摘要
各飞机制造厂一直在努力减少飞机制造与使用维护过程中的质量安全事件。单纯使用生产制造阶段的过程故障模式影响分析（PFMEA）方法进行质量风险识别与评估时，存在分析不包含飞机使用维护过程、失效模式识别率和准确性不高、建议措施不完善等问题。针对上述问题，提出质量风险识别与评估方法，将制造过程PFMEA范围拓展到使用维护过程，并以设计故障模式影响分析（DFMEA）作为PFMEA的输入，以扩大分析范围，改善失效模式的识别率和准确性；使用树形分析图方法对风险控制措施进行覆盖性和重复性分析，获得完整、最简措施集。使用该方法对某液压系统一根液压泵循环散热导管进行分析，结果表明：本文提出的方法可以更全面、更准确地分析飞机制造与使用维护过程中的质量风险，获得更为优化的质量风险控制措施集合。
飞机作为一个大型集成系统，包含数十万零部件，构成十分复杂，其生产制造及使用维护环节也非常繁琐。若机上任一零部件失效，或飞机设计、制造、装配、维护某个环节出现问题，都有可能导致飞机出现故障，带来需要维修、任务失败、飞机损伤等后果。
目前航空、航天、汽车、机械、电子等行业广泛采用失效模式及影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，简称FMEA）方
康锐
上述研究均未充分研讨使用PFMEA方法分析产品使用维护阶段的质量风险和使用DFMEA结果提升PFMEA识别率、准确性的可行性，也未充分探究避免出现建议措施重复或覆盖不全问题的方法。因此，本文基于飞机制造单位业务实际情况，参照PFMEA方法将飞机使用维护工作进行分解和分析，使用设计单位DFMEA结果提升PFMEA的识别率和准确性，构建树形图来分析建议措施覆盖和重复情况，建立一种可以分析、评估和应对飞机制造与使用维护阶段质量风险的方法，并通过实例验证该方法的正确性及优势。
FMEA方法希望在产品设计或生产设计早期发现潜在失效及其影响程度，以提前谋求解决之道，从而避免或降低其发生的可能，FMEA的典型过程如
图1 FMEA过程简图
Fig.1 FMEA process diagram
FMEA根据开展阶段不同，分为设计阶段的设计故障模式影响分析（DFMEA）和生产制造阶段的过程故障模式影响分析（PFMEA）
图2 DFMEA/PFMEA在产品先期质量策划（APQP）研发中的开展阶段
Fig.2 Stage of DFMEA/PFMEA in APQP R&D
DFMEA是指设计师在产品设计研制时，考虑产品在生产、运输、使用的过程中的各种潜在失效模式以及相关的后果、起因、机理，改善设计弱点，主要针对的是系统和部件，包括主系统、子系统、零件、组件、机
图3 DFMEA流程
Fig.3 DFMEA process
PFMEA是由负责制造、装配工艺等人员分析产品在生产制造过程中，工艺层面的各种潜在失效模式及其相关的起因、机理及影响，找出管制及改善方法，主要针对制造过程，包含设备、机器、工具、工作站、生产线、制程、治具
图4 PFMEA流程
Fig.4 PFMEA process
PFMEA方法主要从零部件的制造、工艺层面进行分析，故可应用于制造阶段的风险识别与评估。但结合我国飞机制造厂工作特点及实际PFMEA方法使用情况，使用PFMEA方法进行面向飞机制造与维护的质量风险识别与评估时，存在一定的局限。
PFMEA方法侧重于制造阶段的风险识别与评估。但目前我国飞机制造厂不仅进行飞机制造和装配工作，还承担了一段时间内飞机使用维护的工作。故目前的PFMEA方法存在维护层面分析不足，不能完全识别出我国飞机制造厂业务范围内全部潜在失效模式的局限性。
由于我国部分飞机设计单位与制造单位分离、设计与工艺人员业务工作不同等原因，导致DFMEA、PFMEA处于割裂状态，设计单位DFMEA、制造单位PFMEA工作“各自为政”。因此，DFMEA成果不能有效传递给PFMEA，进而导致PFMEA团队进行分析时可能遗漏DFMEA已识别出的部分失效模式，对失效危害的评估也可能与DFMEA结果存在偏差。Niu Yume
（a） PFMEA与其他要素关联关系
（b） DFMEA与PFMEA割裂
图5 设计风险传递到PFMEA的问题及影响
Fig.5 Problems and influence of design risk transfer to PFMEA
