DFMEA在水龙头产品研发中的应用

Technology and Equipment 工艺与装备DFM EA在水龙头产品研发中的应用Application of DFMEAin plumbing new product design and development张振华(品谱(厦门)工业有限公司，福建厦门361026)摘要:DFMEA是一个新产品开发阶段常用的分析工具，其使用可以提高设计的可靠性，降低设计风险。

本文结合水龙 头的产品特点,介绍了 DFEMA工具的使用方法，如怎样列出产品的潜在失效点、如何确定潜在失效后果的风险度、频度和可 探测度，如何计算及采取措施降低风险优先数RPN。

关键词:研究开发;失效模式及后果分析中图分类号:TS914文献标识码:A文章编号:1005-1937(2019)01-039-04Abstract: DFMEA is a commonly used analysis tool in the stage of new product development. Its use can improve the reliability of design and reduce the design risk. Combining with the product characteristics of taps, this paper introduces the application meth­ods of DFEMA tools, such as how to list the potential failure points of products, how to determine the risk, frequency and detectabili­ty of potential failure consequences, and how to calculate and take measures to reduce the risk priority number RPN.Key words:research and development;failure mode and consequence analysis设计是一个比较抽象的过程。

为了保证设计出来的产品可以满足终端用户的使用要求,需要用到一些分析工具来预测设计风险，提高可靠性。

目前在研发工作中常用的设计分析工具有运动仿真分析、有限元分析、公差累计分析等等。

DFMEA是 其中一个最普遍和常用的设计分析工具。

DFMEA 的全称是 Design Failure Mode and Effect Analysis，即设计失效模式与后果分析。

DFMEA的目的是帮 助研发工程师识别和评估新设计的产品可能会发生的潜在失效及失效如果发生其产生的后果，确定可以消除或减少失效发生机会的行动计划,并以文件的形式记录整个过程。

DFMEA重点关注的是设计本身，在做DFMEA 的时候，不考虑制造过程中的问题，以保持对设计问题的聚焦。

对于制造问题，有对应的PFMEA (Process Failure Mode and Effect Analysis)来研究生产工艺流程导致产品的潜在失效及改善措施。

同样的在做PFMEA的时候，不考虑设计问题。

DFMEA和PFMEA各司其职,来保证产品设计和生 产制造的可靠性。

DFMEA是一个系统的设计工 具，可以将设计过程中需要考虑的问题全面的呈现 出来，然后对设计风险比较高的地方制定行动计划、追踪改善措施，再重新进行风险评估。

DFMEA 可以应用在新产品开发、对现有产品的改进或者在 新的环境下使用现有的产品等情况。

DFMEA在设 计之初就可以开始进行，然后在设计改进过程中逐渐趋于完善。

DFMEA表格中有很多项目，编制表格最早需 要确定的就是设计项目或者功能、潜在失效模式和 潜在失效模式的影响。

简单讲，就是新产品在哪些 方面有可能产生失效，如果失效了会怎样,对客户 的影响是什么。

1DFMEA可能失效的列表在进行DFMEA编写的时候，首先需要考虑新 设计有哪些方面可能会产生失效，在确认失效项目 的同时，列出失效模式和失效后果。

完整的DFMEA应该包含以下项目的考虑：1.1零部件自身可能产生的问题。

比如设计一个 弹簧，要考虑材料是否选择正确，工作状态是否会 应力过大，长期寿命是否可以保证。

1.2零件和零件之间配合的界面会出现什么样的 问题。

比如水龙头把手和本体配合间隙是否到位，会不会产生干涉,或者间隙太大导致不美观。

作者简介:张振华(1980-),女,工程师，主要从事水龙头产品的研发。

工艺与装备 Technology and Equipment1.3产品功能和使用方面会出现什么样的问题。

对于水龙头而言，就是冷热水出水是否正常，有没 有漏水，水流量是否稳定，把手是否转动灵活，表面 是否易清洁等等。

1.4产品测试和认证会出现什么样的问题。

比如 能否满足目标销售市场的国家标准、行业标准和企 业内部标准（如水龙头产品销售美国市场需要ASME 112.18.1的认证，需要NSF认证等）；产品测试是否能通过(包括强度、可操作性、承压性能以及 耐久性能等);哪些测试比较有风险。

1.5产品安装会出现什么样的问题。

比如水龙头 连接到用户出水管的安装螺母型号是否准确，螺牙 能不能配得上。

特殊的螺丝有没有配安装工具。

特别的安装注意事项有没有在说明书上备注清楚。

产品保修件是否完备，保修时是否需要配备专 用工具。

2失效后果的严重度、频度和探测度评估2.1严重度的评估失效后果的严重度从1到10来表示，数字越大 代表严重度越高。

对于水龙头产品来说，最严重的 失效就是没有任何预兆的情况下，产品没有使用的 时候，在墙壁里面或者台盆下面发生漏水,这种泄 露一旦发生，对用户会造成严重的财产损失，生产 厂家也需要承担高昂的赔付费用。

