metody analizy awarii dla inżynierów projektantów produktów: kluczowe pytania i działania naprawcze (Część 3)

w części 1 i 2 tej serii analiz awarii omówiliśmy, skąd pochodzą awarie i jakie narzędzia chcesz mieć w swoim zestawie narzędzi, aby je rozwiązać. Teraz przychodzi najtrudniejsza część: oddanie tych wszystkich narzędzi do pracy. W swej istocie analiza awarii polega na określeniu, jaki zestaw wejść spowodował awarię wyjścia i jakie działania naprawcze chcesz podjąć, aby to naprawić. Jeśli więc wykonałeś całą ciężką pracę, aby znaleźć i zidentyfikować awarie, przejdźmy do kilku kroków, które możesz podjąć, aby rozpocząć proces.

zazwyczaj znajdziesz błędy podczas kompilacji lub testowania niezawodności i masz tylko krótki czas, aby je znaleźć i naprawić. Kiedy uświadomisz sobie problem, zadaj sobie następujące pytania, aby uporządkować swoje myśli Podczas przeprowadzania analizy awarii:

• co to jest tryb awaryjny?
• jak krytyczna jest awaria?
• czy awaria jest powtarzalna?
• Jaka jest twoja hipoteza?
• czy są inne potencjalne czynniki?
• jakie masz dane?
• jakich danych potrzebujesz?
• masz jakieś proponowane rozwiązania?
• masz sposób na przetestowanie swoich rozwiązań?
• czy Twoje rozwiązanie ma wpływ na inny zespół?
• czy będą jakieś niezamierzone konsekwencje?

aby zilustrować typową analizę awarii, przejdziemy przez powyższe pytania w przykładowym scenariuszu.

przykład: Wearable fitness Tracking Watch

nowy zegarek fitness do noszenia jest oceniany przy jego budowie EVT. Podczas budowania pojawia się kilka drobnych problemów, ale ogólnie urządzenia działają. Jednak po zbudowaniu podczas testowania zrzutu zostaje wykryta awaria. Tak zaczyna się analiza awarii.

co to jest tryb awarii?

czasami łatwo jest znaleźć awarię, ale częściej można zobaczyć tylko objawy awarii i nie można być pewnym, jaka jest rzeczywiście przyczyna. W naszym przykładzie zegarka stwierdzamy, że zdarzenie testu upuszczenia powoduje awarię wyświetlacza w 6 z 10 testowanych urządzeń. Wiemy, że coś poszło nie tak z wyświetlaczem po zdarzeniu upuszczania, ale jeszcze nie wiemy, dlaczego wystąpiła awaria. Zaczynamy od zbadania, w jakim stanie jest urządzenie.

• czy tryb awarii jest taki sam na uszkodzonych urządzeniach?
  • jeśli występują różne rodzaje błędów wyświetlania, Zdarzenie upuszczania mogło ujawnić wiele trybów awarii, z których każdy może mieć nieco inną przyczynę główną.
  • czy ekran zrobił się biały?
  • czy są linie w niektórych wierszach lub kolumnach?
  • czy soczewka pokrywy pękła?
  • czy wyświetlacz pękł?
  • czy reszta urządzenia wydaje się działać? – Ładowanie, silniki, dotyk, itp?
• jakie testy zakończyły się niepowodzeniem?
  • z jakiej wysokości spadł zegarek?
  • na jakie podłoże spadło urządzenie?
  • w jakiej orientacji wystąpiły awarie?
• czy są jakieś inne oczywiste problemy, które można zaobserwować?
  • czy są jakieś uszkodzenia mechaniczne na obwodzie urządzenia?

po dokładnym przesłuchaniu próbek stwierdzamy, że 4 z 6 błędów pochodziło z testów przeprowadzonych na podłożu granitowym, a 2 pochodziło z podłoża z płyty wiórowej, wszystkie spadły z wysokości stołu 1 metra. W przypadku 5 awarii wyświetlacz zmienia kolor na biały i nie reaguje. 6. awaria, soczewka okładki pękła, ale nadal pokazywała obrazy. Na 2 urządzeniach możemy zobaczyć ślady zarysowań na soczewce pokrywy, a na 3 urządzeniach są rysy na obudowie na jednej krawędzi.

