文章编号：１００６－８２４４（２０２０）０３－０１１－
０７基于质量链的车身工艺ＢＯＰ
ＰＦＭＥＡ开发Ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔ ｏｆ ＢＯＰ ＰＦＭＥＡ ｆｏｒ ＢＩＷ ＰｒｏｃｅｓｓＢａｓｅｄ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ陈丹丹 张 振 姜贤茂
（上汽通用汽车有限公司整车制造工程部 上海 ２０１２０１
）Ｃｈｅｎ Ｄａｎｄａｎ Ｚｈａｎｇ Ｚｈｅｎ Ｊｉａｎｇ Ｘｉａｎｍａｏ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．ＳＡＩＣ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，
Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇ
ｈａｉ ２０１２０１，Ｃｈｉｎａ）［摘要］在智能制造背景下，阐述了基于质量链在ＦＩＴ中如何进行ＰＦＭＥＡ开发工作。并通过车身工艺ＰＦＭＥＡ开发应用实例说明引入质量链在节约项目开发周期、
减低成本和实现智能质量管理方面的重要意义。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｘｔ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｉｔ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ
ＰＦＭＥＡ ｉｎ ＦＩＴ ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｈａｉｎ．Ｂｙ ａｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ＢＩＷ ＰＦＭＥＡ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｔ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｈｏｗ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｈａｉｎｉｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｔｉｍｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｃｏｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕｉｃｋｌｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｔｃ． 关键词：
质量链 ＰＦＭＥＡ 车身工艺 ＦＩＴ Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｌｉｔｙ ｃｈａｉｎ ＰＦＭＥＡ ＢＩＷ ＦＩＴ 中图分类号：
ＴＰ３９１．４ 文献标识码：Ｂ作者简介：陈丹丹，女，高级工程师，主要研究方向：车身工艺规划和质量体系。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄａｎｄａｎ＿ｃｈｅｎ＠ｓａｉｃ－ｇ
ｍ．ｃｏｍ。０ 引言
智能制造正在取代传统制造，成为制造业的主导制造方式，智能制造不仅对传统制造方式形成巨大挑战，同时对传统制造方式下的质量管理理论、方法和工具，提出了智能质量管理新要求。潜在失效模式及后果分析（ＦＭＥＡ）作为一项重要的质量工具，使开发者出可能的潜在缺陷，并在设计中进行适当的预防和控制，使其质量问题在其源头———设计之初就得到有效地控制和处理，从根本上降低直至规避产品设计和制造风险，因此不同阶段的ＦＭＥＡ不应是完全独立的，
