如何对DFMEA探测度进行评分？

 

DFMEA的探测度是从设计验证的探测措施的有效性角度进行分析的，越容易发现设计缺陷或薄弱环节，探测度的分值越低。

 

话说前两天有朋友问，最近我们部门部分人对DFMEA的探测度打分的逻辑产生疑问，您能帮忙讲讲探测打分逻辑吗？这是我们的探测度，请您帮忙看看？很多技术专家都认为2和4应该换下位置？

 

 

先说我的观点，我认为之所以会出现这样的争论，原因没有搞清楚DFMEA设计验证探测措施的时间、成熟度和探测机会。DFMEA的探测措施是从设计验证措施的有效性角度进行分析的，4分是通过不通过的验证，看上去这种验证非常的快，我们可能就认为这种方法容易探测，分值更低。这是错误的，我们的DV设计验证，不是检验，不是检验产品是否合格，是评价设计验证的手段，是否能发现设计的缺陷或薄弱环节，通过/不通过的测试通过了，就认为验证通过了，但很有可能没有充分验证。而失效测试的验证，老化测试才能更充分地发现失效，发现设计的薄弱环节，所以打分更低一些。

 

探测度评估表分为探测能力、探测方法成熟度、探测机会等方面进行综合评估。探测能力包括了非常低、低、中、高、非常高，从这个角度评分的可操作性并不大。

 

 

探测方法的成熟度可以区分为设计冻结前、设计冻结后、新测试方法和没制定测试方法等四个类别。

 

第一类是在设计冻结前进行测试，设计冻结前一般使用原型样件进行测试，如果测试不合格，还可以修改图纸，不会影响设计变更，或者说变更成本基本为零，因为这时工装模具还没有制作，这种情况下可以评2，3，4分。

 

第二类是在设计冻结后进行测试，设计冻结后一般使用OTS正式工装样件进行测试，如果测试不合格，需要走设计变更流程，产品重新进行设计和变更，由于OTS样件是由正式工装制作出来的，所以当产品验证不通过，需要重新修改工装模具，甚至需要重新制作新的工装模具，可能会导致试生产或项目延误。这种情况下可以评5，6，7分。

 

在通常情况下，使用DV原型样件进行的设计验证就是设计冻结前的测试，而使用PV工装样件进行的过程验证就是设计冻结后的测试。为什么说是通常情况呢？目前由于开发周期越来越短，很多工厂并没有制造原型样件，直接开硬模，设计验证DV和过程验证PV一起做的。

 

第三类是新的测试方法，该测试方法没有经过验证，可以评为8分。

 

第四类是没有制定测试方法，就是没有为探测失效模式或失效原因而特别制作测试方法，可以评为9，10分。

 

肯定有同学要问了，设计冻结前的测试评为2，3，4分，设计冻结后的测试评为5，6，7分，那2-4分，5-7分具体如何区分呢？

 

探测机会的评价，是从设计验证措施的有效性角度进行分析的，在设计冻结前的通过/不通过的测试评为4分，试验到失效评为3分，老化测试评为2分。

 

 

有同学说，4分是合格或不合格的测试，这种方法验证得非常快，认为这种方法更容易探测，探测度分值应该更低。这种说法是错误的，我们的DV设计验证测试，不是检验，不是快速检验产品是否合格。是评价能否发现设计缺陷或设计的薄弱环节的能力。假设经过通过/不通过的测试后，我们就认为产品验证结束了，很可能没有完全验证到设计的薄弱环节。

 

比如我们设计一个电源，输出电压为24V(18-28)，我们根据设计图纸制作了一个样件进行设计验证，样机功能测试结果为20V，结果在18-28V之间，我们就认为设计验证测试通过了吗？如果我们认为设计验证通过，可以评为4分。

 

其实这种风险是非常高的，功能输出电压是达成了目标值了，但200小时后电压还能满足要求吗？是不是会随时间而衰退呢？在寒冷的天气下或高温的天气下，电源的输出功能还能满足要求吗？好像我们都没有测试过。

 

DFMEA的探测措施是从探测失效的能力出发，有多大的可能、在何处、在何时能识别出设计缺陷或设计的薄弱环节。

 

失效测试是将产品装在台架试验上一直测试，直到产品的功能失效才结束。比如电源的输出电压为24V(18-28)，装在台架试验机上，一直测试到电压衰退，看电压随时间的波动和衰退情况，在随时间的测试过程中，能发现在通过/不通过测试中不能发现的设计缺陷，从探测机会上来讲比通过/通过的测试更有效，那么探测分值会低一点，所以评为3分。

