DFMEA在汽車產品開發過程中的拓展應用

周勇

摘 要：文章通過對DFMEA作用和意義的介紹，提出了將DFMEA中的預防措施、探測手段做成檢查清單，以方便在產品設計、制造及驗證階段根據清單來完成DFMEA中的相關預防和探測工作。建立了一種新的、系統的、高效的DFMEA拓展應用方法，提升了DFMEA在實際項目開發中的應用方便性和實用性。

關鍵詞：DFMEA;產品開發;設計檢查;檢查清單;指導書;DFSS

中圖分類號：F273 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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

在汽車行業從事研發工作十多年，所接觸和了解的企業中，因為TS16949體系認證要求，DFMEA文件都有。但大部分公司沒能真正把DFMEA應用到具體的產品開發中，有的是沒有對應產品完整全面的DFMEA文件，有的有了文件也沒有去逐個失效模式、失效原因、預防措施去檢查所設計的新產品，更沒實施和跟蹤DFMEA中探測驗證手段和方法，淪為體系強制要求的擺設。分析出現這樣情況的原因主要有如下三點：（1）DFMEA工作量大，企業不愿投入這么多人力;（2）整車和零部件產品開發周期緊張，沒有時間按DFMEA檢查設計;（3）企業管理層對DFMEA的效益和價值不清楚、不認可。

1 DFMEA拓展應用介紹

DFMEA包含了已經發生的失效模式和可能發生的失效模式。一份好的完整的DFMEA，產品99%的問題都應該已經涵蓋在內，如果我們在設計階段就把這99%的問題避免了，然后用100%的人力物力去攻克1%的問題，產品何愁做不好。當前需要有一種方法和手段將繁瑣的DFMEA變得快捷、簡單、易用、有效，我結合十多年產品開發和負責部門設計體系文件推進的工作經驗，提出將DFMEA中的預防措施和探測手段轉換為檢查清單，在設計階段、裝車階段、試驗路試階段分別有針對性的進行檢查，再制定設計指導文件對如何檢查，如何做到預防措施中的指標進行詳細說明，以便新員工也能上手完成檢查清單檢查工作，針對DFMEA中RPN值特別高的失效模式和原因，可以做DFSS（六西格瑪設計）項目進行重點研究和突破，找到有效預防措施降低探測度。該DFMEA拓展應用方法尚未在公司實際運行，本文以理論說明和邏輯推理闡述了該應用方法的有效性和方便性，詳細應用流程圖參考圖1。

2 建立產品完整的基礎DFMEA

基礎DFMEA是針對某類產品，編制的普遍通用DFMEA文件，項目DFMEA是在基礎DFMEA上根據產品特點增加條目編制而成的。

2.1 收集過往產品開發過程中出現過的歷史問題，有：

（1）設計階段發現的問題;

（2）制造、裝車出現的問題;

（3）零件試驗、臺架試驗、整車試驗出現的問題;

（4）量產銷售后出現的售后問題。

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重程度進行分類整理，以汽車舉升尾門為例，整理好的歷史問題如圖2所示。

2.2 將系統和周邊零件做一組方框示意圖

列出所有系統內零件、與系統相鄰的周邊零件，并將零件之間的關系標示表達出來，這樣有助于分析功能和失效模式時對整個系統結構一目了然，避免分析時遺漏零件和匹配關系，汽車舉升尾門系統完整的方框圖如圖3所示。

2.3 列出系統所有的功能、法規要求及重要技術要求

任何失效模式都是對功能和要求的失效，因此列出這些功能有助于針對性的分析失效模式，避免遺漏。功能要從系統和產品常用功能、特殊功能、次要功能考慮羅列，技術要求從法規、裝配、維修、外觀、異響噪音等方面考慮羅列。再分析每一項功能、要求與哪些零部件相關，有功能相關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分析時盡可能將所有失效模式列全。具體操作時可以列一張表，將功能和要求縱向排列，零部件和匹配關系橫向排列，對每一個縱橫相交的點分析其是否相關，整理好的表格如圖4所示。

2.4 標準DFMEA表潛在失效模式分析

將圖4表中每一個功能和零部件相關的點作為一個FMEA行展開分析，一個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，每個失效模式應該單獨一行，每種失效模式對應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。但每種失效模式的原因又可能是多個的，比如產品斷裂的失效模式，原因可以是材料選擇強度不足，也可以是結構設計強度不足，每一個原因應該單獨分一行，某個原因對應的預防措施又有可能有多個，如參考設計標準，同類產品的對標參考設計，理論模型的計算分析等，多個預防措施可以寫在一個行中，因為后面的探測手段與預防措施沒有對應關系，不需要一一對應。探測是針對失效模式的探測手段，可以分為實物產品成型前的設計虛擬探測，和實物產品的裝配、試驗探測。嚴重度、頻度、探測度的分值根據DFMEA標準模板中的推薦值進行打分。按此逐個失效模式分析完成后，產品一份完整的DFMEA就可以完成了，如圖5所示。

