Falha de Métodos de Análise de Produto, Engenheiros de Projeto: Perguntas-Chave e Ações Corretivas (Parte 3)

Na parte 1 e a parte 2 da análise de falhas em série, discutimos onde as falhas e quais as ferramentas que você deseja ter no seu kit de ferramentas para resolvê-los. Agora vem a parte difícil: colocar todas essas ferramentas para trabalhar. Em sua essência, a análise de falhas é identificar qual conjunto de entradas fez com que uma saída falhasse e qual ação corretiva você deseja tomar para corrigi-la. Então, se você fez todo o trabalho duro para encontrar e identificar falhas, vamos mergulhar em algumas etapas que você pode tomar para iniciar o seu processo.

normalmente, você encontrará falhas durante uma compilação ou em testes de confiabilidade e terá pouco tempo para encontrá-las e corrigi-las. Quando você tomar conhecimento do problema, faça a si mesmo as seguintes perguntas para organizar seus pensamentos ao realizar uma análise de falha:

• Qual é o modo de falha?
• quão crítica é a falha?
• a falha é repetível?
• Qual é a sua hipótese?
• existem outros fatores potenciais?
• quais dados você tem?
• quais dados você precisa?
• você tem alguma solução proposta?
• você tem uma maneira de testar suas soluções?
• sua solução afeta outra equipe?
• haverá consequências não intencionais?

para ilustrar uma análise típica de falha, examinaremos as perguntas acima em um cenário de exemplo.

exemplo: Relógio De Rastreamento de Fitness Wearable

um novo relógio de fitness wearable está sendo avaliado em sua construção EVT. Durante a construção, alguns pequenos problemas surgem, mas geralmente os dispositivos funcionam. No entanto, após a compilação, uma falha é encontrada durante o teste de queda. Então começa a análise de falhas.

Qual é o modo de falha?

às vezes é fácil encontrar uma falha, mas mais frequentemente, você só pode ver sintomas de uma falha e não pode ter certeza de qual é a causa raiz. Em nosso exemplo de relógio, descobrimos que um evento de teste de queda faz com que a tela falhe em 6 dos 10 dispositivos testados. O que sabemos é que algo deu errado com a tela após o evento drop, mas ainda não sabemos por que a falha ocorreu. Começamos examinando em que estado o dispositivo está.

• o modo de falha apresenta da mesma maneira nos dispositivos com falha?
  • se houver diferentes tipos de falhas de exibição, o evento drop pode ter exposto vários modos de falha que podem ter uma causa raiz ligeiramente diferente.
  • a tela ficou branca?
  • existem linhas em certas linhas ou colunas?
  • a lente da tampa rachou?
  • a tela rachou?
  • o resto do dispositivo parece estar funcionando? – Carregamento, motores, toque, etc?
• quais foram os testes específicos que falharam?
  • de que altura o relógio caiu?
  • em que substrato o dispositivo caiu?
  • que Orientação as falhas ocorreram?
• existem outras questões óbvias que podem ser observadas?
  • existe algum dano mecânico no perímetro do dispositivo?

após um interrogatório cuidadoso das amostras, descobrimos que 4 das 6 falhas vieram de testes realizados em um substrato de granito e 2 vieram do substrato do painel de partículas, todos caíram da altura da mesa de 1 metro. Em 5 das falhas, a tela fica branca e permanece sem resposta. A 6ª falha, a lente da capa rachou, mas ainda estava mostrando imagens. Em 2 dos dispositivos, podemos ver algumas marcas de arranhões na lente da tampa e, em 3 dos dispositivos, há alguns arranhões na caixa em uma borda.

quão crítica é a falha?

