DFMEA之失效分析 解读

10/10DFMEA之失效分析DFMEA的第四步失效分析的目的是识别失效原因，失效模式及失效后果，并使用失效网显示它们的关系以进行风险评估，DFMEA失效分析的工具是失效树、失效网。

失效分析的主要目标：

1、识别结构元素下功能的潜在失效；

2、建立失效链，失效模式、失效原因及失效后果；

3、失效关系可视化；

4、客户的失效与供应商关联起来；

什么是DFMEA的失效？

当输入、控制和干扰因子处于可允许的范围内，由于错误的功能设计，产生了错误的或出现了不期望的边界效应。系统和子系统失效模式是根据功能损失或劣化来描述的，可能的失效是从功能中推断出来的，不是头脑风暴瞎整出来的，失效模式的短语是“名词”加“动词组合成的，机油泄漏。应用确切的指标、数据、事实来描述失效，失效的描述必须是清晰和可理解，不能写不符合、不OK、失效、中断等此类的描述，不足以帮助我们去找到失效原因。通常一个功能可以有多种失效。

大家都说，失效不是头脑风暴出来的，那到底是如何分析得出的呢？

失效是从已知的功能推断出来的，我们DFMEA中的功能中推断出七种失效类别，一个功能不一定会出现所有的七种失效，但要考虑以下的七种失效类别。

功能丧失，如：无法操作、突然失效；

部分功能，如：性能损失；

功能退化，如：性能随时间损失／衰退；

过度功能，如：操作超出可接受阈值；

间歇性功能，如：操作随机启动-停止-启动，

非预期功能，如：在错误的时间操作、意外方向、不相等性能，

延迟功能，如：非预期时间间隔后操作。

举例：

灯泡的功能是发光、照明；

灯灭了是功能丧失；

只有一盏灯亮，有一盏灯不亮，那是部分功能，性能损失；

灯点亮200小时后，亮度下降，那是功能退化；

灯太亮，那是过度功能，超出预期；

灯在点亮时发热，发热是不预期的要求，那是非预期的功能；

安全气囊在20ms内点爆，那是功能延迟。

图上绿色的是功能，红色就是发生故障，也就是失效。功能的失效由功能推导出来的，下面对应七种失效的状态，

1、突然失效，也就是功能丧失；

2、随时间变化，就是功能可靠性，功能随时间退化；

3、间歇性失效，功能有时候有，功能有时候又没有了

4、功能过度或功能不足；

5、非预期执行，在错误的时间操作、意外方向、不相等性能；

6、不满足功能等级的要求；

7、功能错误的方向；

失效链有三个不同的层面构成，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，它的上一级功能的失效是失效后果，它的下一级功能的失效是失效原因。

根据功能推导出失效模式，失效后果及失效原因，在失效分析过程中形成失效链。

聚焦元素的失效是失效模式，与其关联的是失效后果和失效原因。

到底失效被认为是失效后果、失效模式还是失效原因，取决于你聚焦的是哪一层级，如系统、子系统、组件还是零件？

聚焦元素的失效是失效模式，它的上一级功能的失效是失效后果，它的下一级功能的失效是失效原因。

下面来用起动机的例子说明一下，

第一级：动力系统，

第二级：起动机，

第三级：传动机构，

第四级：拨叉，

第五级：材质。

案例中的聚焦元素是传动机构，那么传动机构功能的失效就是失效模式，基于电磁控制机构位移不能实现和飞轮的啮合，

失效后果就是它的上一级较高级别：起动机，上一级的功能的失效是失效后果，失效后果是启动开关闭合信息和输入电源时无转速输出。

失效原因是它的下一级较低级别：拨叉，下一级功能的失效是失效原因，失效原因是拨叉耐磨性能不足。

失效后果是失效模式的后果，对失效模式对应较高一级产品，不论是内部的，还是外部的产品，车辆的最终用户，适用的法律法规，我们要从多个客户的角度理解失效后果。

对客户的影响后果是客户可能会注意或碰到的后果，包括对安全影响。一个失效模式有多个后果，包括了多个内部的失效后果及外部客户相关的失效后果。

最终用户车辆使用者的失效后果示例，包括：听到噪音、外观体验差、闻到难闻的气味、车辆无法启动、不能实现某种功能，如不能转向、刹车失灵等。

失效模式是可能无法满足或提供预期功能，失效模式不是头脑风暴瞎整出来的，是从功能任务中推断出来的，前面已经讲过了，失效模式从功能中，使用七种失效类型中推断出的。失效模式来源于功能，应使用技术术语来描述。

