汽车行业最新的技术（3分钟读懂汽车行业精髓之五大核心工具）

前言

汽车行业的五大核心工具，一直是制造企业极力推崇的质量管理工具，但是很多企业并没有真正地搞懂这些工具以及这些工具之间的关系，往往是知其然不知其所以然，导致核心工具的运用做样子的多，有效运用的少！

众所周知，汽车行业的质量管理五大工具是指APQP(产品质量先期策划)，PPAP(生产件批准程序)，FMEA（潜在失效模式和后果分析），MSA（测量系统分析）和SPC（统计过程控制）。

它们从哪里来？其实五大核心工具是汽车行业主机厂基于行业最佳实践总结出来的，现在比较典型的是美国汽车工业协会（AIAG）总结的五大核心手册。

这五大工具的核心目的和作用是什么呢？

从上图可以看出五大核心工具围绕着汽车行业的质量管理体系标准，有着各自不同的作用和目的，但它们之间有有着密不可分的联系。

五大工具详解

1、APQP

APQP(Advanced Product Quality Planning)即产品质量先期策划,是一种结构化的方法，用来确定和制定确保某产品使顾客满意所需的步骤。

产品质量策划的目标是促进与所涉及的每一个人的联系，以确保所要求的步骤按时完成。有效的产品质量策划依赖于公司高层管理者对努力达到使顾客满意这一宗旨的承诺。

产品质量策划有如下的益处：

引导资源，使顾客满意；

促进对所需更改的早期识别；

避免晚期更改；

以最低的成本及时提供优质产品。

2、FMEA

FMEA(Potential Failure Mode and Effects Analysis)即潜在的失效模式及后果分析,是在产品/过程/服务等的策划设计阶段,对构成产品的各子系统、零部件，对构成过程，服务的各个程序逐一进行分析，找出潜在的失效模式，分析其可能的后果，评估其风险，从而预先采取措施，减少失效模式的严重程序，降低其可能发生的概率，以有效地提高质量与可靠性，确保顾客满意的系统化活动。

FMEA种类：

按其应用领域常见FMEA有设计FMEA（DFMEA）和过程FMEA（PFMEA），其它还有系统FMEA，应用FMEA，采购FMEA，服务FMEA。

2019年6月发布的AIAG&VDA FMEA手册明确的将其定义为技术风险分析工具，基于风险管理的过程（ISO31000风险管理将其定义为风险识别、风险分析、风险评价和风险控制），用事前预防（设计开始前）的思维，系统分析产品以及工艺过程控制所存在的风险，并加以系统评价和控制。

所以，从上述来看，FMEA的应用其实非常的明确，就是将FMEA开发的结果应用于设计以及设计控制活动中，以增强设计结果可靠性的保证。

要想让FMEA的价值真正发挥出来，那必须将FMEA理解为一个完整的过程，而这个过程的步骤就是启动（I）、开发（D）、应用（A）及动态管理（A）。

注：IDAA模型是QualityIn质量学院基于多年FMEA实践总结出来的实践方法论，并于2015年正式提出，请勿抄袭或进行商业目的的应用。有关IDAA的具体内容请关注我们的线上或线下FMEA相关课程（www.quality-in.com）。

• 启动就是在正式开发FMEA前的准备，这次AIAG&VDA FMEA手册提出的5T（目的、时间、团队、任务、工具）就是在做FMEA的准备工作，而七步法的第一步“策划准备”就是启动。当然，我认为七步法中的策划准备并不完整，比如，历史数据、经验教训、以往FMEA的结果的收集等重要工作就没有被显著提及；
• 开发这是FMEA的关键阶段，也是大家最关注的阶段，按照七步法的第二到第六步，我们将输出一份FMEA文件；
• 应用在IDAA模型中，每个阶段都非常重要，但最重要的其实不是FMEA的开发，而是FMEA的应用。就是将FMEA开发的结果应用于设计及设计控制过程，不管是针对产品设计还是过程设计，均是如此。
• 动态管理就是将量产后所发生的问题分析结果反向更新到FMEA中去，包括失效模式、原因以及控制措施等等。这个也可以理解为我们常说的逆向FMEA，严格意义上说也应该是FMEA的一种应用形式，是组织知识和经验的不断积累的重要手段。

3、MSA

简单地说测量系统分析就是“对测量系统所作的分析“。这么解释恐怕很难被接受，所以，为了理解MSA的含义，我们可以把它分解成两个部分，一个是“测量系统“，一个是“分析“。