as falhas variam em gravidade de baixo para alto e muitos níveis intermediários. Às vezes, o que parece ser um problema menor se transforma em algo maior. Um wearable típico será usado e abusado por seu dono. Toda vez que o usuário tira o relógio é uma oportunidade potencial para um evento de queda. Nesse caso, uma falha de queda em que a tela não responde parece um problema crítico a ser resolvido. Uma exibição que não responde tornaria o dispositivo inutilizável e resultaria em uma alta taxa de retorno e clientes insatisfeitos. Esse problema merece atenção e deve ser resolvido antes que o programa passe para as próximas etapas.

a falha é repetível?

repetibilidade significa que o mesmo processo pode induzir uma falha de forma consistente. Para o wearable, 6 de 10 dispositivos falharam e 5 desses 6 da mesma maneira. Isso sugere que uma falha foi repetível e a falha restante foi provavelmente um problema único que devemos monitorar, mas não resolver neste momento. Ainda assim, precisamos descobrir se o problema de exibição que não responde é verdadeiramente repetível, cavando os dados um pouco mais fundo.

• a falha ocorre na mesma orientação de queda?
  • sequências de teste de queda são geralmente realizadas da mesma maneira a cada vez. Pode começar com a face frontal, depois a face traseira, depois as 4 faces laterais e depois os cantos. Se a queda da face frontal sempre causar o problema, ainda não está claro se a falha se deve à orientação específica de uma queda da face frontal ou se o problema ocorreria a partir de qualquer queda na mesma altura.
  • para combater isso, faça com que a equipe de confiabilidade teste mais unidades usando uma sequência diferente ou colocando a orientação com falha por último.
• todas as unidades com falha tiveram a mesma cascata de testes de confiabilidade antes da falha?
  • em um bom plano de teste de confiabilidade, os testes ambientais são frequentemente realizados primeiro para pré-condicionar os dispositivos. Alguns serão colocados através de calor embeber ou temperatura ciclismo testes que podem chocar o sistema ou enfraquecer ligações adesivas.
  • se a falha ocorrer em unidades novas e em unidades pré-condicionadas, a falha pareceria ser um problema localizado. Caso contrário, talvez seja necessário entender a que condições o produto foi exposto antes do teste de queda.

Qual é a sua hipótese?

para o nosso relógio, pode haver 2 ou mais problemas subjacentes. A primeira é que a tela fica branca e permanece sem resposta. Podemos inferir que a energia foi cortada do sistema, o que apontaria para um problema com a própria tela, o conector da tela ou um impacto mecânico ou rasgo no cabo da tela. Como alternativa, a conexão com a bateria ou o gerenciamento de energia pode fazer com que o dispositivo falhe.

existem outros fatores potenciais?

muitas vezes falhas desafiadoras têm muitas causas que dificultam a identificação clara de onde concentrar seu tempo. Se você está tendo problemas com suas hipóteses iniciais durante a análise de falhas, faça um brainstorm de uma lista de possíveis áreas a serem investigadas.

no wearable, a compilação EVT é a primeira vez que estamos juntando algo. Freqüentemente, subcomponentes como o módulo de exibição e outros componentes principais são fabricados com parâmetros que ainda não foram finalizados. Como tal, os conectores, a tela ou a montagem mecânica podem ser contribuintes para a falha da tela.

para descartar outras fontes de erro, podemos precisar classificar os parâmetros do processo de fabricação, dados de medição, fotos de montagem. Podemos precisar mergulhar mais fundo em nossos fornecedores upstream para procurar informações adicionais. Para este exemplo, vamos supor que a tela foi um componente padrão em produção por um longo tempo, o que sugere que não haverá grandes mudanças na tela e que devemos nos concentrar no design mecânico.

quais dados você tem para análise de falhas?

na falha de confiabilidade do wearable, devemos reunir todas as informações disponíveis às quais temos acesso que podem nos ajudar a verificar nossas hipóteses. Como a falha ocorreu durante um teste mecânico, devemos começar inspecionando fisicamente as unidades com falha e revisando qualquer foto antes e depois e o vídeo de alta velocidade do teste, especialmente na orientação da falha.

