高階篇：4）可靠性設計-總章 基礎篇：10）產品結構設計理念的框架搭建（啓下之章）

本章目的：可靠性設計方法指引章節。

 

1.引子

古英格蘭有一首著名的名謠：「少了一枚鐵釘，掉了一隻馬掌，掉了一隻馬掌，丟了一匹戰馬，丟了一匹戰馬，敗了一場戰役，敗了一場戰役，丟了一個國家。」這是發生在英國查理三世的故事。查理準備與里奇蒙德決一雌雄，查理讓一個馬伕去給本身的戰馬釘馬掌，鐵匠釘到第四個馬掌時，差一個釘子，鐵匠便偷偷敷衍了事，不久，查理和對方交上了火，大戰中突然一隻馬掌掉了，國王被掀翻在地，王國隨之易主。

固然，一個國家的敗亡，能夠是以一枚鐵釘，也能夠是一個金幣，一塊黑麪包，一張白紙等。

這裏所學的可靠性設計方法，就是能找出國家滅亡緣由，找到那枚鐵釘，並消除它的方法！

2.可靠性定義

什麼是可靠性？

①所謂的可靠性，是指一個產品在顧客使用的期間，是否能完美達到其預設的菜單表現。可靠性亦稱之爲持續質量。

②產品、系統在規定的條件下，規定的時間內，完成規定功能的能力稱爲可靠性。

③可靠度：是用完成規定功能的機率表示。

①爲新定義，②爲舊定義，③爲可靠度，口語中經常和可靠性混淆。

參見：

基礎篇：10）產品結構設計理念的框架搭建（啓下之章）

3.可靠性設計定義

學習了可靠性，再明確可靠性設計。

可靠性設計：保證機械及其零部件知足給定的可靠性指標（客戶預設的菜單表現）的一種機械設計方法。包括對產品的可靠性進行預計、分配、技術設計、評定等工做。

從可靠性設計的定義能夠看出，新可靠性定義的重要性。

3.1 可靠性設計的目的和任務

可靠性設計的目的是：在綜合考慮產品的性能、可靠性、費用和設計等因素的基礎上，經過採用相應的可靠性設計技術，使產品的壽命週期內符合所規定的可靠性要求。
系統可靠性設計的主要任務是：經過設計，基本實現系統的固有可靠性。說「基本實現」是由於在之後的生產製造過程當中還會影響產品固有可靠性。該固有可靠性是系統所能達到的可靠性上限。全部的其餘因素（如維修性）只能保證系統的實際可靠性儘量地接近固有可靠性。

可靠性設計的任務就是實現產品可靠性設計的目的，預測和預防產品全部可能發生的故障。也就是挖掘和確保產品潛在的隱患和薄弱環節，經過設計預防和設計改進，有效地消除隱患和薄弱環節，從而使產品符合規定的可靠性要求。

也能夠說可靠性設計通常有兩種狀況：一種是按照給定的目標要求進行設計，一般用於新產品的研製和開發；另外一種是對現有定型產品的薄弱環節，應用可靠性的設計方法加以改進、提升，達到可靠性增加的目的。

3.2 設計的基本原則

在可靠性設計過程當中應遵循如下原則：

（1）可靠性設計應有明確的可靠性指標和可靠性評估方案；

//好比fmea的評價系統就是明確的評價指標和方案。

（2）可靠性設計必須貫穿於功能設計的各個環節，在知足基本功能的同時，要全面考慮影響可靠性的各類因素；

（3）應針對故障模式（即系統、部件、元器件故障或失效的表現形式）進行設計，最大限度地消除或控制產品在壽命週期內可能出現的故障（失效）模式；

//可靠性設計的裕度，失效安全設計，防錯等。

（4）在設計時，應在繼承以往成功經驗的基礎上，積極採用先進的設計原理和可靠性設計技術。但在採用新技術、新型元器件、新工藝、新材料以前，必須通過試驗，並嚴格論證其對可靠性的影響；

