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        DFMEA在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的拓展應(yīng)用

        2020-04-10 06:52:28周勇
        汽車實(shí)用技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品開(kāi)發(fā)指導(dǎo)書(shū)

        周勇

        摘 要:文章通過(guò)對(duì)DFMEA作用和意義的介紹,提出了將DFMEA中的預(yù)防措施、探測(cè)手段做成檢查清單,以方便在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及驗(yàn)證階段根據(jù)清單來(lái)完成DFMEA中的相關(guān)預(yù)防和探測(cè)工作。建立了一種新的、系統(tǒng)的、高效的DFMEA拓展應(yīng)用方法,提升了DFMEA在實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用方便性和實(shí)用性。

        關(guān)鍵詞:DFMEA;產(chǎn)品開(kāi)發(fā);設(shè)計(jì)檢查;檢查清單;指導(dǎo)書(shū);DFSS

        中圖分類號(hào):F273 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ?文章編號(hào):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

        在汽車行業(yè)從事研發(fā)工作十多年,所接觸和了解的企業(yè)中,因?yàn)門(mén)S16949體系認(rèn)證要求,DFMEA文件都有。但大部分公司沒(méi)能真正把DFMEA應(yīng)用到具體的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,有的是沒(méi)有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品完整全面的DFMEA文件,有的有了文件也沒(méi)有去逐個(gè)失效模式、失效原因、預(yù)防措施去檢查所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品,更沒(méi)實(shí)施和跟蹤DFMEA中探測(cè)驗(yàn)證手段和方法,淪為體系強(qiáng)制要求的擺設(shè)。分析出現(xiàn)這樣情況的原因主要有如下三點(diǎn):(1)DFMEA工作量大,企業(yè)不愿投入這么多人力;(2)整車和零部件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期緊張,沒(méi)有時(shí)間按DFMEA檢查設(shè)計(jì);(3)企業(yè)管理層對(duì)DFMEA的效益和價(jià)值不清楚、不認(rèn)可。

        1 DFMEA拓展應(yīng)用介紹

        DFMEA包含了已經(jīng)發(fā)生的失效模式和可能發(fā)生的失效模式。一份好的完整的DFMEA,產(chǎn)品99%的問(wèn)題都應(yīng)該已經(jīng)涵蓋在內(nèi),如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)階段就把這99%的問(wèn)題避免了,然后用100%的人力物力去攻克1%的問(wèn)題,產(chǎn)品何愁做不好。當(dāng)前需要有一種方法和手段將繁瑣的DFMEA變得快捷、簡(jiǎn)單、易用、有效,我結(jié)合十多年產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和負(fù)責(zé)部門(mén)設(shè)計(jì)體系文件推進(jìn)的工作經(jīng)驗(yàn),提出將DFMEA中的預(yù)防措施和探測(cè)手段轉(zhuǎn)換為檢查清單,在設(shè)計(jì)階段、裝車階段、試驗(yàn)路試階段分別有針對(duì)性的進(jìn)行檢查,再制定設(shè)計(jì)指導(dǎo)文件對(duì)如何檢查,如何做到預(yù)防措施中的指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,以便新員工也能上手完成檢查清單檢查工作,針對(duì)DFMEA中RPN值特別高的失效模式和原因,可以做DFSS(六西格瑪設(shè)計(jì))項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究和突破,找到有效預(yù)防措施降低探測(cè)度。該DFMEA拓展應(yīng)用方法尚未在公司實(shí)際運(yùn)行,本文以理論說(shuō)明和邏輯推理闡述了該應(yīng)用方法的有效性和方便性,詳細(xì)應(yīng)用流程圖參考圖1。

        2 建立產(chǎn)品完整的基礎(chǔ)DFMEA

        基礎(chǔ)DFMEA是針對(duì)某類產(chǎn)品,編制的普遍通用DFMEA文件,項(xiàng)目DFMEA是在基礎(chǔ)DFMEA上根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)增加條目編制而成的。

        2.1 收集過(guò)往產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)的歷史問(wèn)題,有:

        (1)設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;

        (2)制造、裝車出現(xiàn)的問(wèn)題;

