常需要在设计阶段,通过大量的试验测试和验证,来分析可能造成电池每种失效模式其背后可能 存在的原因以及对应的关键要素。同时,针对电池的失效影响,按照对安全影响的严重度来进行评价,自燃和爆炸肯定是比无法充电更为严重的失效,因为这些失效带来的风险可能直接威胁到使用者的安全,所以首先要针对这两项失效风险找出原因并制定合理的对策,重新 调整产品的设计方案,包括更换电池组件材料、调整能量密度等,以达到将风险降低到可控级别。当然,每个企业、每种产品的风险限值会根据自身产品及要求的特性有所不同,但是对于汽车产品质量风险的控制,是每个汽车企业必须做到的最低保证,也是所有汽车企业必须肩负的对消费者的责任。 
P-FMEA是针对汽车生产全过程的失效分析,包括从原材料输入,到每个生产工序,到最后产品实现交付,所有的过程以及与过程配套相关的上下游环节,均可以用P-FMEA工具进行失效风险识别、评价,最终通过对可能原因的分析找出相应对策并实施改善,保证产品生产顺利完成。对于高风险的设计和过程,决不能流入下一个环节,从而保证将设计失效控制在设计图纸定稿投入生产之前,将过程风险控制在进入下一个生产环节之前。 
Q-FMEA工具是不断反复的过程,不是一次的识别或分析就可以转化为输出,要通过对修正再评价,最终达到所有潜在风险都控制在可接受的限值范围内的过程。 
中国汽车产业在90年代引入QS相关质量管理标准的时候,同时引入了其配套的质量管理工具,在传统燃油车快速发展的阶段,通过不断应用和反复试错,逐渐掌握了使用技巧并广泛应用,对于传统燃油车的质量改进起到了非常重要的助力作用。新能源汽车有其区别于 传统燃油车的新特点,包括电池技术要求的提升、智能网联技术配套软件功能的提升等,这些新兴的产品必然带来新的质量管理要求。目前,FMEA工具提供的方法,对于新产品、新设计、新工艺仍然具有应用的意义和必要性。 
首先,可以节约时间成本。在新能源汽车快速发展的当下,新能源汽车企业需要争分夺秒地抓住市场机会,取得竞争优势,必然要通过不断带来新的技术、新的功能来吸引消费者,配套产品设计研发和生产的日程更为紧张。但是,决不能以忽视风险分析、忽略质量管理的方 式来压缩开发和生产日程。在产品设计进入试生产或定稿前,将所有潜在风险识别并分析、控制,正是为后面的开发和生产流程顺利进行提供了时间保证。 
其次,可以节约纠错成本。如果产品设计有缺陷,或某个产品设计与其接口之间有相互干涉可能带来失效风险,但在设计阶段并没有识别出来,一旦投入生产阶段有可能造成生产过程的中断, 或者产品完成交付后在消费者使用中被发现。这时再进行失效分析及错误纠正所需要付出的成本和代价,远远超过在产品设计阶段就应用FMEA工具进行识别和控制所需要的成本。 
最后,应用FMEA工具可以提升企业质量保障水平和能力。对FMEA工具的熟练应用,并扎实运用到汽车设计研发、生产的全过程中,代表了汽车企业对质量管控的能力和水平。切实应用FMEA等汽车质量工具,可以降低质量风险发生的可能性,提高质量管理水平,是汽车企业对消费者安全责任最基本的保障和承诺。 
 
作者为中汽研汽车检验中心(广州)有限公司郑元辉,中汽研管理科学研究(天津)有限公 刘倩倩

 

 

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