（5）在進行產品可靠性的設計時，應對產品的性能、可靠性、費用、時間等各方面因素進行權衡，以便作出最佳設計方案。

3.3 可靠性設計方法

可靠性設計方法不是惟一的，並且隨着時代的進步而變化，系統而詳盡的方法是一種趨勢。

這裏只介紹一套做者所瞭解、使用和總結的最好的可靠性設計方法，作爲分章的引子。

其金字塔的設計順序分爲四部，以下所述：

1）QFDI（顧客需求轉換爲設計要求）；

2）QFDII（設計要求逐層分配給各零件）；

3）DFMEA設計失效模式和失效後果分析；

4）FTA故障樹分析法（可不用）；

QFDI→QFDII→DFMEA→FTA，切記，莫要亂了順序，都不是容易的方法，請循序漸進的來學習和設計。

4.可靠性設計方法就是投石器

各類可靠性機械設計的準則至關於板磚，可靠性設計方法（QFD、DFMEA）至關於投石器。（這是做者想到的合適的比喻）

QFD、DFMEA只是將本來就有的機械設計準則更完善地運用起來。

這是做者最近的感悟，也是對這些質量設計方法最好的比喻。

不少DFMEA中集合的方法，好比預防控制6種手段，機械設計師從好久之前開始就知道了。

如上圖所示，有哪位機械設計工程師不知道按照標準來進行結構設計嗎？不可能。

但知道歸知道，怎麼運用這些設計準則是有區別的！

一般高手能把板磚（設計準則）舞得虎虎生風當然值得敬佩。可是，板磚能形成的殺傷了有限的，哪怕多帶幾塊也同樣。

QFD、DFMEA卻像是投石器，它能把不少板磚一塊兒投出去，形成大規模的殺傷。這纔是它值得學習的地方。

它是一整套先進的設計工具，設計方法、

實際上，像是其餘的機械設計方法，如DFMA等，也是同樣的道理。

另外，從做者的實踐來看，QFDI→QFDII→DFMEA→FTA，這一套連貫的方法最大的做用的是：有脈絡地作可靠性設計。再也不會單靠直覺或所謂的經驗來發現和解決問題（又不是玩猜謎）。

雖然繁雜，但確是下降了各個步驟的可靠性設計難度。

5.可靠性設計方法的進化對比

就以可靠性的失效後果的嚴重度（就是出了錯會有什麼事的程度），爲例。

1）之前嚴重度的標準

這是JB5054標準上的，2000年。

2）如今嚴重度的標準

這是FMEA手冊第四版嚴重度評價辦法，國外2008年。

因而可知，可靠性的設計方法並不是一直不變的，隨着時代的進步而進步。

5.1  是否評價標準越詳細越給結構工程師帶來負擔？

如題，是否評價標準越詳細越給結構工程師帶來負擔？

做者的回答是，不必定。

通常來講。評價標準越詳細，的確能夠有利於結構設計的優化，也是從此發展的趨勢。如FMEA的RPN升級到AP（第五版）的系統。

但詳細的評價若是是用手工或人力來完成，固然會帶來嚴重的負擔。反之則未必，若是隻是單純的電腦自動評價，反而是減小負擔的一種表現。

就如網絡遊戲同樣，遊戲中的攻防血藍等評價系統，也很複雜，須要ATK，defense，buff，debuff等一堆數值加加減減，但有幾個玩家會以爲這些東西是負擔了╮(╯▽╰)╭。

6.可靠性設計方法的引入代價

至於這麼好的東西，爲何國內設計行業不快快引入呢？

機械行業歷來是一分付出，一分收穫。質量設計體系（框架）的實施比單純解決可靠性問題的好不少，付出的也要多不少。

從做者看來，有如下的代價，是必需要付出的。

6.1 認知到質量設計體系的做用。

就拿FMEA舉例。

FMEA體系最初是用於航天航空的，20世紀50年代，美國格魯曼公司開發了FMEA，主要用於飛機制造業和發動機故障評估，取得很好的實效。後來又被應用於汽車行業，1972年，美國福特汽車公司受到美國太空總署許可正式在汽車行業使用FMEA。

能夠看出只有對可靠性要求嚴格的行業，才須要FMEA的體系，國內也只是到車企才須要一些FMEA的要求，並且未必獲得重視。但國外的一些家電或消費類電子行業倒是早早的採用了它，如Pana*nic和摩托*拉等。

首先，要認知到這個體系針對可靠性設計是有用的，這一點就很是難。

其中重要的一點，就是如今不少廠家的FMEA只是一個失效記錄本子，並不能真正起到設計和製造的輔助左右，並且，不完整。這樣的體系的確很難讓人認識到它的做用。

6.2 質量體系（框架）的搭建

fema體系既然是被比做投石器，其製造難度固然不是板磚能夠比擬的。fema體系與可靠性設計表裏一體，這個又須要牛人和一堆工程師來通力。

認識到做用，願意付出代價，而且不是急功近利地作什麼事情才找對應的工程師，這是很是困難的。

7.可靠性設計方法資料分享

這套可靠性設計方法是做者搭建產品設計框架的重要的一步。以下圖。

實踐是比較困難的，能夠一步一步來，如FEMA不能作到位，能夠先作完整的QFD也行。只有實踐，才能明確各類方法的做用。

可靠性設計方法的資料分享在下面網盤中。

本來做者分享一些資料，是想作些互動。

也想要更好的溝通和多一些朋友。

能夠去關注做者的微信公衆號：mdmodule；

做者的郵箱：zjc9915@qq.com，能夠寫一些長感想，做者通常會回。

QFD連接：https://pan.baidu.com/s/1P2UH3cJ1FFk-Nafa35043g 密碼：b08t

DFMEA連接：https://pan.baidu.com/s/1hgeAibYK9suANs83wnDjfQ 密碼：zhz8