我们知道测量就是一个对被测特性赋值的过程，测量系统其实就是这个赋值过程涉及到的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境等要素的集合。系统中各个要素对测量结果的影响可能是独立的，也可能是相互影响的（交互作用）。

因此，影响测量结果的因素除了所使用的仪器外，还包括测量的标准、操作人员的使用方法、读数误差、夹具的松紧、环境温度等综合因素。(人、机、料、法、环)使用的仪器是好的，并不意味着测量出的结果就是准确的，所以称为测量系统。是对影响测量结果的因素的综合分析。

MSA要回答的问题是：我们测量出来的数据在多大程度上代表了真实的数据？尽管我们永远不能确保测量出绝对准确的数据，但如果采集的数据偏差过大，那么这些数据就没有分析意义，可见MSA是非常关键的。

ＭＳＡ的目的就是通过对测量系统输出变差的分析，判断测量系统是不是可接受的，如果不可接受，进而采取相应的对策。需要注意的是，世界上没有绝对完美的测量系统，因此测量系统误差可以减少但不能绝对消除。

MSA方法的分类

• 计量型分析（极差法、均值极差法等）• 计数型分析（交叉法）• 破坏型分析（嵌套法）

ＭＳＡ方法论包括了：

① 重复性研究 Repeatability Study

同一个人，用同样的设备/方法/设置，在相同的环境，测量同一个产品多次所观察到的变差；主要研究设备导致的误差。

理解举例：你去金店买黄金饰品的时候，同一个营业员对你看上的金饰用相同的量具3次称重，你发现3次测量结果波动很大，这就是重复性不好。

② 再现性研究 Reproducibility study

不同的人，用同样的设备/方法/设置，在相同的环境，测量同一个产品所观察到的变差；主要研究人导致的误差。

③ 偏倚研究 Bias Study

观测到的均值和基准值（参考值）之间的差异。

理解举例：金饰的真值假设为50g,而今天你测量10次得到平均值为45g, 那么5g的差异就是偏差。

④ 稳定性研究 Stability Study

在不同时间区间测量时得到的偏倚大小的情况，好的稳定性意味着什么时候测量偏倚都差不多。

⑤ 线性研究 Linearity Study

如测量结果随量程的变化始终保持很小的Bias，那么测量系统的Linearity就好。

4、PPAP

PPAP(Production part approval process) 即生产件批准程序 ，是对生产件的控制程序，也是对质量的一种管理方法。

PPAP生产件提交保证书：主要有生产件尺寸检验报告、外观检验报告、功能检验报告,、材料检验报告、外加一些零件控制方法和供应商控制方法；

制造型企业要求供应商在提交产品时做PPAP文件及首件，只有当PPAP文件全部合格后才能提交；当工程变更后还须提交报告。

PPAP（Production Part Approval Process）中文全称为生产件批准程序，用来确定供方是否已经正确理解了顾客的工程设计记录和规范的所有要求，以及该制造过程在实际运行中是否具有潜力，按照报价时的生产节拍，持续生产满足顾客要求的产品。

PPAP流程的目的是用以确认组织（供应商）：

• 是否正确理解顾客的设计要求和规范；
• 是否能持续生产满足顾客规范产品；
• 是否满足顾客产能（节拍）要求。

PPAP 必须适用于提供生产件、服务件、生产原料或散装材料的组织的内部和外部现场。一般散装材料不要求PPAP，但如果顾客有特殊要求则应按具体要求执行。

对于生产件，用于PPAP 的产品，必须取自有效的生产（Significant Production Run）。该生产过程必须是1 小时到8 小时的量产，且规定的生产数量至少为300件连续生产的零件，除非有经授权的顾客代表的另行规定。

PPAP 的产品，必须取自有效的生产！市场是检验质量的唯一标准。

很多人认为PPAP就是一种简单的“作业提交式”的活动，是在APQP第四阶段-“产品和过程确认阶段”开展的一个活动，是该阶段一项输出物（见下图）。这种理解容易导致：

• 在实际的工作中，PPAP工作被作为组织中的某一部门或某一工程师的职能职责，PPAP交付物往往要在较短的时间内编制并提交；
• 交付物出现很多问题，不符合顾客的要求；
• 新产品量产过程没有得到充分有效地验证，量产后质量不稳定，批量产品合格品率很低；
• 产能效率无法满足顾客的需要，交期无法保证；
• 过程极不稳定，内部问题层出不穷，忙于救火；
• ……