        (3)零件試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)、整車試驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題;

        (4)量產(chǎn)銷售后出現(xiàn)的售后問(wèn)題。

        為了方便查找這些問(wèn)題的失效模式,可以將它們按功能和嚴(yán)重程度進(jìn)行分類整理,以汽車舉升尾門(mén)為例,整理好的歷史問(wèn)題如圖2所示。

        2.2 將系統(tǒng)和周邊零件做一組方框示意圖

        列出所有系統(tǒng)內(nèi)零件、與系統(tǒng)相鄰的周邊零件,并將零件之間的關(guān)系標(biāo)示表達(dá)出來(lái),這樣有助于分析功能和失效模式時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一目了然,避免分析時(shí)遺漏零件和匹配關(guān)系,汽車舉升尾門(mén)系統(tǒng)完整的方框圖如圖3所示。

        2.3 列出系統(tǒng)所有的功能、法規(guī)要求及重要技術(shù)要求

        任何失效模式都是對(duì)功能和要求的失效,因此列出這些功能有助于針對(duì)性的分析失效模式,避免遺漏。功能要從系統(tǒng)和產(chǎn)品常用功能、特殊功能、次要功能考慮羅列,技術(shù)要求從法規(guī)、裝配、維修、外觀、異響噪音等方面考慮羅列。再分析每一項(xiàng)功能、要求與哪些零部件相關(guān),有功能相關(guān)的零部件就存在失效的可能,即存在失效模式,這樣做的目的也是為了DFMEA分析時(shí)盡可能將所有失效模式列全。具體操作時(shí)可以列一張表,將功能和要求縱向排列,零部件和匹配關(guān)系橫向排列,對(duì)每一個(gè)縱橫相交的點(diǎn)分析其是否相關(guān),整理好的表格如圖4所示。

        2.4 標(biāo)準(zhǔn)DFMEA表潛在失效模式分析

        將圖4表中每一個(gè)功能和零部件相關(guān)的點(diǎn)作為一個(gè)FMEA行展開(kāi)分析,一個(gè)功能可能有多種失效模式,如功能完全喪失、有功能但使用不方便以及有功能但性能下降等,每個(gè)失效模式應(yīng)該單獨(dú)一行,每種失效模式對(duì)應(yīng)的失效后果是唯一的描述,不必要過(guò)多展開(kāi)不同客戶的不同反應(yīng)。但每種失效模式的原因又可能是多個(gè)的,比如產(chǎn)品斷裂的失效模式,原因可以是材料選擇強(qiáng)度不足,也可以是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足,每一個(gè)原因應(yīng)該單獨(dú)分一行,某個(gè)原因?qū)?yīng)的預(yù)防措施又有可能有多個(gè),如參考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),同類產(chǎn)品的對(duì)標(biāo)參考設(shè)計(jì),理論模型的計(jì)算分析等,多個(gè)預(yù)防措施可以寫(xiě)在一個(gè)行中,因?yàn)楹竺娴奶綔y(cè)手段與預(yù)防措施沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系,不需要一一對(duì)應(yīng)。探測(cè)是針對(duì)失效模式的探測(cè)手段,可以分為實(shí)物產(chǎn)品成型前的設(shè)計(jì)虛擬探測(cè),和實(shí)物產(chǎn)品的裝配、試驗(yàn)探測(cè)。嚴(yán)重度、頻度、探測(cè)度的分值根據(jù)DFMEA標(biāo)準(zhǔn)模板中的推薦值進(jìn)行打分。按此逐個(gè)失效模式分析完成后,產(chǎn)品一份完整的DFMEA就可以完成了,如圖5所示。

        3 將DFMEA預(yù)防和探測(cè)轉(zhuǎn)化為檢查清單

        DFMEA中所有的預(yù)防措施都是為了避免對(duì)應(yīng)失效模式的發(fā)生,且所有的預(yù)防措施定義都是在設(shè)計(jì)定稿前執(zhí)行的,所以必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)定稿前針對(duì)預(yù)防措施全部檢查一遍,這樣DFMEA才能真正起到避免失效問(wèn)題發(fā)生的作用。DFMEA中的探測(cè)一般都是針對(duì)產(chǎn)品制造出來(lái)后裝車或試驗(yàn)情況實(shí)施的,同樣也需要每一項(xiàng)都進(jìn)行檢查。檢查最方便、快捷、有效的方法是使用清單逐個(gè)檢查和記錄,這樣既好執(zhí)行又不會(huì)漏。