estamos procurando deformações ou quebras óbvias. Se possível, devemos inspecionar alguns dos dispositivos com falha e abri-los para ver se podemos encontrar algo errado por dentro. As fotos antes e depois das unidades nos mostrarão se havia algo obviamente errado com a montagem antes da queda. O vídeo de alta velocidade nos permite observar a compressão e o alongamento do material que acontece mais rápido do que um piscar de olhos. Se a tela e a caixa se moverem em direções opostas após o impacto, pode haver algo que valha a pena investigar mais.

além disso, vamos querer rever o relatório IQC sobre os módulos de exibição e relatórios de medição FAI/Cpk das principais partes do conjunto, incluindo o alojamento mecânico. Estamos analisando como as partes reais se comparam com as dimensões e tolerâncias que usamos em nossas análises iniciais de tolerância.

se combinarmos esses conjuntos de dados, devemos ser capazes de refinar nossa hipótese inicial e pensar sobre quais dados estamos perdendo enquanto continuamos nossa investigação de análise de falhas.

quais dados você precisa para análise de falhas?

embora tenhamos acesso físico aos dispositivos, ainda não sabemos o que há de errado até derrubarmos os dispositivos. Quando abrimos 3 Relógios, descobrimos que os conectores board-to-board em 2 de 3 se soltaram. O último, não conseguimos desmontar corretamente e não conseguimos dizer qual era o estado do conector. Mas como 2 dos que abrimos mostraram o mesmo problema, vamos querer explorar por que o conector se soltou.

vamos querer rever nossas simulações para se concentrar nas forças experimentadas pelo conector e outros componentes de acoplamento. Também devemos revisar a especificação do conector para retenção de força e verificar independentemente se os conectores nesses monitores e a placa de circuito principal atendem ou excedem a especificação. Também é possível que o fornecedor tenha usado uma versão de baixo custo do conector ou mesmo o conector errado por uma variedade de razões, Então vamos querer verificar os códigos de lote do conector e os números das peças.

podemos precisar testar mais dispositivos para ver se diferentes fornecedores de exibição ou outras configurações funcionam da mesma maneira.

você tem alguma solução proposta?

em nosso wearable, estreitamos o conector do monitor e o conjunto mecânico que o rodeia como uma área de interesse. A equipe passou algum tempo analisando a montagem e propôs algumas soluções. Estes incluem:

1. adicionando um pequeno pedaço de espuma compressível sobre o conector para ocupar o espaço de ar entre o conector e a caixa principal.
2. usando uma resina epóxi para o conector, uma vez que está no lugar.
3. adicionar um suporte de metal e alguns parafusos para fixar com segurança o conector no lugar.
4. alterar o conector no visor FPC e na placa.

cada uma dessas soluções tem seus prós e contras e exigiria trabalho adicional para testar. Podemos eliminar a opção 4 Depois que a equipe de operações nos diz que a tela é um componente padrão e os custos e prazos de entrega aumentariam significativamente se mudássemos para um novo conector.

as soluções mecânicas requerem mudanças de projeto e montagem que também podem ter potenciais efeitos a jusante no desempenho mecânico e elétrico também.

com a solução de espuma, devemos revisar o tamanho da lacuna na condição nominal, bem como na condição de teste de queda para selecionar um material apropriado. Se a espuma também estiver pressionando a parte inferior da tela, devemos garantir que ela não empurre com muita força por trás para distorcer a tela.

a solução epóxi pode ser uma solução rápida, mas pode abrir uma lata de vermes sobre as configurações do processo e as opções de material. Além disso, uma vez que um componente tenha sido epoxiado, é quase impossível retrabalhar, o que significa que, uma vez que esta etapa seja executada na linha de montagem, se algo der errado posteriormente, toda essa montagem pode precisar ser descartada.

com o Suporte de metal, precisaríamos encontrar o espaço para prender o suporte e garantir que não haja problemas de curto-circuito. Se o prendermos com parafusos, o roteamento da tela ficará mais difícil, pois provavelmente há muitos vestígios no caminho.

