DFMEA与QFD

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QFD的四个阶段

如下图，是质量功能展开的四个步骤。产品设计是其中的第二个阶段。在理论上我们可以高度概括地抽象为，产品设计工作就是把产品的功能要求向产品特性的翻译转换过程。

 

我们可以把产品的功能要求看作函数Y，而把产品特性看作自变量x，因而会有函数关系式：

这里F是各种工程技术函数关系式的一般意义上普遍表达方式，不同的技术方案会带来不同的函数关系式形式，当然其相应的自变量也会发生变化。

产品设计工作就是要选择合适的技术方案，选择合适的自变量的取值范围。而产品设计的好坏，就取决于我们设计之后是否能够很好地达到预期的内外部顾客所期望的功能要求Y。

对于一个产品来说，例如机油泵，应该具备多项功能，例如泵油的功能、运动的功能（其实是为了实现泵油功能而必不可少的支撑功能），而每项功能又往往存在着多项功能要求。例如泵油功能的容积流量要求、容积效率要求、机械效率要；运动功能的传递扭矩要求、NVH要求等；

这样就会有好多个从函数y到自变量x的函数关系式。当我们把分析对象的这些函数关系中的y和x排列在一起，就会形成一个产品的功能要求和产品特性的二维矩阵。

这个表格分为五个部分：

——最左边：功能及功能的要求；

——左边第二部分；功能要求的权重；

——右上边：产品特性；

——中间：相关矩阵；

——右下边：产品特性的客户影响系数。

这就是产品设计的QFD，它是上图完整的质量功能展开中的第二步。

QFD质量功能展开，是英文Quality Function Deployment首字母的缩写。在现产品开发项目过程中，QFD是从调查研究产品目标客户群体最终使用者的客户需求开始的。然后把客户需求通过四个翻译转换过程，转换为过程控制要求。

DFMEA用到的是QFD第二步，产品设计的QFD，是从产品的功能要求到产品特性的翻译转换。PFMEA用到的是第三步，从产品特性到过程特性的翻译转换。

 

产品设计的任务

对于产品设计工作来说，就是要首先识别出所选定研究对象所有预期的功能，以及识别出所有的预期的功能要求。这些功能及其要求，绝大部分会来自于上级系统，来自于产品的最终客户的功能期望，例如汽车的客户，层层分解，一直传递到我们的分析对象。也有可能来自相关系统、相连系统，或者生产过程。总之对产品设计人员来说，最关键的第一步就是要识别出所有的功能，识别出所有的功能要求。或者从客户那里得到这些要求。

进行产品设计的第二步，就是要实现这些功能和功能要求：

——我们要选择合适的技术方案；

——然后，选择合适的技术参数的大小，包括公称值和公差。

同样的功能一般会有多种技术方案来解决。孰优孰劣，一般会从所能实现的性能的好坏、性价比、成本、是否容易生产加工，是否容易失效等角度考虑，进行综合比较。

选定技术方案、选定技术参数大小，从Y找X就是产品设计。选择好了技术方案，选择好了技术参数的大小，再求解Y，看看Y是不是满足预期的那个期望的范围，就是设计验证的工作。

 

什么是产品设计的失效模式和失效原因？

产品设计没设计好，就是失效。失效模式，就是我们所期望的产品所要实现的效果没有达到。而什么是产品的效果，就是功能的要求。

因而，产品设计的失效模式就是产品的功能要求没有达到预期的期望。换一句话说，就是Y没有达到期望。

而Y是由函数关系式来实现的：

Y没达到预期的期望，其原因就是自变量X没设计好。要么是某个x没搞好，要么是x之间的合理搭配没搞好。自变量中也包含了随机要素δ的影响。

当我们用函数关系式的方式识别出了所有影响Y的自变量x之后，不就是可以识别出所有影响预期功能的潜在的失效模式了吗？不就是可以识别出所有的失效引起的原因了吗？

 

DFMEA和DQFD的关系

如下图：

当我们面对一张完整的产品设计的质量功能展开表时，就可以识别出所有的预期功能的失效模式和失效原因了。

对应质量功能展开左边的功能要求，逐项识别功能要求Y，它们没有满足相应的预期就是失效模式。针对每一条失效模式，按照质量功能展开表中所识别出的与相应的y有影响的x，逐条考虑设计没设计好这个x，就是失效模式产生的原因。

对照着质量功能展开表，考虑采用什么样的设计手段才能够把x设计选择好，就是现有控制的预防措施。而考虑设计好了x之后，如果一旦Y不满足，我们如何才能及时发现这样的设计风险，就是现有控制的预防措施。

预防措施从设计方法的选择角度考虑，例如正向设计计算、参考对标产品、基于经验数据、借助设计手册等。探测措施是从设计验证的不同时机、模拟验证还是实物验证、整机还是单件的不同层级的试验、不同测试手段等角度考虑。

 

完整的DFMEA流程

再来回顾一下完整的DFMEA流程。

 

利用结构树支撑功能树，利用功能树来支持产品设计的质量功能展开。这样保证质量产品QFD能够完整。利用产品QFD来识别预期功能的失效模式和影响分析。

利用界面矩阵图来识别非预期功能的失效模式和影响分析。

预期功能的失效模式、非预期功能的失效模式，加在一起才汇总成所有可能的潜在失效模式。

我们利用历史经验质量问题数据库，不是简单地补充某一条具体的失效模式，而是利用相关信息来提醒在结构树分析、功能树分析、界面矩阵分析中的漏项。这样往往一条历史经验，可以提醒我们发现好多风险。