本文是一篇生產(chǎn)管理論文，本研究結(jié)合 A 公司電池車間現(xiàn)狀以及其質(zhì)量管控體系，生產(chǎn)工藝流程以及帕累托分析圖，歷史品質(zhì)數(shù)據(jù)，指出 A 公司電池包車間在質(zhì)量管理上存在一定的不足，如：生產(chǎn)流程上質(zhì)控混亂、質(zhì)量體系不健全、員工質(zhì)量意識(shí)培訓(xùn)教育不足。這些問(wèn)題及不足是導(dǎo)致 A 公司電池組裝質(zhì)量問(wèn)題的原因。
第 1 章   緒論
1.1   研究問(wèn)題和研究意義
1.1.1  研究問(wèn)題
2021 上海車展剛剛落下帷幕，作為全球疫情之后的第一次 A 級(jí)車展，整個(gè)車展有著非同尋常的意義。國(guó)內(nèi)車市在 2020 下半年開始強(qiáng)勢(shì)拉升，各大車企都希望在今年的車展上秀一下自己的肌肉。當(dāng)前國(guó)內(nèi)車市，除了有大眾、豐田這樣的傳統(tǒng)主機(jī)廠，蔚來(lái)、小鵬這樣的新勢(shì)力之外，現(xiàn)在還有了阿里、百度、滴滴這樣的科技巨頭和傳統(tǒng)主機(jī)廠結(jié)合的模式。很多人都將這次上海車展視為傳統(tǒng)車企發(fā)展的分水嶺，尤其是隨著百度、阿里、小米、華為、大疆甚至未來(lái)的騰訊、滴滴進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，“軟件定義汽車”的時(shí)代天平開始逐漸向擁有更強(qiáng)軟件工程方面能力的那些科技巨頭所傾斜[1]。
根據(jù) IHS Markit 報(bào)告，自 2021 年初開始，中國(guó)電動(dòng)汽車進(jìn)入快車道，銷量高速遞增，未來(lái)一段時(shí)段增速穩(wěn)定。預(yù)期從 2020 年的約 1.0 百萬(wàn)輛增加至 2025年的 4.2 百萬(wàn)輛，將超過(guò)美國(guó)及歐洲電動(dòng)汽車銷量的總和[2]。受益于新能源汽車領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，動(dòng)力電池板塊也實(shí)現(xiàn)高度繁榮。高工鋰電網(wǎng)的預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池將在 2025 年實(shí)現(xiàn) 470GWH 的出貨量，近五年的年復(fù)合增速高達(dá) 42.5%。 隨著特斯拉在全球范圍內(nèi)取得巨大的成功，傳統(tǒng)車企也開始紛紛進(jìn)軍純電動(dòng)領(lǐng)域。從奔馳寶馬，到大眾豐田，還有一眾的國(guó)內(nèi)自主品牌，都已經(jīng)推出了一系列具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的純電動(dòng)車型，而且構(gòu)建了比較完善的純電動(dòng)車型矩陣。尤其是像比亞迪這種還研發(fā)出安全系數(shù)較高、破解電動(dòng)車自燃難題的刀片電池的廠家，更是成為市場(chǎng)的寵兒。投放純電動(dòng)平臺(tái)，也成為不少主機(jī)廠的共識(shí)。電池包作為電動(dòng)車的核心部件，其成本達(dá)到整車成本的 1/3 到 1/2，這就促使主機(jī)廠發(fā)生了從采購(gòu)到自研的變化[3]。
1.2   研究過(guò)程
1.2.1  研究方法
1）文獻(xiàn)綜述法
收集整理有關(guān) PFMEA 方法在制造業(yè)上應(yīng)用的資料，整理汽車行業(yè)及其它制造業(yè)在質(zhì)量管理方面的研究材料，了解目前制造業(yè)中質(zhì)量管理的發(fā)展趨勢(shì)，整理目前各種質(zhì)量管理理論的相關(guān)成果及經(jīng)驗(yàn)，提供適用于 A 公司動(dòng)力電池包的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量管理的解決方案研究方向。
2）案例分析法
本文通過(guò)研究新能源汽車行業(yè)質(zhì)量管理的案例，結(jié)合 A 公司電池包質(zhì)量管理提升的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和解決途徑，驗(yàn)證該方案是否合理是否有效。
3）定量與定性分析相結(jié)合的方法