这实际上失去了生产件批准过程-PPAP真正的意义和作用。

在AIAG《APQP 第二版》实施手册 “第四章 产品和过程确认”中，涉及到了PPAP的内容如下：

实际上在英文原版中，该处的内容是“Production Part Approval”，简称是PPA，而不是PPAP。

缺少的这个P，正是Process（过程）。

PPA仅是PPAP中的一个子活动，强调的是“批准”这 一动作。为了让PPAP能真正有效的开展，我们更需要关注的是Process，也就是PPAP过程如何开展？

PPAP开展过程应该是贯穿于整个的产品开发过程中的，从新产品设计阶段就要进行PPAP的策划，直到新产品批产前完成生产件的批准。

为了帮助大家理解，我们总结了PPAP开展六步法：

STEP1：PPAP启动

时机：当新项目被批准后，进入到产品设计阶段，即可开展PPAP启动活动。

目的：提前策划PPAP开展过程，明确顾客对PPAP交付物的所有要求，并制定PPAP开展计划，保证PPAP顺利开展。

STEP2：PPAP文件预评审

时机：在产品样件阶段，即产品设计和开发阶段、过程设计和开发阶段，可定期的开展PPAP文件预评审活动。

目的：强调PPAP交付物是产品开发过程中不同阶段的输出物；在产品开发过程中，对相关输出物及时评审，修正问题，保证PPAP交付物的有效性。

STEP3：PPAP生产准备

时机：当产品进入到试生产阶段之前，要策划、开展PPAP生产准备工作。

目的：提前对PPAP生产验证过程进行策划、准备，确保PPAP生产为“有效的生产过程”。（这个“有效的生产过程”可是PPAP的关键定义，大家可查阅手册）

STEP4：PPAP生产验证

时机：在产品试生产阶段，即产品和过程确认阶段，根据PPAP生产验证计划或顾客的要求开展PPAP生产验证。

目的：确认产品生产过程质量控制是否受控；确认经过“有效的生产过程”的产品是否满足顾客的要求；确认生产能力是否可以满足顾客的要求。

STEP5：PPAP 交付物提交

时机：当PPAP生产过程验证通过以后，需立刻整理提交PPAP交付物。

目的：组织提交客观证据用于顾客的最终评审和确认（交付物可不只是一个文件包哦！）。

STEP6：PPAP批准

时机：在产品批量供货之前，需要获得PPAP批准。

目的：组织获得顾客的认可，可批量提供产品。

理解并执行上述六步法，就是PPAP成功有效开展的秘籍。

5、SPC

SPC(Statistical Process Control)即统计过程控制，主要是指应用统计分析技术对生产过程进行适时监控，科学区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定从而达到提高和控制质量的目的。

SPC非常适用于重复性的生产过程，它能够帮助组织对过程作出可靠的评估，确定过程的统计控制界限判断过程是否失控和过程是否有能力；为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况，以防止废品的产生，减少对常规检验的依赖性，定时以观察以及系统的测量方法替代大量检测和验证工作。

SPC实施意义：

可以使企业：降低成本；降低不良率，减少返工和浪费；提高劳动生产率；提供核心竞争力；赢得广泛客户。

实施SPC两个阶段 ：

分析阶段：运用控制图、直方图、过程能力分析等使过程处于统计稳态,使过程能力足够。

监控阶段：运用控制图等监控过程 。

SPC的产生：

工业革命以后，随着生产力的进一步发展，大规模生产的形成，如何控制大批量产品质量成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方式。于是，英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量控制方法。

1924年，美国的休哈特博士提出将3Sigma原理运用于生产过程当中，并发表了著名的“控制图法”，对过程变量进行控制，为统计质量管理奠定了理论和方法基础。

SPC的作用:

① 确保制程持续稳定、可预测。

② 提高产品质量、生产能力、降低成本。

③ 为制程分析提供依据。

④ 区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施或对系统采取措施的指南。

五大核心工具之间的关系

要想搞清楚这些核心工具之间的关系，我们必须先了解APQP。

APQP是组织将顾客的需求，从概念变成实物产品的结构化过程。所谓结构化就是将其运作过程分成若干阶段，然后在每个阶段都定义出要做的事情以及控制的方法。这个是要事前策划出来，不能走一步看一步，每个阶段的任务结果都要满足要求，否则问题会全部积累到量产阶段，甚至在产品上市后爆发。