jak krytyczna jest awaria?

awarie mają zakres ciężkości od niskiego do wysokiego i wiele poziomów pomiędzy nimi. Czasami to, co wydaje się być drobnym problemem, zmienia się w coś większego. Typowy sprzęt do noszenia będzie używany i nadużywany przez jego właściciela. Każda chwila, w której użytkownik zdejmuje zegarek, jest potencjalną okazją do zdarzenia zrzutu. W takim przypadku błąd upuszczania, w którym wyświetlacz nie reaguje, wydaje się krytycznym problemem do rozwiązania. Brak reakcji spowodowałby, że urządzenie byłoby bezużyteczne i spowodowałoby zarówno wysoką stopę zwrotu, jak i niezadowolenie klientów. Ten problem zasługuje na uwagę i powinien zostać rozwiązany, zanim program przejdzie do kolejnych kroków.

czy awaria jest powtarzalna?

Powtarzalność oznacza, że ten sam proces może konsekwentnie wywoływać awarię. W przypadku noszenia 6 z 10 urządzeń zawiodło, a 5 z tych 6 w ten sam sposób. Sugeruje to, że jedna awaria była powtarzalna, a pozostała awaria była prawdopodobnie jednorazowym problemem, który powinniśmy monitorować, ale nie rozwiązywać w tym czasie. Mimo to, musimy dowiedzieć się, czy problem braku reakcji na wyświetlanie jest naprawdę powtarzalny, zagłębiając się w dane nieco głębiej.

• czy awaria występuje w tej samej orientacji spadku?
  • sekwencje testu upuszczania są zwykle wykonywane w ten sam sposób za każdym razem. Może zaczynać się od przedniej, potem tylnej, potem od czterech bocznych, potem od rogów. Jeśli przedni spadek twarzy zawsze powoduje problem, pozostaje niejasne, czy awaria jest spowodowana szczególną orientacją przedniego spadku twarzy, czy problem wystąpiłby z jakiegokolwiek spadku na tej samej wysokości.
  • aby temu zaradzić, niech zespół niezawodności przetestuje więcej jednostek przy użyciu innej sekwencji lub umieści nieudaną orientację jako ostatnią.
• czy wszystkie uszkodzone jednostki miały ten sam wodospad testów niezawodności przed awarią?
  • w dobrym planie testowania niezawodności często najpierw przeprowadza się testy środowiskowe, aby przygotować urządzenia. Niektóre zostaną poddane testom termotransferowym lub termicznym, które mogą wstrząsnąć systemem lub osłabić wiązania klejowe.
  • Jeśli awaria wystąpi na świeżych jednostkach i na wstępnie przygotowanych, to awaria wydaje się być zlokalizowanym problemem. Jeśli nie, być może będziemy musieli zrozumieć, na jakie warunki produkt był narażony przed testem upuszczania.

jaka jest twoja hipoteza?

w przypadku naszego zegarka mogą występować 2 lub więcej podstawowych problemów. Po pierwsze, wyświetlacz zmienia kolor na biały i nie reaguje. Możemy wywnioskować, że zasilanie zostało odcięte od systemu, co wskazywałoby na problem z samym wyświetlaczem, złączem wyświetlacza lub mechanicznym uderzeniem lub rozdarciem kabla wyświetlacza. Alternatywnie, połączenie z baterią lub zarządzanie zasilaniem może spowodować awarię urządzenia.

czy są inne potencjalne czynniki?

często trudne niepowodzenia mają wiele przyczyn, które utrudniają jasne określenie, gdzie skupić swój czas. Jeśli masz problemy z początkowych hipotez podczas analizy awarii, burza mózgów listę możliwych obszarów do zbadania.