        3.1 編制設(shè)計(jì)檢查清單

        將預(yù)防中的具體措施和目標(biāo)參數(shù)摘出來(lái),分別填入同一行的兩個(gè)列作為檢查內(nèi)容和目標(biāo)。同時(shí)針對(duì)該內(nèi)容標(biāo)注是在CAS(造型面)階段檢查還是TG1(軟模數(shù)據(jù)發(fā)布)或TG2(硬模數(shù)據(jù)發(fā)布)階段檢查,分別在同一行用不同的列表示,并將每個(gè)階段的檢查的結(jié)果和對(duì)結(jié)果的判斷狀態(tài)也放在同一行的兩個(gè)列內(nèi),這樣針對(duì)某個(gè)預(yù)防措施形成了完整的檢查項(xiàng)。逐個(gè)把每一個(gè)預(yù)防措施建立一個(gè)檢查行,完整的設(shè)計(jì)檢查清單就完成了,如圖6所示。

        3.2 編制裝車檢查清單

        將DFMEA潛在失效模式列的內(nèi)容,與探測(cè)列中要求安裝驗(yàn)證的探測(cè)內(nèi)容摘出來(lái),整理成裝車檢查清單,以方便完成DFMEA的探測(cè)檢查工作。安裝驗(yàn)證可分為零件自身匹配、EP裝車和OTS裝車三個(gè)階段,分別列出。表格形式與設(shè)計(jì)檢查清單類似,但將具體定量的目標(biāo)值改成定性判斷結(jié)果,因?yàn)樵趯?shí)車狀態(tài)尺寸測(cè)量非常困難,有的甚至無(wú)法測(cè)量,為減少不必要的工作量,將設(shè)計(jì)階段的部分定量的目標(biāo)值改為定性的狀態(tài)判斷,這與裝車問(wèn)題BIR(Building Issue Report)發(fā)現(xiàn)原則也是一樣的。另外還要將所檢查的車輛編號(hào)記錄在表格中,裝車檢查清單和檢查結(jié)果如圖7所示。

        3.3 編制試驗(yàn)檢查清單

        將DFMEA潛在失效模式列的內(nèi)容,與探測(cè)列中要求試驗(yàn)驗(yàn)證的探測(cè)內(nèi)容摘出來(lái),整理成試驗(yàn)檢查清單,以方便完成DFMEA的探測(cè)檢查工作。試驗(yàn)驗(yàn)證可分為零件自身試驗(yàn)、門(mén)蓋開(kāi)閉耐久SLAM試驗(yàn)和常規(guī)耐久路試試驗(yàn)三個(gè)類型,可以對(duì)試驗(yàn)中或試驗(yàn)后的零件和車輛進(jìn)行檢查,表格形式與裝車檢查清單類似,如圖8所示。

        4 編制指導(dǎo)檢查的檢查指導(dǎo)文件

        根據(jù)以上三份檢查清單,針對(duì)每一項(xiàng)檢查內(nèi)容編制具體詳細(xì)的檢查方法和步序,以便所有人的檢查方法都一樣,避免不同人的理解和操作不同而導(dǎo)致的結(jié)果差異。另外詳細(xì)的檢查指導(dǎo)文件還有利于新員工的操作使用,發(fā)揮體系流程文件在設(shè)計(jì)質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì),規(guī)避由于工程師的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)、能力差異而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)質(zhì)量差異。本文不對(duì)檢查指導(dǎo)文件作舉例說(shuō)明,不同的產(chǎn)品、不同的檢查內(nèi)容操作都不一樣,指導(dǎo)文件越詳細(xì)、越具體、越唯一越好,要讓看的人知道如何操作,且僅有一種操作方式。

