Felanalysmetoder för Produktdesigningenjörer: nyckelfrågor och korrigerande åtgärder (del 3)

i del 1 och del 2 i denna felanalysserie diskuterade vi var fel kommer ifrån och vilka verktyg du vill ha i din verktygslåda för att hantera dem. Nu kommer den svåra delen: att sätta alla dessa verktyg i arbete. I sin kärna handlar felanalys om att identifiera vilken uppsättning ingångar som orsakade en utgång att misslyckas och vilka korrigerande åtgärder du vill vidta för att åtgärda det. Så om du gjorde allt hårt arbete för att hitta och identifiera misslyckanden, låt oss dyka in i några steg du kan vidta för att börja din process.

vanligtvis hittar du fel under en byggnad eller i tillförlitlighetstestning och har bara kort tid att hitta och fixa dem. När du blir medveten om problemet, fråga dig själv följande frågor för att organisera dina tankar när du utför en felanalys:

• Vad är felläget?
• hur kritisk är felet?
• är felet repeterbart?
• Vad är din hypotes?
• finns det andra potentiella faktorer?
• vilka data Har du?
• vilka data behöver du?
• har du några föreslagna lösningar?
• har du ett sätt att testa dina lösningar?
• påverkar din lösning ett annat team?
• kommer det att finnas några oavsiktliga konsekvenser?

för att illustrera en typisk felanalys kommer vi att gå igenom frågorna ovan i ett exempelscenario.

exempel: Wearable Fitness Tracking Watch

en ny wearable fitness watch utvärderas vid sin EVT-byggnad. Under uppbyggnaden uppstår några små problem men i allmänhet fungerar enheterna. Men efter byggnaden hittas ett fel under dropptestning. Så börjar felanalysen.

Vad är felläget?

ibland är det lätt att hitta ett misslyckande, men oftare kan du bara se symtom på ett misslyckande och kan inte vara säker på vad grundorsaken faktiskt är. I vårt klockexempel finner vi att en dropptesthändelse gör att skärmen misslyckas i 6 av 10 testade enheter. Vad vi vet är att något gick fel med displayen efter dropphändelsen, men vi vet ännu inte varför felet inträffade. Vi börjar med att undersöka vilket tillstånd enheten är i.

• presenterar felläget på samma sätt på de misslyckade enheterna?
  • om det finns olika typer av displayfel kan dropphändelsen ha exponerat flera fellägen som kan ha en något annorlunda grundorsak.
  • blev skärmen vit?
  • finns det rader i vissa rader eller kolumner?
  • knäckte täcklinsen?
  • gjorde displayen spricka?
  • verkar resten av enheten fungera? – Laddning, motorer, beröring, etc?
• vilka var de specifika testerna som misslyckades?
  • vilken höjd tappades klockan från?
  • vilket substrat släpptes enheten på?
  • vilken orientering inträffade misslyckandena?
• finns det några andra uppenbara problem som kan observeras?
  • finns det någon mekanisk skada på enhetens omkrets?

efter noggrann förhör av proverna finner vi att 4 av de 6 misslyckandena kom från tester utförda på ett granitsubstrat och 2 kom från spånskivansubstratet alla tappade från bordshöjd på 1 meter. På 5 av misslyckandena blir displayen vit och förblir inte svarande. Det 6: e felet, täcklinsen knäckte men visade fortfarande bilder. På 2 av enheterna kan vi se några scuff-märken på täcklinsen, och på 3 av enheterna finns det några repor på huset på ena kanten.

hur kritisk är felet?

fel varierar i svårighetsgrad från låg till hög och många nivåer däremellan. Ibland, vad som verkar vara en mindre fråga ballonger till något större. En typisk bärbar kommer att användas och missbrukas av dess ägare. Varje gång användaren tar klockan är en potentiell möjlighet för en droppe händelse. I det här fallet verkar ett droppfel där skärmen inte svarar som ett kritiskt problem att lösa. En skärm som inte svarar skulle göra enheten oanvändbar och resultera i både hög avkastning och missnöjda kunder. Detta problem förtjänar uppmärksamhet och bör lösas innan programmet går vidare till nästa steg.

