DFMEA 结构分析之“黑盒原则”与“白盒原则” - FMEA软件-CoreFMEA

在DFMEA（设计失效模式与影响分析）中，“黑盒原则”和“白盒原则”是两种结构分解策略，用于决定是否需要深入分析某个组件或系统的内部结构和特性。

FMEA软件CoreFMEA 为大家介绍它们的定义和应用场景：

1. 黑盒原则（Black-Box Principle）

1.1 定义：

• 不深入分解组件的内部结构，仅关注其功能输入和输出以及与外部系统的接口关系。
• 将组件视为一个“黑盒”，即不透明的系统，仅通过其功能表现和外部交互进行分析。
• 适用于外部供应商提供的模块或标准化设计，无需了解其内部细节。

1.2 应用场景：

1. 供应商提供的组件：例如，某汽车厂商使用的发动机总成由供应商设计，DFMEA中仅需关注其输入（燃油、冷却液）和输出（动力、温度），无需分析其内部结构（如活塞、曲轴）。
2. 标准化设计：如通用型螺丝、O型圈等，其失效模式已通过行业标准覆盖，无需深入分析。
3. 冗余或低风险组件：例如，辅助散热风扇的失效不会影响核心功能，可简化分析。

1.3 示例：

• 场景：某新能源汽车的电池管理系统（BMS）由第三方供应商开发。
• 黑盒原则应用：
  • 在DFMEA中，BMS被视为一个“黑盒”，仅分析其输入（电池状态、充电指令）和输出（电池健康度、故障信号）。
  • 不分解其内部结构（如传感器、控制逻辑），除非其接口（如通信协议）存在风险。
• 目的：避免重复分析供应商的设计细节，聚焦于整车级的系统交互风险。

2. 白盒原则（White-Box Principle）

2.1 定义：

• 深入分解组件的内部结构和特性，分析其设计逻辑、材料、工艺、公差等细节。
• 将组件视为一个“白盒”，即透明的系统，需全面覆盖其内部设计的潜在失效模式。
• 适用于内部自主设计的或关键的功能组件，需通过特性控制降低风险。

2.2 应用场景：

1. 核心功能组件：例如，汽车安全气囊的触发机制、发动机的气缸设计，需分解到材料选择、尺寸公差等特性层面。
2. 复杂交互组件：如电路板的焊接质量、齿轮组的啮合精度，需通过特性分析识别失效路径。
3. 特殊特性需求：若组件关联法规要求（如医疗器械的灭菌验证），需细化到特性层面。

2.3 示例：

• 场景：某汽车发动机的气缸设计。
• 白盒原则应用：
  • 在DFMEA中，气缸需分解到特性层面，例如：
    • 材料特性：铝合金的热膨胀系数。
    • 尺寸公差：缸体与活塞的配合间隙。
    • 表面处理：缸套的镀层耐磨性。
  • 分析失效模式（如缸体裂纹、活塞卡死）与其特性的因果关系。
• 目的：通过特性控制（如优化镀层工艺）降低高风险失效模式的发生概率。

3. 黑盒与白盒原则的对比

4. 总结

• 黑盒原则用于简化外部供应商提供的模块或标准化设计，聚焦系统级功能和接口。
• 白盒原则用于深入内部自主设计的或关键的功能组件，通过特性控制降低风险。
• 两者结合可确保 DFMEA 既覆盖核心风险，又避免冗余分析，提升效率和有效性。

工欲善其事，必先利其器。

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