PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC CHẾ ðỘ HỎNG HĨC Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) Phân tích ảnh hưởng chế độ hỏng hóc (FMEA) Phương pháp (FMEA) giúp đánh giá nhiều khía cạnh sản phẩm FMEA nhận dạng yêu cầu ñặc thù khơng đặc thù khách hàng sản phẩm, nhằm xác định hỏng hóc xuất nào, mức nghiêm trọng sao, xác suất xuất hỏng hóc Từ đó, nhóm tập trung vào q trình thiết kế tìm sản phẩm đạt yêu cầu sử dụng khách hàng Chương ñề nghị hướng FMEA phải ước lượng chế ñộ hay q trình hỏng hóc (tổn thất chức sản phẩm) mơ tả ảnh hưởng hỏng hóc cấp ñộ cao (ảnh hưởng ñến khách hàng) Bước ñầu tiên FMEA tốt phải ñịnh nghĩa mục tiêu hay kỳ vọng ước lượng Một số mục tiêu như: thu thập thông tin từ khách hàng, cải thiện ban ñầu dự án, xác ñịnh sớm chế độ hỏng hóc, nghiên cứu tranh chấp thiết kế, cung cấp phương tiện khống chế rủi ro Nhóm FMEA cần tìm chức sản phẩm nhằm chọn lựa chế độ hỏng hóc thích hợp Chỉ dẫn chung từ yêu cầu dự án, chọn lựa chức bỏ qua chức xem không quan trọng Cần xem xét chọn chức nhằm hỗ trợ dự án Ảnh hưởng hỏng hóc cần mơ tả theo chức khách hàng thơng hiểu Các hoạt động FMEA ñược hoạch ñịnh sớm trình phát triển sản phẩm trình sản xuất nhằm thỏa mãn kịp thời yêu cần khách hàng Mục tiêu tầm nhìn FMEA Mục tiêu chủ yếu FMEA nhận sớm tác ñộng quan trọng ảnh hưởng ñến khách hàng Nhận dạng sớm giúp phát triển thành cơng sản phẩm hay q trình Ước lượng sớm giúp tìm nhu cầu mà khách hàng chưa đề cập ðiều giúp giảm thiểu rủi ro, cải thiện ñộ tin cậy, tăng thu nhập lợi nhuận Chương trình FMEA mơ tả phần tích hợp chiến lược DfR (Design for Reliability DfR) thuộc cổng giai đoạn q trình Mục tiêu chủ yếu FMEA “Dùng q trình ước lượng để liên tục cải thiện, phát triển thành công sản phẩm hay q trình Một FMEA thực q trình cổng giai đoạn bảo đãm đạt tối đa hiệu thiết kế (xem hình 1) Các khái niệm FMEA FMEA phương pháp có cấu trúc ñể nghiên cứu thiết kế hay trình nhằm ngăn ngừa tối thiểu hóa tính khơng cần thiết hay hỏng hóc khơng mong muốn Mục tiêu chủ yếu cải thiện thành ban ñầu thơng qua việc nhận dạng ảnh hưởng đến khách hàng FMEA đặt câu hỏi “ðiều sai?” sản phẩm ñã thỏa mãn ñược tiêu chí đề Phương pháp FMEA cung cấp phương pháp có cấu trúc với kết đạt nhằm giúp thỏa mãn ñược mục tiêu dự án Thuật ngữ FMEA chia thành là: • Chế độ hỏng hóc: phương thức mà phần hay đơn vị nhiều phần tìm khả khơng khớp với tiêu chí hay khơng hoạt động (Thí dụ:ðiện thọai – chng hỏng.) • Ảnh hưởng: Khả khơng tương thích thể thiết bị hay tính hệ thống (Phàn nàn khách hàng gì?) (Thí dụ: Hệ chng điện thọai hỏng; khách hàng nhỡ gọi) • Ngun nhân: Ngun nhân tiềm tàng đằng sau chế độ hỏng hóc, thường thể dấu hiệu thiết kế hay yếu ñiểm q trình (Thí dụ:Dây dẫn q nhiệt hay bị hở – chọn cở dây chưa đúng.) • Phân tích & RPN; thơng qua FMEA, ngăn ngừa chế ñộ hỏng hóc Xác ñịnh truy cập ñược rủi ro yếu tố khách hàng/sản phẩm Có thể đưa vào dẫn nhằm vơ hiệu hóa rủi ro ñến mức chấp nhận ñược (Thí dụ: Kích cở