基于FTA的汽车驾驶室高度阀质量改进研究

王瑛 王胜

［摘 要］本文以汽车行业为背景，以驾驶室高度阀为研究对象，以售后市场的质量反馈为基础数据，将产品失效模式为问题研究的切入点，应用FTA工具分析质量问题，深入研究产品失效的根本原因，对症设计产品改进方案，通过零部件实验，整车验证和市场投放，得出改善有效的结论，实现了产品质量改进，带动了企业质量成本的降低，提升了产品质量及品牌上的竞争力。

［关键词］高度阀；失效模式；FTA；质量改进

［中图分类号］ U463.8 ［文献标识码］ A ［文章编号］1008－4649（2023）03－0092－05

Research Of Quality Improvement For Height Control Valve

Of Commercial Vehicle Base On FTA Tool

Wangying，Wang sheng

（Shaanxi Business College，Xi'an 710061）

Abstract：This research bases on industry of commercial vehicle in heavy duty， and take height control valve of cabin as the research object. According to quality issues of the after-sales market to collect quality data， take failure mode of product as input of the research， utilize FTA tool to analyze the quality issue， analyst root cause of product failure in-depth， then make solution and take action， both which were proved effective according to component experiment， whole vehicle verification and market launch. The improvement of product quality have benefit of reduction of total quality cost，  and promote competitiveness of product quality and manufacturer brand.

Key words：Height control valve；Failure mode；FTA；Quality improvement

隨着中国经济的蓬勃发展，物流行业在期间做出了重大贡献，载货汽车为物流企业的重要生产资料，S公司是我国西北地区最大的载货汽车制造企业，以“品质成就未来”为经营理念为社会、员工、合作伙伴、股东、客户、国家等利益相关方尽责，主要从事重型卡车的生产、销售和服务。通过市场问题的质量数据收集分析和零部件失效相关的问题占比超过70%，影响客户使用重卡运输货物进而造成经济损失，这将引发顾客投诉，对汽车生产品牌质量的质疑及高额的零部件维修/更换费用。高度阀属于整车的“黑匣子”零部件，其实现功能的子部件位于壳体中，主流结构为德国和美国设计，存在一定技术含量。其位于驾驶室悬置系统中，与气囊减震器，车架，驾驶室锁止结构，整车气路相配合，堪称整车驾驶室悬置的“关节”，通过动态感知车辆高度变化，及时完成进气或者排气的动作，以调节空气弹簧（气囊）的高度，改善驾乘人员舒适性，同时防止路面受到车轮冲击而损坏。

一、高度阀失效后的常见问题及技术路线

（一）高度阀失效后的常见问题

1.气囊减震器失去功能，避震失效，驾驶舒适性下降。

2.悬置系统失效，相关零部件变为硬链接，造成配合件磨损，异响，引起用户投诉抱怨。

（二）高度阀的技术路线

国内外高度阀技术路线，主要有德国威伯科陶瓷阀芯结构高度阀，美国巴士德金属切片结构阀芯结构高度阀，德国威巴克集成高度阀式空气弹簧总成三种路线，其结构、外观、特点及应用如下：

二、高度阀失效潜在根本原因分析

（一）应用三现主义原则^[1]对失效产品件进行分析

现场：各相关方（4S店、顾客和零部件供应商）到问题现场——解决问题要到问题发生的场所去；

现物：相关方勘查失效零部件——对发生问题的对象进行确认；

现实：相关方对问题现象确认和初步原因分析——依据事实和数据找出问题的根源。

（二）失效模式及分析

通过现场勘查市场上返回的失效的794个零部件进行拆解壳体，初步可以发现一些共性即陶瓷阀芯内部进入大量油污，粉尘，不明杂质再阀芯内部运动，陶瓷片出现明细划痕；失效零件图片如下：

月度失效模式统计数据如下：

应用质量工具Pareto^[2]识别阀芯漏气（占比46.3%）和高度阀不进气（占比40.6%）为主要失效模式，两项共占比86.9%，见下图：

（三）FTA工具分析失效原因

故障树分析（FTA）^[3]是由上往下的演绎式失效分析法，利用布林逻辑组合低阶事件，分析系统中不希望出现的状态，其重要作用是进行潜在根本原因的分析。FTA故障树分析主要用在安全工程以及可靠度工程的领域，用来了解系统失效的原因，并且找到最好的方式降低风险，或是确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。应用FTA工具分析失效原因，如下图表，共识别出潜在根本原因6项（共7项，两项重复），分别为阀片厚度因素，阀片平面度因素，阀片间填充的油脂量因素，气管路零部件清洁度因素，用户不更换空气干燥器因素，阀芯孔径因素。

三、高度阀失效根本原因验证及改进方案

（一）根本原因验证

基于FTA工具识别的潜在根本原因，分析得出根本原因验证及结论如下表所示：

经过现场调查，威伯科高度阀中阀片为德国进口陶瓷厂供应，经过现场核查潜在根本原因1，2，6相关尺寸和油脂量工艺控制符合供应商内部技术要求，非根本原因。对气管路相关零部件清洁度检测，相关零部件清洁度均小于企业内部标准，非根本原因。

通过调研区域服务商并走访用户，存在个体用户及部分车队存在为了节约成本，不按服务手册更换空气干燥器的现状，是根本原因，反应出现阶段整车的使用工况需求。

（二）针对根本原因设计改进方案

通过如上分析发现用户不按服务手册要求更换空气干燥器为根本原因，从用户角度可以节省上千元费用/每次，而现有威伯科结构高度阀通过检测检验，符合其设计和工艺标准，证实威伯科结构高度閥不能符合用户实际实用，下面需要研究抗气路杂质和油污能力较强巴士德结构的高度阀应用方案。

通过进行两种结构高度阀的对比分析工作，确定从设计角度，巴士德结构高度阀较威伯科结构高度阀在抗气路杂质和油污方面有明细优势，具体分析如下：

1.威伯科关键运动件见图3-1：气路杂质堆积，破坏阀片之间油膜导致漏气；耐久2600万次。

2.巴士德关键运动件见图3-2和图3-3：抵抗气路油污、杂质能力强，气路杂质不易沉积在阀芯内部，耐久3000万次，实验报告见图3-4。

四、改进方案实施和有效性验证

将巴士德高度阀和匹配直接在售后市场进行主动更换，验证实际的市场表现，效果良好。陕西宝鸡服务站完成20台更换见图4-1目标验证3万公里无问题，实际超5万公里均未反馈问题，验证效果良好见图4-2。在S公司保有量较大的区域增加投放验证数量，山东冠县服务站完成50台更换，北京30台，验证效果良好见图4-3，其他地区若干，均未反馈问题，改善效果明显。同时，巴士德高度阀在应用后，进行了舒适性评价，从结果来看未出现舒适性下降的问题^[4]。

[参考文献]

[1] （美）彼得 S. 潘迪（Peter S. Pande），罗伯特 P. 纽曼（Robert P. Neuman），罗兰 R. 卡瓦诺（Roland R. Cavan）.六西格玛管理法[M].北京：机械工业出版社，2021：93—95.

[2]周冰.QC手法运用实务 [M].厦门：厦门大学出版社，2022：112-114.

[3]郑时勇.制造企业生产成本全面管控手册[M].北京：国防工业出版社，2022：82-84.

[4]张小刚.空气悬架高度阀对卡车驾驶室舒适性影响的试验研究[J]. 汽车实用技术，2019（11）：85-88.

[责任编辑 张宇龙]