metody analýzy poruch pro konstruktéry produktů: klíčové otázky a nápravná opatření (Část 3)

v části 1 a části 2 této řady analýz poruch jsme diskutovali, odkud pocházejí selhání a jaké nástroje Chcete mít ve své sadě nástrojů k jejich řešení. Nyní přichází těžká část: uvedení všech těchto nástrojů do práce. Ve svém jádru je Analýza selhání o identifikaci toho, jaká sada vstupů způsobila selhání výstupu a jaká nápravná opatření chcete opravit. Takže pokud jste udělali veškerou tvrdou práci, abyste našli a identifikovali selhání, pojďme se ponořit do některých kroků, které můžete podniknout k zahájení procesu.

obvykle najdete selhání během sestavení nebo testování spolehlivosti a máte jen krátký čas na jejich nalezení a opravu. Když se o problému dozvíte, položte si následující otázky a uspořádejte své myšlenky Při provádění analýzy selhání:

• jaký je režim selhání?
• jak kritické je selhání?
• je selhání opakovatelné?
• jaká je vaše hypotéza?
• existují další potenciální faktory?
• jaké údaje máte?
• jaké údaje potřebujete?
• máte nějaké navrhované řešení?
• máte způsob, jak otestovat svá řešení?
• má vaše řešení dopad na jiný tým?
• budou mít nějaké nezamýšlené důsledky?

pro ilustraci typické analýzy selhání projdeme výše uvedené otázky v příkladném scénáři.

příklad: Wearable Fitness Tracking Watch

nové nositelné fitness hodinky jsou hodnoceny při sestavování EVT. Během sestavení se objeví několik malých problémů, ale zařízení obecně fungují. Po sestavení se však během testování pádu zjistí selhání. Tak začíná Analýza selhání.

jaký je režim selhání?

někdy je snadné najít selhání,ale častěji můžete vidět pouze příznaky selhání a nemůžete si být jisti, co je hlavní příčinou. V našem příkladu hodinek zjistíme, že událost drop test způsobí selhání displeje v 6 z 10 testovaných zařízení. Víme, že se po události pádu něco pokazilo s displejem, ale zatím nevíme, proč k selhání došlo. Začneme zkoumáním stavu zařízení.

• představuje režim selhání stejný způsob na selhání zařízení?
  • pokud se vyskytnou různé druhy selhání zobrazení, pak událost drop může mít více režimů selhání, které mohou mít každý mírně odlišnou příčinu.
  • obrazovka zbělela?
  • existují řádky v určitých řádcích nebo sloupcích?
  • praskla krycí čočka?
  • praskl displej?
  • zdá se, že zbytek zařízení funguje? – Nabíjení, motory, dotek atd.?
• jaké byly konkrétní testy, které selhaly?
  • z jaké výšky hodinky spadly?
  • na jaký substrát bylo zařízení upuštěno?
  • jaká orientace se vyskytla?
• existují nějaké další zjevné problémy, které lze pozorovat?
  • je na obvodu zařízení nějaké mechanické poškození?

po pečlivém výslechu vzorků zjistíme, že 4 ze 6 poruch pocházely z testů prováděných na žulovém substrátu a 2 pocházely ze substrátu z dřevotřískových desek, všechny spadly z výšky stolu 1 metr. Při 5 poruchách se displej změní na bílou a zůstane nereagovat. 6. selhání, krycí čočka praskla, ale stále zobrazovala obrázky. Na 2 zařízení, můžeme vidět nějaké odřeniny na krytu objektivu, a na 3 zařízení, tam jsou některé škrábance na krytu na jednom okraji.

jak kritické je selhání?

poruchy se pohybují v rozsahu závažnosti od nízké po vysokou a mnoho úrovní mezi nimi. Někdy, co se zdá být menší problém balónky do něčeho většího. Typický nositelný bude používán a zneužíván jeho majitelem. Kdykoli uživatel sundá hodinky, je to potenciální příležitost pro událost poklesu. V tomto případě se selhání poklesu, kdy displej nereaguje, jeví jako kritický problém, který je třeba vyřešit. Nereagující displej by učinil zařízení nepoužitelným a měl by za následek vysokou návratnost i nešťastné zákazníky. Tento problém si zaslouží pozornost a měl by být vyřešen dříve, než se program přesune k dalším krokům.

