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FMEA在轮胎设计中的解决方案
- 【导读】
- FMEA在轮胎设计中的应用，包括设计FMEA的应用时机、分析流程、分析结果的记录和交流及其应用中需要注意的问题。FMEA除了关注和维护产品安全外。在识别改变需求、降低设计成本等方
以设计FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)为例，介绍FMEA在轮胎设计中的应用，包括设计FMEA的应用时机、分析流程、分析结果的记录和交流及其应用中需要注意的问题。FMEA除了关注和维护产品安全外。在识别改变需求、降低设计成本等方面有着积极作用，其尝试量化经验数据，有助于轮胎设计从经验化走向精密化。
FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)是产品先期质量策划中评价潜在失效模式及其起因的一种工具，也是依照产品发生失效风险的高低排列并采取行动排除或降低其发生的可能性，为未来使用和持续改进产品提供文件化的预防经验和方法。FMEA强调以最严密的形式总结零部件、子系统或系统设计时设计小组正常经历的思维过程，并使之规范化；同时也强调应由一个多功能小组完成任务。多功能是指FMEA分析工作涉及材料、设计、检验、制造、装备、最终服务和顾客期望等，内容十分广泛，必须利用各种专业知识，即小组集成经验完成。对应于产品及其制造过程，FMEA细分为系统FMEA、设计FMEA和过程FMEA。
165/60R14轿车子午线轮胎是我公司为长安汽车(集团)有限责任公司新型家庭轿车CV6生产同步开发的配套轮胎，依照长安公司运行TS16949的要求，我公司在该产品的开发中引入了FMEA进行设计。本文以设计FMEA为例，介绍FMEA在165/60R14轿车子午线轮胎设计中的应用。
1 应用时机
由于设计FMEA是将设计的失效模式尽可能消除，并将产品质量可靠性、性价比和可维护性最大化，因此其开始早于过程FMEA，完成时间在早期图样完成之前、任何工具的制造开始之前。设计FMEA贯穿设计过程的始终(见图1)。
图1 设计FMEA贯穿设计过程示意
2分析流程
以165/60R14轿车子午线轮胎设计中轮胎的气密性功能分析为例，通常设计者会考虑以下问题。
·功能：轮胎气密性；
·可能出现的问题：轮胎慢漏气；
·后果：充气周期变短，客户不满意；
·检测控制：气密性抽查；
·影响的因素：轮胎着合直径过大，过盈量不足……；
·解决办法：减小着合直径……。
如果用标准FMEA要素进行分析，流程如图2所示。
图2 设计FMEA分析流程示意
在分析中，FMEA引入了功能失效的后果严重度(S)、失效发生的频率(O)、预防和探测的探测度(D)，这3个指标均被定义了分级准则，并将三者的级别乘积定义为风险顺序数。高的S和风险顺序数因素在FMEA中被列入优先关注对象，例如S达到9的因素就应该关注并采取预防措施。S评价准则如表1所示。与此类似，O和D的分级准则均可以转化成一个评分表，将经验量化是FMEA的重要作用所在。
表1 S评价准则
3 分析结果的记录和交流
165／60R14轿车子午线轮胎设计FMEA用表2所示的形式记录和交流分析结果，作为与汽车制造业对接、沟通的设计语言。
表2 165/60R14轿车子午线轮胎设计FMEA的部分内容
对于外直径和断面宽，S达到9，则在预防措施中可以增加在设计中应用有限元分析来优化和修正设计值，从而有效降低D，使该项风险降低。分析目标是一切可能的失效模式，除了轮胎设计参数、轮胎在车辆上的功能外，还包括轮胎可能出现的使用质量问题、制造过程的实现、使用中维护性等方面，因此FMEA整体相当于轮胎设计经验的集成，可以成为企业产品技术的核心。
4 应用中注意的问题
4.1 评价准确性的提升
由于FMEA引入了S，0和D参数，对于每个失效模式需要进行对应评价，这对于轮胎设计是个全新的项目，评价的准确性是首要问题。充分依赖多功能小组的作用是解决问题的关键，小组成员的全面性分析，包括集体总结的优化集成经验等，关系到能否有效提升评价的准确性。
4．2 意义的体现
部分风险顺序数较高的失效模式缺乏有效的探测办法，说明以前设计中对这种失效模式基本没有关注，通过应用FMEA开始考虑和思考对策，这正是FMEA意义的体现。
4．3 容易忽视的问题
在某个(次)产品开发的过程中，设计FMEA或许在产品试制结束后就可以完成了，但作为企业产品技术的核心，设计FMEA是个动态完善的过程，其中许多分析可移植于其它规格产品的开发。持续关注设计FMEA，包括开发后产品使用效果的验证，这是应用中容易忽视的问题。
5 结语
FMEA被用于汽车的各种零部件的设计，作为汽车行业的标准化运行工具效果十分显著，其除了关注和维护产品安全外，在识别改变需求、降低设计成本等方面有着积极作用。同时，FMEA尝试量化经验数据，有助于轮胎设计从经验化走向精密化。
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