戴明環在DFMEA開展過程中的應用研究

季佳盛

摘 要：DFMEA是APQP新產品開發流程中極為重要的一環，在實踐過程中遇到了DFMEA編寫過于籠統流于形式的問題。將戴明環（PDCA循環）的管理方法引入到DFMEA的分析編寫工中可以較好地解決這一問題。

關鍵詞：DFMEA；APQP；戴明環；產品功能分析矩陣

中圖分類號： TB472；TB114.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）34-31-3

0 引言

設計潛在失效模式及影響分析法（Design Failure Mode & Effect Analysis）即DFMEA是一套完整的事故預防分析方法，也是重要的質量工具。它常用于產品可靠性試驗研究，產品主要特性分析以及新技術風險分析等工作中，是新產品研發的基礎工具之一。在國外，DFMEA除了在汽車行業外，在制造業已經得到了很廣泛應用，受到各企業的高度重視。DFMEA設置的初衷是為了在問題發生之前就能做到提早發現，乃至通過設立合理的措施來規避問題的發生。其主要手段是通過充分的小組討論，分析出產品的特性，主要失效的模式、產生的原因及造成的后果，進而找到合理的方法來規避失效的發生，或者降低失效的影響。

筆者所在公司主要進行氣動產品的開發及生產，DFMEA是產品研發中的一項重要工具。但是在實踐過程中還是存在一些問題，導致最終DFMEA的工作只是流于表面，其成果對解決實際問題幫助有限。這一現象產生的主要原因在于DFMEA的分析工作開展得不夠細致，導致分析過程不清晰，分析結果過于籠統。為了解決這一問題，可以通過將PDCA的管理方式運用于DFMEA的分析編寫工作。

1 運用PDCA管理DFMEA

1.1 DFMEA在APQP中的實施過程

產品研發是產品最終實現的基礎，采取APQP流程來管理產品研發。在典型的APQP產品研發流程中，DFMEA是較早開展的關鍵工作之一。在如圖1所示的APQP流程中，DFMEA會在項目的策劃階段就啟動，并將會在產品/過程設計確認之后完結。

由圖1可知DFMEA的編寫工作幾乎貫穿整個APQP過程，為了能夠將DFMEA分析工作更有序、細致地開展下去，可以將PDCA的管理理念引入到DFMEA編寫中。所謂PDCA（戴明環）是英語單詞Plan（計劃）、Do（執行）、Check（檢查）和Action（行動）的首字母。PDCA循環就是遵循這個順序進行管理工作的方式。將DFMEA工具與APQP產品開發過程相結合的話，DFMEA的整個撰寫過程也可以分為策劃、評定執行、實施反饋和持續改進四個階段。

1.2 第一階段：策劃階段

策劃階段通常在產品開發項目團隊建立之后就開始，也就是在項目策劃階段。團隊成員會開始收集所需要的開發產品的應用，設計結構等相關信息及歷史相關產品的DFMEA文檔和相關質量文件記錄。這些都會作為DFMEA的輸入帶入到下一階段的工作中。在這一過程中，質量工程師需要提供歷史相關產品的主要失效模式記錄及相關客戶的反饋信息，工藝工程師需要對可能的零件的安裝方式及接口界面提供建議，采購工程師需要就選用的材料及可能的加工工藝提供自己的意見，而最重要的是要收集客戶對于產品的特性要求。這些內容都是一份合格的DFMEA所不可缺少的輸入條件。

1.3 第二階段：評定執行階段

第二階段將完成DFMA編寫工作的80%，所以這一階段對于DFMEA的編寫至關重要。在APQP研發過程中，這一過程將在產品設計階段完成。持續改進這一PDCA的關鍵理念在這一階段也有所運用。

為了完善撰寫工作，設計工程師會將收到的各方輸入信息整理匯總，最終形成產品潛在失效模式的初稿。在設計工程師將失效后果、失效起因、當前的預防及探測手段等內容完善后，整個項目團隊應就潛在失效模式的初稿進行一次評審，并將每一項的意見反饋到相應的條目中，之后設計工程師針對這些反饋的內容更新入產品潛在失效模式表，并形成第一版文件。其主要過程如圖2所示。

這一過程中最主要的工作有三項。

第一項是根據輸入明細產品功能分析矩陣，再通過產品功能分析矩陣可以得到針對產品的潛在失效模式列表。這也是做好DFMEA工作最關鍵的一步。整個過程如圖3所示。

在這一過程中需要留意的是必須要清楚地理解客戶對產品的需求。在將所有零件界面及產品功能羅列清楚之后將其互相之間的相關性標注后就能得到明細的產品功能分析矩陣。如表1所示，通過這些相互關系表示的就是產品的潛在失效模式。