本文所述面向飞机制造和维护的质量风险识别与评估方法，是分析飞机在制造厂制造阶段中制造、工艺、使用及维护层面潜在失效及其失效原因，并对这些失效进行评估，对重要（危害较大）的失效模式，制定建议措施，减少或避免失效发生的方法。为了达到目标，必须解决PFMEA应用存在的局限性。
飞机使用维护过程典型工序（过程流程图）与飞机零部件生产制造过程典型工艺工序类似，如
图6 制造装配与使用维护典型工序
Fig.6 Typical process of manufacture， assembly， usage and maintenance
为了确保分析全面、准确，在对使用维护过程风险进行分析时，需结合设计师对飞机使用环境、工况、正常状态的定义，检查工作的目的、内容和必要性、工作步骤等，工艺文件对使用维护工序、工具设备、物料和实际环境等需求考虑；然后针对性制定应对措施建议，实现风险控制。拓展PFMEA范围方案如
图7 拓展PFMEA范围方案
Fig.7 Expanding the scope of PFMEA
为了提升失效模式识别率、准确性，采用将DFMEA结果按一定规则映射入PFMEA中，由DFMEA结果指导、修订PFMEA过程。
按FMEA方法，PFMEA是将组件或零部件原材料、制造、装配的潜在失效情况作为失效模式进行分析，这些失效模式的失效影响是该组件或零部件功能丧失或性能降级；DFMEA则是将组件或零部件功能或性能潜在失效情况（即功能丧失或性能降级）作为失效模式，组件或零部件原材料、制造、装配、使用、维护等潜在失效作为失效原因进行分析的，这些失效模式的失效影响是飞机（子）系统功能或性能层面。可见DFMEA比PFMEA高一个层次，故DFMEA失效模式的失效原因可作为PFMEA失效模式的失效影响使用。本文基于此理论制定映射规则基本内容。
为了降低分析的复杂程度和减少工作量，进行PFMEA时，限定只分析可能导致出现DFMEA重要失效模式的制造和使用维护风险，即只对DFMEA重要失效模式进行映射。最终形成以下映射规则以补充完善PFMEA方法（其示例如
图8 DFMEA失效原因和严重度映射应用示例
Fig.8 Application example of DFMEA failure cause and severity mapping
1） 若某个DFMEA重要失效模式的失效原因在某个PFMEA失效模式的失效影响中被找到，则认为该DFMEA重要失效模式已被识别，视DFMEA失效模式与PFMEA失效模式为对应关系；
2） 若某个DFMEA重要失效模式未被识别出，则将该DFMEA失效模式的失效原因作为一项PFMEA失效模式的失效影响，分析可能导致该失效影响的失效模式；
3） 将对应的DFMEA重要失效模式严重度与原PFMEA失效模式严重度进行对比，选择较大者作为PFMEA失效模式新严重度。
为了获得最优化的建议措施集合，采用建议措施优化整合和进一步进行覆盖性、重复性分析的两步分析方法，以达到对建议措施去除冗余，查漏补缺的目的。
将PFMEA建议措施与DFMEA建议措施进行对比，PFMEA措施应覆盖所有DFMEA建议措施，否则将该DFMEA建议措施纳入对应的PFMEA建议措施中进行分析，以实现将DFMEA建议措施整合到PFMEA得到的建议措施中去的目的。
本文所述面向飞机制造和使用维护的风险识别与评估方法主要步骤如
图11 风险识别与评估方法具体步骤
Fig.11 Specific steps of risk identification and assessment method
STEP 1：通过DFMEA方法从产品功能、组成架构出发，分析各零部件的所有潜在失效模式、失效原因和风险优先数（风险优先数=严重度×发生度×探测度）等。依据风险优先数、严重度（S）等判定是否为重要失效模式。
STEP 2：按需将使用维护项目作为一个或多个工序纳入PFMEA中，用PFMEA方法从人、机、料、法、环、测6方面分析所有工序环节潜在失效模式、失效原因、风险优先数等，制定可采用的制造、使用维护建议措施。
STEP 3：在PFMEA后，按规则将DFMEA重要失效模式的分析映射入PFMEA中进行修正，完善分析。
