Cause et mesures correctives - génie une évasion de catastrophes made

Les échecs de champ inexpliqués sont la hantise du lancement de nouveaux produits.

Cela est particulièrement vrai lorsque le produit est vendu sur sa fiabilité théorique, mais sa performance dans la pratique tombe court.

Une étude de cas

Dans le cas d'un marché incident, une fraction importante de la production de moteurs à turbine à gaz a échoué invalidante dans l'année de mise en service.

C'est loin de l'espérance de vie prévu cinq à dix ans. Chaque moteur dans le groupe a montré un spécifique « patron de graver » sur l'arbre à l'emplacement de son gaz saisis papier journal roulements, mais les similitudes a pris fin il y. Mélangés dans le lot ont été builds avec pièces à partir de différents fabricants, paliers avec des détails de conception différente et certains composants qui avaient été voiturettes, alors que d'autres nouvelles. Un examen physique naïf des composants de tous les moteurs n'a pas réussi à trouver un dénominateur commun. Les circonstances nécessaires à une approche plus rationnelle du genre que bonnes statistiques peuvent apporter à la table.

Heureusement, la surveillance électronique de tous les moteurs dans le domaine avait permis la collecte de données propre temps d'échec.

L'analyse de ces données est un type appelé Weibull qui permet l'utilisation de petits ensembles de données et peut donner des informations sur le nombre et le type des modes de défaillance. Lorsque les échecs ont été divisés en groupes selon l'analyse, les patrons ont émergé.

Résultats d'analyse statistique

Un groupe, composé de moitié les échecs, conforme au modèle de la mortalité infantile, ce qui signifie que la plupart des échecs s'est produite presque immédiatement après la mise en service.

Les roulements pris en charge de l'assembly à grande vitesse de rotation de ce groupe étaient tous du même type récemment introduites. Lorsque les équipes de matériaux et de fabrication a examiné des roulements prélevées dans le flux de processus d'usine, ils ont trouvé des fissures dans certains des éléments, causées par le processus de formation. Les mesures correctives, au moins pour l'instant, comprenait de retour à l'ancien portant le type.p >

L'analyse d'identifier un second mode de rupture, numériquement environ un tiers de tous, dans laquelle la plupart des échecs apparu au près à la même époque en service.

Habituellement appelé un mode de rupture « wearout », certaines personnes il comparativement de « frapper un mur ».

Après que les moteurs supplémentaires avaient accumulé dans notre « morgue », un mode de rupture troisième émergé les données.

Il a montré une distribution plus normale, comme si la vie de conception a été réduite par quelque chose dans l'environnement qui a touché tous les moteurs dans le groupe tout aussi.

À ce stade, nous avions suffisamment d'information pour associer un type de mode de rupture à chaque moteur a échoué, et nous avions identifié la cause physique de l'un d'entre eux.

Identifier la physique sous-jacente des modes de deux défaillance restants se révéla être quelque chose d'un défi.

Cause et les mesures correctives

S'appuyant sur les connaissances actuelles, nous avons créé un modes de défaillance et analyse leurs effets (FMEA) constituée de conception et de fabrication potentiels dans une matrice unique, mais autrement suivi les règles de l'AIAG (Automotive Industry Action Group).

Le résultat d'un FMEA est un tableau qui identifie les échecs potentiels associés à chaque système, sous-système et composant, avec leur probabilité, la gravité et la facilité de la détection précoce. Lorsque le processus est terminé, nous avons pu identifier quatre principaux suspects pour les modes de deux défaillance restants, sans compter les interactions. Pareto cartographie a été finalement utile, bien que son utilisation et que des outils de déploiement de fonction de qualité (QFD), s'est entretenu avec beaucoup de résistance de certains membres de l'équipe. Que, cependant, est une autre histoire.

Les cibles plus pulpeuse dans notre plan de guerre s'est avéré rotor déséquilibre et le refroidissement des problèmes de débit.

Rotor déséquilibre était un problème particulièrement épineux parce qu'il s'agissait tant interne et les processus de vendeur. Éléments de troisième et quatrième, les caractéristiques dynamiques de roulement de la rigidité et l'amortissement, avaient jamais mesurés, même approximativement, de façon satisfaisante.

Cartographie des processus et

répétabilité et des mesures de reproductibilité (R-R) dans la salle des balances nous convaincu que l'incertitude de nos mesures d'équilibre avait été au moins un ordre de grandeur supérieur à la limite de la conception. En outre, il y avait une forte dépendance sur la technique de l'assembly et une corrélation entre un transfert de solde salle du personnel et une augmentation de la production avec l'apparition des échecs de champ.

