五大工具讲解—什么是DFMEA？

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hsm198311

楼主| 发表于 2019-3-25 12:30:32 | 显示全部楼层

为加深对实施阶段的理解,提高分析效率,将实施阶段分成确定基础项、确定衍生项及生成DFMEA报告等3步。
　　实施阶段中,功能、潜在故障模式、潜在故障影响、故障原因和现有控制措施等5个加“3”的为基础项,它们的分析是决定DFMEA实施成功与否的关键;S,O,D,RPN和建议的纠正措施为衍生项;基础项确定之后,衍生项可以随之确定。
　　1.分析基础项
　　（1）功能
　　分析项目的功能,用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能;阀体的功能是与阀片配合保证最小流量;与怠速控制阀配合保证怠速流量;与节气门位置传感器配合保证主进气量。
　　（2）潜在故障模式
　　每项功能会对应一种或一种以上的故障模式,填写故障模式要遵循"破坏功能"的原则,即尽量列出破坏该功能的所有可能的模式;故障模式大部分来源于故障模式库,还有一部分是新出现的故障模式以及小组分析的结果,阀体的潜在故障模式为磨损、裂纹、断裂以及积碳等。
　　（3）潜在故障后果
　　每种故障模式都会有相应的故障后果;分析故障后果时,应尽可能分析出故障的最终影响,即最严重的影响;阀体的潜在故障后果为发动机无力、燃油消耗率高、怠速高。
　　（4）潜在故障起因
　　所谓故障的潜在起因是指设计薄弱部分的迹象,其结果就是故障模式;根据阀体结构和对其进行的功能分析,可以知道阀体磨损的潜在故障原因为,阀体喉口与阀片直径不匹配;阀杆与阀片螺钉孔的位置不匹配;怠速控制阀与怠速通道的孔径不匹配;怠速通道的孔系不同轴。
　　（5）现有控制措施
　　根据故障的潜在起因可确定预防与探测的措施,这些都是已有的或将要有的措施。
　　阀体的现有控制措施为配合设计阀体喉口和阀片直径,保证其配合间隙;配合设计阀杆和阀片螺钉孔位置,保证其同心度;配合设计怠速控制阀和怠速通道的孔径,保证其配合间隙。

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hsm198311

楼主| 发表于 2019-3-25 12:31:43 | 显示全部楼层

2.分析衍生项
　　根据潜在故障后果确定S,根据潜在故障原因以及同型产品的三包数据确定O,根据探测措施确定D;根据确定的S,O,D计算得到RPN值。如果需要修正,可以提出适当的建议措施,作为改进的依据,最后生成统一的DFMEA报告。
　　美国汽车工业行动集团(AIAG)颁布的FMEA标准中,提供了严重度、O和D的评定准则[3],其中,O准则非常直观,根据计算得到的频率即可得。
　　D和严重度判定准则的操作性较差,作者推荐企业根据AIAG的D准则,结合企业现有的控制措施制定适用于企业自身的D判定准则。
　　至于严重度的判定,提倡仍沿用AIAG的准则,但为了增强其可操作性,作者对其进行了进一步的归纳总结,生成如下图所示的流程;根据该流程即可很容易地判定每种故障的严重度。

　

阀体磨损的严重度影响了发动机的基本功能,但未完全丧失,所以严重度为7;
阀体磨损的O根据故障数据的统计结果,结合专家组的分析,确定O为3;
阀体磨损的检测度现有的控制措施除硬度检测外,均为对两零部件的配合检测,有较多的机会能找出潜在的起因,检测度为4。
　　专家组确定S和RPN的阈值为7和80,当S超过7(含7),RPN超过80(含80)时,必须对其进行改进。因此,提出了以下建议措施:a)阀体喉口和阀片直径、阀片和阀杆影响全闭泄漏量,除保证其配合间隙外,还应通过设计保证装配后阀体喉口和阀片的同轴度,并进行全闭泄漏量检测;b)怠速控制阀和怠速通道影响怠速流量,先需要通过设计保证怠速通道孔系的同轴度,然后保证怠速控制阀和怠速通道的同轴度和间隙。
　　完成以上分析后,要根据建议措施对设计进行修正(实际采取的措施可能与建议措施不同),修正后再重复以上步骤,直至S和RPN低于确定的DFMEA的S和RPN阈值。
　　3.生成DFMEA报告
　　完成每轮DFMEA之后,要及时生成DFMEA报告,包括需改进的零部件、建议措施和改进措施等。

