質量工具-DFMEA

1.前言

DFMEA在很多的公司推行已有很多年了， DFMEA真真做好的項目，估計也不多，大部分項目的DFMEA，是因為流程的需要為完成任務而做，沒有真真的找出及評價產品設計中潛在的失效及其後果，沒有真真的找到能夠避免或減少這些潛在失效發生的措施,導致很多潛在的風險在驗證階段變成問題或直接漏出到量產或市場。

2.DFMEA介紹：

DFMEA：Design Failure Mode and Effect Analysis，設計失效模式及影響分析， DFMEA可以描述為一組系統化的活動，其目的是：（a）認可並評價產品/過程中的潛在失效以及該失效的後果；（b）確定能夠消除或減少潛在失效發生機會的措施；（c）將全部過程形成文件。DFMEA是對確定設計或過程必須做哪些事情才能使顧客滿意這一過程的補充。設計FMEA是由負責設計的工程師/小組主要採用的一種分析技術，用以最大限度地保證各種潛在的失效模式及相關的起因/機理已得到充分的考慮和說明。對最終的項目以及與之相關的每個系統、子系統和部件都有應進行評估。FMEA以最嚴密的方式總結了設計一個部件，子系統或系統時小組的設計思想（其中包括根據以往的經驗可能會出錯的一些項目的分析）。這種系統化的方法體現了一個工程師在任何設計過程中正常經歷的思維過程，並使之規範化和文件化。

FMEA是一種非常有效的先期預防的分析技術，強調的是「事前的預防」，而不是「事後的追悔」 。

DFMEA的作用：

1.有助於對設計要求的評估及對設計方案的相互權衡；

2.有助於製造和裝配要求的最初設計；

3.提高在設計/開發過程中已考慮潛在失效模式及其對系統和產品 運行/使用影響的可能性(概率)；

4.對制定全面、有效的設計實驗計劃和開發項目，提供更多的信息；

5.根據潛在失效模式對顧客的影響，對其進行排序列表，進而建立一套改進設計和開發試驗的優先控制系統；

6.為推薦和跟蹤降低風險的措施提供一個公開的討論形式；

7.為將來分析研究現場情況、評價設計階段的更改及開發更先進的設計，提供參考。

DFMEA實施的過程順序

項目/功能

簡單描述被分析的過程或模塊、功能描述。填入被分析項目的名稱和其他相關信息（如編號、零件級別等）。用儘可能簡明的文字來說明被分析項目滿足設計意圖的功能,包含系統、子系統或零件的信息。如USB模塊、WiFi模塊、Airplay模塊、結構布局、結構ID、軟體升級、souce切換等。

要求描述每個模塊的功能要求，如USB 2.1A iPad電流充電、WiFi性能指標要求等

潛在失效模式

所謂潛在失效模式是指部件、子系統或系統有可能會未達到或不能實現項目/功能欄中所述的預期功能的情況（如預期功能失效）。這種潛在的失效模式可能會是更高一級的子系統或系統的潛在失效模式的起因或者是更低一級的部件的潛在失效模式的影響後果。

潛在失效影響潛在失效的影響定義為顧客感受到的失效模式對功能的影響。要根據顧客可能發現或經歷的情況來描述失效的後果，要記住顧客既可能是內部的顧客也可能是最終用戶。如果失效模式可能影響安全性右對法規的符合性，要清楚地予以說明。失效的後果應按照所分析的具體的系統、子系統和系統之間存在著一種系統層次上的關係。例如，一個零件可能會斷裂，這樣會引起總成的振動、從而導致一個系統間歇性運行。系統的間歇性運行可能會造成性能的下降並最終導致顧客的不滿。分析的意圖就是在小組所擁有的知識層次上，儘可能地預測到失效的後果。

嚴重度

嚴重度是相應於所給定失效模式的最嚴重後果的分數，嚴重度對每一個FMEA都是相對分數。降低嚴重度分數只能透過對系統、子系統、零件或過程的設計變更。建議的評分標準：過程設計組對評價準則和分級規則應意見一致，即使因為個別過程的分析作了修改也應一致 備註：建議不要對評分為9,10分的評分標準進行修改，失效模式的嚴重度為1分的不需要再做進一步的分析。

DFMEA的嚴重度(Severity)判別簡易流程

DFMEA嚴重度評估的參考評分標準

等級

本欄目是用來對需要附加過程式控制制的零部件、子系統或系統的一些特殊過程特性進行分級的(如關鍵、主要、重要、重點等)。 這個欄位也可用來突出工程評估高優先度的失效模式。 如果在過程FMEA中確定了某一分級，應通知SE系統工程師，因為它可能會影響有關確定控制項目標識的工程文件。 特殊產品或過程特性符號以及它們的使用直接依公司的規定政策在本書中不予以標準化。

潛在失效模式機理

潛在失效起因是指失效是怎麼發生的，並依據可以糾正或控制的原則來描述。 針對每一個潛在失效模式，在儘可能廣的範圍內，列出每個可以想到的失效起因。如果起因對失效模式來說是唯一的，也就是說如果糾正該起因對該失效模式有直接的影響，那麼FMEA考慮過程就完成了。但是失效的許多起因並不是相互獨立的、唯一的，要糾正或控制一個起因，需要考慮諸如試驗設計之類的方法，來明確那些根本起因起主要作用，那些起因容易得到控制，應描述這些起因，以便針對那些相關的因素採取糾正措施。典型的失效機理可包括但不限於：規定的材料不正確, 設計壽命設想不足, 演算法不正確, 軟體規範不當, 規定的公差不當, 表面精加工規範不當 .

