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如何對DFMEA探測度進(jìn)行評分？

 

DFMEA的探測度是從設(shè)計驗證的探測措施的有效性角度進(jìn)行分析的，越容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，探測度的分值越低。

 

話說前兩天有朋友問，最近我們部門部分人對DFMEA的探測度打分的邏輯產(chǎn)生疑問，您能幫忙講講探測打分邏輯嗎？這是我們的探測度，請您幫忙看看？很多技術(shù)專家都認(rèn)為2和4應(yīng)該換下位置？

 

 

先說我的觀點，我認(rèn)為之所以會出現(xiàn)這樣的爭論，原因沒有搞清楚DFMEA設(shè)計驗證探測措施的時間、成熟度和探測機會。DFMEA的探測措施是從設(shè)計驗證措施的有效性角度進(jìn)行分析的，4分是通過不通過的驗證，看上去這種驗證非常的快，我們可能就認(rèn)為這種方法容易探測，分值更低。這是錯誤的，我們的DV設(shè)計驗證，不是檢驗，不是檢驗產(chǎn)品是否合格，是評價設(shè)計驗證的手段，是否能發(fā)現(xiàn)設(shè)計的缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，通過/不通過的測試通過了，就認(rèn)為驗證通過了，但很有可能沒有充分驗證。而失效測試的驗證，老化測試才能更充分地發(fā)現(xiàn)失效，發(fā)現(xiàn)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，所以打分更低一些。

 

探測度評估表分為探測能力、探測方法成熟度、探測機會等方面進(jìn)行綜合評估。探測能力包括了非常低、低、中、高、非常高，從這個角度評分的可操作性并不大。

 

 

探測方法的成熟度可以區(qū)分為設(shè)計凍結(jié)前、設(shè)計凍結(jié)后、新測試方法和沒制定測試方法等四個類別。

 

第一類是在設(shè)計凍結(jié)前進(jìn)行測試，設(shè)計凍結(jié)前一般使用原型樣件進(jìn)行測試，如果測試不合格，還可以修改圖紙，不會影響設(shè)計變更，或者說變更成本基本為零，因為這時工裝模具還沒有制作，這種情況下可以評2，3，4分。

 

第二類是在設(shè)計凍結(jié)后進(jìn)行測試，設(shè)計凍結(jié)后一般使用OTS正式工裝樣件進(jìn)行測試，如果測試不合格，需要走設(shè)計變更流程，產(chǎn)品重新進(jìn)行設(shè)計和變更，由于OTS樣件是由正式工裝制作出來的，所以當(dāng)產(chǎn)品驗證不通過，需要重新修改工裝模具，甚至需要重新制作新的工裝模具，可能會導(dǎo)致試生產(chǎn)或項目延誤。這種情況下可以評5，6，7分。

 

在通常情況下，使用DV原型樣件進(jìn)行的設(shè)計驗證就是設(shè)計凍結(jié)前的測試，而使用PV工裝樣件進(jìn)行的過程驗證就是設(shè)計凍結(jié)后的測試。為什么說是通常情況呢？目前由于開發(fā)周期越來越短，很多工廠并沒有制造原型樣件，直接開硬模，設(shè)計驗證DV和過程驗證PV一起做的。

 

第三類是新的測試方法，該測試方法沒有經(jīng)過驗證，可以評為8分。

 

第四類是沒有制定測試方法，就是沒有為探測失效模式或失效原因而特別制作測試方法，可以評為9，10分。

 

肯定有同學(xué)要問了，設(shè)計凍結(jié)前的測試評為2，3，4分，設(shè)計凍結(jié)后的測試評為5，6，7分，那2-4分，5-7分具體如何區(qū)分呢？

 

探測機會的評價，是從設(shè)計驗證措施的有效性角度進(jìn)行分析的，在設(shè)計凍結(jié)前的通過/不通過的測試評為4分，試驗到失效評為3分，老化測試評為2分。

 

 

有同學(xué)說，4分是合格或不合格的測試，這種方法驗證得非常快，認(rèn)為這種方法更容易探測，探測度分值應(yīng)該更低。這種說法是錯誤的，我們的DV設(shè)計驗證測試，不是檢驗，不是快速檢驗產(chǎn)品是否合格。是評價能否發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷或設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)的能力。假設(shè)經(jīng)過通過/不通過的測試后，我們就認(rèn)為產(chǎn)品驗證結(jié)束了，很可能沒有完全驗證到設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)。

 

比如我們設(shè)計一個電源，輸出電壓為24V(18-28)，我們根據(jù)設(shè)計圖紙制作了一個樣件進(jìn)行設(shè)計驗證，樣機功能測試結(jié)果為20V，結(jié)果在18-28V之間，我們就認(rèn)為設(shè)計驗證測試通過了嗎？如果我們認(rèn)為設(shè)計驗證通過，可以評為4分。

 

其實這種風(fēng)險是非常高的，功能輸出電壓是達(dá)成了目標(biāo)值了，但200小時后電壓還能滿足要求嗎？是不是會隨時間而衰退呢？在寒冷的天氣下或高溫的天氣下，電源的輸出功能還能滿足要求嗎？好像我們都沒有測試過。

 

DFMEA的探測措施是從探測失效的能力出發(fā)，有多大的可能、在何處、在何時能識別出設(shè)計缺陷或設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)。

 

