DFMEA之失效分析 解讀

10/10DFMEA之失效分析DFMEA的第四步失效分析的目的是識別失效原因，失效模式及失效后果，并使用失效網顯示它們的關系以進行風險評估，DFMEA失效分析的工具是失效樹、失效網。

失效分析的主要目標：

1、識別結構元素下功能的潛在失效；

2、建立失效鏈，失效模式、失效原因及失效后果；

3、失效關系可視化；

4、客戶的失效與供應商關聯起來；

什么是DFMEA的失效？

當輸入、控制和干擾因子處于可允許的范圍內，由于錯誤的功能設計，產生了錯誤的或出現了不期望的邊界效應。系統和子系統失效模式是根據功能損失或劣化來描述的，可能的失效是從功能中推斷出來的，不是頭腦風暴瞎整出來的，失效模式的短語是“名詞”加“動詞組合成的，機油泄漏。應用確切的指標、數據、事實來描述失效，失效的描述必須是清晰和可理解，不能寫不符合、不OK、失效、中斷等此類的描述，不足以幫助我們去找到失效原因。通常一個功能可以有多種失效。

大家都說，失效不是頭腦風暴出來的，那到底是如何分析得出的呢？

失效是從已知的功能推斷出來的，我們DFMEA中的功能中推斷出七種失效類別，一個功能不一定會出現所有的七種失效，但要考慮以下的七種失效類別。

功能喪失，如：無法操作、突然失效；

部分功能，如：性能損失；

功能退化，如：性能隨時間損失／衰退；

過度功能，如：操作超出可接受閾值；

間歇性功能，如：操作隨機啟動-停止-啟動，

非預期功能，如：在錯誤的時間操作、意外方向、不相等性能，

延遲功能，如：非預期時間間隔后操作。

舉例：

燈泡的功能是發(fā)光、照明；

燈滅了是功能喪失；

只有一盞燈亮，有一盞燈不亮，那是部分功能，性能損失；

燈點亮200小時后，亮度下降，那是功能退化；

燈太亮，那是過度功能，超出預期；

燈在點亮時發(fā)熱，發(fā)熱是不預期的要求，那是非預期的功能；

安全氣囊在20ms內點爆，那是功能延遲。

圖上綠色的是功能，紅色就是發(fā)生故障，也就是失效。功能的失效由功能推導出來的，下面對應七種失效的狀態(tài)，

1、突然失效，也就是功能喪失；

2、隨時間變化，就是功能可靠性，功能隨時間退化；

3、間歇性失效，功能有時候有，功能有時候又沒有了

4、功能過度或功能不足；

5、非預期執(zhí)行，在錯誤的時間操作、意外方向、不相等性能；

6、不滿足功能等級的要求；

7、功能錯誤的方向；

失效鏈有三個不同的層面構成，失效后果，失效模式及失效原因。

聚焦元素的失效是失效模式，它的上一級功能的失效是失效后果，它的下一級功能的失效是失效原因。

根據功能推導出失效模式，失效后果及失效原因，在失效分析過程中形成失效鏈。

聚焦元素的失效是失效模式，與其關聯的是失效后果和失效原因。

到底失效被認為是失效后果、失效模式還是失效原因，取決于你聚焦的是哪一層級，如系統、子系統、組件還是零件？

聚焦元素的失效是失效模式，它的上一級功能的失效是失效后果，它的下一級功能的失效是失效原因。

下面來用起動機的例子說明一下，

第一級：動力系統，

第二級：起動機，

第三級：傳動機構，

第四級：撥叉，

第五級：材質。

案例中的聚焦元素是傳動機構，那么傳動機構功能的失效就是失效模式，基于電磁控制機構位移不能實現和飛輪的嚙合，

失效后果就是它的上一級較高級別：起動機，上一級的功能的失效是失效后果，失效后果是啟動開關閉合信息和輸入電源時無轉速輸出。

失效原因是它的下一級較低級別：撥叉，下一級功能的失效是失效原因，失效原因是撥叉耐磨性能不足。

失效后果是失效模式的后果，對失效模式對應較高一級產品，不論是內部的，還是外部的產品，車輛的最終用戶，適用的法律法規(guī)，我們要從多個客戶的角度理解失效后果。

對客戶的影響后果是客戶可能會注意或碰到的后果，包括對安全影響。一個失效模式有多個后果，包括了多個內部的失效后果及外部客戶相關的失效后果。

最終用戶車輛使用者的失效后果示例，包括：聽到噪音、外觀體驗差、聞到難聞的氣味、車輛無法啟動、不能實現某種功能，如不能轉向、剎車失靈等。

失效模式是可能無法滿足或提供預期功能，失效模式不是頭腦風暴瞎整出來的，是從功能任務中推斷出來的，前面已經講過了，失效模式從功能中，使用七種失效類型中推斷出的。失效模式來源于功能，應使用技術術語來描述。

