功能需求分析-为什么DFMEA的功能分析通过“要求”才能详细地描述？

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为什么DFMEA的功能分析通过“要求”才能详细地描述？

在DFMEA的功能分析中是确保功能、要求和产品特性分配给系统结构元素，系统和组件级应识别功能，要求是功能可测量的特性，而零件级应识别产品特性，并通过功能网将产品系统和组件级的功能/要求分解到零件的产品特性上。

话说一位朋友在公众号后台留言：功能的划分，老师可以单独的发一篇文章吗？

针对DFMEA的功能分析，其实在前面发过两篇文章，《》、《》。既然有朋友需要，我再写一篇也是可以滴。

你买一部手机，其实你是购买了产品具有的功能，产品只是功能的载体，是功能的实现方式。功能定义就是将产品的功能进行抽象的描述。比如笔的功能是写字，电灯的功能是照明，房屋的功能是居住。

功能描述了项目/系统要素的预期用途，功能描述了一个系统元素输入和输出的关系，目的是完成一个任务，一个功能分配给一个系统要素，一个结构要素也可以包含多个功能。除了分析项目的主要功能之外，其他辅助功能，如接口功能、诊断功能和可维护性功能也应分析。

功能描述推荐的短语格式为：一个“行为动词”后加一个“名词”，功能应该是“现在时态”，并使用“动词”加“名词”的基本形式，例如产生照明、控制速度、分配燃油、保持座椅轨迹、预防生锈。比如笔的功能是写字，刀的功能是切菜，表示方式就是“动词”加“名词”的表达方式。

暖水瓶的功能=保持+温度

马达的功能=产生+转矩

手表的功能=显示+时间

具体的功能分析包括基本功能、辅助功能和非功能，基本功能是系统元素预期的输出，是达到产品目的所不可缺少的重要功能，是用户要求的必需功能，是进行设计的基础，也是任何人不能任意改动的，而且必须得到充分实现的，比如：

起动机的基本功能是起动发动机，输出飞轮扭力和转速；

钟表的基本功能是指示时间；

烤面包机的基本功能是烤制面包；

电线的基本功能是传导电流；

一个系统元素包括系统、组件具有一个基本功能，但在有些情况下，可以有两个或两个以上的基本功能，如：

电视机的基本功能：显示图像+发出声音，而且这两个功能缺一不可。

除了产品的预期的输出的基本功能外，其它归为辅助功能，辅导功能是附属于或支持基本功能实现的功能，如照相机的功能是拍摄图像，为了拍摄到好的图像有辅助功能，如自动测光、提供闪光等。

辅助功能可以有不同的分类方式，根据功能可分类为：接口功能、自诊断功能、自保护功能、防伤害功能、可维护功能。

自诊断功能是指产品带有自我监视、诊断的功能，如发动机水温传感器自我监视，并实时反馈给驾驶员。自保护功能是指产品带有自我切断、自我保护的功能，如保险丝就有自我保护的功能，发动机水温超标后强制进入跛行模式。防伤害功能是指产品防止人员受伤的功能，如产品倒角处理。

设计的可制造、可装配性，DFMEA团队应考虑设计及其特性，以帮助确保设计的特性能够轻松制造而不出现失效。比如以防错的方式对齐两个部分，需要有一个自对准的特性。也就是说DFMA就是产品的一种功能，设计的可装配性，可制造性。对于可装配性功能需求分析，首先考虑能装配，再是装配效率高。对于可制造性，首先考虑常规工艺可制造，再是制造效率高。

案例：功能：零件A的装配连接到零件B，要求AB平行；可测量的要求：零件A到零件B的平面度在0.2mm以下。该功能和要求应在DFMEA识别失效模式、失效后果、失效原因。并通过使用凹槽或凸台以自对准方式正确定位部件来改进设计。

非功能是约束功能，就是限制设计自由度的功能，如限制空间尺寸、重量等，如发动机舱的空间是有限的，不能超出某一范围，重量也有一定的限制。

接口分析描述了系统要素之间的交互作用，接口有五种主要类型，除了上一版FMEA中提示的四种接口外，新版FMEA手册增加了一种接口是人机。五大接口中，最基本的接口是物理接触，例如：焊接、铆接、支架、螺栓、夹子和各种类型的连接器。