w wearable, EVT build jest po raz pierwszy składamy coś razem. Często komponenty podrzędne, takie jak moduł wyświetlacza i inne główne komponenty, są produkowane z parametrami, które nie są jeszcze sfinalizowane. W związku z tym Złącza, wyświetlacz lub zespół mechaniczny mogą przyczyniać się do awarii wyświetlacza.

aby wykluczyć inne źródła błędów, być może będziemy musieli posortować parametry procesu produkcyjnego, dane pomiarowe, zdjęcia montażowe. Być może będziemy musieli zagłębić się w naszych dostawców, aby szukać dodatkowych informacji. W tym przykładzie załóżmy, że wyświetlacz był standardowym elementem w produkcji przez długi czas, co sugeruje, że nie będzie żadnych większych zmian wyświetlania i że powinniśmy skupić się na konstrukcji mechanicznej.

jakie masz dane do analizy awarii?

W przypadku awarii niezawodności urządzenia wearable powinniśmy zebrać wszystkie dostępne informacje, do których mamy dostęp, które mogą pomóc nam zweryfikować nasze hipotezy. Ponieważ awaria wystąpiła podczas testu mechanicznego, powinniśmy zacząć od fizycznej kontroli uszkodzonych jednostek i przeglądu wszelkich zdjęć przed i po oraz szybkiego filmu z testu, zwłaszcza w orientacji awarii.

szukamy widocznych odkształceń lub przerw. Jeśli to możliwe, powinniśmy sprawdzić niektóre z uszkodzonych urządzeń i otworzyć je, aby zobaczyć, czy możemy znaleźć coś złego w środku. Zdjęcia przed i po jednostkach pokażą nam, czy coś było oczywiście nie tak z montażem przed spadkiem. Szybki film pozwala nam obserwować kompresję i rozciąganie materiału, które dzieje się szybciej niż mrugnięcie okiem. Jeśli wyświetlacz i obudowa poruszają się w przeciwnych kierunkach po uderzeniu, może być coś wartego dalszego zbadania.

dodatkowo będziemy chcieli przejrzeć raport IQC na modułach wyświetlaczy i raporty pomiarowe FAI / Cpk głównych części zespołu, w tym obudowy mechanicznej. Sprawdzamy, jak rzeczywiste części porównują się z wymiarami i tolerancjami, które wykorzystaliśmy w naszych wstępnych analizach tolerancji.

jeśli połączymy te zbiory danych, powinniśmy być w stanie udoskonalić naszą początkową hipotezę i pomyśleć o tym, jakich danych nam brakuje, kontynuując nasze dochodzenie w sprawie analizy awarii.

jakich danych potrzebujesz do analizy awarii?

chociaż mamy fizyczny dostęp do urządzeń, nadal nie wiemy, co jest nie tak, dopóki nie zniszczymy urządzeń. Kiedy otworzyliśmy 3 Zegarki, odkryliśmy, że złącza typu board-to-board na 2 z 3 poluzowały się. Ostatnim, nie byliśmy w stanie prawidłowo rozebrać i nie mogliśmy powiedzieć, jaki jest stan złącza. Ale ponieważ 2 z tych, które otworzyliśmy, pokazały ten sam problem, będziemy chcieli zbadać, dlaczego złącze się poluzowało.

będziemy chcieli przejrzeć nasze symulacje, aby skupić się na siłach doświadczanych przez złącze i inne komponenty współpracujące. Powinniśmy również przejrzeć specyfikację złącza pod kątem zatrzymywania siły i niezależnie sprawdzić, czy złącza na tych wyświetlaczach i głównej płytce drukowanej spełniają lub przekraczają specyfikację. Możliwe jest również, że sprzedawca użył taniej wersji złącza lub nawet niewłaściwego złącza z różnych powodów, więc będziemy chcieli zweryfikować kody partii Złącza i numery części.

być może będziemy musieli przetestować więcej urządzeń, aby sprawdzić, czy różni dostawcy wyświetlaczy lub inne konfiguracje działają w ten sam sposób.

