设计失败在工程中会产生重大的后果,导致安全隐患、经济损失和声誉受损。 了解可用于调查这些失败的工具对于工程师来说至关重要。 本文探讨了有助于找出设计失败根源的各种方法和工具。

理解设计失败

设计失败发生在产品或系统未能如预期的那样运行时,这往往是由于设计过程中的缺陷。

  • 材料选择不善
  • 测试不足
  • 设计审查不足
  • 小组成员之间的沟通不公

调查设计失败的通用工具

工程师利用一系列工具和技术来调查设计失败。

  • 故障模式和效应分析(FMEA): 一种系统的方法,用以识别潜在的故障模式及其原因.
  • Root Cause Analysis(RCA): 一种识别失败根本原因的方法.
  • 实验设计(DOE): 测试和优化设计的统计方法.
  • 计算机辅助设计(CAD)软件:[] 能够对设计进行详细的模型制作和模拟的工具.
  • 精细元素分析(FEA):一种计算技术,用来预测一个产品如何与现实世界的力量反应.

失败模式和效果分析(FMEA)

调频EA是一种积极主动的工具,用于预测设计中可能出现的故障。

  • 识别潜在的失败模式 。
  • 评估每次失败的影响。
  • 根据其严重程度、发生和检测情况,确定故障模式的优先次序。
  • 制定减少风险的行动计划。

根因子分析( RCA)

RCA是调查设计失败发生后的一个重要工具。

  • 收集与故障相关的数据。
  • 辨别问题及其症状.
  • 利用“5为什么”等技术,深入探讨根源。
  • 采取纠正行动防止再次发生。

实验设计(DOE)

能源部是一个强大的统计工具,有助于工程师了解不同设计变量之间的关系。

  • 计划实验系统化地改变设计参数.
  • 收集关于业绩结果的数据。
  • 分析数据以确定最佳设计配置.

计算机辅助设计软件

CAD软件允许工程师创建详细的2D或3D设计模型. 效益包括:

  • 视觉复杂设计.
  • 模拟现实世界条件测试性能.
  • 促进小组成员之间的合作。

有限要素分析

FEA是一种计算方法,用来预测设计将如何与力,振动,热,以及其他物理效应发生反应. 主要方面包括:

  • 将复杂结构细分为较小,可管理的要素.
  • 应用负载和边界条件模拟现实世界的情景.
  • 分析结果,确定潜在的故障点。

设计失败的案例研究

审视现实世界设计失败可提供宝贵的见解。

  • 热电-25: 一种辐射治疗机,由于软件设计缺陷,可以提供致命剂量的辐射.
  • Ford Pinto: 一辆设计有缺陷的汽车,导致后端碰撞中燃料箱爆炸.
  • Challenger航天飞机:[] 航天飞机的爆炸与O环设计在冷温下发生故障有关.

结论

调查设计失败是工程过程的一个基本部分。 通过利用FMEA、RCA、DOE、CAD和FEA等工具,工程师可以在导致重大失败之前发现和解决潜在问题。 通过案例研究从过去的失败中吸取教训也可以为未来的设计提供关键的经验教训。