尤其是产品设计和制造阶段ＦＭＥＡ应该建立链接，
相互传递信息。本文介绍如何应用质量链思路开发车身工艺ＰＦＭＥＡ，在设计和过程模板库之间及模板库和项目ＦＭＥＡｓ之间建立自动关联、支持模板库更改／更新与项目ＦＭＥＡｓ同步，实现智能质量工具管理，对于实现汽车行业智能质量管理具有重要意义。
１ 质量链（Ｑｕａｌｉｔｙ
ｃｈａｉｎ）介绍质量链，是通过整车开发过程连接各职能部门、质量工具，打通产品和制造风险传递路径，实现质量工具的综合应用，质量问题智能化综合分析，端到端链接各业务，减少设计和制造过程中的问题，
改进工程和制造各级质量执行规则，提高效率和吸取教训。质量链包括系统工程、系统ＤＦＭＥＡ、子系统ＤＦＭＥＡｓ、零件ＤＦＭＥＡｓ、ＰＦＭＥＡｓ、验证测试与确认、工艺控制和经验总结八项质量工作元素，其中建立设计和过程潜在失效模式及后果分析关联是实现质量链关键。如图１所示。
２ ＢＯＰ
ＰＦＭＥＡ介绍ＢＯＰ即Ｂｉｌｌ ｏｆ
Ｐｒｏｃｅｓｓ，零件工艺顺序。以车身工艺举例，按白车身零件总成来分类，涵盖了白车身各主要总成零件在车身的工艺过程，在每条ＢＯＰ中详细阐述了该总成的零件组成，
工艺过程，—
１１—第３４卷第３期２０２０年９月传 动 技 术
ＤＲＩＶＥ ＳＹＳＴＥＭ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＶｏｌ．３４ Ｎｏ．３
Ｓｅｐ
ｔｅｍｂｅｒ ２０２０
图１ 质量链Ｆｉｇ．１ Ｑｕａｌｉｔｙ
ｃｈａｉｎ制造条件和设计时的基本要求。白车身产品包括前围、前地板、后地板、底板总成、侧围、车顶、总拼、门盖等零件总成ＢＯＰ。
ＢＯＰ
ＰＦＭＥＡ，是指开发ＰＦＭＥＡ按照白车身零件总成类别和工艺顺序两个维度开发。以３９个
白车身零件总成ＢＯＰ操作内容和工艺过程作为输入，展开ＰＦＭＥＡ分析，尽管车型不同，零件设计不同，但其ＢＯＰ操作相同。如车身工艺前围中前围骨架ＢＯＰ
ＦＰＭＥＡ开发维度如图２所示
。图２ 前围骨架ＢＯＰ工艺顺序
Ｆｉｇ．２ Ｆｒｏｎｔ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ ｓｐｉｄｅｒ ＡｓｍＢＯＰ ｐ
ｒｏｃｅｓｓ ｓｅｑｕｅｎｃｅ 传统车身工艺开发ＰＦＭＥＡ是按工位开发。以过程流程图为输入，从车身制造过程的工位流程图开始，流程图应该确定与每个作业有关的产品／过程特性。ＰＦＭＥＡ和工位过程流程图内的信息保持一致，过程流程图的范围包括所有从单个零部件到总成（包括发运，接收，材料运输，存储，传递，标签等）的所有操作。
按ＢＯＰ开发车身工艺ＰＦＭＥＡ与按工位开发
ＰＦＭＥＡ相比，工位ＰＦＭＥＡ的优势体现在新增失
效模式内容时，模板更新工作量小且共线生产时可涵盖多车型失效模式。ＢＯＰ ＰＦＭＥＡ的优势不但在工艺连贯性，失效后果与操作内容的关联性和对其他车型横向参考性有明显优势，且大大降低了ＰＦＭＥＡ开发和后期产品更改的工作量。如表１所示。
表１ 工位ＰＦＭＥＡ与ＢＯＰ ＰＦＭＥＡ优劣势比较Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｍｐ
ａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＰＦＭＥＡ ａｎｄ ＢＯＰ ＰＦＭＥＡＰＦＭＥＡ
新增失效内容时
操作内容完整性
失效后果与操作内容的关联性
多车型共线的ＰＦＭＥＡ开发在线工位操作有调整时对其他车型横向参考性
按工位开发ＰＦＭＥＡ
基于工艺开发，模板更新工作量小
好，涵盖了多车型共线生产时的失效模式一般
同工位上不同车型的操
作需要开发各车型的ＰＦＭＥＡ，工作量大调整工位的ＰＦＭＥＡ需要重新编制，工作量大
一般按ＢＯＰ开发ＰＦＭＥＡ
基于零件ＢＯＰ开发，模板更新工作量大