masz jakieś proponowane rozwiązania?

w naszym nadającym się do noszenia, zawęziliśmy złącze wyświetlacza i otaczający go zespół mechaniczny jako obszar zainteresowania. Zespół poświęcił trochę czasu na analizę montażu i zaproponował kilka rozwiązań. Należą do nich:

1. dodanie małego kawałka ściśliwej pianki nad złączem, aby usunąć szczelinę powietrzną między złączem a główną obudową.
2. przy użyciu żywicy epoksydowej do złącza po jego umieszczeniu.
3. dodanie metalowego wspornika i niektórych śrub, aby bezpiecznie zamocować złącze na miejscu.
4. Zmiana złącza na wyświetlaczu FPC i na płycie.

każde z tych rozwiązań ma swoje plusy i minusy i wymagałoby dodatkowej pracy do przetestowania. Możemy wyeliminować opcję 4 po tym, jak zespół operacyjny powie nam, że wyświetlacz jest standardowym elementem, a koszty i czas realizacji znacznie wzrosną, jeśli przejdziemy do nowego złącza.

rozwiązania mechaniczne wymagają zmian konstrukcyjnych i montażowych, które mogą mieć również potencjalny wpływ na wydajność mechaniczną i elektryczną.

W przypadku roztworu pianki powinniśmy sprawdzić wielkość szczeliny w stanie nominalnym, a także w stanie testu upadku, aby wybrać odpowiedni materiał. Jeśli pianka będzie również naciskać na spodzie wyświetlacza, powinniśmy upewnić się, że nie naciska zbyt mocno od tyłu, aby zniekształcić ekran.

roztwór epoksydowy może być szybkim rozwiązaniem, ale może otworzyć puszkę robaków na temat konfiguracji procesu i wyboru materiału. Dodatkowo, po epoksydowaniu komponentu przeróbka jest prawie niemożliwa, co oznacza, że gdy ten krok zostanie wykonany na linii montażowej, jeśli coś pójdzie nie tak, cały ten montaż może wymagać wyrzucenia.

z metalowym wspornikiem musielibyśmy znaleźć miejsce na przymocowanie wspornika i upewnić się, że nie ma problemów ze zwarciem. Jeśli przymocujemy go za pomocą śrub, trasowanie wyświetlacza stanie się trudniejsze, ponieważ prawdopodobnie na drodze jest wiele śladów.

masz sposób na przetestowanie swoich rozwiązań?

dwa rozwiązania mogą być łatwe do prototypowania – pianka i żywica epoksydowa. Jednak oba wiążą się z pewnym ryzykiem, zwłaszcza po zakończeniu budowy. Musielibyśmy zdemontować niektóre urządzenia, aby dodać piankę lub żywicę epoksydową. Podczas demontażu zawsze jest szansa, że możemy wprowadzić inny problem, bardziej związany z niekontrolowanym procesem montażu niż opcja, którą staramy się zbadać. Jeśli jednak prototypy okażą się obiecujące, będzie to szybki sposób na zdobycie zaufania do rozwiązania.

metalowy wspornik może być symulowany w CAD lub przybliżony z niektórymi obrabianymi częściami, ale trudno byłoby funkcjonalnie zmodernizować w istniejącej obudowie. Ponieważ płyta musiałaby zostać zmodyfikowana, aby pomieścić śruby, a sama płyta wymagałaby wywiercenia przez nią otworów, jest mało prawdopodobne, aby funkcjonujący prototyp mógł zostać wykonany przed kolejną budową. Zamiast tego, możemy polegać na połączeniu mechanicznej makiety i symulacji, aby określić, jak przebiegałaby zmiana projektu.

czy Twoje rozwiązanie ma wpływ na inny zespół?