        5 高RPN值的高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)做DFSS項(xiàng)目

        基礎(chǔ)DFMEA中RPN值(嚴(yán)重度、頻度、探測(cè)度的乘積)較高的行,說(shuō)明其產(chǎn)生失效的風(fēng)險(xiǎn)較高,且沒(méi)有有效的控制手段。針對(duì)此類疑難問(wèn)題,可以應(yīng)用DFSS(六西格瑪設(shè)計(jì))工具,發(fā)起DFSS項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究,得出此問(wèn)題的最佳設(shè)計(jì)方法作為預(yù)防手段,降低其探測(cè)度分值,從而降低RPN值。

        圖9所示,以舉升尾門(mén)DFMEA中尾門(mén)與車身的面差問(wèn)題RPN為140為例,遠(yuǎn)高于常規(guī)要求小于100的要求,主要是引起該問(wèn)題的原因有密封條反力、氣彈簧反力、電撐桿反力和緩沖塊反力4個(gè),每個(gè)因素對(duì)尾門(mén)鈑金的變形影響量目前沒(méi)有可靠的理論分析依據(jù),只能等實(shí)車裝配后才能確認(rèn)驗(yàn)證。針對(duì)該問(wèn)題我們做了一個(gè)DFSS項(xiàng)目,如圖10所示,當(dāng)初是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題嚴(yán)重才發(fā)起,并非DFMEA驅(qū)動(dòng),但是通過(guò)DFMEA的RPN值同樣也是可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)的,并且可以早于實(shí)車裝配。

        通過(guò)DFSS項(xiàng)目,提前分析驗(yàn)證了密封條、氣彈簧、電撐桿、緩沖塊反力對(duì)尾門(mén)鈑金變形的影響量,并且得出了一組最優(yōu)的設(shè)計(jì)組合,可以直接用于新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中,在DFMEA中就有了有效的預(yù)防手段,從而將探測(cè)度從5降低到了3,RPN值也從140降低到84。

        6 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中快速高效完成DFMEA相關(guān)工作

        在具體項(xiàng)目工作過(guò)程中,DFMEA是在基礎(chǔ)DFMEA上建立,只需對(duì)產(chǎn)品新的特征或功能做DFMEA的更新,如果沒(méi)有則直接繼承基礎(chǔ)DFMEA的內(nèi)容,如圖1所示。

        項(xiàng)目產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后,用設(shè)計(jì)檢查清單和設(shè)計(jì)檢查指導(dǎo)書(shū)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查,并形成設(shè)計(jì)檢查報(bào)告,如圖6所示;產(chǎn)品樣件裝車后,用裝車檢查清單和裝車檢查指導(dǎo)書(shū)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查,并形成裝車檢查報(bào)告,如圖7所示;產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試驗(yàn)、開(kāi)關(guān)耐久試驗(yàn)以及路試后,用試驗(yàn)檢查清單和試驗(yàn)檢查指導(dǎo)書(shū)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查,并形成試驗(yàn)檢查報(bào)告。檢查中發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的地方,及時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決問(wèn)題,同時(shí)更新DFMEA文件。項(xiàng)目完成后針對(duì)DFMEA的更新內(nèi)容,對(duì)基礎(chǔ)DFMEA做相應(yīng)的更新,如此不斷完善基礎(chǔ)DFMEA,使其盡可能的包含所有的失效模式和預(yù)防控制手段,最終幫助產(chǎn)品開(kāi)發(fā)少出問(wèn)題或不出問(wèn)題。

        7 總結(jié)

        通過(guò)基礎(chǔ)DFMEA的建立,在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以大大減少用于DFMEA編制的時(shí)間,且還能提高DFMEA的質(zhì)量。通過(guò)在基礎(chǔ)DFMEA上編制的設(shè)計(jì)檢查清單、裝車檢查清單、試驗(yàn)檢查清單,可以簡(jiǎn)單、快速、有效的發(fā)揮DFMEA在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的作用,避免和減少問(wèn)題的發(fā)生。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 邊紅生.汽車生產(chǎn)企業(yè)如何構(gòu)建DFMEA平臺(tái)[J].汽車實(shí)用技術(shù). 2010(01):80-82.

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