DFMEA分析要不要分析到特性层？

blackhappy 2022-09-14 发布于陕西

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今日话题：DFMEA分析要不要分析到特性层？

DFMEA结构分析是否要分析到特性层，是由产品的设计责任与范围所决定的，选型件和黑匣子件不用再往下分解。

话说前几天有朋友私信我，在您不忙时，请教您一个问题，在做DFMEA分析时，结构分析的最低级别我们一般识别的是零件，分析到特性级好像有困难，如果分析到特性级，那上一级的零件的功能和要求描述啥呢！多谢您。

首先感谢这位朋友提出这么专业的问题，因为我一直认为一个好的问题比答案更重要。但我的这位朋友其实也是业界非常厉害的精英，在质量系统、工具方面肯定比我要厉害。我只是在FMEA上研究的时间多一点而已，我试着回答一下这个问题。如果有什么补充或不对的地方，请大家指正。

对于是否在结构分析时，要不要分解到特性层。也就是将产品的设计分解为：系统--子系统--组件--零件--特性，有人认为，只需要分析到零件层，结构树与BOM表一致。

也有人认为，必须分析到特性层，不然就没零件级的FMEA，而零件工程师的分析对象就是零件，但让零件工程师写零件的功能与失效，好像又写不出来。

为什么会有这样的争论呢？鲜老师你怎么看？

先说我的观点，我认为之所以会出现这样的争论，大家没有搞清楚设计责任的范围，边界图用虚线定义了分析的范围，虚线内表示分析的内容包括哪些？分析的内容中有各大组件、零件等，有一些零件不是你的设计责任，如紧固件，工程师选择一个标准型号即可，还有黑匣子件，如电机，工程师根据转速及扭力的要求选择一种电机型号，针对这些组件及零件，不用分析到特性层。所以到底要不要写特性层，是由你的设计责任来决定的，这个零件是你设计的，那么就一定要分解到特性层。有人要说，分解到特性层后，零件的功能与要求不好定义，那是产品的技术功底与FMEA方法论没掌握好所致的。

DFMEA的第二步结构分析的目的，识别并将分析的产品分解为系统、子系统、组件及零部件，使用结构树、边界图来表达系统及零部件的关系，在DFMEA结构分析的工具有边界图、结构树。运用边界图来识别分析范围的内外部组件及零件的接口关系，使用结构树对分析范围的产品逐层分级。

DFMEA结构分析中将系统分解为子系统、组件、零件和特性级，动力系统分解为起动机、传动机构、拨叉、材料性能及尺寸。

每三层构成FMEA的结构关系，聚焦元素（中间层）是系统那就是系统级的DFMEA，图示中聚焦的元素是起动机。

每三层构成FMEA的结构关系，聚焦元素（中间层）是子系统那就是子系统级的DFMEA，图示中聚焦的元素是传动机构。

每三层构成FMEA的结构关系，聚焦元素（中间层）是零件那就是零件级的DFMEA，图示中聚焦的元素是拨叉。

结构树分层排列系统元素，并通过结构连接说明依赖关系。为了保证整个系统结构树的清晰并防止冗余，每个系统元素只存在一次，每个系统元素下的结构都是独立的结构；系统元素之间的交互作用可能描述为功能，并由功能网表示；

结构树从左向右进行分解，每一个子系统或组件要考虑他们的独立的功能，从右至左，应考虑零件与零件之间的装配关系。但要注意的是，在系统、子系统的分析上，重点放在“功能”上，应针对产品的功能层次关系划分约定层次。比如传动机构、电动机等都应有独立的功能。在零件层次上，重点放在“物理结构上”，应针对产品的硬件结构层次关系划分约定层次。如拨叉在驱动齿轮的装配关系。

案例中，为什么电机不再往下分解了？因为没有设计责任，我们的工程师是选型设计，从我们系统需求出发，根据电机的性能数据选择一种电机的型号。所以电机不再分解组件及零件了，因为下一级的设计责任是供应商的。

案例中，为什么电阻不再往下分解了？因为没有设计责任，我们的工程师是选型设计，从电子原器件目录中，根据自己的产品要求选择一个技术参数符合的规格。所以电阻不再分解到材料与尺寸，因为下一级的设计责任是电子元器件供应商的。

案例中，为什么螺栓不再往下分解了？因为没有设计责任，我们的工程师是选型设计，从标准紧固件目录中，根据自己的产品要求选择一个M5,8.8级规格的螺栓。所以紧固件螺栓不再分解到材料与尺寸，因为下一级的设计责任是紧固件供应商的。

是不是所有的紧固件都不用分解到特性层呢？当然不是，还是要看设计责任，比如，在实际的产品设计时，标准目录中的紧固件不能满足我的需求，要设计非标件才能满足上一级的功能要求，对螺栓的螺纹、强度有特殊要求。总之，这个螺栓是你设计的，材料是你选的，尺寸是你设计的，而不是从标准库中选一个标准件，那么在做DFMEA的结构分析中，就要将该实体分析到材料与尺寸。零件工程师以零件为聚焦元素，零件的失效为失效模式，材料选择错误与尺寸（螺纹深度过长或短）是失效原因，上一级组件的失效是失效后果。

零件：螺栓的功能是提供紧固强度

要求：强度达到50N以上

失效模式：紧固强度小于50N以下

失效后果：组件**功能下降

失效原因一：螺栓螺纹深度不足

失效原因二：螺栓表面硬度设计不足

可能有同学问，材料还能不能再分解？当然是可以的，这个还是要看你的设计范围与设计责任了。

我曾经在巴斯夫上DFMEA的课程，他们生产的就是基础化学品，从属性上讲就是材料，你说如何做结构分析。将材料分解为树脂，再树脂分析为配方与分子式。他们的科学家，注意了不是工程师，是从分子式开始设计的，那么分子式就是你的最底层。

案件中，为什么壳体要分解到特性和尺寸呢？因为壳体是你的设计责任与范围，这样以壳体为聚焦元素，才会产生零件级的DFMEA，零件级的失效是失效模式，上一级的组件失效是失效后果，下一级特性的失效是失效原因。