在進行DFMEA分析時，假設按照設計目的進行制造和組裝，如果歷史數據顯示制造過程中存在缺陷，團隊可以自行決定是否進行例外處理，是否考慮在設計優(yōu)化，以減少或消除在制造過程中產生缺陷。

總的來講，失效模式是定義為零件、子系統或系統可能失去符合或提供預期功能的情況，因為每三級構成FMEA的結構關系，失效模式可以是更高一級產品的失效原因，也是較低級別的失效后果。

系統級失效模式的示例包括如下：不能傳遞扭矩，脫離得太快、不脫離、無信號傳遞等。

組件級或零件級的失效模式是硬件的失效，如組件破裂、變形、斷裂、松脫、氧化等。

失效原因是失效模式發(fā)生的原因，失效原因造成的后果是失效模式，盡有可能識別每一種失效模式的所有潛在原因。在功能分析中的參數圖的噪音因素是可能的失效原因，盡有可能的簡明、完整地列出，以便針對失效原因制定預防措施和探測措施。

應針對具體的失效模式，識別出所有影響相應功能的技術參數的影響，如電機的輸出扭矩過?。ó旊姍C為三層關系中的較低級別時）。從導致產品發(fā)生功能失效模式或潛在失效模式的那些物理、化學或生物變化過程等方面，尋找失效模式發(fā)生的直接原因，如轉子的外形尺寸，長度10+-0.1mm。從外部因素（如其他產品的失效、使用、環(huán)境和人為因素等）方面，尋找產品發(fā)生失效模式的間接原因，這就是參數圖中的噪音因素，如環(huán)境溫度、濕度等。

失效原因來源于下較低級別的功能失效模式、要求和潛在噪音因子（參數圖中的干擾因子，是間接失效原因），我們從從系統及零件設計因素、噪音（干擾）因素、DFM可制造性、軟件問題等四個層次展開原因分析，失效的直接原因為下一較低級別的功能性能設計不完善，如選擇了錯誤的材料、幾何尺寸外徑過大或過小，表面硬度過小等。

噪音因子包括了系統交互、隨時間變化、外部環(huán)境、車輛使用者的錯誤行為、人體制造變化等五個方面，也是失效模式的間接失效原因。失效原因還包括缺少可制造穩(wěn)健設計，如幾何形狀允許向后或倒置安裝零件，零件缺乏明顯的設計特征，運輸容器設計導致零件劃傷或粘在一起，零件處理導致損壞等。

軟件問題也作為系統及組件的失效原因，當然也可以將軟件進行結構分析為軟件模塊、單元等進行單獨的風險分析，軟件FMEA我們在下一次單獨講解。

對失效網進行邏輯連接時，用下面的提問是非常有效的，將失效原因鏈接到失效模式，應自問，失效模式為什么或發(fā)生？將失效后果鏈接到失效模式，應自問，失效模式發(fā)生時產生了什么后果?

我們研究的案例是起動機，聚焦元素是起動的傳動機構，那么傳動機構對應的失效是失效模式，它的上一較高級別是起動機，起動機對應的失效是失效后果，它的下一較低級別是撥叉，撥叉對應的失效是失效原因，傳動機構的位移為什么不能實現和飛輪的嚙合？因為撥叉材料選擇錯誤引起耐磨性能不足。傳動機構的位移不能實現和飛輪的嚙合時，會生產什么后果和影響？起動機在啟動開關閉合信息和輸入電源時，無法轉速和扭力輸出。

每三層構成FMEA的失效關系，根據失效網，我們將失效網填入表格中，今天我們以傳動機構為關注元素，將關注元素的失效填入中間的格子里，失效模式是“基于電磁控制機構位移不能實現和飛輪的嚙合”，那么他們的上一較高級別為起動機，將起動機的失效填入上一級，失效后果：有啟動開關閉合信號和輸入電源時無轉速輸出，下一級較低級別是撥叉，將撥叉的失效填入下一級，撥叉耐磨性能不足。

DFMEA新版表格將結構分析、功能分析與失效分析融入到表格中，每三層結構成DFMEA的數據結構關系，三層結構樹的關系是起動機、傳動機構、撥叉，聚焦元素是傳動機構，它的上一級較高級別是起動機，它的下一級較低級別撥叉。

功能網的三層數據結構關系，聚焦元素的功能是基于電磁控制機構