wszystkie poprawki do noszenia wpływają na inne zespoły. Najmniej uciążliwe dla innych byłoby prawdopodobnie dodanie pianki za złączem. Jest to łatwa opcja do przetestowania i wymaga jedynie minimalnych zmian lub oceny przez inne zespoły. Jednocześnie nie jest jasne, czy pianka wystarczy, aby zapobiec poluzowaniu złącza. Ponadto, jeśli pianka wywiera zbyt dużą siłę na wyświetlacz, może działać przeciwko nam, służąc jako punkt nacisku na wyświetlaczu podczas zdarzenia upuszczania lub zranić nas, naciskając na wyświetlacz i wystawiając krawędzie soczewki pokrywy na pęknięcia pająka.

rozwiązanie epoksydowe wymagałoby inwestycji w proces montażu, aby zapewnić właściwe dozowanie żywicy epoksydowej. Procesy płynnego kleju są notorycznie trudne do sfinalizowania, więc chociaż warto prototypować, możemy mieć nadzieję, że nie skorzystamy z tej opcji. Ponadto, nie byłoby trafienie na koszt produktu, ponieważ utrata wydajności będzie prawdopodobnie wyższa, a przeróbki będą trudniejsze.

wspornik z blachy zajmie najwięcej czasu na wdrożenie i wymaga od zespołów elektrycznych ponownego ułożenia śladów płyty. Dodatkowo musielibyśmy ocenić, czy metalowa osłona spowodowałaby niezamierzone promieniowanie lub zakłóciłaby sygnały bezprzewodowe w produkcie.

czy będą jakieś niezamierzone konsekwencje?

podczas wprowadzania zmian projektowych w celu rozwiązania problemu łatwo jest złapać problem, który próbujesz rozwiązać, i możesz zapomnieć ocenić projekt pod kątem tego, co jeszcze może pójść nie tak. W tym przykładzie możliwe jest, że umieszczenie otworów w płytce drukowanej i przykręcenie wspornika nad złączem spowoduje, że ten obszar płytki będzie słaby i zamiast poluzować złącze podczas testu upuszczania, sama płyta może pęknąć, powodując większą awarię niż ta, którą zamierzaliśmy rozwiązać.

przegląd tego przykładu analizy awarii:

w procesie przeglądu dostępnych danych, tworzenia hipotez i testowania znaleźliśmy potencjalną przyczynę problemu. Podejrzewamy, że złącze doświadczyło większej siły, niż zostało to ocenione, a ze względu na zaprojektowaną szczelinę powietrzną między górną częścią złącza a obudową, poluzowało się podczas upadku, gdy szczelina powietrzna chwilowo stała się większa. Aby rozwiązać ten problem, zidentyfikowaliśmy 3 możliwe rozwiązania do przetestowania i wdrożenia. To, w jaki sposób zdecydujemy się pójść dalej, zależy od tego, jak dobrze działają rozwiązania i jak potencjalnie wpływają na harmonogram i koszty projektu.

monitorowanie działań naprawczych

Po wybraniu kierunku działania zespół nie tylko musiałby przejść przez proces wprowadzania zmian projektowych, ale musiałby opracować plan wdrożenia i monitorowania rozwiązań w następnej kompilacji.

aby zachować opcjonalność, zespół mógł podjąć decyzję o zmianie projektu, aby dodać wspornik, a także przygotować piankę. Wiązałoby się to z małym uderzeniem harmonogramu wymaganym od zmiany narzędzia i pracy układu dla zespołu elektrycznego, ale zapewniłoby opcjonalność testowania wielu rozwiązań podczas budowania, miejmy nadzieję, ograniczając liczbę dodatkowych kompilacji EVT do tylko jednego.

wiedząc, że istnieje poważna luka w zabezpieczeniach do przetestowania, zespół może zorganizować kompilację, aby nadać priorytet gromadzeniu danych dla tego problemu. Ta konstrukcja może obejmować konfiguracje tylko pianki, tylko metalowego wspornika i takiego, który zawiera piankę i wspornik razem.