dây chưa tốt; việc thêm vào chi phí để tăng kích cở dây dẫn.) Các rủi ro lượng hóa ý niệm số rủi ro ưu tiên (RPN:Risk Priority Number) ðể thâm nhập ñến rủi ro chế ñộ hỏng hóc, phân tích dùng hệ thống đánh giá để lượng hóa chế độ hỏng hóc Tính nghiêm ngặt, cố, tính phát Kết số lấy từ RPN chế ñộ hỏng hóc Số ñưa cấp ñộ ưu tiên chế độ hỏng hóc Tổng quan nhân tố chủ yếu giá trị RPN ñược cung cấp phần ñây phần chi tiết cho Phụ lục A • RPN phương thức để lượng hóc rủi ro, tích ba số: RPN = Tớnh nghiờm ngt ìS c ìPhỏt hin ã Tính nghiêm ngặt = đánh giá theo thang (1–10) mức độ nghiêm trọng ảnh hưởng hỏng hóc lên thiết bị lắp, lên hệ thống hay cho người dùng • Sự cố = đánh giá theo thang (1–10) khả xuất chế độ hỏng hóc chu kỳ thiết kế • Phát = đánh giá theo thang (1–10) khả ñiều khiển thiết kế nhận dạng phát khả hỏng hóc với ngun nhân trước đưa thiết kế vào sản xuất Sau thực xong việc lượng hóa bước tiếp thiết lập tiêu chí kiểm tra thiết kế (xem phần Detection ñây) Phần kiểm tra thiết kế (ñược dùng trước ñưa vào sản xuất) tìm phương pháp chủ yếu nhằm ngăn ngừa ngun nhân gây hỏng hóc thơng qua việc phát nguyên nhân ñề tác ñộng hiệu chỉnh Thí dụ kiểm tra thiết kế q trình đánh giá thiết kế, thử nghiệm sản phẩm prototype thử nghiệm ñánh giá thiết kế Sau cùng, ñề hành ñộng cho ñề mục, thời hạn hồn thành mục tiêu, tác động kỹ thuật hỗ trợ Thí dụ FMEA minh họa phần Các phương pháp đánh giá FMEA Tuy có nhiều phương pháp ñánh giá cho FMEA, chương ñịnh nghĩa ñề nghị bốn dạng ñể hỗ trợ cho dự án công tác phát triển ñể sản phẩm ñáp ứng tốt nhu cầu khách hàng Bốn dạng FMEA nằm dạng thiết kế hay trình FMEA (xem hình 2) Ước lượng thiết kế quan tâm đến sản phẩm cịn ước lượng q trình quan tâm đến bước trình sản xuất Các thiết kế FMEA truyền thống bắt đầu cách nhận dạng hỏng hóc xảy Tiếp đến đánh giá để mơ tả ảnh hưởng hỏng hóc lên cấp độ khách hàng Phương pháp FMEA theo hướng nhóm (team oriented) giúp có nhiều ngõ vào từ số thành viên đa dạng nhóm người quen thuộc với sản phẩm nhu cầu khách hàng Hình.3 minh họa hoạt động tiêu biểu FMEA xuất cổng giai ñoạn khác Các ñịnh nghĩa chương trình FMEA theo chu trình hình Qui hoạch FMEA cho dự án (FMEA Project Planning): Trong giai đoạn ý tưởng q trình cổng giai ñoạn, nhiệm vụ DfR cần ñược ñịnh nghĩa Một quan tâm DfR hoạch ñịnh nhiệm vụ FMEA ðây ñiểm ñịnh giá trị cần có thơng qua đánh giá FMEA chuyển hay thực nhiệm vụ bỏ qua tùy nhu cầu khách hàng FMEA phân tích chức sản phẩm (The Product Function Failure Modes and Effects Analysis: PF-FMEA) dùng ước lượng ảnh hưởng cấp ñộ khách hàng tùy hỏng hóc theo chức sản phẩm ðây cơng cụ mạnh để biết nhu cầu khách hàng Cơng cụ thường dùng giai ñoạn ước lượng cổng giai ñoạn phát triển PF-FMEA phần ñơn giản phần ước lượng FMEA ñược thực ñiểm sớm chu kỳ phát triển FMEA giao diện sản phẩm (PI-FMEA: Product Interface- FMEA) dùng ước lượng ảnh hưởng hỏng hóc cấp độ khách hàng theo đầu vào sản phẩm kết nối ñầu Nhằm hiểu biết xem xét sát sườn giao