下图展示了APQP的结构，包括阶段及关键里程碑的定义。

APQP就像我们人体的骨架，支撑和串联起所有核心工具的运作。其它的核心工具在这个结构性方法的支撑下，在不同阶段，起着不同的作用。如下图所示：

从上图我们可以看到，在开始着手进行产品设计前先要进行DFMEA的分析，这样才能确保提前识别产品设计的风险以及产品设计控制的风险，并基于对风险的分析和评价，决定设计及设计控制的措施。

同样，在工艺过程开发之前要先进行PFMEA的分析，识别过程的风险，并基于风险分析及评价的结果决定过程控制措施。我们很多预防性的控制方法（防错设计）其实都可以从FMEA中找到来源。

FMEA是典型的基于风险思维的预防性质量控制工具，如果我们等到设计开发完成之后再去补做，那就完全失去其意义了。同时，FMEA的开发也为后续的SPC和MSA提供了重要的输入。

FMEA能够帮助我们识别产品及过程的特殊特性（特殊特性是个及其重要的概念，通常FMEA中高严重度的特性都属于特殊特性）。

基于PFMEA我们可以开发出控制计划（PFMEA中识别的过程控制措施要转换成具体可执行的控制方法）。其中涉及特殊特性的过程往往就是我们要实施统计过程控制（SPC）的对象。我们要在控制计划中决定适合的统计过程控制方法，比如均值极差图或者单值移动极差图等。

在控制计划中，我们将定义出针对每个特性的监视和测量方法，包括所使用的监视和测量工具。这些测量工具具备不具备识别过程和产品变差的能力呢，我们需要采用测量系统（MSA）分析来进行评价。

在整个的APQP流程中FMEA是非常重要的经验总结工具，可以做为未来开发经验教训数据库、产品设计及工艺设计标准（手册）的重要输入。

SPC和MSA的实施是需要有一定数量的产品样本的，所以，在APQP中要等到产品及过程确认阶段才能实施（可能不止一次），比如试生产阶段。

在这个阶段，由于生产过程还不稳定，我们需要进行初始过程能力的分析，到了量产阶段我们还要持续的监控和维持过程能力（这就会应用到SPC中所谓的分析用控制图和控制用控制图）。

在试生产阶段要想进行过程能力的分析，必须先确认测量系统的能力，这就是MSA要完成的工作了。针对计量型和计数型量具，我们可以针对性的进行偏倚、线性、稳定性、重复性及再现性的分析。前面三个分析的是测量系统的系统性误差，后面两个分析的是测量系统的随机误差。

有人也许会问，我们在新产品开发阶段做了测量系统分析，是不是以后就不用做了呢？答案是否定的，后续，比如在产品量产阶段，当测量系统发生变化的时候我们同样需要进行分析，这就是为什么我们在上图中把MSA也跟量产阶段关联起来的原因。

好了，讲到这好像还差了一个工具——PPAP没讲到。

其实，说PPAP是一个工具有点牵强，其实从英文的原意来说它是一个过程（ProductionPart Approved Process）。很多企业对PPAP的理解是很片面的，往往是认为PPAP就是顾客要的新产品开发过程中的文件资料包，所以通常就是机械的汇总和整理这些文件并提交给顾客批准。

其实，PPAP的真正目的是要想顾客证明“我们应具备批量、稳定的生产合格产品的能力了”！大家仔细的研究一下顾客要求提交的PPAP文件及样件其实都是指向上述目的的（批量、稳定、合格）。并且，从时机上看，PPAP也是在正式的SOP（量产）前必须要完成顾客批准的。

从另外一个角度将，PPAP不单对于顾客是有意义的，其实对企业自身而言意义更大，这是对整个新产品开发成果的一个大验收，这是一个系统的对产品和过程开发验证和确认的过程，可不仅仅是收集和提交一套文件这么简单！

讲到这里，我们快速地为大家梳理五大核心工具的关系。可以看到整个APQP过程串联起了这些工具的应用，虽然不同的工具的目的和作用各不相同，但它们之间是存在紧密联系的。我们不但要正确理解每个工具的方法和目的，还必须系统性的应用这些工具和方法，才能真正的发挥工具应该起到的作用！

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