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hsm198311

楼主| 发表于 2019-3-25 12:33:26 | 显示全部楼层

案例二：DFMEA在通讯产品设计中的应用
　　一、DFMEA简介
　　1.DFMEA简介
　　FMEA 是potential Failure Modeand Effects Analysis的缩写，意指失效模式和后果分析。它是一种识别设计风险，降低风险的分析方法。该方法于1949年由美国军方创建，并将其用于国防工业。后来在航空航天、汽车工业中得到广泛运用。1 993年，美国汽车工业行动集团首次发行了FMEA标准，并于2008年发布第四版。
　　FMEA主要分为DFMEA和PFMEA。DFMEA指设计失效模式和后果分析，关注的是产品设计产生的潜在失效。
　　PFMEA指过程失效模式和后果分析，关注的是产品制造过程中产生的潜在失效。
　　本文将重点讨论通讯产品设计过程，如何通过DFMEA来提高产品质量。

　　2.DFMEA的作用
　　DFMEA由负责产品设计的设计工程师在设计开发阶段完成。同时它也是一种有效的法律记录，记录了我们降低顾客潜在风险，保护顾客投资所做的努力。
　　DFMEA的实施，可以有效的提高产品质量，缩短产品开发周期，降低开发维护成本，提高顾客满意度。同时，DFMEA也是创新型企业知识管理的方法，为企业如何做好知识积累提供思路。
　　3.DFMEA在执行过程中遇到的主要问题。
　　FMEA目前在汽车制造行业运用最为广泛。因此大部分介绍FMEA或者DFMEA的专著都是以汽车行业为背景。
　　这就为希望把DFMEA分析方法引入通讯产品设计的工程师带来了不小的麻烦。
　　DFMEA在执行过程中，很容易产生下面两个问题：第一是把DFMEA做“虚”。DFMEA最重要的作用就是失效预防。很多企业甚至把分析工作放到了开发基本结束后，如何可能实际效果? DFMEA如果没有和现行的开发流程、制造流程紧密结合。最终都将变成纸上谈兵。
　　第二，设计工程师没有正确理解DFMEA的内在逻辑关系，盲目照搬DFMEA标准的表格，依靠个人经验，无序的堆彻想象出来的失效模型。这样得出的结果，自然无法实现失效预防。
　　针对这两类问题，笔者对DFMEA的方法做了一些改进，加入了自己的实践理解和操作经验，使之更为适合通讯产品设计的运用。该方法在某高新技术企业的交换机产品开发上进行了实施，收到了较好的效果。
　　二、DFMEA流程
　　1.DFMEA实施流程
　　DFMEA的实施一般可分为：DFMEA策划，表头填写，团队组建，失效调研，结构分析功能分析，风险评估，风险量化，优化措施等，共计9个步骤。
　　上述9个步骤和产品的开发密切相关，是本文讨论的重点，但并不是DFMEA的全部。DFMEA是一个动态文件，在整个产品的生命周期都有效，它应该随着产品在市场的表现，不断的被更新，直到产品退市。这种意识是DFMEA得以成功实施的很关键的一点。
　　2.DFMEA与IPD开发流程的关系
　　IPD(Integrated Product Development)是一种先进的产品研发流程，在通讯行业运用较广。在IPD流程中，产品研发一般包括以下六个阶段：概念阶段、计划阶段、开发阶段、验证阶段、发布阶段、品类阶段。其中概念阶段到验证阶段，一般认为是产品研发的关键阶段。也是我们DFMEA实施的主要阶段。
　　DFMEA的实施与IPD流程有以下几个关键的契合点：
　　（1）DFMEA策划在产品计划阶段结束前完成。DFMEA策划的启动，一般要求在产品设计方案定型以后开始，一般建议该活动放在产品计划阶段内完成。该阶段是我们制定各种产品开发计划的关键阶段。这也包括DFMEA的实施计划。
　　（2）DFMEA的启动一般在计划阶段结束后。计划阶段结束，产品马上进入开发阶段阶段。该阶段是产品设计实现的阶段，也是DFMEA实施的主要时段。
　　（3）DFMEA的优化措施必须在样机发布之前完成。要保证让DFMEA分析的结论，能成功的导入设计。那就必须做到在设计冻结之前，完成第一次DFMEA分析。这样才能使我们的DFMEA不流于表面。
　　（4）DFMEA的更新必须在产品正式发布之前，至少完成一次。在产品的验证阶段，我们要做大量的调试、测试工作，很可能会发现一些设计问题。这些问题需要更新到我们上个阶段的DFMEA分析报告。
　　（5）DFMEA需要在整个产品生命周期被持续更新。企业是否具备这种观念可以说是DFMEA在这个企业是否被成功实施的重要特征之一。只有坚持持续更新我们的DFMEA分析报告，才能做到知识的不断累积，进而用来提高下一个产品设计的质量。
　　有了上面5个关键契合点的保证，至少在流程上保证了DFMEA的成功实施。但是，要使DFMEA能真正为我们的设计保驾护航，还需要我们深入的了解DFMEA各步骤的内在逻辑关系。