är felet repeterbart?

repeterbarhet innebär att samma process kan framkalla ett misslyckande konsekvent. För den bärbara, 6 av 10 enheter misslyckades och 5 av dessa 6 på samma sätt. Detta tyder på att ett fel var repeterbart och det återstående felet var sannolikt ett engångsproblem som vi borde övervaka men inte ta itu med just nu. Ändå måste vi ta reda på om det inte svarande visningsproblemet verkligen kan upprepas genom att gräva in i data lite djupare.

• uppstår felet i samma dropporientering?
  • Dropptestsekvenser utförs vanligtvis på samma sätt varje gång. Det kan börja med framsidan, sedan baksidan, sedan 4 sidoytor, sedan hörnen. Om den främre ansiktsdroppen alltid orsakar problemet är det fortfarande oklart om felet beror på den speciella orienteringen av en frontal ansiktsdroppe eller om problemet skulle uppstå från någon droppe i samma höjd.
  • för att bekämpa detta, låt pålitlighetsteamet testa fler enheter med en annan sekvens eller placera den misslyckade orienteringen sist.
• hade alla misslyckade enheter samma vattenfall av tillförlitlighetstester före felet?
  • i en god tillförlitlighetstestplan utförs ofta miljötester först för att förutse enheterna. Vissa kommer att genomgå värmeblöta eller temperaturcykeltester som kan chocka systemet eller försvaga limbindningar.
  • om felet inträffar på nya enheter och på förkonditionerade enheter, verkar felet vara ett lokaliserat problem. Om inte, kan vi behöva förstå vilka förhållanden produkten utsattes för före dropptestet.

Vad är din hypotes?

för vår klocka kan det finnas 2 eller fler underliggande problem. Den första är att skärmen blir vit och förblir inte svarar. Vi kan dra slutsatsen att strömmen har stängts av från systemet som skulle peka på ett problem med själva displayen, displaykontakten, eller en mekanisk impingement eller riva på displaykabeln. Alternativt kan anslutningen till batteriet eller strömhanteringen leda till att enheten misslyckas.

finns det andra potentiella faktorer?

ofta utmanande misslyckanden har många orsaker som gör det svårt att tydligt identifiera var att fokusera din tid. Om du har problem med dina initiala hypoteser under felanalys, brainstorma en lista över möjliga områden att undersöka.

i den bärbara är EVT-byggnaden första gången vi sätter ihop något. Ofta tillverkas delkomponenter som displaymodulen och andra huvudkomponenter med parametrar som ännu inte är färdiga. Som sådan kan kontakterna, displayen eller den mekaniska enheten alla bidra till displayfelet.

för att utesluta andra felkällor kan vi behöva sortera genom tillverkningsprocessparametrar, mätdata, monteringsfoton. Vi kan behöva dyka djupare in i våra uppströmsleverantörer för att leta efter ytterligare information. För detta exempel, låt oss anta att displayen var en standardkomponent i produktionen under en lång tid vilket tyder på att det inte kommer att bli några större displayändringar kommer och att vi bör fokusera på den mekaniska konstruktionen.

vilka data Har du för felanalys?

i pålitlighetsfel hos den bärbara, bör vi samla all tillgänglig information vi har tillgång till som kan hjälpa oss att verifiera våra hypoteser. Eftersom felet inträffade under ett mekaniskt test bör vi börja med att fysiskt inspektera de misslyckade enheterna och granska alla före och efter bilder och testets höghastighetsvideo, särskilt i orienteringen av fel.