przed rozpoczęciem budowy zespół mógł wykonać nową FMEA i przewidzieć, gdzie mogą pojawić się potencjalne problemy z nowymi projektami. Wykorzystując FMEA jako punkt wyjścia, zespół może zorganizować więcej kroków kontrolnych w krytycznych transformacjach, w których wprowadzane są zmiany. Inżynierowie na miejscu również powinni być zachęcani do zwracania szczególnej uwagi na budowę na tych etapach.

na przykład zespół powinien obserwować, jak trudne jest złożenie nowego wspornika. Ta zmiana projektu może wymagać nowych lub zaktualizowanych przyrządów do prawidłowego umieszczenia części bez uszkadzania pobliskich komponentów. Dodatkowo ostre krawędzie samego wspornika mogą spowodować uszkodzenie kabla elastycznego podczas montażu lub testowania niezawodności, dlatego powinniśmy wcześniej sprawdzić wyniki funkcjonalnej stacji testowej pod kątem jakichkolwiek oznak spadku wydajności.

wreszcie, powinniśmy zorganizować pierwszą partię urządzeń z nowej kompilacji, która zostanie przydzielona do testowania niezawodności. Możemy współpracować z zespołem ds. niezawodności, aby określić, ile urządzeń trzeba przetestować i przejść, aby mieć pewność co do naszego rozwiązania. Podczas prac nad kompilacją możemy uzyskać jaśniejszy obraz tego, czy jedna lub więcej konfiguracji rozwiązuje problem, jednocześnie upewniając się, że nie pojawią się żadne nowe problemy.

wniosek

przykład noszenia pokazuje, że nawet w stosunkowo prostych kwestiach, istnieje wiele rzeczy do rozważenia podczas analizy awarii. Raporty o niezawodności, urządzenia fizyczne, dane kompilacji, a nawet DANE od dostawców-wszystko to pomaga wypełnić luki, próbując zrozumieć, co poszło nie tak i jak to naprawić.

w prawdziwych programach inżynierowie będą musieli zmierzyć się z wieloma różnymi problemami i rozwiązać je wszystkie równolegle. Często jest mało czasu na przeprowadzenie głębokich analiz nurkowych we wszystkich kwestiach przed kolejną kompilacją. Dlatego ważne jest, aby szybko eliminować małe problemy, aby mogli skupić się na krytycznych wyzwaniach dla danej architektury. Wszelkie narzędzia, które mogą pomóc inżynierom w gromadzeniu i łączeniu różnych zestawów danych, są niezmiernie pomocne w identyfikacji potencjalnych przyczyn źródłowych i rozwiązywaniu większej liczby problemów w tym samym czasie. Po znalezieniu rozwiązania zostanie ono przeanalizowane pod względem kosztów, szybkości i łatwości wdrożenia, a każdy będzie miał inną opinię na temat najlepszego sposobu działania. Nawet po znalezieniu przyczyny źródłowej i zaproponowaniu rozwiązania, to po prostu tworzy nowy punkt odniesienia, z którego mogą wystąpić awarie. Prawdziwy test będzie w następnej kompilacji, ponieważ możesz wprowadzać wiele niezamierzonych konsekwencji. Proces ten powtarza się, aż zabraknie czasu lub w idealnym świecie, można rozwiązać wszystkie problemy.

Instrumental stworzył unikalny zestaw narzędzi, aby zmniejszyć tarcie związane z każdym etapem analizy awarii. Zbierając dane o produktach i uruchamiając obrazy za pomocą sztucznej inteligencji, możemy znaleźć możliwe anomalie, zanim będzie za późno, aby je zatrzymać. Możemy również przechowywać i śledzić ważne dane w naszej platformie optymalizacji produkcji, dodając korelacje między nieudanymi danymi testowymi a informacjami o montażu produktu. Nie tylko skracamy czas i wysiłek poświęcony na małe awarie, ale także zbieramy i przekształcamy dane, aby rozwiązać duże problemy, aby ostatecznie ulepszyć produkty. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak możemy pomóc Ci usprawnić proces analizy awarii.