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hsm198311

楼主| 发表于 2019-3-25 12:34:22 | 显示全部楼层

　三、实施DFMEA
　　1.DFMEA实施准备
　　（1）建立失效模型库
　　失效模型库是一个创新型企业最重要的知识组成之一。它通常由产品故障数据库、售后维修记录、客户投诉等几个至关重要的数据库共同组成。这些内容基本上都是在市场上付出了高昂代价后，取得的知识积累。因此称得上是企业最核心的知识产权。这部分数据如何利用起来，指导新设计预防失效的发生，是失效模型库的最重要的价值体现。
　　①我们要确保失效模型库的数据能被方便检索，且不易被遗漏。失效模型的记录要尽可能的详实，这有助于使用者理解。失效模型至少应包括以下内容：功能模块、潜在失效模式、潜在失效后果、潜在失效原因、现行控制措施。为了便于检索，建议对于每一条失效记录都定义几个关键词。比如主芯片的型号，主电路的功能等。
　　②如何保证市场故障、售后维修或者客户投诉的内容能被整理，并放入失效模型库。企业应该建立这样的机制，鼓励相关人员为失效模型库作出贡献。只有充分动员全体人员的力量，才能使失效模式库不断得到更新和补充。
　　③需要考虑如何保护失效模型库。失效模型库是企业核心竞争力的体现，因此如何做好数据安全显得格外重要。主要包括防止数据库丢失和数据泄密两方面的工作。防止数据库丢失只需要做好备份工作即可，有很多方法可以采用。数据库保密工作可以通过权限控制来实现。
　　建立了一个有内容，易检索的失效模型库，为我们成功实施DFMEA打下了基础。至少它可以保证曾经出过的失效，我们不再犯。
　　（2）确定DFMEA的范围
　　对于较复杂的通讯产品设计，要先做好模块分解。通讯产品的设计按照其采用的技术成熟与否，可以分为三个等级。第一级是完成采用新技术的设计。第二级是有类似技术可供参照的设计。第三级是完全相同的技术。
　　根据模块的技术成熟度，采取不同的DFMEA分析策略。
　　技术成熟度高的，可以少做甚至不做分析；对于成熟度低的新设计，必须作为DFMEA分析的重点；而中间的第二级设计，笔者建议把精力放在设计变更部分。总的原则就是，把更多的精力向高风险的设计倾斜，这样才能使我们获得较好的投入产出比。
　　（3）产品模块分解
　　通讯产品按照各组成电路／模块实现的功能，一般都可以拆解成“系统— —子系统—— 部件”这样的金字塔结构。当然，系统复杂的产品将对应更多的层次。层次拆分过多或过少，都不利于我们理清各模块之间的关系。建议根据参与设计的角色或者职责分工来拆解整个系统。一个总的原则是，每个设计工程师负责自己那部分工作的DFMEA分析，总体规划工程师负责总成。
　　完成模块分解，是为了便于我们确定负责人，确定DFMEA团队的核心人员。企业针对自己的产品特点，应做一个较为全面的分解，这个分解出来的结构将变成模板，用于指导具体项目的模块分解。
　　2.DFMEA策划