一般，无法涵盖其他车型共线生产时的实效模式
好
不同车型的ＢＯＰ操作相同，可以共用，工作量小
更改ＢＯＰ ＰＦＭＥＡ的工位信息即可，工作量小
好—
２１—
３ ＢＯＰ
ＰＦＭＥＡ开发平台介绍目前上汽通用汽车用ＦＩＴ开发车身工艺ＢＯＰＰＦＭＥＡ，ＦＩＴ是ＦＭＥＡ集成工具（ＦＭＥＡ Ｉｎｔｅｇ
ｒａ－ｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ），是德国Ｐｌａｔｏ ＡＧ公司开发的商业应用ＦＭＥＡ软件ｅ１ｎｓ
。目前上汽通用汽车有限公司使用的ＦＩＴ软件不仅使了ｅ１ｎｓ平台本身功能，还增加一些定制化功能，如ＰＦＭＥＡ文件中高风险项汇总并导出ＰＤＦ文件。
引入ＦＩＴ管理ＤＦＭＥＡ和ＰＦＭＥＡ，将ＦＭＥＡ文件进行数据结构化、数据持久化和文件自动关
联，并建立经验数据库，ＦＭＥＡｓ不再是各自独立文件，而是通过关联元素（ＳＥ）实现ＦＭＥＡｓ链接。目前ＦＩＴ由特征、系统、设计、过程、设计组织五类ＳＥ组成，ＳＥ可以关联功能，失效模式，影响和失效原因。
关联后的ＤＦＭＥＡ模板库和ＰＦＭＥＡ模板库
可设定更新频次，同时会把更新信息传递到在此基础上开发的各车型项目的ＤＦＭＥＡ和ＰＦＭＥＡ，以及应用到这些ＰＦＭＥＡ的相关工厂和供应商。如图３所示
。
图３ ＦＩＴＰＦＭＥＡ信息传递Ｆｉｇ
．３ Ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ＦＩＴ４ 基于质量链的车身工艺ＰＦＭＥＡ
开发
４．１ ＰＦＭＥＡ用户类型和责任设定
在开发ＰＦＭＥＡ前，应该对所有使用ＦＩＴ的用
户进行用户类型和责任设定，不但让用户了解自己的开发范围和工作内容，而且便于文本权限管理。在用户开通权限前，还应针对不同用户权限制定不同的培训要求，完成培训后才能访问对应的数据。以车身工艺ＦＩＴ用户权限管理举例如图４所示
。
图４ 车身工艺ＦＩＴ用户权限管理Ｆｉｇ．４ ＦＩＴ ｕｓｅｒ ｍａｎａｇ
ｅｍｅｎｔ４．２ ＰＦＭＥＡ编制小组
在创建、审核、修订ＰＦＭＥＡ的过程中需要多功能小组成员的共同参与完成。负责工程师要直接地、主动地联系所有相关部门的代表，共同在ＦＩＴ上参与完成ＰＦＭＥＡ开发。ＦＩＴ还支持小组成员随
时在ＦＩＴ上提出ＰＦＭＥＡ优化建议。小组成员包括：设计、装配、制造、材料、质量、服务、供方以及负责下一道装配的部门。４．３ ＰＦＭＥＡ编制内容
在ＦＩＴ上ＰＦＭＥＡ编制内容如图５所示，
根据—
３１—
ＢＯＰ识别产品功能和要求、
识别潜在失效模式、识别潜在失效后果、
识别潜在原因和后果，定义严重、定义过程控制预防、定义频度和探测度、风险评估、识别高风险项、风险评审、采取行动降低风险、采取措施验证三个月之后，将重新评估的Ｓ－Ｏ－Ｄ评分，更新ＰＦＭＥＡ建议措施。对照ＦＭＥＡ手册第４版编制内容，新增“ＳＥＶ ＭＡＸ”和”ＤＥＴ ＢＥＳＴ”菜单栏，自动计算最高严重度／最优探测度。新增整车风险评估栏（ＶＬＨ）
spider软件，充分考虑一个失效模式会引起一个或者更多个整车危害。新增”Ｐａｒｔ／Ｉｎｔｅｒ－
ｆａｃｅ
”栏，不仅侧重零件本身基于功能和失效模式的分析，而且考虑发生失效的搭接区域，新增”ＳｘＯ”，“ＳｘＤ“，“Ｎｅｗ ＳｘＯ”，“Ｎｅｗ ＳｘＤ”“Ｒｉｓｋ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ
Ｌｅｖｅｌ（ＲＰＬ）“和“Ｎｅｗ ＲＰＬ”栏，记录风险优先等级评估结果。当工程师填入严重度－频次－探测度时，将自动计算分值。新增“风险评审”栏，出对策，减少或消除发生失效的可能性，跟踪对策，直至完成，保证高风险项在小组内部进行充分降低风险评价和记录
。
图５ ＦＩＴ ＰＦＭＥＡ编制内容Ｆｉｇ．５ ＦＩＴ ＰＦＭＥＡ ｃｏｍｐ
ｉｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ４．４ 风险控制策略