je selhání opakovatelné?

opakovatelnost znamená, že stejný proces může trvale vyvolat selhání. U nositelných zařízení selhalo 6 z 10 zařízení a 5 z nich 6 stejným způsobem. To naznačuje, že jedno selhání bylo opakovatelné a zbývající selhání bylo pravděpodobně jednorázovým problémem, který bychom měli v tuto chvíli sledovat, ale ne řešit. Přesto musíme zjistit, zda je problém s nereagujícím zobrazením skutečně opakovatelný tím, že se do dat ponoříme trochu hlouběji.

• dochází k selhání ve stejné orientaci poklesu?
  • Drop testovací sekvence se obvykle provádějí stejným způsobem pokaždé. Mohlo by to začít s přední stranou, pak zadní stranou, pak 4 boční plochy, pak rohy. Pokud pokles čelního obličeje vždy způsobí problém, zůstává nejasné, zda je porucha způsobena zvláštní orientací poklesu čelního obličeje nebo zda by k problému došlo z jakéhokoli poklesu ve stejné výšce.
  • Chcete-li s tím bojovat, nechte tým spolehlivosti otestovat více jednotek pomocí jiné sekvence nebo umístěním neúspěšné orientace jako poslední.
• měly všechny neúspěšné jednotky před selháním stejný vodopád testů spolehlivosti?
  • v dobrém zkušebním plánu spolehlivosti se často nejprve provádějí environmentální testy, aby se zařízení předem stanovila. Některé budou podrobeny zkouškám tepelného namáčení nebo cyklování teploty, které mohou šokovat systém nebo oslabit adhezivní vazby.
  • dojde-li k poruše na čerstvých jednotkách a na stabilizovaných jednotkách, pak se selhání jeví jako lokalizovaný problém. Pokud tomu tak není, možná budeme muset pochopit, jakým podmínkám byl produkt vystaven před testem pádu.

jaká je vaše hypotéza?

pro naše hodinky mohou existovat 2 nebo více základních problémů. První je, že displej zbělá a zůstává nereagující. Mohli bychom odvodit, že napájení bylo odpojeno od systému, což by ukazovalo na problém se samotným displejem, konektor displeje, nebo mechanické nárazu nebo roztržení na kabelu displeje. Alternativně může připojení k baterii nebo řízení napájení způsobit selhání zařízení.

existují další potenciální faktory?

často náročné poruchy mají mnoho příčin,které ztěžují jasné určení, kam zaměřit svůj čas. Pokud máte potíže s počátečními hypotézami během analýzy selhání, brainstorming seznam možných oblastí, které je třeba prozkoumat.

v nositelném provedení je sestavení EVT poprvé, co něco dáváme dohromady. Často jsou subkomponenty, jako je zobrazovací modul a další hlavní komponenty, vyráběny s parametry, které ještě nejsou dokončeny. Jako takový, konektory, displej, nebo mechanická sestava by mohla přispět k selhání displeje.

abychom vyloučili další zdroje chyb, možná budeme muset třídit parametry výrobního procesu, data měření, fotografie sestavy. Možná se budeme muset ponořit hlouběji do našich dodavatelů, abychom hledali další informace. Pro tento příklad předpokládejme, že displej byl standardní součástí výroby po dlouhou dobu, což naznačuje, že nedojde k žádným zásadním změnám displeje a že bychom se měli zaměřit na mechanickou konstrukci.

jaké údaje máte pro analýzu selhání?

při selhání spolehlivosti nositelného materiálu bychom měli shromáždit všechny dostupné informace, ke kterým máme přístup, které by nám mohly pomoci ověřit naše hypotézy. Protože k poruše došlo během mechanické zkoušky, měli bychom začít fyzickou kontrolou neúspěšných jednotek a přezkoumáním jakýchkoli fotografií před a po a vysokorychlostního videa testu, zejména v orientaci poruchy.

