李 娜，杜秀珍，李 紅，郝志琴

（1.河鋼集團唐鋼公司技術(shù)中心，河北 唐山 063000；2.河鋼集團唐鋼公司質(zhì)量管理部，河北 唐山 063000）

引言

潛在失效模式與后果分析（FMEA），是一種以預(yù)防為主的可靠性設(shè)計分析技術(shù)，有助于企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)階段對生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的風(fēng)險進行充分識別，并提前制定解決方案。是企業(yè)質(zhì)量管理過程降低成本并提高用戶滿意度的必要工具。

數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)MEA在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)尤其是汽車鋼等高端主導(dǎo)產(chǎn)品領(lǐng)域并未系統(tǒng)開展，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。全球化的鋼鐵行業(yè)市場競爭越發(fā)激烈，如何有效識別和預(yù)防產(chǎn)品及過程失效風(fēng)險的發(fā)生，是目前鋼鐵企業(yè)汽車鋼產(chǎn)品急需研究的方向。河鋼唐鋼決定利用新版FMEA轉(zhuǎn)版時機，在重點領(lǐng)域完成實戰(zhàn)化的、系統(tǒng)的“潛在失效模式及后果分析”。在現(xiàn)有管理基礎(chǔ)上利用信息化管理平臺，推動FMEA工具在鋼鐵企業(yè)的落地及信息化管控。

1 FMEA工具使用現(xiàn)狀

河鋼唐鋼針對近年來質(zhì)量管理體系審核報告以及相關(guān)產(chǎn)品和過程控制暴露出的問題分析發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)過程運用FMEA工具時存在以下幾個問題：

1）實施FMEA工具分析失效模式、失效原因、失效后果的邏輯不清，現(xiàn)行預(yù)防措施和探測措施有效性差。

2）FMEA的動態(tài)管理不規(guī)范，不能對過去的經(jīng)驗和知識進行很好的積累。

3）FMEA的嚴(yán)重度、頻度、探測度尚未形成嚴(yán)格、統(tǒng)一和切合實際的標(biāo)準(zhǔn)。

4）FMEA分析輸出與《控制計劃》控制要求脫節(jié)、不一致等。

為盡快解決問題，利用核心工具指導(dǎo)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)過程，河鋼唐鋼決定開展FMEA工具轉(zhuǎn)版。基于新版FMEA工具變化點，河鋼唐鋼制訂了理論培訓(xùn)加實戰(zhàn)操作的方案，逐步導(dǎo)入新版FMEA工具，實現(xiàn)以點帶面，以典型案例帶動FMEA工具在所有汽車鋼產(chǎn)品的應(yīng)用。

2 新版FMEA工具結(jié)構(gòu)分析

新版FMEA發(fā)布前，大部分企業(yè)所使用的是AIAG（美國汽車工業(yè)行動集團）在2008年所發(fā)行的FMEA手冊第四版。2019年AIAG和VDA（德國汽車工業(yè)協(xié)會）聯(lián)合發(fā)布新版FMEA[1]。新版FMEA結(jié)合AIAG表格層次清晰、評價標(biāo)準(zhǔn)更合理及VDA五步法結(jié)構(gòu)化的優(yōu)點，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了七步法，強調(diào)了FMEA工具的層級化。新版FMEA的變化點主要體現(xiàn)在：表格變、思維變、步驟變、新增分析方法、評價規(guī)則變。

3 新版FMEA工具導(dǎo)入實踐

3.1 案例構(gòu)建

在深度解讀新版FMEA結(jié)構(gòu)變化后，從鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計及制造實用性角度出發(fā)，河鋼唐鋼從現(xiàn)有成熟汽車鋼產(chǎn)品中選擇有代表性的工序流程完善的兩個鋼種：380CL（車輪鋼）、CR3（鍍鋅超低碳深沖鋼），構(gòu)建實戰(zhàn)演練案例。

3.2 項目團隊組建

在兩個案例鋼種原項目組成員的基礎(chǔ)上，增加協(xié)調(diào)員、新增工序負(fù)責(zé)人等成員，成立以設(shè)計工程師為主的產(chǎn)品團隊（核心團隊）和以過程/制造工程師為主的制程團隊（拓展團隊），涵蓋技術(shù)、生產(chǎn)、營銷、自動化等多部門，形成新的演練項目團隊，并對每個組員進行明確職責(zé)分工。

3.3 項目演練

對產(chǎn)品設(shè)計過程而言，新版FMEA工具與舊版相比，輸出結(jié)果為組合文檔，包括：DFMEA文檔、客戶需求清單、產(chǎn)品支付內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)和控制計劃。

1）產(chǎn)品團隊從充分識別汽車主機廠及配件廠的特殊要求、關(guān)注點及各種失效入手，形成更為細致的客戶需求清單。演練過程根據(jù)客戶關(guān)注點，識別出了服役狀態(tài)這一客戶使用性能，從環(huán)境友好功能出發(fā)，識別出報廢回收這一使用性能。

2）對所有工序產(chǎn)品特性進行識別，明確生產(chǎn)過程評價、控制基準(zhǔn)，形成產(chǎn)品交付內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，并與新版控制計劃控制要求保持一致。項目團隊識別出連鑄工序中全氧含量（T（O））、碳當(dāng)量（CE）、鉛含量（Pb）和砷含量（As）等產(chǎn)品特性。識別出了打包工序為遺漏工序，包裝方式為產(chǎn)品特性等。

