戴明环在DFMEA开展过程中的应用研究

季佳盛

摘 要：DFMEA是APQP新产品开发流程中极为重要的一环，在实践过程中遇到了DFMEA编写过于笼统流于形式的问题。将戴明环（PDCA循环）的管理方法引入到DFMEA的分析编写工中可以较好地解决这一问题。

关键词：DFMEA；APQP；戴明环；产品功能分析矩阵

中图分类号： TB472；TB114.3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）34-31-3

0 引言

设计潜在失效模式及影响分析法（Design Failure Mode & Effect Analysis）即DFMEA是一套完整的事故预防分析方法，也是重要的质量工具。它常用于产品可靠性试验研究，产品主要特性分析以及新技术风险分析等工作中，是新产品研发的基础工具之一。在国外，DFMEA除了在汽车行业外，在制造业已经得到了很广泛应用，受到各企业的高度重视。DFMEA设置的初衷是为了在问题发生之前就能做到提早发现，乃至通过设立合理的措施来规避问题的发生。其主要手段是通过充分的小组讨论，分析出产品的特性，主要失效的模式、产生的原因及造成的后果，进而找到合理的方法来规避失效的发生，或者降低失效的影响。

笔者所在公司主要进行气动产品的开发及生产，DFMEA是产品研发中的一项重要工具。但是在实践过程中还是存在一些问题，导致最终DFMEA的工作只是流于表面，其成果对解决实际问题帮助有限。这一现象产生的主要原因在于DFMEA的分析工作开展得不够细致，导致分析过程不清晰，分析结果过于笼统。为了解决这一问题，可以通过将PDCA的管理方式运用于DFMEA的分析编写工作。

1 运用PDCA管理DFMEA

1.1 DFMEA在APQP中的实施过程

产品研发是产品最终实现的基础，采取APQP流程来管理产品研发。在典型的APQP产品研发流程中，DFMEA是较早开展的关键工作之一。在如图1所示的APQP流程中，DFMEA会在项目的策划阶段就启动，并将会在产品/过程设计确认之后完结。

由图1可知DFMEA的编写工作几乎贯穿整个APQP过程，为了能够将DFMEA分析工作更有序、细致地开展下去，可以将PDCA的管理理念引入到DFMEA编写中。所谓PDCA（戴明环）是英语单词Plan（计划）、Do（执行）、Check（检查）和Action（行动）的首字母。PDCA循环就是遵循这个顺序进行管理工作的方式。将DFMEA工具与APQP产品开发过程相结合的话，DFMEA的整个撰写过程也可以分为策划、评定执行、实施反馈和持续改进四个阶段。

1.2 第一阶段：策划阶段

策划阶段通常在产品开发项目团队建立之后就开始，也就是在项目策划阶段。团队成员会开始收集所需要的开发产品的应用，设计结构等相关信息及历史相关产品的DFMEA文档和相关质量文件记录。这些都会作为DFMEA的输入带入到下一阶段的工作中。在这一过程中，质量工程师需要提供历史相关产品的主要失效模式记录及相关客户的反馈信息，工艺工程师需要对可能的零件的安装方式及接口界面提供建议，采购工程师需要就选用的材料及可能的加工工艺提供自己的意见，而最重要的是要收集客户对于产品的特性要求。这些内容都是一份合格的DFMEA所不可缺少的输入条件。

1.3 第二阶段：评定执行阶段

第二阶段将完成DFMA编写工作的80%，所以这一阶段对于DFMEA的编写至关重要。在APQP研发过程中，这一过程将在产品设计阶段完成。持续改进这一PDCA的关键理念在这一阶段也有所运用。

为了完善撰写工作，设计工程师会将收到的各方输入信息整理汇总，最终形成产品潜在失效模式的初稿。在设计工程师将失效后果、失效起因、当前的预防及探测手段等内容完善后，整个项目团队应就潜在失效模式的初稿进行一次评审，并将每一项的意见反馈到相应的条目中，之后设计工程师针对这些反馈的内容更新入产品潜在失效模式表，并形成第一版文件。其主要过程如图2所示。

这一过程中最主要的工作有三项。

第一项是根据输入明细产品功能分析矩阵，再通过产品功能分析矩阵可以得到针对产品的潜在失效模式列表。这也是做好DFMEA工作最关键的一步。整个过程如图3所示。

在这一过程中需要留意的是必须要清楚地理解客户对产品的需求。在将所有零件界面及产品功能罗列清楚之后将其互相之间的相关性标注后就能得到明细的产品功能分析矩阵。如表1所示，通过这些相互关系表示的就是产品的潜在失效模式。