hledáme zjevné deformace nebo zlomy. Pokud je to možné, měli bychom zkontrolovat některá z neúspěšných zařízení a otevřít je, abychom zjistili, zda uvnitř nenajdeme něco špatného. Fotografie jednotek před a po nám ukážou, zda bylo něco zjevně špatného se sestavou před poklesem. Vysokorychlostní video nám umožňuje sledovat kompresi a roztažení materiálu, ke kterému dochází rychleji než mrknutí oka. Pokud se displej a pouzdro po nárazu pohybují v opačných směrech, může být něco, co stojí za to prozkoumat.

dále budeme chtít zkontrolovat IQC zprávu o zobrazovacích modulech a měřicí FAI/Cpk zprávy o hlavních částech sestavy včetně mechanického krytu. Díváme se na to, jak se skutečné díly porovnávají s rozměry a tolerancemi, které jsme použili v našich počátečních analýzách tolerance.

pokud tyto soubory dat zkombinujeme, měli bychom být schopni upřesnit naši počáteční hypotézu a přemýšlet o tom, jaká data nám chybí, když pokračujeme v našem vyšetřování analýzy selhání.

jaké údaje potřebujete pro analýzu selhání?

i když máme fyzický přístup k zařízením, stále nevíme, co se děje, dokud zařízení neroztrhneme. Když otevřeme 3 hodinky, zjistili jsme, že konektory board-to-board na 2 mimo 3 se uvolnily. Poslední jsme nebyli schopni správně rozebrat a nemohli jsme říct, jaký je stav konektoru. Ale protože 2 z těch, které jsme otevřeli, ukázaly stejný problém, budeme chtít prozkoumat, proč se konektor uvolnil.

budeme chtít přezkoumat naše simulace, abychom se zaměřili na síly, které zažívá konektor a další spojovací komponenty. Měli bychom také zkontrolovat specifikaci konektoru pro udržení síly a nezávisle ověřit, zda konektory na těchto displejích a hlavní desce plošných spojů splňují nebo překračují specifikaci. Je také možné, že prodejce použil levnou verzi konektoru nebo dokonce nesprávný konektor z různých důvodů, takže budeme chtít ověřit kódy šarže konektoru a čísla dílů.

možná budeme muset otestovat více zařízení, abychom zjistili, zda různí dodavatelé zobrazení nebo jiné konfigurace fungují stejným způsobem.

máte nějaké navrhované řešení?

v našem nositelném zařízení jsme zúžili konektor displeje a mechanickou sestavu, která jej obklopuje, jako oblast zájmu. Tým strávil nějaký čas analýzou sestavy a navrhl několik řešení. Patří mezi ně:

1. přidání malého kusu stlačitelné pěny přes konektor, aby se vzduchová mezera mezi konektorem a hlavním pouzdrem.
2. použití epoxidové pryskyřice ke konektoru, jakmile je na svém místě.
3. přidání kovového držáku a několika šroubů pro bezpečné upevnění konektoru na místě.
4. Změna konektoru na displeji FPC a desce.

každé z těchto řešení má své klady a zápory a vyžadovalo by další práci na testování. Můžeme vyloučit možnost 4 Poté, co nám operační tým řekne, že displej je standardní součástí a náklady a dodací lhůty by se výrazně zvýšily, kdybychom přešli na nový konektor.

mechanická řešení vyžadují konstrukční a montážní změny, které mohou mít také potenciální následný vliv na mechanický a elektrický výkon.

u pěnového roztoku bychom měli zkontrolovat velikost mezery v nominálním stavu i ve stavu zkoušky kapky, abychom vybrali vhodný materiál. Pokud bude pěna také tlačit na spodní stranu displeje, měli bychom se ujistit, že příliš netlačí zezadu, aby zkreslila obrazovku.

epoxidové řešení by mohlo být rychlou opravou, ale mohlo by otevřít plechovku červů o konfiguracích procesu a materiálových volbách. Dodatečně, jakmile je komponenta epoxidována, je téměř nemožné přepracovat, což znamená, že jakmile je tento krok proveden na montážní lince, Pokud se něco následně pokazí,může být nutné celou tuto sestavu vyhodit.

s kovovým držákem bychom museli najít místo pro připojení držáku a ujistit se, že nedochází ke zkratu. Pokud jej připevníme šrouby, bude směrování displeje obtížnější, protože v cestě je pravděpodobně mnoho stop.