定性分析主要用于評(píng)價(jià) A 公司電池包在生產(chǎn)制造、參數(shù)測(cè)試、質(zhì)量檢查和產(chǎn)品返工等環(huán)節(jié)中存在的各種潛在失效現(xiàn)象、嚴(yán)重性程度以及失效原因。通過(guò)一定的防錯(cuò)設(shè)計(jì)手段改善整個(gè)生產(chǎn)流程，通過(guò)帕累托圖分析品質(zhì)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)比改善前后合格率，客訴數(shù)據(jù)，客戶滿意度等數(shù)據(jù)，計(jì)算各失效模式的發(fā)生概率，殘次情況，損傷程度，RPN（風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)）等，定量分析各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重范圍。
4）實(shí)證分析法
通過(guò)目前 A 公司動(dòng)力電池包的質(zhì)量管理實(shí)施成果的介紹，整理出適用于 A公司電池包的質(zhì)量管理方案。通過(guò)在各工藝生產(chǎn)中導(dǎo)入該管理方法，從而驗(yàn)證該方法的有效性，為 A 公司動(dòng)力電池包的質(zhì)量提升構(gòu)建可行的管理方案。
第 2 章   相關(guān)理論及研究
2.1   質(zhì)量管理概述
2.1.1  質(zhì)量的定義
關(guān)于質(zhì)量的定義不同行業(yè)和公司都有各自的理解，其中最為大家認(rèn)可的要數(shù)質(zhì)量大師朱蘭對(duì)質(zhì)量的定義。質(zhì)量是能夠滿足顧客的需求從而使顧客滿意的那些產(chǎn)品的特征[4]。在質(zhì)量管理基礎(chǔ)和術(shù)語(yǔ)中，質(zhì)量是指物質(zhì)實(shí)體的若干固有屬性迎合需求的程度[5]。這個(gè)定義中包含了 3 個(gè)術(shù)語(yǔ)，一個(gè)是“實(shí)體”，一個(gè)是固有特性，一個(gè)則是要求。
物質(zhì)實(shí)體的定義是“可感知或想象的任何事物”  [6]。固有屬性，就是任何一個(gè)實(shí)體所具有的特征，這個(gè)特征使得一個(gè)實(shí)體得以區(qū)別于其它的實(shí)體。在 ISO 9000:2015 標(biāo)準(zhǔn)中，特性（Characteristic）被簡(jiǎn)單地定義為：“可區(qū)分的屬性”[7]。任何事物都是因?yàn)橛辛颂匦裕攀怪?dú)立存在，而要求（Requirement），是指明確的、常識(shí)隱含的或必須滿足的需求或期望。要求可以來(lái)自于外界，比如：顧客，法規(guī)機(jī)構(gòu)，也可以內(nèi)化，來(lái)自于自身。綜合以上的 3 個(gè)定義，我們可以了解到，質(zhì)量是將“固有特性”與“要求”比較出來(lái)的。世界上的任何事物，一旦有了要求，就會(huì)有質(zhì)量，而沒有要求，就談不到質(zhì)量。
2.1.2  質(zhì)量管理的發(fā)展
1）手工作坊時(shí)代
在手工作坊時(shí)代，物資緊缺的時(shí)代主要強(qiáng)調(diào)數(shù)量上的增長(zhǎng)，而在質(zhì)量控制上缺乏系統(tǒng)的管理，面臨一系列質(zhì)量問(wèn)題。據(jù)史書記載，我國(guó)早在 2400 多年以前，為規(guī)范青銅制刀槍武器生產(chǎn)就建立了質(zhì)量檢驗(yàn)制度，這一時(shí)期主要是依靠經(jīng)驗(yàn)和粗糙量測(cè)來(lái)評(píng)估質(zhì)量，也被稱為“初級(jí)手工業(yè)質(zhì)量管理時(shí)代”[8]。
2）工業(yè)化時(shí)代
進(jìn)入上世紀(jì)以來(lái)，世界處于高度競(jìng)爭(zhēng)和動(dòng)蕩不堪的時(shí)代，激烈的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)加劇了社會(huì)生產(chǎn)的演進(jìn)，生產(chǎn)機(jī)械化、經(jīng)營(yíng)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)集群化，直到工業(yè)化時(shí)代從人工轉(zhuǎn)向自動(dòng)化并開始進(jìn)入智能化。質(zhì)量管理也實(shí)現(xiàn)了空前的發(fā)展，從初級(jí)的質(zhì)量檢驗(yàn)到數(shù)字時(shí)代質(zhì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)，再到整體思維下的全面質(zhì)量控制[9]。