diện yêu cầu ñặc thù khách hàng PI-FMEA thường ñược thực giai ñoạn phát triển cổng giai đoạn q trình phát triển PI-FMEA đơn giản, sản phẩm phải ñược tạo nên cách tốt trước thực phân tích phân tích xem xét chế độ hỏng hóc ngõ vào kết nối FMEA thiết kế chi tiết (DD-FMEA: Detail design FMEA) phương pháp FMEA dùng nhiều cơng nghiệp Phương pháp ñược dùng ñể ước lượng ảnh hưởng hỏng hóc phần mổi sản phẩm cấp ñộ khách hàng Phân tích chi tiết nhằm xem xét khía cạnh thiết kế ảnh hưởng ñến yêu cầu khách hàng theo cấp ñộ kỹ thuật Phương pháp không thiết phải thực nhiều dự án, thực thực giai ñoạn giao thời cổng giai ñoạn trình Phân tích DD-FMEA phân tích phức tạp nhất, thực phân tích tức q trình phát triển hồn tất FMEA q trình sản xuất (PP-FMEA: Product process) ñược dùng ñể ước lượng ảnh hưởng cấp độ người dùng theo hỏng hóc sản phẩm bước trình sản xuất ðây ước lượng quan trọng phân tích xem xét sát sườn khó khăn tìm tàng sản xuất, phá hỏng việc thỏa mãn nhu cầu khách hàng Phân tích thực sản xuất cổng giai đoạn q trình Mục tiêu Một số mục tiêu chương trình FMEA cho hình Phần tiếp sau trình bày năm mục tiêu Tầm nhìn hỗ trợ chương trình FMEA Hiện ngành cơng nghiệp hàng ñầu ñều có dẫn DfR ñó bao gồm FMEA Cổng giai đoạn q trình phát triển có yêu cầu qui hoạch nhiệm vụ FMEA giai ñoạn ý tưởng Cổng giai ñoạn nhìn nhận ñây tầm rộng rủi ro chi phí để xem xét lựa chọn nhiệm vụ phát triển khác Hướng dẫn DfR ñã ñược thiết lập cách ổn ñịnh cho dạng dự án ñơn vị thương cần quản lý Tăng cường hoạt ñộng hướng tới khách hàng Trong xu hướng thiết lập truyền thống, nhóm FMEA thảo luận hỏng hóc tác ñộng chúng Hơn việc hướng tới khách hàng bảo ñãm ñược thỏa mãn cao yêu cầu khách hàng Một câu hỏi ln đặt “ Các sản phẩm có phục vụ tốt nhu cầu khách hàng khơng? có thiết kế tin cậy khơng?” Khi sản phẩm thất bại, khách hàng nhận thức sâu sắc sản phẩm ñi mong muốn chức Dùng hướng theo nhóm Mục tiêu thứ ba dự án FMEA thực ước lượng FMEA theo hướng nhóm để có ñược nhiều yếu tố tinh thông kỹ thuật ước lượng Khi hướng đến u cầu khách hàng, nhóm cung cấp nhiều ngõ vào nhằm giúp bảo ñãm thỏa mãn ñược nhu cầu khách hàng Việc dùng nhóm đa chức hiệu giai đoạn phát triển Liên tục hỗ trợ việc hoàn thiện Dùng tài liệu ứng dụng phương pháp phù hợp ưu ñiểm chủ yếu mà ISO ñề Cấu trúc cung cấp sở cho chi phí thấp liên tục tăng cường phát triển Tối ưu hóa học đuợc Các phương pháp tự động thích hợp giúp cải thiện phản hồi từ dự án sang dự án Các tư liệu kết luận giúp học tập trình phát triển dự án Một số lãnh đạo cơng nghiệp báo cáo ước lượng FMEA ñã ñược dùng cách hiệu ñể hướng dẫn cho thành viên nhóm dự án Việc nghiên cứu FMEA hữu ích cho nhân viên sản xuất ñại diện dịch vụ khách hàng họ nằm nhóm phát triển Thực nghiệm tốt kỹ thuật liên ñới (concurrent engineering) Các thực nghiệm tốt xem xét công tác phát triển nhận dạng ñược dùng nối tiếp hay song song chu kỳ phát triển Trong kế hoạch kỹ thuật lên đới hiệu quả, hầu hết nhiệm vụ cần thiết thực cấu