STEP 4：按规则将PFMEA建议措施与DFMEA建议措施进行优化整合，形成完整的PFMEA建议措施。
STEP 5：按风险优先数、严重度等判定PFMEA重要失效模式。对重要失效模式建立逆向树形分析图，用分析图验证建议措施对重要失效模式的覆盖性和重复性，完善建议措施，得到最终的风险识别与评估结果。
STEP 6：分析重要失效模式建议措施，综合考虑风险优先数、S、检验难度高低、相关故障演变速度快慢（如突发、逐渐发展等）、操作便利与否等因素确定关键控制建议措施，最后将建议措施落实到生产制造、使用维护中去，以避免发生重要失效或降低识别出的重要失效风险发生的几率。
以某液压系统一根液压泵循环散热导管为例进行分析。液压泵流出散热油先经过油滤过滤，然后经散热器进行散热，再流回液压油箱，最后供给液压泵。该循环散热导管的作用是将液压泵流出的散热油输送到油滤。该导管接口为74°扩口连接形式，其安装模型如
图12 液压泵循环散热导管安装模型
Fig.12 Installation model of circulating heat dissipating duct of hydraulic pump
该导管发生渗漏可能导致单个液压系统液压油漏完，致使该液压系统失效，其原理图如
图13 液压泵循环散热导管失效影响
Fig.13 Effect of circulation heat dissipation duct failure of hydraulic pump
按照DFMEA方法，分析得到该导管设计阶段的失效模式、原因及影响等情况，形成DFMEA表。按重要模式的判断标准确定重要失效模式（判断标准拟为风险优先数≥75或严重度（S）≥7，该值可按实际需求确定），示例如
图14 DFMEA结果示例
Fig.14 Example of DFMEA results
将使用、拆卸、安装等作为工序纳入PFMEA方法，按照PFMEA方法，分析得到该导管在制造、验收、使用、拆卸、安装等各阶段工艺、工序的失效模式、原因及影响等情况，形成PFMEA表。确定初步的重要失效模式（判断标准拟为风险优先数≥75或严重度（S）≥7，该值可按实际需求确定，可不与DFMEA判断标准一致），示例如
图15 PFMEA结果示例
Fig.15 Example of PFMEA results
按照映射规则将DFMEA结果中重要失效模式的失效原因和严重度映射到PFMEA表格，同时将DFMEA和PFMEA建议措施进行整合，更新PFMEA表格，修正结果示例如
图16 失效模式、危害和建议措施修正结果示例
Fig.16 Example of failure modes， severity and recommended measure correction results
按照树形图构造方法，建立建议措施树形图，分析和归并建议措施，实现建议措施的优化，示例如
图17 建议措施树形图分析结果示例
Fig.17 Example of analysis result of recommended measure tree analysis diagram
依据树形图分析结果，归并建议措施，更新PFMEA表格，形成最终结果。依据判断标准确定重要失效模式，将其建议措施作为质量风险控制关键措施，示例如
图18 确定关键措施示例
Fig.18 Identify examples of key measures
本文方法分析结果的应用方式主要为按确定的关键措施更新工艺文件、规定、工序、工装、设备，以实现控制相关风险的目的，示例如
图19 关键措施的应用情况示例
Fig.19 Example of the application of key measures
1） PFMEA方法可以用于分析产品使用维护阶段的质量风险，DFMEA方法的分析结果可以用于提升PFMEA的识别率和准确性，树形分析图方法可以整合优化PFMEA中的建议措施，具有简单、直观的优点。
2） 与常规PFMEA方法相比，本文提出的质量风险识别与评估方法的分析范围可以覆盖飞机的制造及使用维护阶段，能够识别出更多的失效模式，对危害的评估结果更准确，提出的建议措施集合更简洁。
参 考 文 献
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