2.2   IATF16949 質(zhì)量管理體系
IATF16949 是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于 2002 年 3 月公布的一項(xiàng)汽車行業(yè)性的質(zhì)量體系要求。最新版于 2016 年更新，也就是現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn) IATF16949:2016[17]。該標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是在供應(yīng)鏈中開發(fā)提供持續(xù)改進(jìn)、強(qiáng)調(diào)缺陷預(yù)防，以及減少變差和浪費(fèi)的質(zhì)量管理體系。將相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程作為一個(gè)體系加以理解和管理，有助于組織有效和高效地實(shí)現(xiàn)其預(yù)期結(jié)果。過(guò)程方法包括按照組織的質(zhì)量方針和戰(zhàn)略方向，對(duì)各過(guò)程及其相互作用，系統(tǒng)地進(jìn)行規(guī)定和管理，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果。
Potential Failure Mode and Effects Analysis（簡(jiǎn)稱 FMEA）即潛在失效模式及影響分析[18]。它是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)等過(guò)程中尋找潛在的失效因素，構(gòu)建失效模型，分析可能產(chǎn)生的影響，預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)，采取風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)措施，做到提前預(yù)防，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量管理，減少失效程序，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠度，更高更好滿足客戶的需求。FMEA 就產(chǎn)品程序而言，更為注重事前預(yù)防，屬于風(fēng)險(xiǎn)控制類工具，是產(chǎn)品先期策劃（APQP）體系中的重要輸出部分。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同分為設(shè)計(jì)類 DFMEA（設(shè)計(jì) FMEA)和過(guò)程類 PFMEA(過(guò)程 FMEA)等。本研究主要是基于 PFMEA 即過(guò)程故障模式與效果分析的研究，在產(chǎn)品生產(chǎn)前開始構(gòu)建生產(chǎn)過(guò)程中的失效模型并綜合考慮零件、組裝、總成等各個(gè)環(huán)節(jié)的制作過(guò)程,其涉及對(duì)象包括全過(guò)程的所有零部件、程序[19]。在生產(chǎn)運(yùn)用中 PFMEA 不是通過(guò)減少用戶需要的設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)質(zhì)量缺陷，而是強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)控制來(lái)完美契合用戶需求。
第 3 章   A 公司動(dòng)力電池車間質(zhì)量管理體系及質(zhì)量問(wèn)題分析 ............................. 14
3.1   A 公司動(dòng)力電池車間質(zhì)量管理體系 .......................... 14
3.2   A 公司動(dòng)力電池包的主要制造過(guò)程 .................................. 16
第 4 章   基于 PFMEA 方法的產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量改善分析 ........................... 31
4.1   工作思路 ................................... 31
4.2   A 公司電池車間二級(jí)程序流程的建立 ........................... 31
