DFMEA在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中的拓展應(yīng)用

周勇

摘 要：文章通過對(duì)DFMEA作用和意義的介紹，提出了將DFMEA中的預(yù)防措施、探測(cè)手段做成檢查清單，以方便在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及驗(yàn)證階段根據(jù)清單來完成DFMEA中的相關(guān)預(yù)防和探測(cè)工作。建立了一種新的、系統(tǒng)的、高效的DFMEA拓展應(yīng)用方法，提升了DFMEA在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中的應(yīng)用方便性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：DFMEA;產(chǎn)品開發(fā);設(shè)計(jì)檢查;檢查清單;指導(dǎo)書;DFSS

中圖分類號(hào)：F273 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）05-251-04

Abstract： The article introduced the effect and meaning of DFMEA， suggest building a CHECK LIST by PREVENTION & DETECTION of DFMEA， for checking on Product design， produce and validation procedure. Set up a new and effective method for DFMEA application， upgrade the convenient and practicality.

Keywords： DFMEA; Product developing; Design check; Check list; DFSS

引言

在汽車行業(yè)從事研發(fā)工作十多年，所接觸和了解的企業(yè)中，因?yàn)門S16949體系認(rèn)證要求，DFMEA文件都有。但大部分公司沒能真正把DFMEA應(yīng)用到具體的產(chǎn)品開發(fā)中，有的是沒有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品完整全面的DFMEA文件，有的有了文件也沒有去逐個(gè)失效模式、失效原因、預(yù)防措施去檢查所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品，更沒實(shí)施和跟蹤DFMEA中探測(cè)驗(yàn)證手段和方法，淪為體系強(qiáng)制要求的擺設(shè)。分析出現(xiàn)這樣情況的原因主要有如下三點(diǎn)：（1）DFMEA工作量大，企業(yè)不愿投入這么多人力;（2）整車和零部件產(chǎn)品開發(fā)周期緊張，沒有時(shí)間按DFMEA檢查設(shè)計(jì);（3）企業(yè)管理層對(duì)DFMEA的效益和價(jià)值不清楚、不認(rèn)可。

1 DFMEA拓展應(yīng)用介紹

DFMEA包含了已經(jīng)發(fā)生的失效模式和可能發(fā)生的失效模式。一份好的完整的DFMEA，產(chǎn)品99%的問題都應(yīng)該已經(jīng)涵蓋在內(nèi)，如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)階段就把這99%的問題避免了，然后用100%的人力物力去攻克1%的問題，產(chǎn)品何愁做不好。當(dāng)前需要有一種方法和手段將繁瑣的DFMEA變得快捷、簡(jiǎn)單、易用、有效，我結(jié)合十多年產(chǎn)品開發(fā)和負(fù)責(zé)部門設(shè)計(jì)體系文件推進(jìn)的工作經(jīng)驗(yàn)，提出將DFMEA中的預(yù)防措施和探測(cè)手段轉(zhuǎn)換為檢查清單，在設(shè)計(jì)階段、裝車階段、試驗(yàn)路試階段分別有針對(duì)性的進(jìn)行檢查，再制定設(shè)計(jì)指導(dǎo)文件對(duì)如何檢查，如何做到預(yù)防措施中的指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)說明，以便新員工也能上手完成檢查清單檢查工作，針對(duì)DFMEA中RPN值特別高的失效模式和原因，可以做DFSS（六西格瑪設(shè)計(jì)）項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究和突破，找到有效預(yù)防措施降低探測(cè)度。該DFMEA拓展應(yīng)用方法尚未在公司實(shí)際運(yùn)行，本文以理論說明和邏輯推理闡述了該應(yīng)用方法的有效性和方便性，詳細(xì)應(yīng)用流程圖參考圖1。

2 建立產(chǎn)品完整的基礎(chǔ)DFMEA

基礎(chǔ)DFMEA是針對(duì)某類產(chǎn)品，編制的普遍通用DFMEA文件，項(xiàng)目DFMEA是在基礎(chǔ)DFMEA上根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)增加條目編制而成的。

