Design FMEA (DFMEA)

Durchführung der Design Failure Mode and Effects Analysis (DFMEA)

Es gibt fünf Hauptabschnitte der Design FMEA. Jeder Abschnitt hat einen anderen Zweck und einen anderen Fokus. Die DFMEA wird in Abschnitten zu unterschiedlichen Zeiten innerhalb des Entwurfszeitplans des Projekts abgeschlossen, nicht alle auf einmal. Das Design-FMEA-Formular wird in der folgenden Reihenfolge ausgefüllt:

DFMEA Section 1 (Quality-One Path 1)

Item / Function

In der Spalte Item / Function kann der Konstrukteur (DE) das zu analysierende Item beschreiben. Das Element kann ein komplettes System, Subsystem oder eine Komponente sein. Die Funktion ist das „Verb – Substantiv“, das beschreibt, was das Element tut. Es kann viele Funktionen für ein Element geben.

Anforderung

Die Anforderungen oder Messungen der Funktion werden in der zweiten Spalte beschrieben. Die Anforderungen werden entweder in einem Dokument bereitgestellt oder aus einem Prozess konvertiert, der als Quality Function Deployment (QFD) bezeichnet wird. Die Anforderung muss messbar sein und es sollten Testmethoden definiert sein. Wenn Anforderungen schlecht geschrieben oder nicht vorhanden sind, kann Designarbeit verschwendet werden. Die erste Möglichkeit für empfohlene Maßnahmen kann darin bestehen, die Anforderungen zu untersuchen und zu klären, um verschwendete Entwurfsaktivitäten zu verhindern.

Fehlermodus

Fehlermodi sind die Anti-Funktionen oder Anforderungen, die nicht erfüllt werden. Es gibt 5 Arten von Fehlermodi:

1. Vollausfall
2. Teilausfall
3. Intermittierender Ausfall
4. Degradierter Ausfall
5. Unbeabsichtigter Ausfall

Auswirkungen des Ausfalls

Die Auswirkungen eines Ausfalls auf mehrere Kunden sind in dieser Spalte aufgeführt. Viele Effekte könnten für jeden Fehlermodus möglich sein. Alle Effekte sollten in derselben Zelle oder gruppiert neben dem entsprechenden Fehlermodus angezeigt werden.

Schweregrad

Der Schweregrad jedes Effekts wird basierend auf der Auswirkung oder Gefahr für den Endbenutzer / Kunden ausgewählt. Die Rangfolge der Schweregrade liegt typischerweise zwischen 1 und 10, wobei:

• 2-4: Funktion nicht beeinträchtigen
• 5-6: Verschlechterung oder Verlust einer sekundären Funktion des untersuchten Gegenstands
• 7-8: Verschlechterung oder Verlust der primären Funktion des untersuchten Gegenstands
• 9-10: Regulatorische und / oder sicherheitstechnische Auswirkungen

Der höchste Schweregrad wird aus den vielen möglichen Auswirkungen ausgewählt und in den Spalte Schweregrad. Es können Aktionen identifiziert werden, um die Entwurfsrichtung für jeden Fehlermodus mit einem Effekt der Fehlerstufe 9 oder 10 zu ändern. Wenn eine empfohlene Aktion identifiziert wird, wird sie in der Spalte Empfohlene Aktionen der DFMEA platziert.

Klassifizierung

Die Klassifizierung bezieht sich auf die Art der Merkmale, die durch das Risiko angezeigt werden. In verschiedenen Branchen gibt es viele Arten von Besonderheiten. Diese besonderen Eigenschaften erfordern in der Regel zusätzliche Arbeit, entweder Konstruktionsfehlerprüfung, Prozessfehlerprüfung, Prozessvariationsreduktion (optimierte Cpk) oder Fehlerprüfung. Die Klassifikationsspalte gibt an, wo die Merkmale für die Prozess-FMEA-Zusammenarbeit identifiziert werden können.

DFMEA Section 2 (Quality-One Path 2)

Mögliche Ursachen / Fehlermechanismen

Für den Fehlermodus sind Ursachen definiert. Die Ursachen sollten auf physikalischer Ebene ermittelt werden. Die Ursachen auf Bauteilebene können mit den Materialeigenschaften, Geometrie, Abmessungen, Schnittstellen zu anderen Bauteilen und anderen Energien zusammenhängen, die die Funktion hemmen könnten. Diese können aus Vorarbeitsdokumenten wie Rand- (oder Block-) Diagrammen, Parameter- (P-) Diagrammen und Schnittstellenanalysen abgeleitet werden. Ursachen auf Systemebene werden in einer detaillierteren Analyse als Fehlermodi kaskadiert. Geometrie und Abmessungen werden in spezielle Merkmale kaskadiert (Wasserfall), die auf die Prozess-FMEA übertragen werden können. Die Verwendung von Wörtern wie schlecht, schlecht, defekt und fehlgeschlagen sollte vermieden werden, da sie die Ursache nicht detailliert genug definieren, um Risikoberechnungen zur Minderung durchzuführen.

