DFMEA步骤二：结构分析

目的

设计结构分析的目的是将设计识别和分解为系统、子系统、组件和零件，以便进行技术风险分析。

设计结构分析的主要目标是：

● 分析范围的可视化

● 结构树或其它：方块图、边界图、数字模型、实体零件

● 设计接口、交互作用和间隙的识别

● 顾客和供应商工程团队之间的协作(接口职责)

● 功能分析步骤的基础

系统结构

系统结构由系统要素组成。根据分析的范围，设计结构的系统要素可以由系统、子系统、装配件和组件构成。复杂的结构可以分为若干子结构(工 作包)或不同层次的方块图/边界图，并根据组织起因分别进行分析,或确保足够清楚。系统有一个边界，将自身与其他系统和环境分开。其与环境的关系由输入和输出决定。系统要素是功能项目的独立部分,而不是功能、要求或特征。

定义顾客

在FMEA分析中有两种主要顾客需要考虑：

1、 最终用户：在产品充分开发和销售后使用该产品的个人。

2、装配和制造：制造作业(如动力总成、冲压和制造)以及整车/产品总 装和生产材料加工的地点。处理好产品与其装配过程之间的接口对于有效的FMEA分析至关重要。这可能是任何后续或下游作业,或是下级的制造过程。

了解这些顾客有助于更好地定义功能、要求和规范,并有助于确定相关失 效模式的影响。

注:在不知道最终用户的情况下，参考以下内容。

失效影响

失效影响定义为失效模式产生的后果。

失效影响描述的是对下一级产品集成的影响(内部或外部)，对操作整车的最终用户的影响(外部)，以及对适用的政府法规的影响(监管)。

顾客影响应当说明用户可能注意到或体验到的情况，包括那些可能影响安 全性的影响。目的是预测与团队知识水平一致的失效影响。一个失效模式可能导致多个与内外部顾客相关的影响。

作为设计协作的一部分，OEM可以和供应商和次级供应商分享这些影响。

失效影响的严重度按照表格D1中的10分制进行评级：

对最终用户的失效影响示例：

1、不可察觉的影响

2、外观不良，如近观难看、褪色、表面腐蚀

3、噪音，例如：未对准/摩擦、流体噪音、吱吱声、啁啾声、嘎嘎声

4、异味、手感粗糙、操作更费劲

5、操作受损、间歇、无法操作、电磁不兼容

6、外部泄漏造成性能损失、运行不稳定

7、无法驾驶整车(步行回家)

8、不符合政府规定

9、 转向或刹车功能损失

注：在某种情况下，进行分析的团队可能不知道最终用户影响，例如:目录零件、现货成品、第3级组件。当不了解这些信息时，应当按照零件功能和规格来定义影响。在这种情况下，系统集成人员负责确保选择正确的应用零件，如汽车、卡车、船舶、农用车。

另一列显示在“公司或产品线示例”的评级表上。

系统结构可视化

系统结构的可视化有助于 DEMEA团队进行结构分析。团队可以使用各种工具来实现这一点。以下章节中介绍了常用的两种方法：

● 方块图/边界图

● 结构树

方块图/边界图

方块图/边界图是一种有用的工具，用于描述考虑中的系统及其与相邻系统、 环境和顾客的接口。它是一种图表展示法，为结构化的头脑风暴提供指导,并有助于分析系统接口，从而为设计FMEA打下基础。下图显示了产 品组件之间的物理和逻辑关系，表示了设计范围内组件和子系统的交互作 用、以及与产品顾客、制造、服务、运输等的接口。该图还标识了设计在其使用寿命期间与之交互的人员和事物。边界图可以用来识别结构分析和 功能分析中需要评估的关注要素。

图表可能以直线连接的方框形式出现,每个方框对应产品的一个主要组件。直线对应产品组件之间的关系或相互接口，直线的箭头表示流动方向。边界图中要素之间的接口可以作为关注要素被纳入结构和功能分析结构树中。

构建方块图/边界图的方法和格式有很多，可由组织自己决定。在本文中，术语“方块图”和“边界图”交替使用。然而，由于边界图包含了外部影响和系统交互作用，因此更为全面。