você tem uma maneira de testar suas soluções?

duas das soluções podem ser fáceis de prototipar-a espuma e o epóxi. No entanto, ambos vêm com alguns riscos, especialmente depois que a construção foi concluída. Precisaríamos desmontar alguns dispositivos para adicionar espuma ou epóxi. Durante a desmontagem, há sempre a chance de podermos introduzir outro problema mais relacionado ao processo de montagem descontrolado do que a opção que estamos tentando investigar. No entanto, se os protótipos se mostrarem promissores, essa seria uma maneira rápida de ganhar confiança em uma solução.

o Suporte de metal poderia ser simulado em CAD ou aproximado com algumas peças usinadas, mas seria difícil de adaptar funcionalmente na caixa existente. Como a placa precisaria ser modificada para acomodar os chefes dos parafusos e a própria placa precisaria de orifícios perfurados através dela, é improvável que um protótipo funcional possa ser feito antes da próxima construção. Então, em vez disso, poderíamos confiar na combinação de uma maquete mecânica e simulações para aproximar como a mudança de design funcionaria.

sua solução afeta outra equipe?

todas as correções para o impacto wearable outras equipes. O menos perturbador para os outros provavelmente seria adicionar espuma atrás do conector. Esta é uma opção fácil de testar e requer apenas alterações mínimas ou avaliação por outras equipes. Ao mesmo tempo, não está claro se a espuma será suficiente para evitar que o conector se solte. Além disso, se a espuma exercer muita força no visor, ela pode funcionar contra nós servindo como um ponto de pressão no visor durante um evento de queda ou nos machucar, empurrando para cima no visor e expondo as bordas da Lente Da Tampa a rachaduras de aranha.

a solução epóxi exigiria investimento no processo de montagem para garantir que o epóxi possa ser dispensado corretamente. Os processos de cola líquida são notoriamente difíceis de finalizar, portanto, embora valha a pena prototipar, podemos esperar não usar essa opção. Além disso, haveria um impacto no custo do produto, Uma vez que a perda de rendimento provavelmente será maior e o retrabalho será mais difícil.

o Suporte de chapa levará mais tempo para implementar e exigirá que as equipes elétricas traçem os traços da placa novamente. Além disso, precisaríamos avaliar se o escudo de metal causaria qualquer radiação não intencional ou interferiria com sinais sem fio no produto.

haverá consequências não intencionais?

ao fazer alterações de design para corrigir um problema, é fácil se envolver no problema que você está tentando resolver e você pode esquecer de avaliar o design para o que mais poderia dar errado. Neste exemplo, é possível que colocar furos na placa de circuito impresso e aparafusar um suporte sobre o conector torne essa área da placa fraca e, em vez do conector se soltar durante um teste de queda, a própria placa pode quebrar causando uma falha maior do que a que pretendíamos resolver.

revisão deste exemplo de análise de falhas:

através do processo de revisão dos dados disponíveis, criação de hipóteses e testes, encontramos a causa raiz potencial do problema. Suspeitamos que o conector tenha experimentado mais força do que foi classificado e, devido ao espaço de ar projetado entre a parte superior do conector e a caixa, se soltaria durante o evento de queda quando o espaço de ar temporariamente se tornasse maior. Para corrigir esse problema, identificamos 3 soluções possíveis para testar e implementar. O caminho que escolhemos seguir depende de quão bem as soluções funcionam e de como elas afetam potencialmente os custos do cronograma e do projeto.

monitoramento de Ações Corretivas

uma vez que um curso de ação foi escolhido, a equipe não só precisaria passar pelo processo de fazer as alterações no projeto, mas precisaria desenvolver um plano para implementar e monitorar as soluções na próxima construção.