Les indices physiques qui nous fait dans la direction d'un problème de débit refroidissement secondaires étaient coloration d'un bouclier thermique adjacent à la turbine et (par le processus de cartographie nouveau) erreurs conceptuels dans la façon dont la compression d'un scellé statique important a été mesurée.

Une combinaison d'analyse par éléments finis (FEA) et de calcul dynamique des fluides (CFD) nous a conduit à la conclusion que la fuite passé le sceau probablement élevée la température de la turbine portant le revêtement au-delà de ses limites de conception.

Tests de suivi, prévues avec l'outil logiciel de « Design-Expert » par Stat-ease, nous a donné confiance 75 % qu'erreurs involontaires d'équilibre de l'ampleur, que nous avons mesuré entraînerait vibrations suffisante pour causer des dommages relèvement progressif, qui a abouti à un échec (mais toujours passer notre test d'acceptation!).

Nous ne pourrions pas vérifier les niveaux de haute température prévues par notre analyse en raison d'un manque d'instruments non intrusive.

Parce que le rotor de vitesse, à près de 100 000 tr/min, poussé à l'intérieur de l'enveloppe de l'équilibre, la spécification originale exigeait composant et équilibrage de groupe.

Le facteur de complication était que la conception de la turbine nécessaire démontage du rotor après l'équilibrage, avec la possibilité d'une condition d'out-of-balance découlant de remontage pendant la construction. En outre, la conception de rotor appelé pour un rentable, mais potentiellement dommageable, radial interférence adaptée entre l'arbre et les deux pièces tournantes aérodynamiques (une roue de compresseur et un rotor de turbine).

Les mesures de déséquilibre répétées ont démontré que certains rotors subi plus d

ommage de remontage que d'autres et que les différences puisse être extrême. Nous avons conçu un processus qui a éliminé la pires des composants du flux de production.

Conclusions et recommandations

Le rapport final placé chaque moteur ayant échoué dans l'une des trois catégories de mode de rupture, avec des causes physiques affectés.

Il contient trois corrections correspondant à chacun des modes de trois défaillance :

(1) En remplacement du type de roulement qui ont connu la fatigue de fabrication, produisant le mode de rupture infantile.

(2) Dynamique équilibrage des processus de changements et d'un changement de conception de composante mineure pour contrôler les extrêmes de déséquilibre qui produit le mode de rupture de wearout.

(3) Améliorations de contrôle de la qualité chaleur bouclier éliminer les fuites de gaz chauds responsable pour le mode de rupture « normal ».

C'est le mode de rupture avec la distribution normale plus, produit en déplaçant la limitation de démarrage/arrêt des roulements à gauche.

Autres recommandations adressées la possibilité que certains des modes de défaillance étaient effectivement les interactions entre les influences que nous pourrions mesurer et ceux qui que nous ne pouvaient pas.

Nous avons suggéré :

(1) Depuis une incapacité à mesurer portant la rigidité dynamique et d'amortissement, alors même qu'une approximation, avait considérablement handicapé notre enquête, nous avons fait des recommandations spécifiques pour une plate-forme quasi-dynamique appuie un palier magnétique qui pourrait au moins recueillent des données en corrélation les propriétés recherchées.

(2) Notre enquête a fait clairement savoir que bon marchée de la conception et les exigences de l'équilibre délicat étaient incompatibles avec le processus d'assemblage de moteur, qui exigeait que le rotor être démontés et remonté pendant la génération.

Nous avons recommandé la résurrection d'un projet antérieur à effectuer sur place d'équilibrage fine du rotor après génération.

(3) Naturellement, les procédures de contrôle de la qualité mis en place pour gérer la fuite du bouclier thermique ne pourraient pas satisfaire le besoin à long terme.

Comme un travail de suivi, nous avons suggéré des points spécifiques pour un remaniement de la s de chaleurHield pour éliminer la cause.

Dans l'expérience de l'auteur, la plupart des projets afin de déterminer une cause et les mesures correctives à champ échecs ne pas fin bien.

Par chance et chevronné, celui-ci a fait. De toute évidence, il est préférable d'éviter les échecs par attention scrupuleuse aux détails de conception, guidé par un FMEA approfondie et coiffé d'un programme de test bien conçus. Lorsque arrêt ingénierie et le bon sens de l'automne de nécessité marketing, cependant, l'utilisation expertise d'outils statistiques, comme illustré ici, peut enregistrer le produit. Après environ une année de travail, tous les modes de défaillance, que nous avons examiné avaient disparu de l'expérience sur le terrain