2.1 收集過往產(chǎn)品開發(fā)過程中出現(xiàn)過的歷史問題，有：

（1）設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)的問題;

（2）制造、裝車出現(xiàn)的問題;

（3）零件試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)、整車試驗(yàn)出現(xiàn)的問題;

（4）量產(chǎn)銷售后出現(xiàn)的售后問題。

為了方便查找這些問題的失效模式，可以將它們按功能和嚴(yán)重程度進(jìn)行分類整理，以汽車舉升尾門為例，整理好的歷史問題如圖2所示。

2.2 將系統(tǒng)和周邊零件做一組方框示意圖

列出所有系統(tǒng)內(nèi)零件、與系統(tǒng)相鄰的周邊零件，并將零件之間的關(guān)系標(biāo)示表達(dá)出來，這樣有助于分析功能和失效模式時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一目了然，避免分析時(shí)遺漏零件和匹配關(guān)系，汽車舉升尾門系統(tǒng)完整的方框圖如圖3所示。

2.3 列出系統(tǒng)所有的功能、法規(guī)要求及重要技術(shù)要求

任何失效模式都是對(duì)功能和要求的失效，因此列出這些功能有助于針對(duì)性的分析失效模式，避免遺漏。功能要從系統(tǒng)和產(chǎn)品常用功能、特殊功能、次要功能考慮羅列，技術(shù)要求從法規(guī)、裝配、維修、外觀、異響噪音等方面考慮羅列。再分析每一項(xiàng)功能、要求與哪些零部件相關(guān)，有功能相關(guān)的零部件就存在失效的可能，即存在失效模式，這樣做的目的也是為了DFMEA分析時(shí)盡可能將所有失效模式列全。具體操作時(shí)可以列一張表，將功能和要求縱向排列，零部件和匹配關(guān)系橫向排列，對(duì)每一個(gè)縱橫相交的點(diǎn)分析其是否相關(guān)，整理好的表格如圖4所示。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)DFMEA表潛在失效模式分析

將圖4表中每一個(gè)功能和零部件相關(guān)的點(diǎn)作為一個(gè)FMEA行展開分析，一個(gè)功能可能有多種失效模式，如功能完全喪失、有功能但使用不方便以及有功能但性能下降等，每個(gè)失效模式應(yīng)該單獨(dú)一行，每種失效模式對(duì)應(yīng)的失效后果是唯一的描述，不必要過多展開不同客戶的不同反應(yīng)。但每種失效模式的原因又可能是多個(gè)的，比如產(chǎn)品斷裂的失效模式，原因可以是材料選擇強(qiáng)度不足，也可以是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足，每一個(gè)原因應(yīng)該單獨(dú)分一行，某個(gè)原因?qū)?yīng)的預(yù)防措施又有可能有多個(gè)，如參考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同類產(chǎn)品的對(duì)標(biāo)參考設(shè)計(jì)，理論模型的計(jì)算分析等，多個(gè)預(yù)防措施可以寫在一個(gè)行中，因?yàn)楹竺娴奶綔y(cè)手段與預(yù)防措施沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不需要一一對(duì)應(yīng)。探測(cè)是針對(duì)失效模式的探測(cè)手段，可以分為實(shí)物產(chǎn)品成型前的設(shè)計(jì)虛擬探測(cè)，和實(shí)物產(chǎn)品的裝配、試驗(yàn)探測(cè)。嚴(yán)重度、頻度、探測(cè)度的分值根據(jù)DFMEA標(biāo)準(zhǔn)模板中的推薦值進(jìn)行打分。按此逐個(gè)失效模式分析完成后，產(chǎn)品一份完整的DFMEA就可以完成了，如圖5所示。