第 5 章   基于 PFMEA 方法的產(chǎn)品質(zhì)量改善措施及效果分析 ............................. 51
5.1   質(zhì)量改善流程 ......................................... 51
5.1.1  確定優(yōu)先改善內(nèi)容 .................................. 51
5.1.2  運(yùn)用防錯(cuò)設(shè)計(jì)法制定預(yù)防和改善措施 ...................... 53
第 5 章   基于 PFMEA 方法的產(chǎn)品質(zhì)量改善措施及效果分析
5.1   質(zhì)量改善流程
5.1.1  確定優(yōu)先改善內(nèi)容
根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù) RPN 值確定 AP 等級(jí)，A 公司規(guī)定 AP 優(yōu)先級(jí)為 H 的必須優(yōu)先解決。如表 5.1 所示，即：電芯混料，模組虛焊，氣密不良以及功能不良這幾種失效問(wèn)題。 AP 優(yōu)先級(jí)矩陣：同時(shí)考慮了嚴(yán)重度，頻率和探測(cè)度。H 為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，要求必須采取綜合防治措施；M 為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)適中，要求有必要時(shí)，采取相應(yīng)的措施；L 為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，應(yīng)當(dāng)留意，但不必采取針對(duì)性措施，可通過(guò)日常改進(jìn)來(lái)解決。《FMEA 手冊(cè)》第五版 AP 風(fēng)險(xiǎn)矩陣表見附件。
第 6 章  結(jié)論與展望
6.1  主要結(jié)論
質(zhì)量是制造業(yè)的生命，在漫長(zhǎng)的質(zhì)量研究過(guò)程中誕生了無(wú)數(shù)優(yōu)秀的質(zhì)量控制方法，本研究就借鑒了前人提出的 PFMEA 方法。為了更好的說(shuō)明 PFMEA 在質(zhì)量控制中的作用，論文以 A 公司的動(dòng)力電池生產(chǎn)車間為研究對(duì)象，將 PFMEA 引入到電池車間的生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合運(yùn)用該方法后電池產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)效果得出如下結(jié)論：
1）結(jié)合 A 公司電池車間現(xiàn)狀以及其質(zhì)量管控體系，生產(chǎn)工藝流程以及帕累托分析圖，歷史品質(zhì)數(shù)據(jù)，指出 A 公司電池包車間在質(zhì)量管理上存在一定的不足，如：生產(chǎn)流程上質(zhì)控混亂、質(zhì)量體系不健全、員工質(zhì)量意識(shí)培訓(xùn)教育不足。這些問(wèn)題及不足是導(dǎo)致 A 公司電池組裝質(zhì)量問(wèn)題的原因。
2）通過(guò)對(duì)電池包模塊生產(chǎn)進(jìn)行 PFMEA 分析，梳理出生產(chǎn)過(guò)程中存在的失效模式及質(zhì)量后果，通過(guò)計(jì)算 RPN 值，確定 AP 優(yōu)先級(jí)。根據(jù) AP 優(yōu)先級(jí)確定改善對(duì)象和解決措施。對(duì)比改善前后的質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用 PFMEA 方法改善A 公司電池包產(chǎn)品質(zhì)量是成功的，效果非常顯著。
3）根據(jù)對(duì)公司質(zhì)量管理體系的梳理，可以明顯發(fā)現(xiàn)良好完整的質(zhì)量管理系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制極為重要。將 PFMEA 文件整合到質(zhì)量體系文件中，可以支持和引導(dǎo)質(zhì)量管理邏輯，規(guī)范質(zhì)量管理辦法和質(zhì)量控制方向。A 公司電池車間通過(guò)運(yùn)用 PFMEA 方法，制定了保證電池質(zhì)量的各類流程和規(guī)范，降低了錯(cuò)誤率，提升了電池總裝質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)（略）