DFMEA在汽车产品开发过程中的拓展应用

周勇

摘 要：文章通过对DFMEA作用和意义的介绍，提出了将DFMEA中的预防措施、探测手段做成检查清单，以方便在產品设计、制造及验证阶段根据清单来完成DFMEA中的相关预防和探测工作。建立了一种新的、系统的、高效的DFMEA拓展应用方法，提升了DFMEA在实际项目开发中的应用方便性和实用性。

关键词：DFMEA;产品开发;设计检查;检查清单;指导书;DFSS

中图分类号：F273  文献标识码：A  文章编号：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

在汽车行业从事研发工作十多年，所接触和了解的企业中，因为TS16949体系认证要求，DFMEA文件都有。但大部分公司没能真正把DFMEA应用到具体的产品开发中，有的是没有对应产品完整全面的DFMEA文件，有的有了文件也没有去逐个失效模式、失效原因、预防措施去检查所设计的新产品，更没实施和跟踪DFMEA中探测验证手段和方法，沦为体系强制要求的摆设。分析出现这样情况的原因主要有如下三点：（1）DFMEA工作量大，企业不愿投入这么多人力;（2）整车和零部件产品开发周期紧张，没有时间按DFMEA检查设计;（3）企业管理层对DFMEA的效益和价值不清楚、不认可。

1 DFMEA拓展应用介绍

DFMEA包含了已经发生的失效模式和可能发生的失效模式。一份好的完整的DFMEA，产品99%的问题都应该已经涵盖在内，如果我们在设计阶段就把这99%的问题避免了，然后用100%的人力物力去攻克1%的问题，产品何愁做不好。当前需要有一种方法和手段将繁琐的DFMEA变得快捷、简单、易用、有效，我结合十多年产品开发和负责部门设计体系文件推进的工作经验，提出将DFMEA中的预防措施和探测手段转换为检查清单，在设计阶段、装车阶段、试验路试阶段分别有针对性的进行检查，再制定设计指导文件对如何检查，如何做到预防措施中的指标进行详细说明，以便新员工也能上手完成检查清单检查工作，针对DFMEA中RPN值特别高的失效模式和原因，可以做DFSS（六西格玛设计）项目进行重点研究和突破，找到有效预防措施降低探测度。该DFMEA拓展应用方法尚未在公司实际运行，本文以理论说明和逻辑推理阐述了该应用方法的有效性和方便性，详细应用流程图参考图1。

2 建立产品完整的基础DFMEA

基础DFMEA是针对某类产品，编制的普遍通用DFMEA文件，项目DFMEA是在基础DFMEA上根据产品特点增加条目编制而成的。

2.1 收集过往产品开发过程中出现过的历史问题，有：

（1）设计阶段发现的问题;

（2）制造、装车出现的问题;

（3）零件试验、台架试验、整车试验出现的问题;

（4）量产销售后出现的售后问题。

为了方便查找这些问题的失效模式，可以将它们按功能和严重程度进行分类整理，以汽车举升尾门为例，整理好的历史问题如图2所示。

2.2 将系统和周边零件做一组方框示意图

列出所有系统内零件、与系统相邻的周边零件，并将零件之间的关系标示表达出来，这样有助于分析功能和失效模式时对整个系统结构一目了然，避免分析时遗漏零件和匹配关系，汽车举升尾门系统完整的方框图如图3所示。

2.3 列出系统所有的功能、法规要求及重要技术要求

任何失效模式都是对功能和要求的失效，因此列出这些功能有助于针对性的分析失效模式，避免遗漏。功能要从系统和产品常用功能、特殊功能、次要功能考虑罗列，技术要求从法规、装配、维修、外观、异响噪音等方面考虑罗列。再分析每一项功能、要求与哪些零部件相关，有功能相关的零部件就存在失效的可能，即存在失效模式，这样做的目的也是为了DFMEA分析时尽可能将所有失效模式列全。具体操作时可以列一张表，将功能和要求纵向排列，零部件和匹配关系横向排列，对每一个纵横相交的点分析其是否相关，整理好的表格如图4所示。

2.4 标准DFMEA表潜在失效模式分析

将图4表中每一个功能和零部件相关的点作为一个FMEA行展开分析，一个功能可能有多种失效模式，如功能完全丧失、有功能但使用不方便以及有功能但性能下降等，每个失效模式应该单独一行，每种失效模式对应的失效后果是唯一的描述，不必要过多展开不同客户的不同反应。但每种失效模式的原因又可能是多个的，比如产品断裂的失效模式，原因可以是材料选择强度不足，也可以是结构设计强度不足，每一个原因应该单独分一行，某个原因对应的预防措施又有可能有多个，如参考设计标准，同类产品的对标参考设计，理论模型的计算分析等，多个预防措施可以写在一个行中，因为后面的探测手段与预防措施没有对应关系，不需要一一对应。探测是针对失效模式的探测手段，可以分为实物产品成型前的设计虚拟探测，和实物产品的装配、试验探测。严重度、频度、探测度的分值根据DFMEA标准模板中的推荐值进行打分。按此逐个失效模式分析完成后，产品一份完整的DFMEA就可以完成了，如图5所示。