頻度（OCCURRENCE）

頻度是指具體的失效起因／機理(列於前一欄目中)發生的頻率。頻度的分級數著重在其含義而不是數值，預防或控制失效的起因／機制只有藉由產品或過程的變更才能影響到發生度分數。 可以以1~10級來估計潛在失效原因／機制的發生度。 必須確認使用一致的發生度分數系統，對FMEA範圍而發生度是一個相對的分數可能不反應真實的發生度。 「可能的失效率」是根據過程實施中預計發生的失效來確定的。如果能從類似的過程中獲取數據，那麼可以用統計數據來確定頻度的級數(頻度數)，除此以外，可以用下表左側欄目中的文字描述和任何適用於類似過程的歷史數據來進行主觀評價。 過程設計組對評價準則和分級規則應意見一致，即使因為個別過程分析作了修改也應一致。 為保證一致性，應採用下面的頻度分級規則當指導。

DFMEA頻度評估的參考評分標準

現行過程式控制制措施

現行的過程式控制制是儘可能地阻止失效模式的發生，或則探測將發生的失效模式的控制的描述。這些控制方法可以是象防錯夾具之類的過程式控制制方法，或者SPC，也可以是過程后評價。評價可在目標工序進行，也可在後續工序進行。 有二種製程式控制制方法可以考慮 : 預防措施：阻止失效起因／機理或失效模式／後果的發生，或減少其發生率。 檢查措施：查明起因／機理，查出失效模式，並找到糾正措施。

探測度

探測度是對列在過程式控制制欄位的最佳的檢查控制的相應分數。對每一個FMEA的範圍不易探測度是一個相對的分數。為了達成較低的分數，通常計劃的過程式控制制應當改善。 假設失效已發生，然後評價所有「現行過程式控制制方法」阻止有該失效模式或缺陷的部件發送出去的能力。不要擅自推斷：因為頻度低，不易探測度數也低(比如使用「控制圖」時)。一定要評價過程式控制制方法找出不易發生的失效模式的能力或阻止它們的進一步蔓延。 隨機質量抽查不大可能查明某一孤立缺陷的存在，也不影響不易探測度數值的大小。以統計原理為基礎的抽樣檢查是一種有效的不易探測度控制方法。

DFMEA的探測度(DETECTION)評估的參考評分標準

風險度RPN

風險順序數是嚴重度（S）、頻度（O）和探測度（D）的乘積。RPN=（S）X （O）X （D）在單一FMEA範圍內，此值（1-1000）可用於設計中所擔心的事項的排序。

建議措施

建議措施的主要目的是通過改進設計，降低風險，提高顧客滿意度。應首先針對高嚴重度，高RPN 值和小組指定的其它項目進行預防/糾正措施的工程評價。任何建議措施的意圖都是要依以下順序降低其風險級別：嚴重度，頻度和探測度。

一般實踐中，不管其RPN 值是多大，當嚴重度是9 或10 時，必須予以特別注意，以確保現行的設計控制或預防/糾正措施針對了這種風險。只有設計更改才能導致嚴重度的降低。只有通過設計更改消除或控制失效模式的一個或多個起因/機理才能有效地降低頻度。增加設計確認/驗證措施將僅能導致探測度值的降低

責任人&目標完成日期

填入每一項建議措施的責任組織的名稱和個人的姓名以及目標完成日期。

措施實施后結果在確定了預防/糾正措施以後，估計並記錄嚴重度、頻度和探測度值的結果。計算並記錄RPN的結果。如果沒有採取任何措施，將相關欄空白即可。所有修改了的定級數值應進行評審。如果認為有必要採取進一步措施的話，重複該項分析。焦點應永遠是持續改進。

3.DFMEA方法

在最初的DFMEA過程中，要求負責設計的SE工程師能夠直接地、主動地聯繫所有有關部門的代表。這些專長和責任領域應包括（但不限於）裝配、製造、設計、分析/試驗、可靠性、材料、質量、服務和供方以及負責更高或更低一層次的總成或系統、子系統或部件的設計領域。FMEA應成為促進各相關部門之間相互交換意見的一種催化劑，從而推進小組協作的工作方式。

FMEA包含了兩種分析方式：

第一: 使用歷史數據，針對相似產品、 服務、 保證數據、 顧客抱怨、 及其他可取得信息，加以定義失效。

第二: 使用統計推論、模擬分析、同步工程及可靠度工程等以確認及定義失效。如果正確及適當地使用，FMEA 方法會使評價行動更準確及更有效率。

注意事項:

DFMEA以採取行動為主 ；

必須確定職責並記錄履行日期；

功能，潛在失效模式，潛在失效影響盡量以專業術語+數據描述；

潛在失效機理，現行設計控制，現行設計探測也盡量具體+聚焦描述

嚴密周到，注重細節，多問幾個為什麼，找到根本原因；

專人管理，有始有終，跟蹤到底；

基於事實，減少猜測，最大限度的使用數據和量化方法。

4.DFMEA跟蹤管理

負責設計的工程師應負責保證所有的建議措施已被實施或已妥善落實。FMEA是一個動態文件，它應在設計概念最終形成之時或之前開始，在產品開發的各個階段，發生更改或獲得更多的信息時，持續予以更新；它不僅應體現最新的設計水平，而且還應體現最新相關措施，包括開始生產後所發生的措施。

負責設計的工程師採用幾種方式來保證所關注的問題得到明確並且所建議的措施得到實施。這些方式包括但不限於以下內容：a· 保證設計要求得到實現,b· 評審工程圖樣和規範,c· 確認這些已反映在裝配/生產文件之中,d· 評審過程FMEA和控制計劃

5.DFMEA案例

在約會前，都會考慮存在哪些可能影響到約會的不良因素並排除糾正，因為我們都知道在約會時出了問題，我們需要花很大力氣才能彌補，甚至永遠失去彌補的機會。在產品開發中也是一樣，這就是DFMEA。