para preservar a opcionalidade, a equipe poderia decidir avançar com a mudança de design para adicionar o suporte e também preparar a espuma. Isso incorreria no pequeno impacto de programação exigido de uma mudança de Ferramenta e trabalho de layout para a equipe elétrica, mas forneceria a opcionalidade de testar várias soluções durante a construção, limitando o número de compilações EVT extras a apenas uma. Sabendo que há uma grande vulnerabilidade para testar, a equipe pode organizar a compilação para priorizar a coleta de dados para esse problema. Esta construção pode incluir configurações de apenas espuma, apenas o Suporte de metal, e um que inclui a espuma e suporte juntos.

antes da construção, a equipe poderia realizar um novo FMEA e prever onde possíveis problemas podem surgir a partir dos novos projetos. Usando o FMEA como ponto de partida, a equipe poderia providenciar mais etapas de verificação nas transformações críticas onde as alterações são implementadas. Os engenheiros no local também devem ser incentivados a prestar muita atenção à construção nessas etapas.

por exemplo, a equipe deve observar como é difícil montar o novo suporte. Essa alteração de design pode exigir gabaritos novos ou atualizados para colocar a peça corretamente sem danificar os componentes próximos. Além disso, as bordas afiadas do próprio suporte podem causar danos ao cabo flexível durante o teste de montagem ou confiabilidade, portanto, devemos verificar os resultados da estação de teste funcional com antecedência para quaisquer sinais de queda de rendimento.

finalmente, devemos providenciar para que o primeiro lote de dispositivos da nova compilação seja alocado para testes de confiabilidade. Podemos trabalhar com a equipe de confiabilidade para determinar quantas unidades precisariam ser testadas e aprovadas para nos sentirmos confiantes em nossa solução. Embora a construção esteja em andamento, podemos obter uma imagem mais clara de se uma ou mais configurações resolvem o problema e, ao mesmo tempo, garantem que nenhum problema novo surja.

conclusão

o exemplo wearable mostra que, mesmo em questões relativamente simples, há muitas coisas a considerar durante a análise de falhas. Relatórios de confiabilidade, dispositivos físicos, dados de compilação e até mesmo dados de fornecedores upstream ajudam a preencher as lacunas à medida que tentamos entender o que deu errado e como corrigi-lo.

em programas reais, os engenheiros enfrentarão muitos problemas diferentes e terão que resolvê-los todos em paralelo. Muitas vezes, há pouco tempo para realizar análises de mergulho profundo em todos os problemas antes da próxima compilação. Portanto, é importante eliminar pequenos problemas rapidamente para que eles possam se concentrar nos desafios críticos com uma determinada arquitetura. Quaisquer ferramentas que possam ajudar os engenheiros a coletar e conectar conjuntos de dados diferentes são imensamente úteis para identificar possíveis causas-raiz e trabalhar com mais problemas no mesmo período de tempo. Uma vez encontrada uma solução, ela será examinada sobre custo, velocidade e facilidade de implementação e todos terão uma opinião diferente sobre qual será o melhor curso de ação. Mesmo depois que a causa raiz foi encontrada e uma solução é proposta, isso apenas configura uma nova linha de base a partir da qual as falhas podem ocorrer. O teste real será na próxima compilação porque você pode estar introduzindo uma série de consequências não intencionais. Esse processo se repete até que você fique sem tempo ou em um mundo ideal, você resolve todos os problemas.

Instrumental criou um conjunto exclusivo de ferramentas para reduzir o atrito envolvido em cada etapa da análise de falhas. Ao coletar dados de produtos e executar imagens por meio de inteligência artificial, podemos encontrar possíveis anomalias antes que seja tarde demais para detê-las. Também podemos armazenar e rastrear dados importantes em nossa plataforma de otimização de fabricação, adicionando correlações entre dados de teste com falha e informações de montagem do produto. Não só estamos reduzindo o tempo e o esforço gastos em pequenas falhas, mas estamos coletando e transformando dados para resolver os grandes problemas para, em última análise, tornar os produtos melhores. Entre em contato conosco para saber mais sobre como podemos ajudá-lo a melhorar seu processo de análise de falhas.