vi letar efter några uppenbara deformationer eller raster. Om möjligt bör vi inspektera några av de misslyckade enheterna och öppna dem för att se om vi kan hitta något fel på insidan. Före och efter bilder av enheterna kommer att visa oss om det var något uppenbart fel med monteringen före droppe. Höghastighetsvideoen gör att vi kan observera komprimeringen och sträckan av materialet som händer snabbare än ett ögonblick. Om displayen och huset rör sig i motsatta riktningar efter påverkan kan det vara något värt att undersöka ytterligare.

dessutom vill vi granska IQC-rapporten på displaymodulerna och mätfai/Cpk-rapporter om de viktigaste delarna av enheten inklusive det mekaniska huset. Vi tittar på hur de faktiska delarna jämförs med de dimensioner och toleranser vi använde i våra initiala toleransanalyser.

om vi kombinerar dessa datamängder bör vi kunna förfina vår initiala hypotes och tänka på vilka data vi saknar när vi fortsätter vår felanalysutredning.

vilka data behöver du för felanalys?

medan vi har fysisk åtkomst till enheterna vet vi fortfarande inte vad som är fel förrän vi slår ner enheterna. När vi öppnar 3 Klockor fann vi att kort-till-kort-kontakterna på 2 av 3 hade lossnat. Den sista, vi kunde inte ta isär ordentligt och kunde inte berätta vad tillståndet för kontakten var. Men eftersom 2 av de vi öppnade visade samma problem, vill vi undersöka varför kontakten lossnade.

vi vill granska våra simuleringar för att fokusera på de krafter som kontakten och andra parningskomponenter upplever. Vi bör också granska kontaktspecifikationen för krafthållning och oberoende verifiera att kontakterna på dessa skärmar och huvudkretskortet uppfyller eller överstiger specifikationen. Det är också möjligt att säljaren använde en billig version av kontakten eller till och med fel kontakt för en rad olika skäl så vi kommer att vilja kontrollera kopplingsparti koder och Artikelnummer.

vi kan behöva testa fler enheter för att se om olika visningsleverantörer eller andra konfigurationer fungerar på samma sätt.

har du några föreslagna lösningar?

i vår bärbara har vi minskat in på displaykontakten och den mekaniska enheten som omger den som ett intresseområde. Teamet spenderade lite tid på att analysera församlingen och föreslog några lösningar. Dessa inkluderar:

1. lägger till en liten bit komprimerbart skum över kontakten för att ta upp luftgapet mellan kontakten och huvudhuset.
2. använda ett epoxiharts till kontakten när den är på plats.
3. lägga till en metallfäste och några skruvar för att säkert fästa kontakten på plats.
4. ändra kontakten på displayen FPC och kortet.

var och en av dessa lösningar har sina fördelar och nackdelar och skulle kräva ytterligare arbete för att testa. Vi kan eliminera alternativ 4 efter att operationsteamet berättar att displayen är en standardkomponent och kostnaderna och ledtiderna skulle öka avsevärt om vi flyttade till en ny kontakt.

de mekaniska lösningarna kräver konstruktions-och monteringsändringar som också kan ha potentiella nedströms effekter på mekanisk och elektrisk prestanda också.

med skumlösningen bör vi granska storleken på gapet i nominellt tillstånd såväl som i dropptestförhållandet för att välja ett lämpligt material. Om skummet också trycker på undersidan av skärmen, bör vi se till att det inte trycker för hårt bakifrån för att snedvrida skärmen.

epoxilösningen kan vara en snabb lösning, men det kan öppna en burk maskar om processkonfigurationer och materialval. Dessutom, när en komponent har epoxierats är det nästan omöjligt att omarbeta vilket innebär att när detta steg utförs på monteringslinjen, om något senare går fel, kan hela enheten behöva kastas ut.

med metallfästet måste vi hitta utrymmet för att fästa fästet och se till att det inte finns några kortslutningsproblem. Om vi fäster den med skruvar blir skärmdirigeringen svårare eftersom det sannolikt finns många spår i vägen.