第二項工作是針對這些潛在失效模式進行風險評估，即通常所說的RPN。風險評估通常會涉及以下三個系數：

潛在失效后果/嚴重度SEV：這一要素將評價每一個單獨失效模式所引發的最差后果，通常嚴重度失效模式的評價會通過評估客戶的感受來進行評價打分。嚴重度評價從最低的無影響到影響舒適度再到最高的無警告嚴重危害共分為十檔。要降低嚴重度的系數只有通過更改設計才能實現。

潛在失效起因/頻度OCC：潛在失效起因主要是通過失效模式發生的可能性來進行評判的。在這一項中需要列出失效模式的每一個失效起因 或者失效機理，以方便規劃相應的補救措施。最常用的潛在失效起因的分析工具是魚骨圖。而失效起因發生的頻度從最低的幾乎不會發生到最高的幾乎不能避免不發生也分為十檔。要改善潛在失效起因發生的頻度可以通過更改產品設計或者可以通過更改產品裝配檢驗的流程來實現，頻度也可以通過設計驗證試驗來進行檢測。

現行預防及探測手段/探測度DEC：這一要素指當前采用的預防失效模式發生或可以識別失效模式發生的方法，主要通過探測度來進行評判。目的是預防失效的發生或者可以在過程中識別出失效的發生或者失效可能性。其評判標準從最低的設計控制方法幾乎肯定能找出潛在的起因/機理及后續的失效模式到最高的設計控制方法將不能找出潛在的起因/機理及后續的失效模式，或根本沒有設計控制方法也分為10檔。要改善失效模式的探測度可以通過改善設計或者也可以通過改變檢測方法的方式來實現。

探測度、頻度、嚴重度三項的乘積就是風險順序數，該指標是DFMEA中最核心的評價指標，用以表示設計風險的大小。RPN=SEVxOCCxDEC 。通常情況下嚴重度超過7或者RPN>100的情況下必須對該失效模式采取改善或更正措施。制定的建議改善措施必須要有指定的負責人及目標實施時間。

最后一項工作就是將初步得出的RPN與項目小組其他成員分享，正規的方式是通過組織基于失效模式的設計評審，通過小組成員的群策群力來完善潛在失效模式表，如表2所示。

1.4 第三階段：實施反饋階段

這一階段實施時期主要是在設計及過程確認階段。其主要工作是將執行階段制定的針對高RPN的檢測或改善手段和措施的執行情況進行追蹤，主要的手段是通過設計工程師設計的產品驗證試驗以及批量生產中得到的相關產品檢測數據來對改善手段進行評價。然后將這些更新的探測度、頻度或嚴重度更新入潛在失效模式表，并得到新的RPN數值。之后得到完整的潛在失效模式表如表3所示。

1.5 第四階段：持續改進階段

這一階段從DFMEA策劃開始，直至在項目收尾后結束。持續改進指的是在設計及設計驗證，產品驗證的整個過程中，任何項目團隊成員如果發現新的失效模式，需要將它告知設計工程師并進行相應的評估，對主要的失效模式需要維護潛在失效模式表。同時如果有任何針對已有主要失效模式的新的改善建議也需要提出并進行團隊評審。可以說持續改善階段既是對評價執行的監督也是對實施反饋的完善，最終得到的成果是項目可交付的設計潛在失效模式表。對于持續改善最關鍵的一點是要做到群策群力，DFMEA的撰寫工作并不僅僅是研發工程師個人的職責。雖然研發工程師是DFMEA的主要負責人，但只有整個團隊的共同努力才能將DFMEA工作做好。

2 結語

企業想要在激烈的市場競爭中占得一席之地，必須采用符合行業特性的方式方法來進行新產品的開發，縮短產品開發周期，提高新產品的質量，增加新產品研發項目的成功率。可以說企業研發的水準直接關系到企業的命運。針對復雜程度高、開發周期長的氣動產品開發項目，采用融入PDCA循環理念編寫DFMEA的工具能夠更完善地對產品失效模式進行剖析，并且更準確地制定失效預防或改善措施，從而對新產品開發的風險進行良好地管理。

參 考 文 獻

[1] 奚立峰，徐剛.FMEA在過程管理中的應用[J].工業工程與管理，2002（1）：27-29.

[2] 南江華，孫麗麗.汽車設計階段DFMEA閉環控制可靠性方法研究[J].中國質量，2014（8）.