失效測試是將產(chǎn)品裝在臺架試驗上一直測試，直到產(chǎn)品的功能失效才結(jié)束。比如電源的輸出電壓為24V(18-28)，裝在臺架試驗機上，一直測試到電壓衰退，看電壓隨時間的波動和衰退情況，在隨時間的測試過程中，能發(fā)現(xiàn)在通過/不通過測試中不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)計缺陷，從探測機會上來講比通過/通過的測試更有效，那么探測分值會低一點，所以評為3分。

 

也不是所有的項目都能做失效測試，或者說失效測試的時間成本比較高。比如電源的輸出電壓為24V(18-28)，測試到樣機失效，要3000小時以上。不可能等測試3000小時后再設(shè)計凍結(jié)，開發(fā)周期會嚴(yán)重延長。

 

老化測試就是加大測試的環(huán)境因素，運用加速老化測試的方法，讓那些設(shè)計缺陷可能盡早地顯現(xiàn)出來。比如電源的輸出電壓為24V(18-28)，加大電源的消耗、高溫高濕環(huán)境，將產(chǎn)品加速老化，是否能達(dá)到200小時，根據(jù)加速壽命測試的仿真分析模型或加速壽命的公式，樣機達(dá)到200小時，就能確保在正常的使用環(huán)境條件，達(dá)到3000小時以上。

 

由于加速老化測試比失效測試，能更快地發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，從探測機會上來講，老化測試比失效測試更有效，那么探測值分更低一點，所以評為2分。

 

如果必須使用OTS樣件在設(shè)計凍結(jié)后的測試，通過/不通過的測試評為5分，試驗到失效評為6分，老化測試評為7分。

 

 

同理在設(shè)計凍結(jié)后的通過/不通過的測試評為7分，試驗到失效評為6分，老化測試評為5分。

 

比如我們設(shè)計一個電源，輸出電壓為24V(18-28)，我們?nèi)绾尾邉濖炞C計劃呢？設(shè)計驗證是驗證功能是否實現(xiàn)呢？還是驗證所有的失效呢？大家一般想到的都是驗證功能是否實現(xiàn)，如果功能達(dá)成，就說明我們的設(shè)計達(dá)成了。

 

這樣草率的驗證，是不可能模擬所有的應(yīng)用場景及環(huán)境條件的。我們需要驗證是在所有的應(yīng)用場景下或環(huán)境條件下，失效是否出現(xiàn)。如果沒發(fā)現(xiàn)失效，可以反推出功能設(shè)計是合格的。

 

首先失效是從已知的功能中推斷出來的。

 

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(yù)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(yù)期時間間隔后操作。

 

對于一個電源來講，無電壓輸出、輸出電壓不足、輸出電壓過大這三個失效都是比較好驗證的，輸出電壓隨時間衰退、輸出電壓不穩(wěn)定（時高時夜低）、非預(yù)期的電壓輸出（發(fā)熱、噪音等反向、不對稱）、輸出電壓延遲等這些失效就不好驗證了。

 

所以針對電源輸出電壓為24V(18-28)，我們要策劃以下探測測試：

 

-電壓測試

 

-加速老化測試

 

-高低溫測試

 

-發(fā)熱、噪音測試

 

只有這些測試都合格的，我們才能證明電源設(shè)計時，選用的元器件是滿足要求的。

 

DFMEA案例：

 

電源/功能：輸出電壓

 

要求：輸出電壓24V(18-28V)

 

失效模式：輸出電壓小于18V

 

失效后果：XX功能下降

 

嚴(yán)重度：7分

 

失效原因：XX元器件選擇錯誤

 

預(yù)防措施：根據(jù)公司內(nèi)部的設(shè)計手冊選擇XX元器件

 

發(fā)生度：2分

 

探測措施：電壓測試

 

探測度：4分（由于在設(shè)計凍結(jié)前采用原型樣件進(jìn)行的通過/不通過的測試，所以是4分）

 

AP：L

 

優(yōu)化探測措施：加速電壓老化測試

 

探測度：2分（由于在設(shè)計凍結(jié)前采用原型樣件進(jìn)行的老化的測試，更容易地發(fā)生設(shè)計缺陷，所以是2分）

 

AP：L

 

我們再來說一下例子：

 

機油泵的泄壓閥的功能：當(dāng)油壓大于9Bar時，泄壓至油壓小于2Bar，泄壓時間小于20ms。

 

我們從已知的功能中推斷出失效，以下：

 

功能喪失，如：在油壓大于9Bar時，無法泄壓

 

部分功能，如：在油壓大于9Bar時，泄壓后的油壓大于2Bar

 

功能退化，如：3年10公里；

 

過度功能，如：無；

 

間歇性功能，如：無；

 

非預(yù)期功能，如：當(dāng)油壓未達(dá)到9Bar時，就啟動泄壓；

 

延遲功能，如：泄壓時間大于20ms

 

所以針對機油泵，我們要策劃以下探測測試：

 

-機油油壓測試

 

-泄壓測試、響應(yīng)時間測試

 

-高低溫測試

 

-發(fā)熱、噪音測試

 

-可靠性壽命測試等。

 

- ...

 

 

只有這些測試都合格的，我們才能證明機油泵設(shè)計時，葉片、轉(zhuǎn)子等材料及尺寸的設(shè)計是滿足要求的。

 

綜上所述，我們認(rèn)為DFMEA的探測度是從設(shè)計驗證的探測措施的有效性角度進(jìn)行分析的，越容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，探測度的分值越低。