har du ett sätt att testa dina lösningar?

två av lösningarna kan vara lätta att prototypa – skummet och epoxin. Båda kommer dock med vissa risker, särskilt efter att byggnaden har slutförts. Vi skulle behöva ta isär vissa enheter för att lägga till skum eller epoxi. Under demontering finns det alltid chansen att vi kan introducera en annan fråga som är mer relaterad till den okontrollerade monteringsprocessen än det alternativ vi försöker undersöka. Men om prototyperna visar löfte skulle detta vara ett snabbt sätt att få förtroende för en lösning.

metallfästet kan simuleras i CAD eller approximeras med vissa bearbetade delar men skulle vara svårt att funktionellt eftermontera i det befintliga huset. Eftersom styrelsen skulle behöva modifieras för att rymma skruv chefer och styrelsen själv skulle behöva hål borras genom det, är det osannolikt att en fungerande prototyp skulle kunna göras före nästa bygga. Så istället kunde vi lita på kombinationen av en mekanisk mockup och simuleringar för att approximera hur designförändringen skulle utföra.

påverkar din lösning ett annat team?

alla korrigeringar för den bärbara effekten andra lag. Den minst störande för andra skulle sannolikt lägga skum bakom kontakten. Detta är ett enkelt alternativ att testa och kräver endast minimala förändringar eller utvärdering av andra lag. Samtidigt är det oklart om skummet kommer att räcka för att förhindra att kontakten lossnar. Om skummet utövar för mycket kraft på skärmen kan det också fungera mot oss genom att fungera som en tryckpunkt på displayen under en dropphändelse eller skada oss genom att trycka upp på skärmen och utsätta kanterna på täcklinsen för spindelsprickor.

epoxilösningen skulle kräva investeringar i monteringsprocessen för att säkerställa att epoxin kan dispenseras ordentligt. Flytande limprocesser är notoriskt svåra att slutföra, så även om det kan vara värt att prototypa, kanske vi hoppas att inte använda det här alternativet. Det skulle också bli en träff på kostnaden för produkten eftersom avkastningsförlusten sannolikt kommer att vara högre och omarbetningen blir svårare.

plåtfästet tar mest tid att implementera och kräver att de elektriska teamen planerar styrspåren igen. Dessutom skulle vi behöva utvärdera om metallskölden skulle orsaka oavsiktlig strålning eller störa trådlösa signaler i produkten.

kommer det att finnas några oavsiktliga konsekvenser?

när du gör designändringar för att åtgärda ett problem är det lätt att fastna i det problem du försöker lösa och du kan glömma att utvärdera designen för vad som annars kan gå fel. I det här exemplet är det möjligt att sätta hål i det tryckta kretskortet och skruva fast en konsol över kontakten kommer att göra detta område av kortet svagt och istället för att kontakten poppar loss under ett dropptest kan själva kortet gå sönder och orsaka ett större fel än det vi tänkte lösa.

granskning av detta felanalysexempel:

genom processen att granska tillgängliga data, skapa hypoteser och testa har vi hittat den potentiella orsaken till problemet. Vi misstänker att kontakten upplevde mer kraft än den var klassad för och på grund av det utformade luftgapet mellan toppen av kontakten och huset, skulle lossna under dropphändelsen när luftgapet tillfälligt blev större. För att åtgärda problemet har vi identifierat 3 möjliga lösningar för att testa och implementera. Vilken väg vi väljer att gå nästa beror på hur bra lösningarna fungerar och hur de potentiellt påverkar schemat och projektkostnaderna.