第二项工作是针对这些潜在失效模式进行风险评估，即通常所说的RPN。风险评估通常会涉及以下三个系数：

潜在失效后果/严重度SEV：这一要素将评价每一个单独失效模式所引发的最差后果，通常严重度失效模式的评价会通过评估客户的感受来进行评价打分。严重度评价从最低的无影响到影响舒适度再到最高的无警告严重危害共分为十档。要降低严重度的系数只有通过更改设计才能实现。

潜在失效起因/频度OCC：潜在失效起因主要是通过失效模式发生的可能性来进行评判的。在这一项中需要列出失效模式的每一个失效起因 或者失效机理，以方便规划相应的补救措施。最常用的潜在失效起因的分析工具是鱼骨图。而失效起因发生的频度从最低的几乎不会发生到最高的几乎不能避免不发生也分为十档。要改善潜在失效起因发生的频度可以通过更改产品设计或者可以通过更改产品装配检验的流程来实现，频度也可以通过设计验证试验来进行检测。

现行预防及探测手段/探测度DEC：这一要素指当前采用的预防失效模式发生或可以识别失效模式发生的方法，主要通过探测度来进行评判。目的是预防失效的发生或者可以在过程中识别出失效的发生或者失效可能性。其评判标准从最低的设计控制方法几乎肯定能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式到最高的设计控制方法将不能找出潜在的起因/机理及后续的失效模式，或根本没有设计控制方法也分为10档。要改善失效模式的探测度可以通过改善设计或者也可以通过改变检测方法的方式来实现。

探测度、频度、严重度三项的乘积就是风险顺序数，该指标是DFMEA中最核心的评价指标，用以表示设计风险的大小。RPN=SEVxOCCxDEC 。通常情况下严重度超过7或者RPN>100的情况下必须对该失效模式采取改善或更正措施。制定的建议改善措施必须要有指定的负责人及目标实施时间。

最后一项工作就是将初步得出的RPN与项目小组其他成员分享，正规的方式是通过组织基于失效模式的设计评审，通过小组成员的群策群力来完善潜在失效模式表，如表2所示。

1.4 第三阶段：实施反馈阶段

这一阶段实施时期主要是在设计及过程确认阶段。其主要工作是将执行阶段制定的针对高RPN的检测或改善手段和措施的执行情况进行追踪，主要的手段是通过设计工程师设计的产品验证试验以及批量生产中得到的相关产品检测数据来对改善手段进行评价。然后将这些更新的探测度、频度或严重度更新入潜在失效模式表，并得到新的RPN数值。之后得到完整的潜在失效模式表如表3所示。

1.5 第四阶段：持续改进阶段

这一阶段从DFMEA策划开始，直至在项目收尾后结束。持续改进指的是在设计及设计验证，产品验证的整个过程中，任何项目团队成员如果发现新的失效模式，需要将它告知设计工程师并进行相应的评估，对主要的失效模式需要维护潜在失效模式表。同时如果有任何针对已有主要失效模式的新的改善建议也需要提出并进行团队评审。可以说持续改善阶段既是对评价执行的监督也是对实施反馈的完善，最终得到的成果是项目可交付的设计潜在失效模式表。对于持续改善最关键的一点是要做到群策群力，DFMEA的撰写工作并不仅仅是研发工程师个人的职责。虽然研发工程师是DFMEA的主要负责人，但只有整个团队的共同努力才能将DFMEA工作做好。

2 结语

企业想要在激烈的市场竞争中占得一席之地，必须采用符合行业特性的方式方法来进行新产品的开发，缩短产品开发周期，提高新产品的质量，增加新产品研发项目的成功率。可以说企业研发的水准直接关系到企业的命运。针对复杂程度高、开发周期长的气动产品开发项目，采用融入PDCA循环理念编写DFMEA的工具能够更完善地对产品失效模式进行剖析，并且更准确地制定失效预防或改善措施，从而对新产品开发的风险进行良好地管理。

参 考 文 献

[1] 奚立峰，徐刚.FMEA在过程管理中的应用[J].工业工程与管理，2002（1）：27-29.

[2] 南江华，孙丽丽.汽车设计阶段DFMEA闭环控制可靠性方法研究[J].中国质量，2014（8）.