3 將DFMEA預防和探測轉化為檢查清單

DFMEA中所有的預防措施都是為了避免對應失效模式的發生，且所有的預防措施定義都是在設計定稿前執行的，所以必須在產品設計定稿前針對預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生的作用。DFMEA中的探測一般都是針對產品制造出來后裝車或試驗情況實施的，同樣也需要每一項都進行檢查。檢查最方便、快捷、有效的方法是使用清單逐個檢查和記錄，這樣既好執行又不會漏。

3.1 編制設計檢查清單

將預防中的具體措施和目標參數摘出來，分別填入同一行的兩個列作為檢查內容和目標。同時針對該內容標注是在CAS（造型面）階段檢查還是TG1（軟模數據發布）或TG2（硬模數據發布）階段檢查，分別在同一行用不同的列表示，并將每個階段的檢查的結果和對結果的判斷狀態也放在同一行的兩個列內，這樣針對某個預防措施形成了完整的檢查項。逐個把每一個預防措施建立一個檢查行，完整的設計檢查清單就完成了，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容，與探測列中要求安裝驗證的探測內容摘出來，整理成裝車檢查清單，以方便完成DFMEA的探測檢查工作。安裝驗證可分為零件自身匹配、EP裝車和OTS裝車三個階段，分別列出。表格形式與設計檢查清單類似，但將具體定量的目標值改成定性判斷結果，因為在實車狀態尺寸測量非常困難，有的甚至無法測量，為減少不必要的工作量，將設計階段的部分定量的目標值改為定性的狀態判斷，這與裝車問題BIR（Building Issue Report）發現原則也是一樣的。另外還要將所檢查的車輛編號記錄在表格中，裝車檢查清單和檢查結果如圖7所示。

3.3 編制試驗檢查清單

將DFMEA潛在失效模式列的內容，與探測列中要求試驗驗證的探測內容摘出來，整理成試驗檢查清單，以方便完成DFMEA的探測檢查工作。試驗驗證可分為零件自身試驗、門蓋開閉耐久SLAM試驗和常規耐久路試試驗三個類型，可以對試驗中或試驗后的零件和車輛進行檢查，表格形式與裝車檢查清單類似，如圖8所示。

4 編制指導檢查的檢查指導文件

根據以上三份檢查清單，針對每一項檢查內容編制具體詳細的檢查方法和步序，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致的結果差異。另外詳細的檢查指導文件還有利于新員工的操作使用，發揮體系流程文件在設計質量上的優勢，規避由于工程師的個體經驗、能力差異而導致的設計質量差異。本文不對檢查指導文件作舉例說明，不同的產品、不同的檢查內容操作都不一樣，指導文件越詳細、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值的高風險項做DFSS項目

基礎DFMEA中RPN值（嚴重度、頻度、探測度的乘積）較高的行，說明其產生失效的風險較高，且沒有有效的控制手段。針對此類疑難問題，可以應用DFSS（六西格瑪設計）工具，發起DFSS項目進行重點研究，得出此問題的最佳設計方法作為預防手段，降低其探測度分值，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，遠高于常規要求小于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，每個因素對尾門鈑金的變形影響量目前沒有可靠的理論分析依據，只能等實車裝配后才能確認驗證。針對該問題我們做了一個DFSS項目，如圖10所示，當初是因為現場問題嚴重才發起，并非DFMEA驅動，但是通過DFMEA的RPN值同樣也是可以發現這個高風險項的，并且可以早于實車裝配。

通過DFSS項目，提前分析驗證了密封條、氣彈簧、電撐桿、緩沖塊反力對尾門鈑金變形的影響量，并且得出了一組最優的設計組合，可以直接用于新項目的設計中，在DFMEA中就有了有效的預防手段，從而將探測度從5降低到了3，RPN值也從140降低到84。

6 項目開發過程中快速高效完成DFMEA相關工作

在具體項目工作過程中，DFMEA是在基礎DFMEA上建立，只需對產品新的特征或功能做DFMEA的更新，如果沒有則直接繼承基礎DFMEA的內容，如圖1所示。

項目產品設計完成后，用設計檢查清單和設計檢查指導書對產品進行檢查，并形成設計檢查報告，如圖6所示;產品樣件裝車后，用裝車檢查清單和裝車檢查指導書對產品進行檢查，并形成裝車檢查報告，如圖7所示;產品開發試驗、開關耐久試驗以及路試后，用試驗檢查清單和試驗檢查指導書對產品進行檢查，并形成試驗檢查報告。檢查中發現有問題的地方，及時優化產品設計解決問題，同時更新DFMEA文件。項目完成后針對DFMEA的更新內容，對基礎DFMEA做相應的更新，如此不斷完善基礎DFMEA，使其盡可能的包含所有的失效模式和預防控制手段，最終幫助產品開發少出問題或不出問題。

7 總結

通過基礎DFMEA的建立，在項目開發過程中可以大大減少用于DFMEA編制的時間，且還能提高DFMEA的質量。通過在基礎DFMEA上編制的設計檢查清單、裝車檢查清單、試驗檢查清單，可以簡單、快速、有效的發揮DFMEA在產品開發過程中的作用，避免和減少問題的發生。

參考文獻

[1] 邊紅生.汽車生產企業如何構建DFMEA平臺[J].汽車實用技術. 2010（01）：80-82.