máte způsob, jak otestovat svá řešení?

dvě řešení mohou být snadno prototypovat-pěna a epoxid. Obě však přicházejí s určitými riziky, zejména po dokončení stavby. Museli bychom rozebrat některá zařízení, abychom přidali pěnu nebo epoxid. Během demontáže existuje vždy šance, že bychom mohli představit další problém, který se více týká nekontrolovaného procesu montáže, než možnost, kterou se snažíme prozkoumat. Pokud by však prototypy ukázaly slib, byl by to rychlý způsob, jak získat důvěru v řešení.

kovový držák by mohl být simulován v CAD nebo aproximován s některými obráběnými díly, ale bylo by obtížné funkčně dovybavit ve stávajícím krytu. Protože deska by musela být upravena tak, aby vyhovovala šroubovým šéfům, a samotná deska by potřebovala otvory vyvrtané skrz ni, je nepravděpodobné, že by fungující prototyp mohl být vyroben před další sestavou. Místo toho bychom se mohli spolehnout na kombinaci mechanické makety a simulací, abychom přiblížili, jak by změna designu fungovala.

má vaše řešení dopad na jiný tým?

všechny opravy pro nositelné dopad jiné týmy. Nejméně rušivé pro ostatní by pravděpodobně bylo přidání pěny za konektor. Toto je snadná možnost testování a vyžaduje pouze minimální změny nebo hodnocení jinými týmy. Současně není jasné, zda pěna bude stačit, aby se zabránilo uvolnění konektoru. Také, pokud pěna vyvíjí příliš velkou sílu na displej, mohla by působit proti nám tím, že by sloužila jako tlakový bod na displeji během události pádu nebo nám ublížila tím, že zatlačila nahoru na displej a vystavila okraje krycí čočky prasklinám pavouků.

Epoxidový roztok by vyžadoval investice do procesu montáže, aby bylo zajištěno správné dávkování epoxidu. Procesy tekutého lepidla jsou notoricky obtížné dokončit, takže i když to může stát za prototypování, můžeme doufat, že tuto možnost nepoužijeme. Také by došlo k zásahu do nákladů na produkt, protože ztráta výnosu bude pravděpodobně vyšší a přepracování bude obtížnější.

plechový držák zabere nejvíce času na implementaci a vyžaduje, aby elektrické týmy znovu rozložily stopy desky. Dále bychom museli vyhodnotit, zda by kovový štít způsobil neúmyslné záření nebo narušil bezdrátové signály v produktu.

budou nějaké nezamýšlené důsledky?

při provádění změn návrhu k vyřešení problému je snadné se dostat do problému, který se snažíte vyřešit, a můžete zapomenout vyhodnotit návrh, co jiného by se mohlo pokazit. V tomto příkladu, je možné, že vložení otvorů do desky s plošnými spoji a přišroubování držáku přes konektor způsobí, že tato oblast desky bude slabá a místo toho, aby se konektor uvolnil během testu pádu, samotná deska by se mohla zlomit a způsobit větší selhání než ta, kterou jsme zamýšleli vyřešit.

přehled tohoto příkladu analýzy selhání:

prostřednictvím procesu kontroly dostupných dat, vytváření hypotéz a testování jsme zjistili potenciální příčinu problému. Máme podezření, že konektor zažil větší sílu, než byla hodnocena, a vzhledem k navržené vzduchové mezeře mezi horní částí konektoru a pouzdrem, by se uvolnil během události pádu, když se vzduchová mezera dočasně zvětšila. Chcete-li tento problém vyřešit, identifikovali jsme 3 možná řešení pro testování a implementaci. Jakým způsobem se rozhodneme jít dál, závisí na tom, jak dobře řešení fungují a jak potenciálně ovlivňují harmonogram a náklady na projekt.

monitorování nápravných opatření

po zvolení postupu by tým nejen musel projít procesem provádění změn návrhu, ale musel by vypracovat plán implementace a monitorování řešení při příštím sestavení.

