一张图告诉你可靠性设计方法顺序，今天才搞清楚！

Posted 2021-04-19 可靠性知识

可靠性设计方法不是唯一的，而且随着时代的进步而变化，系统而详尽的方法是一种趋势，尤其针对不同的产品对象，可靠性设计方法更有所不同。

 

本文介绍一种较实用的可靠性设计方法顺序，其顺序是金字塔型的。金字塔的设计顺序为：

1、QFDI（顾客需求转换为设计要求）；

2、QFDII（设计要求逐层分配给各零件）；

3、DFMEA设计失效模式和失效后果分析；

4、FTA故障树分析法（可不用）。

 

关于可靠性设计顺序如何开展，本文不详细介绍，大家可参阅相关技术资料。本文简要介绍一下可靠性设计顺序中的QFD、DFMEA、FTA基础知识（文中图片仅为示例）：

QFD

QFD（质量功能展开），是把顾客或市场的要求转化为设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的多层次演绎分析方法。对于特定产品，QFD技术可以用作质量策划过程的一个组成部分，特别是QFD第一阶段。

 

步骤

     1.   关键客户需求→产品特性

⒉ 关键产品特性→部件特性

⒊ 关键部件特性→过程特性

⒋ 过程特性→生产特性

 

质量功能展开（QFD）的原理和方法

质量功能展开是采用一定的规范化方法将顾客所需特性转化为一系列工程特性。所用的基本工具是“质量屋”。质量屋主要由六部分组成，

（1）用户要求：

  （2）技术措施：

（3）关系矩阵：

（4）竞争能力评估：

（5）用户要求权重：

（6）最佳技术参数：

（7）技术措施权重：

如有必要，也可在表中加入专家意见以及关于公司技术规章、销售、市场份额等列，用以观察这些因素对竞争能力的影响，还可以针对某些改进措施做定量研究。

顾客需求特性之间会有一定的联系，顾客需求特性中并不是所有要求都是同等重要的，应在充分考虑顾客意愿的基础上确定出全部顾客需求特性的相对重要性。如果产品有竞争对手，企业欲以质取胜超过对手，就应通过调研，掌握顾客对该企业的产品及对竞争对手的产品质量特性间的评价，顾客需求特性的相对重要性及顾客的评价。

与竞争对手比较一下，就可以发现有质量改进的机会。顾客对该公司产品的评价不理想，该项目应是质量改进的重点所在。

怎样才能改进产品质量呢？顾客需要“什么”项目已经清楚，我们应该“如何”做？这就需要用工程的语言，也就是用生产过程有关人员都懂得的语言来描述生产特性，即根据顾客的需求特性设计出可定量表示的工程技术特性。这就需要有顾客需求特性和工程技术特性的关系矩阵图。关系矩阵有助于人们对复杂事物进行清晰思维，并提供机会对思维的正确性反复交叉检查。如果发现某项工程技术特性项目与任何一项顾客需求特性没有关系，那么这项工程技术特性就可能是多余的，或者设计小组在设计时学习班漏掉了一项顾客需求特性。如果某项顾客需求特性与所列的任何工程技术特性都没有关系，那么，就有可能要增加产品的工程技术要求，在工程技术上应加以满足。

质量屋的基本应用是倾听顾客的意见，捕捉顾客的愿望，很好地理解顾客的需求，并将顾客需求特性设计到产品中去，合理确定各种技术要求，应该为每一项工程技术特性确定定量的特性值。质量功能展开过程通过质量屋全面确定各种工程技术特性和间接工程技术特性的值。在质量屋每一项工程技术特性下加上对应的顾客测量值，根据顾客测量值来设计每项工程技术特性的理想值，即目标值。如果某项产品同时有几家公司生产，则公司之间存在着产品质量的竞争。这时质量屋可提供该公司的产品质量与主要竞争对手产品质量的比较。质量屋矩阵的右边为顾客对各项顾客需求特性的评价，分别按该公司的产品及竞争对手产品的质量以五级记分来评价。质量屋的下面分别列出了该公司的产品和竞争对手产品的各工程技术特性的客观测量值。这样，在质量屋中既有顾客需求特性及其重要性的信息，又有与顾客需求特性相关的工程技术特性信息及工程技术特性之间的相互关系信息，再加上对顾客需求特性和工程技术特性的竞争性评价，就可以借此分析判断该公司工程技术特性的规范是否符合顾客要求，同时也可以确定质量改进所在。

 

DFMEA 

DFMEA（也记为d-FMEA，Design Failure Mode and Effects Analysis）应在一个设计概念形成之时或之前开始，并且在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其他信息时及时不断地修改，并在图样加工完成之前结束。其评价与分析的对象是最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。需要注意的是，d-FMEA在体现设计意图的同时还应保证制造或装配能够实现设计意图。因此，虽然d-FMEA不是靠过程控制来克服设计中的缺陷，但其可以考虑制造/装配过程中技术的/客观的限制，从而为过程控制提供了良好的基础。

进行d-FMEA有助于：

· 设计要求与设计方案的相互权衡；

· 制造与装配要求的最初设计；

· 提高在设计/开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和产品影响的可能性；

· 为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息；

· 建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统；

· 为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进的设计提供参考。

 

FTA

      FTA是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。

　　从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。

　　总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。

　　它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。

　　它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。

　　由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。

　　显然，故障树分析法也存在一些缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一般分析人员充分掌握的情况下，很容易发生错误和失察。例如，很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉；同时，由于每个分析人员所取的研究范围各有不同，其所得结论的可信性也就有所不同。