hình song song nối tiếp Nhiệm vụ ràng buột kế hoạch nhiệm vụ tuyến nối tiếp tới hạn Người chọn làm trưởng nhóm FMEA khơng thực nỗ lực chủ yếu giai đoạn dự án Thực tế chấp nhận ñược thành viên nhóm FMEA khơng dự họp nhóm FMEA Thành viên nhóm FMEA sốt xét ñộc lập ý kiến ñồng thuận nhóm thêm vào ý kiến trước đưa báo cáo tổng kết Các thí dụ FMEA Một cách thức để hiểu FMEA qua thí dụ Hình cho thấy kết PI-FMEA ñiện Một số kết FMEA ñược luận thảo • ðây PIFMEA dùng để ước lượng tổn thất ngõ vào ngõ riêng biệt Do FMEA chức năng, cột ñầu tiên cột mục chức Mỗi pin ước lượng riêng lẽ Thí dụ bao gồm từ Pin #1 ñến Pin #6 Chức Pin #1 ñược vẽ electrical ground • Trong cột chế ñộ hỏng hóc tiềm tàng, yếu tố chọn số khả chế độ hỏng hóc ngắn mạch hở mạch • Trong phần ảnh huởng hỏng hóc tiềm tàng mức độ khách hàng, thí dụ cho thấy “Khơng có ảnh hưởng từ đến 3” có ba đường nối song song nối đất có ba đường bị hỡ mạch khơng xảy vấn đề với khách hàng Tuy nhiên, thí dụ Pin #2 hở, ảnh hưởng hỏng hóc tiềm tàng “thất tạo RF” cấp ñộ khách hàng Vấn ñề xảy Pin #2 cung cấp điện áp cho dao ñộng, ngừng cấp ñiện cho máy phát RF, ngừng cung cấp cho khách hàng • Thơng tin cột mã (SEV) ñược ghi dùng tiêu chuẩn FMEA chủ yếu (xem phụ lục) Trong thí dụ Severity ñược xếp từ ñến 10 Severity xếp loại cho severity bé 10 cho severity lớn Severity 10 giống nhiều chế độ hỏng hóc thí dụ Số 10 tương ứng với việc giết chết khách hàng cách tiềm tàng thiết phải ñược cảnh báo ðây ñiều kiện an toàn quan trọng Các yếu tố an tồn thường phát giai ñoạn ñầu FMEA, trước thiết lập yếu tố làm dịu bớt • Cột xếp lớp (CLASS) dùng để xếp lớp đặc tính sản phẩm đặc biệt mà cần có u cầu ñiều khiển trình Tiêu chuần ñể tạo CLASS ñược ghi phụ lục Chử “c” ghi thí dụ tương tự độ nhạy ESD • Mục “Ngun nhân/cơ chế tiềm tàng hỏng hóc” trình bày chế hỏng hóc tạo chế độ hỏng hóc liệt kê • Mục xác suất xuất (OCCUR) trình bày đánh giá phân loại nhóm xác suất xuất hỏng hóc Số nhỏ cho thấy xác suất bé, phụ lục trình bình phương thức đánh giá •“ðiều khiển thiết kế -Current Design Controls” mơ tả điều khiển thiết kế có ý định dùng điều khiển tần số Thí dụ “Note 1” cho thấy khoảng trống biểu mẫu q bé cho thơng tin cần có •DETEC mức nhóm cho điểm thấy khả phát (Detection capability) Hướng dẫn ghi DETEC có phụ lục • Số hỏng hóc ưu tiên Risk Priority Number (RPN) tích số Severity code (SEV), Occurrence probability (OCCUR), Detection capability (DETEC) Giá trị RPN cao chế độ hỏng hóc bất kỳ, quan trọng cần thiết phải hành ñộng sửa sai Hành động sửa sai thường có ảnh hưởng trực tiếp lên họp và/hay tạo yêu cầu mức từ phía khách hàng, đó, thỏa mãn ñược khách hàng •“ Hành ñộng cần làm” phần tài liệu hoạch định để có hành động sửa sai cho yếu điểm nhận dạng Trong thí dụ này, “Note 2” “Note 3” ñược dùng khoảng trống biểu mẫu chưa ñủ chi tiết Các phương pháp thiết lập Phần cung cấp phương pháp nhằm thiết lập FMEA Có ba lĩnh vực ñuợc quan tâm là: Lịch họp thường kỳ nhóm FMEA, phương pháp thiết