Beispiele für Ursachen sind:

• Materialeigenschaften (unzureichende Festigkeit, Schmierfähigkeit, Viskosität usw.)
• Werkstoffgeometrie (unzureichende Lage, Ebenheit, Parallelität, etc.)
• Toleranzen oder Stack-Ups
• Schnittstellen mit Gegenkomponenten
  • Physikalische Befestigung / Freigabe
  • Energieübertragungen (Wärmeschwingungen, Spitzenlasten usw.)
  • Materialfluss oder Austausch (Gas, Flüssigkeit)
  • Datenaustausch (Signale, Befehle, Timing usw.)

Current Design Controls Prevention

Die Präventionsstrategie, die von einem Ingenieurteam bei der Planung / Fertigstellung eines Entwurfs verwendet wird, hat den Vorteil, dass das Auftreten oder die Wahrscheinlichkeit verringert wird. Je stärker die Prävention, desto mehr Beweise kann die potenzielle Ursache durch Design beseitigt werden. Die Verwendung von verifizierten Designstandards, bewährter Technologie (mit ähnlichen Belastungen) und computergestützter Technik (CAE) sind typische Präventionskontrollen.

Vorkommen

Die Rangfolge der Vorkommen ist eine Schätzung, die auf bekannten oder fehlenden Daten basiert. Vorkommen Rankings folgen der Logik unten:

• 1: Verhinderte Ursachen aufgrund der Verwendung eines bekannten Designstandards
• 2: Identisches oder ähnliches Design ohne Fehleranamnese
  • Dieses Ranking wird häufig nicht ordnungsgemäß verwendet. Für die Auswahl dieses Rankingwerts sind die Spannungen in der neuen Anwendung und eine ausreichende Stichprobe von Produkten erforderlich, um eine Historie zu erhalten.
• 3-4: Isolierte Fehler
  • Beim Versuch, „isolierte Fehler“ zu quantifizieren, kann es zu Verwirrung kommen“
• 5-6: Gelegentliche Fehler wurden im Feld oder bei Entwicklungs- / Verifikationstests festgestellt
• 7-9: Neues Design ohne Historie (basierend auf einer aktuellen Technologie)
• 10: Neues Design ohne Erfahrung mit Technologie

Aktionen können gegen Fehlerursachen mit hohem Auftreten gerichtet sein. Besondere Aufmerksamkeit muss Gegenständen mit einem Schweregrad von 9 oder 10 gewidmet werden. Diese Schweregrad-Rankings müssen geprüft werden, um sicherzustellen, dass die Due Diligence erfüllt wurde.

DFMEA-Abschnitt 3 (Qualität – Ein Pfad 3)

Erkennung aktueller Designkontrollen

Die zur Überprüfung der Sicherheit und Leistung des Designs durchgeführten Aktivitäten werden in der Spalte Erkennung aktueller Designkontrollen platziert. Die Tests und Bewertungen, die die Leistungsfähigkeit des Designs belegen sollen, sind auf die mit den höchsten Risiken identifizierten Ursachen und Ausfallarten ausgerichtet. Spezifische Tests müssen identifiziert werden, wenn Risiken im höchsten Schweregradbereich (9-10) oder in Kombinationen mit hoher Kritikalität und Nichtsicherheit liegen. Beispiele für die Erkennung von Designsteuerelementen sind:

• Design Bewertungen
• Überprüfung Test Methoden
• Bogey Test zu 1 Leben
• Test zu Ausfall
• Abbau Prüfung

Erkennung Rankings

Erkennung Rankings sind zugewiesen zu jeder test basierend auf der art von test / auswertungstechnik in Bezug auf die Zeit, die es durchgeführt wird. Es ist ideal, Tests (an Elementen mit hohem Risiko) so früh wie möglich im Designprozess durchzuführen. Das Testen nach Abschluss der Werkzeuge wird als Produktvalidierung (PV) bezeichnet und wird zur Ergänzung der Designverifizierungstests (DV) verwendet. PV-Tests können verwendet werden, um Testzeit und Ressourcen für Artikel mit geringem Risiko zu sparen. Es gibt oft mehr als eine Test- / Auswertetechnik pro Ursache-Fehler-Modus-Kombination. Es empfiehlt sich, alle in einer Zelle aufzulisten und für jede Zelle ein Erkennungsranking anzuwenden. Die niedrigste der Erkennungsranglisten wird dann in die Erkennungsspalte eingefügt.