在进行DFMEA分析时，假设按照设计目的进行制造和组装，如果历史数据显示制造过程中存在缺陷，团队可以自行决定是否进行例外处理，是否考虑在设计优化，以减少或消除在制造过程中产生缺陷。

总的来讲，失效模式是定义为零件、子系统或系统可能失去符合或提供预期功能的情况，因为每三级构成FMEA的结构关系，失效模式可以是更高一级产品的失效原因，也是较低级别的失效后果。

系统级失效模式的示例包括如下：不能传递扭矩，脱离得太快、不脱离、无信号传递等。

组件级或零件级的失效模式是硬件的失效，如组件破裂、变形、断裂、松脱、氧化等。

失效原因是失效模式发生的原因，失效原因造成的后果是失效模式，尽有可能识别每一种失效模式的所有潜在原因。在功能分析中的参数图的噪音因素是可能的失效原因，尽有可能的简明、完整地列出，以便针对失效原因制定预防措施和探测措施。

应针对具体的失效模式，识别出所有影响相应功能的技术参数的影响，如电机的输出扭矩过小（当电机为三层关系中的较低级别时）。从导致产品发生功能失效模式或潜在失效模式的那些物理、化学或生物变化过程等方面，寻找失效模式发生的直接原因，如转子的外形尺寸，长度10+-0.1mm。从外部因素（如其他产品的失效、使用、环境和人为因素等）方面，寻找产品发生失效模式的间接原因，这就是参数图中的噪音因素，如环境温度、湿度等。

失效原因来源于下较低级别的功能失效模式、要求和潜在噪音因子（参数图中的干扰因子，是间接失效原因），我们从从系统及零件设计因素、噪音（干扰）因素、DFM可制造性、软件问题等四个层次展开原因分析，失效的直接原因为下一较低级别的功能性能设计不完善，如选择了错误的材料、几何尺寸外径过大或过小，表面硬度过小等。

噪音因子包括了系统交互、随时间变化、外部环境、车辆使用者的错误行为、人体制造变化等五个方面，也是失效模式的间接失效原因。失效原因还包括缺少可制造稳健设计，如几何形状允许向后或倒置安装零件，零件缺乏明显的设计特征，运输容器设计导致零件划伤或粘在一起，零件处理导致损坏等。

软件问题也作为系统及组件的失效原因，当然也可以将软件进行结构分析为软件模块、单元等进行单独的风险分析，软件FMEA我们在下一次单独讲解。

对失效网进行逻辑连接时，用下面的提问是非常有效的，将失效原因链接到失效模式，应自问，失效模式为什么或发生？将失效后果链接到失效模式，应自问，失效模式发生时产生了什么后果?

我们研究的案例是起动机，聚焦元素是起动的传动机构，那么传动机构对应的失效是失效模式，它的上一较高级别是起动机，起动机对应的失效是失效后果，它的下一较低级别是拨叉，拨叉对应的失效是失效原因，传动机构的位移为什么不能实现和飞轮的啮合？因为拨叉材料选择错误引起耐磨性能不足。传动机构的位移不能实现和飞轮的啮合时，会生产什么后果和影响？起动机在启动开关闭合信息和输入电源时，无法转速和扭力输出。

每三层构成FMEA的失效关系，根据失效网，我们将失效网填入表格中，今天我们以传动机构为关注元素，将关注元素的失效填入中间的格子里，失效模式是“基于电磁控制机构位移不能实现和飞轮的啮合”，那么他们的上一较高级别为起动机，将起动机的失效填入上一级，失效后果：有启动开关闭合信号和输入电源时无转速输出，下一级较低级别是拨叉，将拨叉的失效填入下一级，拨叉耐磨性能不足。

DFMEA新版表格将结构分析、功能分析与失效分析融入到表格中，每三层结构成DFMEA的数据结构关系，三层结构树的关系是起动机、传动机构、拨叉，聚焦元素是传动机构，它的上一级较高级别是起动机，它的下一级较低级别拨叉。

功能网的三层数据结构关系，聚焦元素的功能是基于电磁控制机构