ＲＰＬ即风险优先等级（Ｒｉｓｋ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ）。ＲＰＬ值是ＰＦＭＥＡ的风险
系数，是将失效模式风险量化的一个指标。ＲＰＬ包括ＲＰＬＳ，ＲＰＬ１，ＲＰＬ２，ＲＰＬ３四个指标。ＲＰＬ值越高，
风险等级越低。在ＦＩＴ上ＦＭＥＡ风险控制策略是风险矩阵综合分析方法，根据严重度ｖｓ．频次，严重度ｖｓ．探测度矩阵，得到ＲＰＬ值，客观地对各失效模式的严重度、发生频率和检测方法进行评级，评估出需要降低风险的失效模式，对每个ＲＰＬ值提供优先等级。如图６所示。
（１）Ｐｒｉｏｒｉｔｙ
ｌｅｖｅｌ Ｓ：安全级风险，需分析潜在风险降低措施；
（２）Ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌ １：高等级风险，需分析潜在风险降低措施；
（３）Ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌ ２：中等级风险，下一组分析潜在风险降低措施；
（４）Ｐｒｉｏｒｉｔｙ
ｌｅｖｅｌ ３：低等级风险，无需分析潜在风险降低措施。
４．５ 车身工艺ＰＦＭＥＡ开发４．５．１ 车身工艺ＰＦＭＥＡ开发过程
车身工艺ＰＦＭＥＡ开发分为四个层级（Ｌｅｖｅｌ１，
Ｌｅｖｅｌ２，Ｌｅｖｅｌ３，Ｌｅｖｅｌ４），如图７所示。Ｌｅｖｅｌ１是模板级ＰＦＭＥＡ，Ｌｅｖｅｌ２、Ｌｅｖｅｌ３、Ｌｅｖｅｌ４可以统称为项目级ＰＦＭＥＡ。所有层级的ＰＦＭＥＡ都基于ＢＯＰ进行开发，包含各级ＰＦＭＥＡ开始时间，风险评估，展开分析，交付时间等。
４．５．２ 开发车身工艺ＰＦＭＥＡ流程
开发车身工艺ＰＦＭＥＡ流程如图８所示。４．５．３ 模板库ＰＦＭＥＡ更新
从产品设计到产品和制造系统的同步工程，从设备供应商的工装设计到工装的设计、制造集成、现场安装，从产品试生产到产品上市，直至产品的整个生命周期，所有与ＦＭＥＡ相关的信息，都会不断的更新，因此ＦＭＥＡ也作为动态更新文件与其同步更新。基于ＦＩＴ更新车身工艺ＰＦＭＥＡ主要包括更新模板库ＰＦＭＥＡ和更新项目ＰＦＭＥＡ。模板库ＰＦＭＥＡ更新来源一般是ＤＦＭＥＡ模板库更新和项目ＰＦＭＥＡ经验积累。更新内容包括ＳＥ元素和关联链接。更新形式是ＰＦＭＥＡ小组成员以讨论会形式，共同参与讨论、完成更新工作及在ＦＩＴ上记录讨论会纪要。更新特点是时时的、动态的。模板库ＰＦＭＥＡ更新后每季度发布一次，项目ＰＦＭＥＡ（ｌｅｖｅｌ２，ｌｅｖｅｌ３，ｌｅｖｅｌ４
）根据更新内容是否适—
４１—
图６ ＦＩＴ ＰＦＭＥＡ评分矩阵
Ｆｉｇ．６ ＦＩＴ ＰＦＭＥＡ Ｓｃｏｒｅ ｍａｔｒｉ
ｘ
图７ 车身工艺ＰＦＭＥＡ开发层级
Ｆｉｇ．７ ＢＩＷ ＰＦＭＥＡ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｌｅｖｅｌ
用于目前项目判断是否继承更新，如果项目
ＰＦＭＥＡ任何层级选择继承模板ＰＦＭＥＡ库更新内
容，那么项目ＰＦＭＥＡ会继承ＰＦＭＥＡ模板库更新
内容和链接，如果项目ＰＦＭＥＡ任何层级选择拒绝
更新内容，项目ＰＦＭＥＡ内容不变。
４．６ ＦＭＥＡｓ互联
４．６．１ ＦＭＥＡｓ互联关系
ＦＩＴ最大的优势是建立ＤＦＭＥＡ和ＰＦＭＥＡ
数据库互联关系：
（１）ＤＦＭＥＡ模板库信息可以传递到子系统
ＤＦＭＥＡ模板库，进而传递到项目ＤＦＭＥＡ中，包
括子系统项目ＤＦＭＥＡ和零件ＤＦＭＥＡ。
（２）ＤＦＭＥＡ模板库信息可以传递到ＰＦＭＥＡ
模板库中，包括系统的功能、零件接口描述、失效模
式、失效影响、严重度等。
（３）ＰＦＭＥＡ模板库中信息可以逐级传递到项
目ＰＦＭＥＡ中。各级ＰＦＭＥＡ开发中产生的经验
教训可以通过传递给ＰＦＭＥＡ模板库，优化模板。
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