lập nhanh nhóm thiết kế FMEA, lưu đồ q trình FMEA trách nhiệm Lịch họp thường kỳ nhóm FMEA Cung cấp bước chung cần thực nhóm theo hướng FMEA Trưởng nhóm FMEA thực bước chuẩn bị (thu thập u cầu ước lượng trước đó, chọn lọc mời họp nhóm, chuẩn bị biểu mẫu phản biện) Trong q trình họp nhóm FMEA, trưởng nhóm cần tạo điều kiện họp hay ñịnh người ñể tổ chức họp tốt Thảo luận yêu cầu khách hàng Thảo luận chọn lọc mục tiêu ñánh giá Thảo luận chọn lọc phương pháp phân tích Thảo luận lựa chọn tiêu chuẩn sản phẩm Thảo luận chọn lọc quan ñiểm khách hàng Thảo luận chọn lọc chế độ hỏng hóc Thảo luận chọn lọc ảnh hưởng hỏng hóc 10 Chỉ ñịnh tiêu chí ñánh giá 11 Xem lại giá trị RPN, dùng ñược 12 Thảo luận hành ñộng nhiệm vụ dùng ñược 13 Thảo luận tiêu chuẩn cập nhật phương pháp ñánh giá FMEA 14 Thảo luận nghị nhóm FMEA 15 Thực nghị nhóm FMEA, thấy cần 16 Chuẩn bị, ñọc lại xác nhận báo cáo FMEA 17 Thực dự án ñánh giá FMEA Các phương pháp nhanh để thiết lập nhóm theo huớng thiết kế FMEA Thiết kế nhóm theo hướng FMEA nhiều thời gian, làm nhiều cơng Họp nhiều khơng hữu ích cho sản xuất Như thế, ñiều quan trọng phải rút thơng tin sớm Nhằm thực việc cách hiệu quả, theo bước sau: Tuân theo thủ tục ñây cho lịch họp nhóm FMEA ðầu tiên cần xem xét lại chế độ hỏng hóc tiềm tàng từ mơi trường nhằm tìm vấn đề chủ yếu cách nhanh lẹ như: chu kỳ nhiệt–hỏng hóc hỏng mối hàn, TC khơng khớp, vấn đề liên kết; nhiệt độ-nhiệt ñộ cao mối nối, khuếch tán, intermetallics; stress ñiện áp (voltage overstress) – bảo vệ áp, ngắn mạch, hở mạch, trường ñiện từ cao, tỉnh ñiện cao – chân vào vi mạch, yêu cầu bảo vệ ESD; va chạm chấn ñộng linh kiện có kích thước lớn (large components), bo mạch bị độ cong (board flexures), cách lắp linh kiện có kích thước bo mạch; yếu tố ăn mòn ẩm độ, phát triển ăn mịn dendrites, yếu tố thấm nước, đóng kín Hướng khơng tiếng cung cấp ñược phương tiện giảm tiêu tốn thời gian Trường hợp tầm nhìn stress từ mơi trường ảnh hưởng lên việc tìm chế hỏng hóc xuất ðiều cho phép định hướng chuẩn stress liên quan ñến chế ñộ hỏng hóc, giúp nhóm hướng đến phần tử khác tạo vấn đề tương tự ðiều kích khởi nhóm thơng dùng q trình có hiệu cao FMEA Thí dụ, chế độ hỏng hóc có liên quan ñến yếu tố stress chu kỳ nhiệt ñộ thường cho phép tìm nhanh hệ số nhiệt trình sản xuất Cơ chế hõng hóc từ yếu tố co dãn nhiệt độ cung cấp cho nhóm tầm nhìn tồn cục giúp nhận nhiều vấn đề chung, nguyên nhân, ñiều khiển thiết kế, yếu tố ñánh giá, hành ñộng cần thực hiện, v.v, Các kết tạo hiệu lớn cho hoạt ñộng nhóm Thực việc xem xét phần ðặt câu hỏi “Chế độ hỏng hóc tiềm tàng phần tử gì?” ðây xu hướng thường gặp Tuy nhiên, tích hợp với bước 2, cung cấp khả tìm khó khăn khác bị bỏ qua bước Tránh tiêu tốn thời gian cho việc liệt kê q nhiều chế độ hỏng hóc khơng cần thiết Thơng thường nhóm cơng tác bám theo chế hỏng hóc vơ bổ tiêu tốn thời gian nhóm, giảm chất lượng thời gian dành cho công tác Dùng biểu mẫu FMEA hình 12.6 Sau họp, xếp lại kết theo chuẩn FMEA