3）DFMEA文檔與舊版對比，表頭即步驟一信息更為詳細。項目團隊從步驟二至步驟五結(jié)合客戶需求清單中識別的客戶加工性能及潛在失效模式、產(chǎn)品支付標(biāo)準(zhǔn)中識別出的產(chǎn)品特性，根據(jù)新版FMEA層級推進原則，對上一級要素失效影響（FE）、關(guān)注要素失效模式（FM）、下一級要素失效原因（FC）、當(dāng)前預(yù)防控制措施（PC）、探測控制措施（DC）逐級開展結(jié)構(gòu)分析，并在步驟六確認(rèn)是否對預(yù)防措施、探測措施進行優(yōu)化。

4）步驟七即要求兩個項目團隊形成文檔初稿后，開展DFMEA（開發(fā)/優(yōu)化）階段報告，這是對項目的階段性總結(jié)及回顧，包括階段開發(fā)目的、目標(biāo)、范圍任務(wù)、團隊成員介紹、階段實施進展和改進措施計劃等內(nèi)容。與舊版FMEA工具相比，步驟七使DFMEA輸出結(jié)果文件化，便于以往知識及經(jīng)驗的查閱、傳遞。

5）項目演練完成，兩個項目團隊輸出設(shè)計階段組合文檔：DFMEA、客戶需求清單、產(chǎn)品支付內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)、控制計劃，并形成對歷史知識、經(jīng)驗的積累和動態(tài)管理。并厘清了失效模式、失效原因、失效后果的邏輯，標(biāo)志著新版FMEA工具在河鋼唐鋼的順利落地。

4 新版FMEA導(dǎo)入過程中的有效改善

4.1 形成企業(yè)工藝質(zhì)量技術(shù)風(fēng)險數(shù)據(jù)庫

河鋼唐鋼將新版FMEA工具導(dǎo)入過程識別到的產(chǎn)品設(shè)計及過程控制的潛在風(fēng)險點，完善至原有的質(zhì)量管理體系風(fēng)險臺賬，形成全新的企業(yè)工藝質(zhì)量技術(shù)風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，指導(dǎo)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程的風(fēng)險預(yù)防及控制。

4.2 更新控制計劃版本

通過研究當(dāng)前風(fēng)險點預(yù)防控制和探測措施，對所有風(fēng)險點進行評價并排序，通過現(xiàn)場控制試驗驗證已優(yōu)化的現(xiàn)場工藝控制參數(shù)，形成了新版產(chǎn)品內(nèi)部控制計劃標(biāo)準(zhǔn)并在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用。

4.3 團隊能力提升

在培訓(xùn)及項目演練過程，輔導(dǎo)專家定期就項目推進進度、實施效果進行評價、答疑，并開創(chuàng)性地進行了產(chǎn)品團隊向制程團隊就產(chǎn)品要求“技術(shù)交底”的活動。以更貼近散裝料生產(chǎn)企業(yè)S.O.D評級標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)容的“產(chǎn)品/制程特殊特性（量化判據(jù)）的識別與應(yīng)用方法”專題講解等。在實戰(zhàn)過程，充分調(diào)動了項目團隊的所有資源及才智，提升了組員的執(zhí)行力、凝聚力，每個組員都在參與團隊活動中收獲了全新的體系管理思維及熟練使用體系工具的能力，效果良好。

5 應(yīng)用階段

從創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)思維、提升研發(fā)效率出發(fā)，河鋼唐鋼已投入使用一套研發(fā)項目信息化管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了以鋼鐵企業(yè)為代表的散裝料生產(chǎn)流程的研發(fā)數(shù)字化管控目標(biāo)。這套系統(tǒng)同時支持新版FMEA、SPC、MSA等多個質(zhì)量工具的應(yīng)用。

380CL車輪鋼產(chǎn)品交付內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中共有25種產(chǎn)品特性，其中18種為特殊特性，包括：C、Mn、S、P、Si、Als、Ti、N、As、Pb、橫向抗拉強度Rm、橫向屈服強度Rel、斷后伸長率A、橫向180°彎曲和表面質(zhì)量。嚴(yán)重度（S）評分7分的43項，9分的5項。發(fā)生頻度（O）評分5分的43項，2分的2項。探測難度（D）評分5分的43項，2分的2項。風(fēng)險評價（AP）結(jié)果為：H、0項；M、43項；L、2項。識別出表面存在劃傷、凹坑、麻點問題、承載時發(fā)生變形、承載時發(fā)生開裂、卷圓加工困難、漲型困難、輥壓加工開裂、焊接困難或虛焊、正常服役期限內(nèi)發(fā)生疲勞斷裂和環(huán)境不友好等9項潛在失效模式（FM）。

結(jié)合上述鋼種識別的特殊特性和潛在失效等結(jié)合信息化系統(tǒng)，項目團隊按照信息化系統(tǒng)運行規(guī)范將鋼種案例成功導(dǎo)入系統(tǒng)新版FMEA工具模塊，實現(xiàn)了新版FMEA工具在河鋼唐鋼的信息化應(yīng)用。FMEA等核心工具在信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，使產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)行為更加規(guī)范有序，能夠?qū)崿F(xiàn)項目跨部門快速協(xié)作及研發(fā)數(shù)據(jù)在企業(yè)范圍內(nèi)的有效共享和利用，提升企業(yè)整體研發(fā)素質(zhì)及水平。

6 結(jié)語

河鋼唐鋼利用新版FMEA工具轉(zhuǎn)版時機，通過兩個鋼種項目團隊的實戰(zhàn)演練，形成新版FMEA應(yīng)用案例，完成新版FMEA工具的導(dǎo)入，并實現(xiàn)應(yīng)用案例在信息化平臺的貫通，實現(xiàn)了新版FMEA工具在鋼鐵企業(yè)的落地與有效應(yīng)用。此次FMEA工具轉(zhuǎn)版，給企業(yè)在未來面臨質(zhì)量體系其他核心工具轉(zhuǎn)版及改版操作時提供了可借鑒的成功經(jīng)驗。