水龙头产品设 计对失效严重度的评估如表1所示。

表1水龙头产品DFMEA严重度指标后果评定准则:后果的严重度严重度无警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，它是在没有任何失效预兆的情况下，产品没有使用的时候，在墙壁里面或者密封的台盆下方漏水10有警告的严重危害这是一种非常严重的失效形式，是在具有失效预兆的前提下所发生的，产品没有使用的时候，水槽下方或者浴室柜下方漏水9很高产品在使用的时候，水槽下方或者浴室柜下方漏水8高台社方漏水7中等水嘴部位持续出水，无法关闭6低没有漏水，但水龙头无法正常操作5很低可以开关水，但其他功能无法使用4轻微产品部分功能丧失，如水流的时候伴有噪音，或水流形状不规则3很轻微产品的某项功能与期望值不符，客户认为是一个问题，如花洒有串水现象2无产品的某项功能与期望值不符，客户不认为是一个问题，但是带来不便，比如水龙头容易脏，沾上手指印1注:公司内部资料，经作者整理2.2频度的评估频度是判断工厂生产合格的该设计的产品，在 用户的使用过程中，失效发生的可能性会有多大。

频度等级分为1到10级，等级越高,说明失效发生 的可能性越大，具体评估如表2所示。

2.3探测度的评估探测度是指在设计和制造过程中，该失效是否 容易探测出来。

探测度指数也是从1到10表示，探 测度越髙，表示这个失效越不容易被发现。

具体评 估如表3所7K〇3 R P N的计算及制定行动计划来改善RPNDFMEA里面的严重度、频度、探测度打分完成 以后，三个得数相乘，就获得了 RPN的分数。

RPN(Risk Priority Number)是风险优先数的意思。

RPN 分数越高,代表此项的风险越高，如表4所示。

不同公司对于RPN高于多少的情况需要采取 行动有各自的规定。

例如，本公司内部规定，当某 一项潜在失效模式RPN大于80分的时候,必须采 取设计控制或者探测控制来降低严重度、频度或探 测度的某一项或者某几项，定出责任人和建议措施Technology and Equipment 工艺与装备表2 DFMEA频度指标失效发生可能性可能的失效率频度数彡1/210很高:失效几乎是不可避免的1/391/88高:反复发生的失效1/2071/806中等:偶尔发生的失效1/40051/200041/150003低:相对很少发生的失效1/1500002极低:失效不太可能发生矣1/15000001注:公司内部资料，经作者整理的完成日。

通常在研发阶段能采用的设计改善措 施包括:FEA分析、公差累积分析、手板测试、参考 现有产品进行设计改进等。

4评估改善方案的结果，并重新评估RRN DFMEA所列的各项改善措施完成以后，依照 改善结果，研发团队需要按照DFMEA的流程，重新 评估潜在失效的严重度、频度和探测度，算出新的 RPN值，对比之前的RPN值,看潜在的失效风险能 不能真正得到控制，并及时更新DFMEA文件进行 存档，如表5所示。

表3 DFMEA探测度指标探测性评价准则：由设计控制可探测的可能性探测度绝对不肯定设计控制将不能和/或不可能找出潜在的原因/机理及后续的失效模式，或根本没有设计控制10很极少设计控制只有很极少的机会能找出潜在原因/机織后续的失效模式9极少设计控制只有极少的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式8很少设计控制只有很少的机会找出潜在原因/机舰后续的失效模式7少设计控制只有较少的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式6中等设计控制有中等的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式5中上设计控制有中上等多的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式4多设计控制有较多的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式3很多设计控制有很多的机会找出潜在原因/机理及后续的失效模式2几乎肯定设计控制几乎肯定就能找出潜在原因/机理及后续的失效模式1注:公司内部资料，经作者整理DFMEA的评估不是某一个人完成的,需要由 设计工程师、装配和制造工程师、质量部、生产部、市场部以及技术专家等人组成的团队共同完成评表4水龙头产品DFMEA(节选)项目功能潜在失效模式潜在失效影响严重度S斗港潜在失效起因/机理频度现行预防设计控制现行探测设计控制探测度D风险顺序数RPN0-R IN G扭曲参考R89-X W E X龙检査长栓组内组装后，长栓与栓塞密封客户3头配合尺寸及公差设计0-R IN G装配后形态。

4840-RIN G位置0-RIN G,密封失效抱怨0-R IN G参考R89-X W E X龙检查矽脂涂抹3头配合尺寸0-R IN G484不均及公差设计矽脂涂抹是否均勻。

把手内配合本体孔歪斜参考R89-X W E X龙制作歪斜检具，检测2头配合尺寸把手成型孔是否存540及公差设计在歪斜不良。

把手安装后把手安装后客户4歪斜歪斜抱怨连接螺钉歪斜3参考R89-X W E X龙头配合尺寸及公差设计制作螺纹与螺钉外形同轴度检具，检测螺纹机加工是否歪斜。