质量管理工具DFMEA的案例分析.docx

质量管理工具--DFMEA 的案例分析DFMEA 是一种以预防为主的可靠性设计分析技术,该技术的应用有助于企业提 高产品质量，降低成本,缩短研发周期目前,DFMEA已在航空航天以及国外的汽车 行业得到了较为广泛的应用,并显示出了巨大的威力;但在国内汽车行业并没有系统 地展开，也没有发挥其应有的作用以DFMEA在国产汽油机节流阀体的改进设计中 的实施为例，对改进后的DFMEA的实施方法和流程进行阐述发动机为完成其相应的功能,组成结构复杂,零部件的数量也很庞大,如不加选 择地对所有的零部件和子系统都实施DFMEA,将会耗费大量人力、物力和时间，对于 初次实施DFMEA的企业几乎是不可能完成的工作为此，需要开发一种方法，能够从 发动机的子系统/零部件中选择出优先需要进行分析的对象发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、进气系统、冷却系统和润 滑系统等组成，各机构和系统完成相应的功能子系统的下级部件或组件通常需要 配合完成相应的功能，在描述这些部件或组件的功能时，不仅应该描述其独立完成的 功能，还应描述与其他部件配合完成的功能组成发动机的零部件种类很多，不仅包括机械零部件还有电子元件，电子部件的 故障模式已经较为规范和完整，但机械系统及其零部件的故障模式相当复杂，不仅没 有完整且规范的描述，二者之间还有一定的重复，为DFMEA 工作的开展带来了困难， 故需要为机械系统及其零部件建立相应的故障模式库。

实施 DFMEA 的准备工作由于在发动机设计中实施DFMEA要遇到较多困难，故作者建议，在具体实施 DFMEA之前，需要做好建立较为完善的故障模式库并确定DFMEA的详细分析对象等 准备工作1.建立故障模式库的方法发动机的组成零部件多、结构复杂，大多数零部件在运行时还会有相互作用，导 致零部件、子系统和系统的故障模式不仅复杂，各层次的故障模式还会相互重复，需 要为发动机建立一个故障模式库;该模式库不仅应该包含发动机中所有子系统和零 部件的故障模式，还能够反映出该故障模式究竟属于哪一个零部件或系统，其建模流 程如下图所示1）建立系统结构树为建立故障模式库，首先要建立系统的结构树，它并不依赖于某一特定的产品， 而是依据同一类产品建立如建立一个汽油机的结构树时，应考虑该厂所有的汽油机,分析出其共同特点后建立结构树;对于组成结构有重大改变的产品,可以考虑为 其改变的部分建立一个分支,挂接在系统结构树的相应节点上以汽油机的节流阀体为例,该阀体大致都由阀体、怠速控制阀、节气门位置传 感器等组成,细节部分会有所不同,节流阀体的系统结构树如下图所示2）确定故障数据源为确定故障模式,先要找到相应的数据源;建议选择同类产品的试验数据或三包 数据,因为这两种数据中较为详细地记录了产品在试验和使用过程中出现的故障。

由于发动机可靠性试验的成本很高,一般企业中都不会有充分的试验数据;尽管三包 数据记录的不是十分规范,但通过归纳和整理,仍然可以从中抽象出故障模式所以, 在试验数据不充足的情况下,一般推荐采用三包数据3）筛选所分析子系统的故障数据一般来讲,故障数据来自于系统,需要将故障数据逐层筛选,才能最终得到系 统、每一级子系统以及零部件的故障数据,为确定其故障模式作准备4）确定关键字三包数据来自于不同的维修点,并非由专业的试验人员收集,难免存在不规范的 现象,比如对于“密封不严”这一故障现象,故障数据中就会有“密封不严、不密 封、密封性差、密封性不好”等多种描述针对这种现象,建议数据归纳人员先要了解各种故障现象的描述,在此基础上确 定关键字,对所选子系统的故障数据进行归类关键字确定的原则是,能筛选到 95% 以上的同种故障现象,尽量做到不遗漏;不同故障现象间尽量做到不重复因此,筛 选同一种故障现象很可能需要确定几个关键字5）对系统的故障数据进行分类依据确定的关键字对系统的故障数据进行分类,分类后的故障数据就可以用来 抽象出故障模式6）故障模式的抽象根据分类后的故障数据,可以抽象出相应的故障模式故障模式要求用术语表示，汽车产品可以参照标准QC — 900;标准中没有的故障模式,需由工程师商量之后 统一确定。

7）故障模式挂接在系统结构树的节点上系统、子系统及零部件等不同层次都会有相应的故障模式,需要将其挂接在相 应的节点上,至此故障模式库就搭建完成随着分析工作的深入和故障数据的持续 归纳,故障模式库会越来越完整对节流阀体的故障数据进行以上的处理之后,得到了各级组件及零部件的故障 模式,建立了节流阀体的故障模式库,下图示出故障模式库的一部分需要指出，实施DFMEA时分析对象的故障模式不仅来源于故障模式库，还来自于 工作小组的分析2.确定DFMEA的详细分析对象根据实施DFMEA需要耗费大量时间的具体情况，本研究的参考文献［2］提出了一 种新方法来确定需要详细实施DFMEA的对象;思路是对系统进行逐级分析，根据一定 的'标准确定需要详细分析的分支（以下称为重要分支），对重要分支一直细化到最底 层，不可再分的重要分支即为需要详细分析的对象方法分为3步，即建立系统的组 成结构树、确定阈值、选择所需分析的对象1） 建立系统的组成结构树此处系统的组成结构树与上述中的系统结构树类似，但本质上不同这里的系 统组成结构树是与系统的组成完全相同，依照系统的结构和功能逐级向下建立，直到 系统的零部件为止（称为组成结构树的叶结点），组成结构树的示意图见下图。

图中的系统由子系统1和子系统2组成，两个子系统分别完成相应的功能子 系统1由子总成1和2组成，子总成1又可以向下划分为零部件;子系统2由两个零 部件组成其中S12,S21,S22,S111和S112都是该组成结构树的叶结点2） 确定阈值阈值是确定重要分支所依据的条件根据DFMEA的原理，推荐确定重要度和风 险顺序数（RPN）两个参数的阈值，只要某分支的S和RPN两参数中的任意一个等于或 超过阈值,该分支就被确定为重要分支除S和RPN以外,DFMEA中还有发生度（O） 和探测度（D）两个参数,S用来描述故障后果,0表明故障原因的发生概率,D是对探 测措施有效程度的度量,RPN是S,O,D3者的乘积O和D的阈值根据类似产品的故 障数据确定，原则是要比DFMEA中的阈值低3） 选择所需分析的对象对产品的组成结构树逐级向下分析，首先确定第一级分支的所有的S,O,D值,并 计算得到RPN值;然后根据阈值来确定哪一个分支为重要分支,被确定为重要分支的 仍然重复以上过程直到组成结构树的叶结点,非重要分支则不再继续分析以下图所示的系统组成结构树为例，选择需要分析的对象假设S和RPN的阈 值分别为6和70,组成结构树中分支的各参数情况如图5所示,有“3”的部分为重 要分支。

由图可见,子系统S1的S和RPN都达到阈值,被确定为重要分支;子系统S2的 RPN虽未达到阈值，但S已经超过阈值，也被确定为重要分支;S12,S22和S111被确 定为分析对象,需要对其进行详细的 DFMEA分析节流阀体的故障数据，确定S和RPN的阈值分别为5和30,分析结果见下 图由分析结果可知,需要对节气门位置传感器、怠速控制阀、阀片、阀体本体进 行详细的 DFMEA。