aby se zachovala volitelnost, tým se mohl rozhodnout pokročit se změnou designu a přidat držák a také připravit pěnu. To by způsobilo malý hit harmonogramu vyžadovaný pro změnu nástroje a rozvržení práce pro elektrický tým,ale poskytlo by možnost testování více řešení během sestavení, doufejme, že omezí počet dalších sestav EVT pouze na jedno.

s vědomím, že existuje velká zranitelnost pro testování, může tým uspořádat sestavení tak, aby upřednostňovalo shromažďování dat pro tento problém. Tato sestava může zahrnovat konfigurace jen pěny, jen kovový držák, a ten, který obsahuje pěnu a držák dohromady.

před sestavením by tým mohl provést novou FMEA a předpovědět, kde by mohly vzniknout potenciální problémy z nových návrhů. Použití FMEA jako výchozího bodu, tým by mohl zajistit další kontrolní kroky v kritických transformacích, kde jsou změny implementovány. Inženýři na místě by měli být také povzbuzováni, aby při těchto krocích věnovali pečlivou pozornost stavbě.

tým by měl například sledovat, jak obtížné je sestavit novou konzolu. Tato změna návrhu může vyžadovat nové nebo aktualizované přípravky pro správné umístění součásti bez poškození okolních součástí. Kromě toho by ostré hrany samotné konzoly mohly způsobit poškození flex kabelu během montáže nebo testování spolehlivosti, takže bychom měli brzy zkontrolovat výsledky funkční zkušební stanice, zda nevykazují žádné známky spadu výnosu.

nakonec bychom měli zajistit, aby první várka zařízení z nové sestavy byla přidělena pro testování spolehlivosti. Můžeme spolupracovat s týmem spolehlivosti, abychom zjistili, kolik jednotek by bylo třeba otestovat a projít, abychom se cítili sebevědomě v našem řešení. Zatímco sestavení probíhá, mohli bychom získat jasnější představu o tom, zda jedna nebo více konfigurací problém vyřeší a zároveň se ujistit, že se neobjeví žádné nové problémy.

závěr

nositelný příklad ukazuje, že i v relativně jednoduchých problémech je třeba při analýze selhání zvážit mnoho věcí. Zprávy o spolehlivosti, fyzická zařízení, sestavení dat a dokonce i data od dodavatelů, kteří předcházejí, pomáhají vyplnit mezery, když se snažíme pochopit, co se pokazilo a jak to opravit.

v reálných programech budou inženýři čelit mnoha různým problémům a musí je všechny řešit paralelně. Často, před dalším sestavením je málo času na provedení hlubokých potápěčských analýz ve všech otázkách. Proto je důležité rychle odstranit malé problémy, aby se mohly soustředit na kritické výzvy s danou architekturou. Jakékoli nástroje, které mohou inženýrům pomoci shromažďovat a propojovat nesourodé datové sady, jsou nesmírně užitečné pro identifikaci potenciálních příčin a pro práci s více problémy ve stejném čase. Jakmile bude nalezeno řešení, bude zkoumáno na náklady, rychlost, a snadnost implementace a každý bude mít jiný názor na to, jaký bude nejlepší postup. I poté, co byla nalezena hlavní příčina a bylo navrženo řešení, to jen nastaví novou základní linii, ze které může dojít k poruchám. Skutečný test bude při příštím sestavení, protože byste mohli zavádět řadu nezamýšlených důsledků. Tento proces se opakuje, dokud vám nedojde čas nebo v ideálním světě vyřešíte všechny problémy.

Instrumental vytvořil jedinečnou sadu nástrojů, které snižují tření spojené s každým krokem analýzy poruch. Shromažďováním dat o produktech a spuštěním obrázků pomocí umělé inteligence můžeme najít možné anomálie dříve, než bude příliš pozdě na jejich zastavení. Můžeme také ukládat a sledovat důležitá data v naší platformě pro optimalizaci výroby a přidávat korelace mezi neúspěšnými testovacími daty a informacemi o sestavení produktu. Nejen, že snižujeme čas a úsilí vynaložené na malé selhání,ale shromažďujeme a transformujeme data, abychom vyřešili velké problémy, abychom nakonec vylepšili produkty. Kontaktujte nás a dozvíte se více o tom, jak vám můžeme pomoci zlepšit proces analýzy selhání.