 

也不是所有的项目都能做失效测试，或者说失效测试的时间成本比较高。比如电源的输出电压为24V(18-28)，测试到样机失效，要3000小时以上。不可能等测试3000小时后再设计冻结，开发周期会严重延长。

 

老化测试就是加大测试的环境因素，运用加速老化测试的方法，让那些设计缺陷可能尽早地显现出来。比如电源的输出电压为24V(18-28)，加大电源的消耗、高温高湿环境，将产品加速老化，是否能达到200小时，根据加速寿命测试的仿真分析模型或加速寿命的公式，样机达到200小时，就能确保在正常的使用环境条件，达到3000小时以上。

 

由于加速老化测试比失效测试，能更快地发现设计缺陷，从探测机会上来讲，老化测试比失效测试更有效，那么探测值分更低一点，所以评为2分。

 

如果必须使用OTS样件在设计冻结后的测试，通过/不通过的测试评为5分，试验到失效评为6分，老化测试评为7分。

 

 

同理在设计冻结后的通过/不通过的测试评为7分，试验到失效评为6分，老化测试评为5分。

 

比如我们设计一个电源，输出电压为24V(18-28)，我们如何策划验证计划呢？设计验证是验证功能是否实现呢？还是验证所有的失效呢？大家一般想到的都是验证功能是否实现，如果功能达成，就说明我们的设计达成了。

 

这样草率的验证，是不可能模拟所有的应用场景及环境条件的。我们需要验证是在所有的应用场景下或环境条件下，失效是否出现。如果没发现失效，可以反推出功能设计是合格的。

 

首先失效是从已知的功能中推断出来的。

 

功能丧失，

 

如：无法操作、突然失效；

 

部分功能，

 

如：性能损失；

 

功能退化，

 

如：性能随时间损失／衰退；

 

过度功能，

 

如：操作超出可接受阈值；

 

间歇性功能，

 

如：操作随机启动-停止-启动；

 

非预期功能，

 

如：在错误的时间操作、意外方向、不相等性能；

 

延迟功能，

 

如：非预期时间间隔后操作。

 

对于一个电源来讲，无电压输出、输出电压不足、输出电压过大这三个失效都是比较好验证的，输出电压随时间衰退、输出电压不稳定（时高时夜低）、非预期的电压输出（发热、噪音等反向、不对称）、输出电压延迟等这些失效就不好验证了。

 

所以针对电源输出电压为24V(18-28)，我们要策划以下探测测试：

 

-电压测试

 

-加速老化测试

 

-高低温测试

 

-发热、噪音测试

 

只有这些测试都合格的，我们才能证明电源设计时，选用的元器件是满足要求的。

 

DFMEA案例：

 

电源/功能：输出电压

 

要求：输出电压24V(18-28V)

 

失效模式：输出电压小于18V

 

失效后果：XX功能下降

 

严重度：7分

 

失效原因：XX元器件选择错误

 

预防措施：根据公司内部的设计手册选择XX元器件

 

发生度：2分

 

探测措施：电压测试

 

探测度：4分（由于在设计冻结前采用原型样件进行的通过/不通过的测试，所以是4分）

 

AP：L

 

优化探测措施：加速电压老化测试

 

探测度：2分（由于在设计冻结前采用原型样件进行的老化的测试，更容易地发生设计缺陷，所以是2分）

 

AP：L

 

我们再来说一下例子：

 

机油泵的泄压阀的功能：当油压大于9Bar时，泄压至油压小于2Bar，泄压时间小于20ms。

 

我们从已知的功能中推断出失效，以下：

 

功能丧失，如：在油压大于9Bar时，无法泄压

 

部分功能，如：在油压大于9Bar时，泄压后的油压大于2Bar

 

功能退化，如：3年10公里；

 

过度功能，如：无；

 

间歇性功能，如：无；

 

非预期功能，如：当油压未达到9Bar时，就启动泄压；

 

延迟功能，如：泄压时间大于20ms

 

所以针对机油泵，我们要策划以下探测测试：

 

-机油油压测试

 

-泄压测试、响应时间测试

 

-高低温测试

 

-发热、噪音测试

 

-可靠性寿命测试等。

 

- ...

 

 

只有这些测试都合格的，我们才能证明机油泵设计时，叶片、转子等材料及尺寸的设计是满足要求的。

 

综上所述，我们认为DFMEA的探测度是从设计验证的探测措施的有效性角度进行分析的，越容易发现设计缺陷或薄弱环节，探测度的分值越低。