在DFMEA语境下，方块图/边界图定义了分析范围和责任,并为结构化的头脑风暴提供了指导。分析范围由系统的边界来确定；但是，需要解决与外部因素/系统的接口问题。

● 定义分析范围(有助于识别潜在的团队成员)

● 识别内部和外部接口

● 使系统、子系统和组件层次得以应用

正确构建的方块图/边界图可为参数图(P图)和FMEA提供详细信息。尽管方块图/边界图的详细程度可以不同，但要识别出主要要素，并了解它们如何交互作用，以及它们如何与外部系统交互作用，这一点很重要。

方块图/边界图随着设计的成熟而不断完善。

方块图/边界图的制定可包括以下步骤：

a、描述组件和特征

● 给零件和特征命名有助于团队内部保持一致，特别是当一些特征有“别名”时。

● 显示所有的系统组件和接口组件。

b、调整方块以显示相互间的联系

● 用实线表示直接接触

● 用虚线表示间接接口，即间隙或相对运动

● 用箭头表示方向

● 标识出所有的能量流/信号或力传递

C、描述连接

考虑各种类型的接口，包括期望的和不期望的

P—-物理连接(焊接、螺栓紧固、夹紧等)

E—-能量传递(扭矩(Nm)、热量等)

I—-信息传递(ECU、传感器、信号等)

M—-物料交换(冷却液、废气等)

d、增加接口系统和输入(人员和物件)

应当包括以下方面：

● 相邻系统—这些系统包括物理上与您的系统不接触，但可能会与您的系统有交互作用，需要间隙、涉及运动或热暴露。

● 顾客/最终用户

● 箭头表示方向

e、确定边界(团队控制范围内有哪些零件?哪些是新的或修改过的?)

只有团队设计或控制的零件才放在边界内。边界图中的方块比正在被分析的层级低一级。可以对边界图中的方块做标记，以显示分析范围之外的零件。

f、增加相关细节以便识别图表

● 系统、项目和团队识别

● 使用不同颜色或线来识别不同类型的交互作用

● 日期和修改等级

接口分析

接口分析描述系统要素之间的交互作用。

接口有五种主要类型：

1、物理连接(例如:支架、螺栓紧固、夹紧和其各种连接)

2、材料交换(例如:气压、液压油或任何其它液体或物料的交换)

3、能量传递(例如:热量传递、摩擦或运动传递,如链条或齿轮)

4、数据交换(例如:计算机输入或输出、线束、电信号或任何其他类型 的信息交换、网络安全项目)

5、人-机(例如控制、开关、镜子、显示器、警告、座位、出入口)

另一种类型的接口可以描述为没有物理连接的零件之间的物理间隙，间隙 可以是静态和/或动态的。

除了子系统和组件本身的内容外,还需要考虑子系统和组件之间的接口。

接口分析将方块图/边界图中显示的所有内、外部接口发生的关系性质(强 /弱/无、有益/有害)和类型(物理、能量、信息或材料交换)形成文件。

接口分析中的信息可为设计FMEA提供有价值的输入，例如主要功能或接 口功能，这些功能将与相邻系统和环境影响导致的潜在失效起因/机理一起进行分析。接口分析还为参数图(P图)提供理想功能和噪音因素的输入。

结构树

结构树按层次排列系统要素，并通过结构化连接展示依赖关系。

为了防止冗余，每个系统要素只存在一次，这就保证了整个系统结构清晰明了。

每个系统要素下排列的结构都是独立的子结构。

结构分析结构树示例

系统要素之间的交互作用稍后可以描述为功能并由功能网表示(见步骤三 “功能分析”)。

结构树中总是会存在一个系统要素，即使它只是从功能派生出来，而且还不能清楚地定义它到底是什么。

可以在结构分析部分创建系统结构：

1、上一较高级别：分析范围内最高集成层级。

2、关注要素：受关注的要素,也是考虑失效链的主题项目。

3、下一较低级别或特性类型：结构中处于关注要素下一低级别的要素。

顾客和供应商之间的协作

结构分析的输出(设计及其接口的可视化)为顾客和供应商在设计和/或 DEMEA项目技术评审期间的协作提供了工具。

功能分析的基础

步骤二“结构分析”中定义的信息将被用于步骤三“功能分析”。结构分析中缺 少的设计要素(项目)，在功能分析中也会缺少。