基于DRBFM設計方法的質量問題預防

程君茹（株洲聯誠集團有限責任公司,湖南 株洲 412001）

基于DRBFM設計方法的質量問題預防

程君茹
（株洲聯誠集團有限責任公司,湖南 株洲 412001）

摘 要：目前國際上一些大公司都在深入執行基于DRBFM的設計方法。DRBFM是Design Review Based on Failure Mode 的簡寫。其核心是GD3（好的設計Good Design, 好的討論Good Discussion，好的設計評審Good Design Review）。

關鍵詞：DRBFM；更改設計；質量問題預防；知識管理；試驗設計

隨著科技的進步，客戶要求的提升以及使用條件的加嚴，產品失效的成本在持續增加。同時，對產品的長期可靠性及產品設計的強壯性提出了更高的要求。目前基于客戶規范的設計、驗證方法已經很難滿足這樣的要求。目前普遍的設計方法是，對客戶的規范進行分析，設計完成后基于客戶指定的測試項進行驗證，通過測試則認為設計符合要求。但是由于用于設計驗證的樣品個體的差異性，不能排除出現最優的樣品狀態下的實驗合格，該結果無法反映最終批量生產的平均質量水平。換言之，僅以合格的實驗結果很難獲得客觀的設計的強壯性數據。同時，僅僅通過加強過程控制并不能真正減少問題的發生。本文以軸流扇葉材料設計更改為例，從GD3展開，力圖闡釋DRBFM的設計方法論對于質量問題預防的重要性。

1　好的設計（Good Design）

好的設計，即是基于公司目前最優的設計水平的設計，和傳統設計一樣，產品的功能、性能、強度、變形等已經進行了充分的研究并體現在設計中。DRBFM是對成熟正確的設計的評審，力求從設計階段就能證明設計的強壯性。而設計的強壯與否，必須建立在對所設計的產品的性能的偏差的充分了解。比如一個軸流風扇，需進行的更改為把原有的PA-GF30 材料更改為PP-GF30。該扇葉中有一個和馬達軸過盈配合的粉末冶金嵌件。

DRBFM的內容包含1）告知表（Awareness sheet）列舉設計更改的背景，更改內容；2）更改對比矩陣（Change Comparison），列舉和原有設計的詳細對比，參數、尺寸等；3）功能交叉表（Function focal points）；4） FMEA（Failure Mode Effect Analysis，失效模式影響分析）略有不同，考慮了系統得繼承，以功能組為單位定義功能，比方以螺栓和螺帽的功能組來進行功能定義及潛在風險分析；5）問題點矩陣 (Concerns) 列舉設計評審組的所有關注的問題點；6）工作總表 (Worksheet) 記錄對問題點的根本原因分析、計算、仿真、試驗設計結果等。

2　好的討論（Good Discussion）

在上述的更改中，對以下幾個主要的風險問題點進行了深入的討論：

（1）新材料的不吸水性對扇葉和框架間隙的影響（在不同溫度下）；

（2）新材料的膨脹系數對間隙的影響；

（3）由于間隙的影響所帶來的對風扇整體性能、及噪音的影響；

在根本原因的分析討論中，在對物性參數的對比中，在考慮傳熱影響時出現了新的問題點。

（4）由于PP與PA的耐熱能力的不同，對風扇嵌件與塑料接觸位置的溫度分布需要了解，如圖1示。

討論組提出了對馬達軸傳遞到風扇嵌件的散熱校核要求。

3　好的設計評審Good Design Review

從本質上講，好的設計評審就是收集最好的專家的最好的主意。在設計評審中，專家組對所討論的問題點：設計可能的間隙（圖2），嵌件接觸部位的塑料件能達到的極限溫度分布如（圖3）以及所涉及到的計算、仿真以及實驗結果進行了評審，并對開放問題提出了下一步行動計劃：a）在樣品設計中對該間隙對性能、噪音按照試驗設計方法進行最優設計，找出間隙對兩者的影響函數；b）對嵌件和塑料結合部位的極限溫度用極限樣品進行測試。

在間隙的影響函數得到后，在公差定義及樣件尺寸偏差分析中就可以確切地知道因風扇間隙的變化而使得設計產生的性能、噪音偏差。在實際的溫度極限了解后，對于實際應用中的環境條件對嵌件處的溫度影響就可以和測試的試驗數據關聯起來，設計的強壯性也就得到了評估。

4　結束語

簡言之，DRBFM就是實現一種設計理念，通過嚴格深入的分析計算、試驗把產品設計和數據及事實聯系起來以消除或最大限度減小設計中的不確定因素，從而保證設計的強壯性。另外，在整個DRBFM的實踐中，也以一種可操作的方式把各方專家的意見及經驗整合到了設計中，同時實現了有效的知識管理。

參考文獻：

[1]Taro Suzuki，Mizenboushi Method（防患于未然）[Z].JUSE Press Ltd,2002.

[2]閔亞能.實驗設計（DOE）應用指南[M].機械工業出版社,2011.