　　有了前面的准备，项目组可以在企划阶段(或者方案确定以后)策划DFMEA的实施计划。主要包括产品模块分解，指定DFMEA策略，指定模块负责人，确定完成时间等。
　　3.DFMEA团队组建
　　DFMEA团队是基于利益相关方原则来建立的。至少会包括设计工程师，工艺制造工程师，测试验收工程师，质量工程师等。为了能发挥团队的力量，要监控所有成员对DFMEA的贡献度，否则容易流于形式。
　　4.产品结构分析
　　很多设计人员在做DFMEA分析的时候，存在一定的盲目性，想到哪写到哪。根本无法保证产品的所有细节都被考虑到。做产品结构分析的作用就在于此，系统的、全面地分析产品的构成，确保各组成部分都能被分析到。
　　5.产品功能分析
　　产品功能是产品的价值所在。对于通讯产品设计，笔者建议从需求分析入手，对产品功能进行全面的分析。开发的概念阶段一般都会产生一个叫产品需求的文档。它是产品经理充分了解客户需求后，得出的一个产品开发要求。只要我们牢牢把握了这个文档，并据此深入分析详细的功能。我们就可以基本做到不遗漏功能。
　　产品功能分析和产品结构分析一道，共同保证了我们对产品的全面分解。这些内容就构成了DFMEA标准表格的第一列“项目／功能”。
　　6.风险评估
　　DFMEA风险评估的思想，是把潜在失效发生的严重性，发生的概率，发生后被检测到的可能性，这三个指标加权作为衡量一个失效风险的高低。
　　严重度、频度、探测度的评估具有一定的主观因素存在，不同的人对同一个问题往往会有不同的判断。我们不用去细抠具体的分值是多少，而应该把精力放在对前文表一到表三第二列内容的判断上。比如一个失效，我们判断它探测度的时候，只要确认它在那个阶段能被发现?如果在设计阶段被发现，那么就是3～5分，如果要到样机阶段才可能被发现，那么就是6～8分。
　　7.量化评估。
　　严重度、频度、探测度的分值加权，可以帮助我们判断失效风险的顺序，用RPN来表示。如何使用这三个参数，不同的企业有不同的方法。大部分企业采用三者相乘，以所得值的高低作为处理的优先顺序。对于通讯产品设计，笔者建议首先应考虑严重度。严重度超过8的失效可能导致企业付出惨重代价，比如违反法规导致的召回，对客户安全产生了问题而导致的诉讼等。因此，严重度超过8的失效应予以首要考虑。其次，再考虑以三者的乘积作为判断的依据。
　　无论采用哪种方法，RPN值所代表的含义都仅是一个处理的先后顺序。当只存在一个失效模式时，这个值无论多高都没有任何意义。笔者也不建议企业对RPN设定阀值，比如有些企业定义“RPN低于1 00的失效，可以不需要采取措施”，这样的设定容易产生惰性。
　　8.优化措施。
　　有了RPN值，我们就可以判断出哪些失效需要优先考虑优化措施。优化措施是针对降低频度和探测度而言的。一个失效的严重度一般不能被降低，除非是采取的措施是更换了关键模块／部件，或者是去除了某些功能。
　　优化措施需要明确负责人，完成时间等。只有把分析的结论导入了设计，我们的DFMEA才算落到了实处。

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