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边界图

为什么说DFMEA边界图中识别接口关系,是为了功能分析提供基础?

作者:鲜万世 时间:2021-10-28

【技术分享】为什么说DFMEA边界图中识别接口关系,是为了功能分析提供基础?

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以下文章来源于鲜万世质量频道 ,作者Martin鲜万世

鲜万世质量频道.

话题

为什么说DFMEA识别接口关系,就是功能分析?

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在DFMEA的结构分析中,运用结构树建立产品的结构层次关系,运用边界图(框图)识别系统、组件及零件的接口关系,物理接触是基础,通过物理接触来实现传递能量、信息交流、交换物质及人机交互等功能。


话说前几天有朋友在微信中谈到,DFMEA的第二步结构分析,使用结构树建立产品的结构层次关系,运用边界图识别接口关系,输出结构树和边界图,有的公司叫框图、方块图,好像做完了没有用处?有人说边界图识别接口关系,非常地重要,但接口分析为后续的DFMEA分析起到什么作用不是很清楚?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,是没有搞清楚接口分析的目的?通过五种类型的接口分析,其目的是识别接口背后的功能,比如A与B的结构是紧固螺栓连接,紧固连接只是形式,螺栓是介质,其功能是为了达成A与B的结构强度,所以在结构分析中识别接口关系,是为识别其背后的接口功能,为DFMEA第三步功能分析中提供基础。

在DFMEA第二步结构分析中,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;

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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,比如电动机有独立的功能,输出转速和扭力,传动机构将电动机的机械能传递给发动机的飞轮,也就是说,在系统、子系统的分解上,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。

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结构树的优点是产品结构层次清晰,每三层构成一组FMEA结构关系,聚焦元素的失效是失效模式,它的下一层结构的失效是失效原因,它的上一层结构的失效是失效后果,如传动机构是聚焦元素,那么传动机构的失效是失效模式,起动机的失效是失效后果,拨叉的失效是失效原因。

结构树的缺点是缺少零件之间的接口关系,当组件为聚焦元素时,其失效可能是接口失效,在结构树上没有体现。

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边界图(框图)的优点是识别系统、组件及零件之间的接口关系,在新版FMEA中定义了五种接口关系,最基础的接口是物理接触。如焊接、粘接、铆接、紧固、卡接、过盈配合、间隙等。通过物理接触及介质来实现产品的功能。


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1、通过物理接触传递电能,如蓄电池/电源线与电磁控制机构的物理接口是卡接,其功能为供电,是一种能传递。见上图的边界图。
2、通过物理接触传递信息,如开关/电源线与开关的物理接口是卡接,其功能是传递启动信号,是一种信息交流。见上图。
3、通过物理接触交换物质,如高低压油管通过焊接,其接口功能是交换物质。
4、通过物理接触人机交互,如方向盘与人的手是物理接触,其接口功能是操作方向盘,是一种人机交互。

所以鲜老师认为五种类型的接口中,物理接触是基础,其目的是为了达成组件及系统的功能。通过物理接触来传递能量、信息交流、交换物质及人机交互。


案例分析:
白板笔的笔杆与笔帽之间的物理接口是卡接/过盈配合,其功能是保持密封,保护笔头,防止墨水挥发。
功能:通过笔杆与笔帽之间卡接,保持密封,保护笔头,防止墨水挥发
要求:卡接力大于XXNm,保持密封
失效模式:卡接力小于XXNm
失效后果:墨水干掉,无法写字
失效原因:与卡接接口相关的零件特性,接口设计不合理所致
原因一:笔帽的内径过大
原因二:笔杆的外径过小
原因三:卡接/过盈配合尺寸链设计不合理

通过案例说明,白板笔的笔杆与笔帽通过物理接触卡接来实现保护笔头,防止墨水挥发的功能。

综上所述,鲜老师认为在DFMEA的结构分析中,运用结构树建立产品的结构层次关系,运用边界图(框图)识别系统、组件及零件的五大类型接口关系,其中物理接触是基础,通过物理接触实现来传递能量、信息交流、交换物质及人机交互等功能。

作者简介:

鲜万世:TUV莱茵FMEA专家之一,微信公众号主编,FMEA相关原创技术文章200多篇。在欧美日世界500强制造业集团公司,相关质量管理的经验超过10年;擅长于汽车制造系统及其零部件制造与质量改进项目的培训与咨询·;建立了精益成熟度评价系统,并为上汽大众汽车、延锋伟世通建立了精益评估系统;擅长FMEA、ISO9001、IATF16949等与质量有关的管理体系以及质量改进的工具应用。

R-FMEA是基于业界标准和最佳实践开发而成的失效模式及影响分析软件。它基于FMEA工程应用行业-汽车行业的标准和最佳实践,融合国可工软团队十几年的可靠性咨询和服务经验, 基于产品结构树和工艺流程图,通过向导式的分析过程, 建立产品设计的DFMEA(设计FMEA)和产品制造的PFMEA(工艺FMEA), 并可以扩展到SFMEA(系统FMEA)、MFMEA(机器FMEA)、 FMECA(故障模式、影响和危害性分析)等不同的应用。


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与传统的FMEA分析方法和软件相比,R-FMEA最大的特点是通过其七步的分析流程, 构建了关联紧密的FMEA基础数据关系,即FMEA主模型。FMEA主模型体现了类三维模型概念,既包括了结构之间、功能之间、失效之间的关联关系, 又包括了结构、功能、失效、措施、风险值(S、O、D)之间的关联关系。这些关联关系在分析过程中逐步创建,并保存于底层数据库中。通过FMEA主模型,工程人员可以根据需要构建简单的或者及其复杂的FMEA分析, 并实现企业知识的积累和快速重用。