通过物理连接来实现功能，所以系统元素间接口的目的就是为了实现某一功能，传递物质，例如，气动流体、液压流体或任何其他流体或材料交换。传递能量，例如，传热、摩擦或运动传递、例如链节或齿轮。交流信息，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安全项目，人-机，例如，控制、开关、反应，显示，警告，设置，进入/退出。除了考虑系统内部组件、零件之间的接口，还要考虑分析对象与外部系统的接口。

为了有效性的识别接口，减少可能识别过程的遗漏，通过接口矩阵，可以识别设计系统与相关系统间相互作用的强度。这里要注意的是，接口失效占了保修与召回问题的50%，可以检查与确认潜在的失效原因，无论是积极的（正向），还是消极的（负向），都必须进行验证，对那些消极的交互作用，应根据风险的大小，采取适当的措施。比如“调节器”与“大灯外壳”的接口是物理连接，它的功能是传递能量。

要求在ISO9001中的定义为一个特定设计、产品或过程需要满足的需求或期望。功能要求是与功能的性能相关的可测量的特性，一个产品功能可能有多个要求，要求在系统和组件级别上，与功能的期望输出有关，如功率、流体流量等。辅助功能要求是接口功能、自诊断功能与自保护等功能的可测量的特性。非功能要求是限制设计自由度可测量的特性，如重量要求、空间。

要求可以来自内部和外部的各种来源，有以下四种：

1、法律法规要求，比如ELV禁用物质的要求；

2、客户要求，明确客户的技术规范的要求和隐含的要求，比如客户的技术规范；

3、内部要求，产品内部的技术标准或规范，比如可制造性；

4、行业规范和标准，比如产品的行业技术标准。

聚集元素：传动机构

功能：基于电磁控制机构位移实现和飞轮啮合，实现传动效率

要求：实现和飞轮啮合，传动效率大于90%以上

失效模式：传动机构无法实现与飞轮的啮合（功能丧失）

失效后果：起动机无法输出扭力和转速、发动机无法启动工作、整车无法行驶

严重度：8分

失效原因：拨叉厚度小于XXmm(设计得太薄，引起拨叉断裂，不能写厚度超差，设计得太厚，不会引起断裂，过厚或过薄引起的失效模式是不一样的)

预防措施：参照内部设计标准XX条例确定厚度为XXmm

发生度：3分

探测措施：失效原因的探测：拨叉屈服强度测试；失效模式的探测：传动机构啮合传动效率试验

探测度：4分

AP：L

以上案例中，传动机构是组件，组件级应识别功能及要求，“功能”是基于电磁控制机构位移实现和飞轮啮合，实现传动效率，“要求”是实现和飞轮啮合，传动效率大于90%以上。而传动机构的下一级是拨叉，拨叉是零件，零件级应识别产品特性，厚度为5+-0.02mm，零件级特性的识别具体见上一篇文章《》

功能的传递与分解，逻辑关系，功能之间存在一定的结构关系，功能系统的实现形成了一个由目的到手段，逐步向后延伸，同时逐步向外展开的树状结构图形，成了功能系统图。

比如杯子的功能F0：不漏水—>F1：杯盖密封—>F11密封圈压缩量30-70%—>F1X：密封圈成型厚度2+-0.02mm（最后一层落实在零件级的产品特性上)。

功能按照“目的–手段”的逻辑排列的功能需求分析，所以功能推理一般是从上而下、从左至右地将功能从基本功能分解到组件、零件的功能和产品特性上。从产品的基本功能开始，向后依次寻找实现该功能的手段功能，直到找到末位功能为止，在寻找下一级功能的过程中，采用“如何”、“怎样”来进行提问，“如何/怎样实现此功能”的提问方式，作为推进过程的辅助手段。

首先确定产品的基本功能，这是功能分解的基础，然后从基本功能展开到局部功能，从局部功能到单元功能。

如电筒，基本功能是提供临时光源，因此，它的基本功能就是提供光能。

然后，按照“怎样”的提问：

问：怎样才能提供光源？ 答：发光，光发就是手段功能或局部功能；

问：怎样才能发光？ 答：加热灯丝

问：怎样才能加热灯丝？ 答：通过电流

问：怎样才能通过电流？ 答：供给电力或形成电回路

要注意的是，下一级局部功能可以是多个的，多个局部功能支持一个基本功能。比如发光的后面，局部功能是通过电流和支撑灯丝。

综上所述，鲜老师认为在DFMEA的功能分析中是确保功能、要求和产品特性分配给系统结构元素，系统和组件级应识别功能，要求是功能可测量的特性，而零件级应识别产品特性，并通过功能网将产品系统和组件级的功能/要求分解到零件的产品特性上。

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