基于DRBFM设计方法的质量问题预防

程君茹（株洲联诚集团有限责任公司,湖南 株洲 412001）

基于DRBFM设计方法的质量问题预防

程君茹
（株洲联诚集团有限责任公司,湖南 株洲 412001）

摘 要：目前国际上一些大公司都在深入执行基于DRBFM的设计方法。DRBFM是Design Review Based on Failure Mode 的简写。其核心是GD3（好的设计Good Design, 好的讨论Good Discussion，好的设计评审Good Design Review）。

关键词：DRBFM；更改设计；质量问题预防；知识管理；试验设计

随着科技的进步，客户要求的提升以及使用条件的加严，产品失效的成本在持续增加。同时，对产品的长期可靠性及产品设计的强壮性提出了更高的要求。目前基于客户规范的设计、验证方法已经很难满足这样的要求。目前普遍的设计方法是，对客户的规范进行分析，设计完成后基于客户指定的测试项进行验证，通过测试则认为设计符合要求。但是由于用于设计验证的样品个体的差异性，不能排除出现最优的样品状态下的实验合格，该结果无法反映最终批量生产的平均质量水平。换言之，仅以合格的实验结果很难获得客观的设计的强壮性数据。同时，仅仅通过加强过程控制并不能真正减少问题的发生。本文以轴流扇叶材料设计更改为例，从GD3展开，力图阐释DRBFM的设计方法论对于质量问题预防的重要性。

1　好的设计（Good Design）

好的设计，即是基于公司目前最优的设计水平的设计，和传统设计一样，产品的功能、性能、强度、变形等已经进行了充分的研究并体现在设计中。DRBFM是对成熟正确的设计的评审，力求从设计阶段就能证明设计的强壮性。而设计的强壮与否，必须建立在对所设计的产品的性能的偏差的充分了解。比如一个轴流风扇，需进行的更改为把原有的PA-GF30 材料更改为PP-GF30。该扇叶中有一个和马达轴过盈配合的粉末冶金嵌件。

DRBFM的内容包含1）告知表（Awareness sheet）列举设计更改的背景，更改内容；2）更改对比矩阵（Change Comparison），列举和原有设计的详细对比，参数、尺寸等；3）功能交叉表（Function focal points）；4） FMEA（Failure Mode Effect Analysis，失效模式影响分析）略有不同，考虑了系统得继承，以功能组为单位定义功能，比方以螺栓和螺帽的功能组来进行功能定义及潜在风险分析；5）问题点矩阵 (Concerns) 列举设计评审组的所有关注的问题点；6）工作总表 (Worksheet) 记录对问题点的根本原因分析、计算、仿真、试验设计结果等。

2　好的讨论（Good Discussion）

在上述的更改中，对以下几个主要的风险问题点进行了深入的讨论：

（1）新材料的不吸水性对扇叶和框架间隙的影响（在不同温度下）；

（2）新材料的膨胀系数对间隙的影响；

（3）由于间隙的影响所带来的对风扇整体性能、及噪音的影响；

在根本原因的分析讨论中，在对物性参数的对比中，在考虑传热影响时出现了新的问题点。

（4）由于PP与PA的耐热能力的不同，对风扇嵌件与塑料接触位置的温度分布需要了解，如图1示。

讨论组提出了对马达轴传递到风扇嵌件的散热校核要求。

3　好的设计评审Good Design Review

从本质上讲，好的设计评审就是收集最好的专家的最好的主意。在设计评审中，专家组对所讨论的问题点：设计可能的间隙（图2），嵌件接触部位的塑料件能达到的极限温度分布如（图3）以及所涉及到的计算、仿真以及实验结果进行了评审，并对开放问题提出了下一步行动计划：a）在样品设计中对该间隙对性能、噪音按照试验设计方法进行最优设计，找出间隙对两者的影响函数；b）对嵌件和塑料结合部位的极限温度用极限样品进行测试。

在间隙的影响函数得到后，在公差定义及样件尺寸偏差分析中就可以确切地知道因风扇间隙的变化而使得设计产生的性能、噪音偏差。在实际的温度极限了解后，对于实际应用中的环境条件对嵌件处的温度影响就可以和测试的试验数据关联起来，设计的强壮性也就得到了评估。

4　结束语

简言之，DRBFM就是实现一种设计理念，通过严格深入的分析计算、试验把产品设计和数据及事实联系起来以消除或最大限度减小设计中的不确定因素，从而保证设计的强壮性。另外，在整个DRBFM的实践中，也以一种可操作的方式把各方专家的意见及经验整合到了设计中，同时实现了有效的知识管理。

参考文献：

[1]Taro Suzuki，Mizenboushi Method（防患于未然）[Z].JUSE Press Ltd,2002.

[2]闵亚能.实验设计（DOE）应用指南[M].机械工业出版社,2011.