övervakning av korrigerande åtgärder

när en åtgärd har valts skulle teamet inte bara behöva gå igenom processen för att göra designändringarna utan skulle behöva utveckla en plan för implementering och övervakning av lösningarna vid nästa byggnad.

för att bevara optionaliteten kan laget besluta att gå vidare med designändringen för att lägga till fästet och även förbereda skummet. Detta skulle medföra det lilla schema som krävs för en verktygsbyte och layoutarbete för det elektriska laget, men skulle ge möjligheten att testa flera lösningar under byggnaden och förhoppningsvis begränsa antalet extra EVT-byggnader till bara en.

att veta att det finns en stor sårbarhet att testa, kan laget ordna byggnaden för att prioritera datainsamling för det här problemet. Denna byggnad kan innehålla konfigurationer av bara skum, bara metallfästet och en som innehåller skummet och fästet tillsammans.

före bygget kunde teamet utföra en ny FMEA och förutsäga var potentiella problem kan uppstå från de nya designerna. Med hjälp av FMEA som utgångspunkt kan teamet ordna fler kontrollsteg vid de kritiska transformationerna där ändringarna implementeras. Ingenjörer på plats bör också uppmuntras att ägna stor uppmärksamhet åt byggnaden vid dessa steg.

teamet bör till exempel observera hur svårt det är att montera den nya konsolen. Denna designändring kan kräva nya eller uppdaterade jiggar för att placera delen ordentligt utan att skada närliggande komponenter. Dessutom kan konsolens skarpa kanter orsaka skador på flexkabeln under montering eller tillförlitlighetstestning, så vi bör kontrollera de funktionella teststationsresultaten tidigt för eventuella tecken på avkastningsfall.

slutligen bör vi ordna att den första satsen av enheter från den nya byggnaden tilldelas för tillförlitlighetstestning. Vi kan arbeta med pålitlighetsteamet för att bestämma hur många enheter som behöver testas och passera för att känna sig trygga i vår lösning. Medan byggnaden pågår kan vi få en tydligare bild av huruvida en eller flera av konfigurationerna löser problemet samtidigt som vi ser till att inga nya problem uppstår.

slutsats

det bärbara exemplet visar att även i relativt enkla problem finns det många saker att tänka på under felanalys. Tillförlitlighetsrapporter, fysiska enheter, byggdata och till och med data från uppströmsleverantörer hjälper alla att fylla i luckorna när vi försöker förstå vad som gick fel och hur man åtgärdar det.

i verkliga program kommer ingenjörer att möta många olika problem och måste lösa dem alla parallellt. Ofta finns det lite tid att utföra djupa dykanalyser på alla problem före nästa byggnad. Därför är det viktigt att eliminera små problem snabbt så att de kan fokusera på de kritiska utmaningarna med en given arkitektur. Alla verktyg som kan hjälpa ingenjörer att samla in och ansluta olika datamängder är oerhört användbara för att identifiera potentiella grundorsaker och arbeta igenom fler problem på samma tid. När en lösning har hittats kommer den att granskas på kostnad, hastighet och enkel implementering och alla kommer att ha en annan åsikt om vad den bästa åtgärden kommer att vara. Även efter att grundorsaken har hittats och en lösning föreslås, skapar detta bara en ny baslinje från vilken fel kan uppstå. Det verkliga testet kommer att vara vid nästa byggnad eftersom du kan införa en mängd oavsiktliga konsekvenser. Denna process upprepas tills du får slut på tid eller i en idealisk värld, du lösa alla problem.

Instrumental har skapat en unik uppsättning verktyg för att minska friktionen involverad i varje steg av felanalys. Genom att samla in produktdata och köra bilder genom artificiell intelligens kan vi hitta möjliga avvikelser innan det är för sent att stoppa dem. Vi kan också lagra och spåra viktiga data i vår Tillverkningsoptimeringsplattform och lägga till korrelationer mellan misslyckade testdata och produktmonteringsinformation. Vi minskar inte bara den tid och ansträngning som spenderas på små misslyckanden, men vi samlar in och omvandlar data för att lösa de stora problemen för att i slutändan göra produkter bättre. Kontakta oss för att lära dig mer om hur vi kan hjälpa dig att förbättra din felanalysprocess.