3 將DFMEA預(yù)防和探測(cè)轉(zhuǎn)化為檢查清單

DFMEA中所有的預(yù)防措施都是為了避免對(duì)應(yīng)失效模式的發(fā)生，且所有的預(yù)防措施定義都是在設(shè)計(jì)定稿前執(zhí)行的，所以必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)定稿前針對(duì)預(yù)防措施全部檢查一遍，這樣DFMEA才能真正起到避免失效問題發(fā)生的作用。DFMEA中的探測(cè)一般都是針對(duì)產(chǎn)品制造出來后裝車或試驗(yàn)情況實(shí)施的，同樣也需要每一項(xiàng)都進(jìn)行檢查。檢查最方便、快捷、有效的方法是使用清單逐個(gè)檢查和記錄，這樣既好執(zhí)行又不會(huì)漏。

3.1 編制設(shè)計(jì)檢查清單

將預(yù)防中的具體措施和目標(biāo)參數(shù)摘出來，分別填入同一行的兩個(gè)列作為檢查內(nèi)容和目標(biāo)。同時(shí)針對(duì)該內(nèi)容標(biāo)注是在CAS（造型面）階段檢查還是TG1（軟模數(shù)據(jù)發(fā)布）或TG2（硬模數(shù)據(jù)發(fā)布）階段檢查，分別在同一行用不同的列表示，并將每個(gè)階段的檢查的結(jié)果和對(duì)結(jié)果的判斷狀態(tài)也放在同一行的兩個(gè)列內(nèi)，這樣針對(duì)某個(gè)預(yù)防措施形成了完整的檢查項(xiàng)。逐個(gè)把每一個(gè)預(yù)防措施建立一個(gè)檢查行，完整的設(shè)計(jì)檢查清單就完成了，如圖6所示。

3.2 編制裝車檢查清單

將DFMEA潛在失效模式列的內(nèi)容，與探測(cè)列中要求安裝驗(yàn)證的探測(cè)內(nèi)容摘出來，整理成裝車檢查清單，以方便完成DFMEA的探測(cè)檢查工作。安裝驗(yàn)證可分為零件自身匹配、EP裝車和OTS裝車三個(gè)階段，分別列出。表格形式與設(shè)計(jì)檢查清單類似，但將具體定量的目標(biāo)值改成定性判斷結(jié)果，因?yàn)樵趯?shí)車狀態(tài)尺寸測(cè)量非常困難，有的甚至無法測(cè)量，為減少不必要的工作量，將設(shè)計(jì)階段的部分定量的目標(biāo)值改為定性的狀態(tài)判斷，這與裝車問題BIR（Building Issue Report）發(fā)現(xiàn)原則也是一樣的。另外還要將所檢查的車輛編號(hào)記錄在表格中，裝車檢查清單和檢查結(jié)果如圖7所示。

3.3 編制試驗(yàn)檢查清單

將DFMEA潛在失效模式列的內(nèi)容，與探測(cè)列中要求試驗(yàn)驗(yàn)證的探測(cè)內(nèi)容摘出來，整理成試驗(yàn)檢查清單，以方便完成DFMEA的探測(cè)檢查工作。試驗(yàn)驗(yàn)證可分為零件自身試驗(yàn)、門蓋開閉耐久SLAM試驗(yàn)和常規(guī)耐久路試試驗(yàn)三個(gè)類型，可以對(duì)試驗(yàn)中或試驗(yàn)后的零件和車輛進(jìn)行檢查，表格形式與裝車檢查清單類似，如圖8所示。

4 編制指導(dǎo)檢查的檢查指導(dǎo)文件

根據(jù)以上三份檢查清單，針對(duì)每一項(xiàng)檢查內(nèi)容編制具體詳細(xì)的檢查方法和步序，以便所有人的檢查方法都一樣，避免不同人的理解和操作不同而導(dǎo)致的結(jié)果差異。另外詳細(xì)的檢查指導(dǎo)文件還有利于新員工的操作使用，發(fā)揮體系流程文件在設(shè)計(jì)質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避由于工程師的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)、能力差異而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)質(zhì)量差異。本文不對(duì)檢查指導(dǎo)文件作舉例說明，不同的產(chǎn)品、不同的檢查內(nèi)容操作都不一樣，指導(dǎo)文件越詳細(xì)、越具體、越唯一越好，要讓看的人知道如何操作，且僅有一種操作方式。