3 将DFMEA预防和探测转化为检查清单

DFMEA中所有的预防措施都是为了避免对应失效模式的发生，且所有的预防措施定义都是在设计定稿前执行的，所以必须在产品设计定稿前针对预防措施全部检查一遍，这样DFMEA才能真正起到避免失效问题发生的作用。DFMEA中的探测一般都是针对产品制造出来后装车或试验情况实施的，同样也需要每一项都进行检查。检查最方便、快捷、有效的方法是使用清单逐个检查和记录，这样既好执行又不会漏。

3.1 编制设计检查清单

将预防中的具体措施和目标参数摘出来，分别填入同一行的两个列作为检查内容和目标。同时针对该内容标注是在CAS（造型面）阶段检查还是TG1（软模数据发布）或TG2（硬模数据发布）阶段检查，分别在同一行用不同的列表示，并将每个阶段的检查的结果和对结果的判断状态也放在同一行的两个列内，这样针对某个预防措施形成了完整的检查项。逐个把每一个预防措施建立一个检查行，完整的设计检查清单就完成了，如图6所示。

3.2 编制装车检查清单

将DFMEA潜在失效模式列的内容，与探测列中要求安装验证的探测内容摘出来，整理成装车检查清单，以方便完成DFMEA的探测检查工作。安装验证可分为零件自身匹配、EP装车和OTS装车三个阶段，分别列出。表格形式与设计检查清单类似，但将具体定量的目标值改成定性判断结果，因为在实车状态尺寸测量非常困难，有的甚至无法测量，为减少不必要的工作量，将设计阶段的部分定量的目标值改为定性的状态判断，这与装车问题BIR（Building Issue Report）发现原则也是一样的。另外还要将所检查的车辆编号记录在表格中，装车检查清单和检查结果如图7所示。

3.3 编制试验检查清单

将DFMEA潜在失效模式列的内容，与探测列中要求试验验证的探测内容摘出来，整理成试验检查清单，以方便完成DFMEA的探测检查工作。试验验证可分为零件自身试验、门盖开闭耐久SLAM试验和常规耐久路试试验三个类型，可以对试验中或试验后的零件和车辆进行检查，表格形式与装车检查清单类似，如图8所示。

4 编制指导检查的检查指导文件

根据以上三份检查清单，针对每一项检查内容编制具体详细的检查方法和步序，以便所有人的检查方法都一样，避免不同人的理解和操作不同而导致的结果差异。另外详细的检查指导文件还有利于新员工的操作使用，发挥体系流程文件在设计质量上的优势，规避由于工程师的个体经验、能力差异而导致的设计质量差异。本文不对检查指导文件作举例说明，不同的产品、不同的检查内容操作都不一样，指导文件越详细、越具体、越唯一越好，要让看的人知道如何操作，且仅有一种操作方式。

5 高RPN值的高风险项做DFSS项目

基础DFMEA中RPN值（严重度、频度、探测度的乘积）较高的行，说明其产生失效的风险较高，且没有有效的控制手段。针对此类疑难问题，可以应用DFSS（六西格玛设计）工具，发起DFSS项目进行重点研究，得出此问题的最佳设计方法作为预防手段，降低其探测度分值，从而降低RPN值。

图9所示，以举升尾门DFMEA中尾门与车身的面差问题RPN为140为例，远高于常规要求小于100的要求，主要是引起该问题的原因有密封条反力、气弹簧反力、电撑杆反力和缓冲块反力4个，每个因素对尾门钣金的变形影响量目前没有可靠的理论分析依据，只能等实车装配后才能确认验证。针对该问题我们做了一个DFSS项目，如图10所示，当初是因为现场问题严重才发起，并非DFMEA驱动，但是通过DFMEA的RPN值同樣也是可以发现这个高风险项的，并且可以早于实车装配。

通过DFSS项目，提前分析验证了密封条、气弹簧、电撑杆、缓冲块反力对尾门钣金变形的影响量，并且得出了一组最优的设计组合，可以直接用于新项目的设计中，在DFMEA中就有了有效的预防手段，从而将探测度从5降低到了3，RPN值也从140降低到84。

6 项目开发过程中快速高效完成DFMEA相关工作

在具体项目工作过程中，DFMEA是在基础DFMEA上建立，只需对产品新的特征或功能做DFMEA的更新，如果没有则直接继承基础DFMEA的内容，如图1所示。

项目产品设计完成后，用设计检查清单和设计检查指导书对产品进行检查，并形成设计检查报告，如图6所示;产品样件装车后，用装车检查清单和装车检查指导书对产品进行检查，并形成装车检查报告，如图7所示;产品开发试验、开关耐久试验以及路试后，用试验检查清单和试验检查指导书对产品进行检查，并形成试验检查报告。检查中发现有问题的地方，及时优化产品设计解决问题，同时更新DFMEA文件。项目完成后针对DFMEA的更新内容，对基础DFMEA做相应的更新，如此不断完善基础DFMEA，使其尽可能的包含所有的失效模式和预防控制手段，最终帮助产品开发少出问题或不出问题。

7 总结

通过基础DFMEA的建立，在项目开发过程中可以大大减少用于DFMEA编制的时间，且还能提高DFMEA的质量。通过在基础DFMEA上编制的设计检查清单、装车检查清单、试验检查清单，可以简单、快速、有效的发挥DFMEA在产品开发过程中的作用，避免和减少问题的发生。

参考文献

[1] 边红生.汽车生产企业如何构建DFMEA平台[J].汽车实用技术. 2010（01）：80-82.