Typische Erkennungs-Rankings finden Sie unten:

• 1: Fehlervermeidung durch Designlösung, Designstandard, Standardmaterialien usw.
• 2: Verwendung von Computer Aided Engineering (CAE), das stark mit realen Benutzer- / Stressprofilen korreliert
• 3: Test to Failure mit Messung der Degradation der Ausgangsverfolgung (durchgeführt vor dem Design Freeze (DV))
• 4: Test to Failure (DV)
• 5: Bogey-Test, Test zum Bestehen auf 1 Lebensdauer und Aussetzen des Tests (DV)
• 6: Test to Failure mit Messung der Degradation der Ausgangsverfolgung (durchgeführt nach Design Freeze (PV))
• 7: Test to Failure (PV)
• 8: Bogey-Test, Test, um 1 Leben zu bestehen und den Test auszusetzen (PV)
• 9: Verwendung von CAE, aber noch nicht mit realen Stressprofilen korreliert
• 10: Kann nicht ausgewertet werden, kein Test verfügbar oder aktuelle Tests erregen die Ursache / den Fehlermodus nicht

Möglicherweise sind Maßnahmen erforderlich, um die Testfähigkeit zu verbessern. Die Testverbesserung wird die Schwäche in der Teststrategie beheben. Die Aktionen werden in der Spalte Empfohlene Aktionen platziert.

DFMEA Abschnitt 4

Risikoprioritätsnummer (RPN)

Die Risikoprioritätsnummer (RPN) ist das Produkt der drei zuvor ausgewählten Rankings, Schweregrad * Auftreten * Erkennung. RPN-Schwellenwerte dürfen nicht zur Ermittlung des Handlungsbedarfs herangezogen werden. RPN-Schwellenwerte sind hauptsächlich aufgrund von zwei Faktoren nicht zulässig:

• Schlechtes Verhalten von Konstrukteuren, die versuchen, den angegebenen Schwellenwert zu unterschreiten
  • Dieses Verhalten verbessert oder adressiert das Risiko nicht. Es gibt keinen RPN-Wert, über dem eine Aktion ausgeführt werden sollte oder unter dem ein Team von einer Aktion entschuldigt wird.
• “ Relatives Risiko“ wird nicht immer durch RPN

Recommended Actions

Die Spalte Recommended Actions ist die Position innerhalb der Design-FMEA, an der alle potenziellen Verbesserungen platziert werden. Abgeschlossene Aktionen sind der Zweck der DFMEA. Aktionen müssen so detailliert sein, dass es Sinn macht, wenn sie alleine in einem Risikoregister oder einer Aktionsliste stehen. Aktionen richten sich gegen eine der zuvor zugewiesenen Rankings. Die Ziele lauten wie folgt:

• Beseitigung von Fehlermodi mit einem Schweregrad von 9 oder 10
• Geringeres Auftreten bei Ursachen durch Fehlerprüfung, Verringerung von Abweichungen oder Fehlerprüfung
• Geringere Erkennung bei bestimmten Testverbesserungen

Verantwortlichkeits- und Zielabschlussdatum

Geben Sie den Namen und das Datum ein, bis zu dem die Aktion abgeschlossen sein soll. Ein Meilensteinname kann ein Datum ersetzen, wenn eine Zeitleiste die Verknüpfung zwischen Datum und ausgewähltem Meilenstein anzeigt.

DFMEA Section 5

Ergriffene Maßnahmen und Abschlussdatum

Führen Sie die ergriffenen Maßnahmen auf oder verweisen Sie auf den Testbericht, der die Ergebnisse angibt. Die Entwurfs-FMEA sollte zu Maßnahmen führen, die höhere Risiken auf ein akzeptables Risikoniveau bringen. Es ist wichtig zu beachten, dass ein akzeptables Risiko wünschenswert ist und die Minderung des hohen Risikos zu einem niedrigeren Risiko das primäre Ziel ist.

Re-Rank RPN

Die neue (re-Rank) RPN sollte mit der ursprünglichen RPN verglichen werden. Eine Verringerung dieses Wertes ist wünschenswert. Das Restrisiko kann nach ergriffenen Maßnahmen immer noch zu hoch sein. Wenn dies der Fall ist, würde eine neue Aktionslinie entwickelt. Dies wird wiederholt, bis ein akzeptables Restrisiko erreicht ist.