5 高RPN值的高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)做DFSS項(xiàng)目

基礎(chǔ)DFMEA中RPN值（嚴(yán)重度、頻度、探測(cè)度的乘積）較高的行，說明其產(chǎn)生失效的風(fēng)險(xiǎn)較高，且沒有有效的控制手段。針對(duì)此類疑難問題，可以應(yīng)用DFSS（六西格瑪設(shè)計(jì)）工具，發(fā)起DFSS項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究，得出此問題的最佳設(shè)計(jì)方法作為預(yù)防手段，降低其探測(cè)度分值，從而降低RPN值。

圖9所示，以舉升尾門DFMEA中尾門與車身的面差問題RPN為140為例，遠(yuǎn)高于常規(guī)要求小于100的要求，主要是引起該問題的原因有密封條反力、氣彈簧反力、電撐桿反力和緩沖塊反力4個(gè)，每個(gè)因素對(duì)尾門鈑金的變形影響量目前沒有可靠的理論分析依據(jù)，只能等實(shí)車裝配后才能確認(rèn)驗(yàn)證。針對(duì)該問題我們做了一個(gè)DFSS項(xiàng)目，如圖10所示，當(dāng)初是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)問題嚴(yán)重才發(fā)起，并非DFMEA驅(qū)動(dòng)，但是通過DFMEA的RPN值同樣也是可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)的，并且可以早于實(shí)車裝配。

通過DFSS項(xiàng)目，提前分析驗(yàn)證了密封條、氣彈簧、電撐桿、緩沖塊反力對(duì)尾門鈑金變形的影響量，并且得出了一組最優(yōu)的設(shè)計(jì)組合，可以直接用于新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，在DFMEA中就有了有效的預(yù)防手段，從而將探測(cè)度從5降低到了3，RPN值也從140降低到84。

6 項(xiàng)目開發(fā)過程中快速高效完成DFMEA相關(guān)工作

在具體項(xiàng)目工作過程中，DFMEA是在基礎(chǔ)DFMEA上建立，只需對(duì)產(chǎn)品新的特征或功能做DFMEA的更新，如果沒有則直接繼承基礎(chǔ)DFMEA的內(nèi)容，如圖1所示。

項(xiàng)目產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，用設(shè)計(jì)檢查清單和設(shè)計(jì)檢查指導(dǎo)書對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查，并形成設(shè)計(jì)檢查報(bào)告，如圖6所示;產(chǎn)品樣件裝車后，用裝車檢查清單和裝車檢查指導(dǎo)書對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查，并形成裝車檢查報(bào)告，如圖7所示;產(chǎn)品開發(fā)試驗(yàn)、開關(guān)耐久試驗(yàn)以及路試后，用試驗(yàn)檢查清單和試驗(yàn)檢查指導(dǎo)書對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查，并形成試驗(yàn)檢查報(bào)告。檢查中發(fā)現(xiàn)有問題的地方，及時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決問題，同時(shí)更新DFMEA文件。項(xiàng)目完成后針對(duì)DFMEA的更新內(nèi)容，對(duì)基礎(chǔ)DFMEA做相應(yīng)的更新，如此不斷完善基礎(chǔ)DFMEA，使其盡可能的包含所有的失效模式和預(yù)防控制手段，最終幫助產(chǎn)品開發(fā)少出問題或不出問題。

7 總結(jié)

通過基礎(chǔ)DFMEA的建立，在項(xiàng)目開發(fā)過程中可以大大減少用于DFMEA編制的時(shí)間，且還能提高DFMEA的質(zhì)量。通過在基礎(chǔ)DFMEA上編制的設(shè)計(jì)檢查清單、裝車檢查清單、試驗(yàn)檢查清單，可以簡(jiǎn)單、快速、有效的發(fā)揮DFMEA在產(chǎn)品開發(fā)過程中的作用，避免和減少問題的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 邊紅生.汽車生產(chǎn)企業(yè)如何構(gòu)建DFMEA平臺(tái)[J].汽車實(shí)用技術(shù). 2010（01）：80-82.