DFMEA là gì? 10 bước thực hiện quy trình DFMEA

Last updated on 16 November, 2024

Phát triển một sản phẩm mới hoặc cải thiện một sản phẩm hiện tại sẽ bắt đầu từ một ý tưởng. Nhưng việc chuyển đổi từ ý tưởng thành hiện thực yêu cầu một loạt các quy trình, thử nghiệm và khắc phục sự cố. Một trong những quy trình đó là đưa sản phẩm trải qua phân tích sai lỗi và ảnh hưởng trong thiết kế (DFMEA). Cùng OCD tìm hiểu sâu hơn về quy trình này trong bài viết dưới đây nhé!

DFMEA là gì?

Khái niệm DFMEA

DFMEA là viết tắt của Design Failure Mode and Effects Analysis (Phân tích sai lỗi và ảnh hưởng trong thiết kế). Từ viết tắt này bao hàm việc kiểm tra kỹ lưỡng các sai lỗi tiềm năng trong quá trình thiết kế sản phẩm và tác động của chúng. Mục tiêu chính của DFMEA là dự đoán các vấn đề, giải quyết chúng một cách chủ động và cuối cùng nâng cao độ an toàn và chất lượng của sản phẩm.

DFMEA là một công cụ quan trọng trong thế giới phát triển và đảm bảo an toàn sản phẩm, vì cách tiếp cận có hệ thống này cho phép doanh nghiệp xác định và giảm thiểu các rủi ro liên quan đến thiết kế trước khi sản xuất.  Trong quản lý sản xuất, nó giảm thiểu khả năng lãng phí tiền bạc do lỗi sản phẩm, hoặc tệ hơn, có thể gây ra mối đe dọa cho người tiêu dùng.

Bằng cách tích hợp DFMEA vào quá trình thiết kế, doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí, giảm rủi ro và xây dựng danh tiếng về sản xuất các sản phẩm đáng tin cậy và an toàn. Nó là một trong hai công cụ FMEA phổ biến nhất, công cụ còn lại chính là PFMEA.

Tại sao DFMEA lại quan trọng?

DFMEA quan trọng vì nó giúp các kỹ sư phát hiện và sửa chữa các lỗi thiết kế tiềm năng ngay từ đầu, giảm thời gian và chi phí phát triển sản phẩm. Tuân thủ theo quy trình DFMEA cũng có thể tạo ra một thiết kế mạnh mẽ hơn, với các yêu cầu được xác định rõ ràng. Ví dụ, nếu bất kỳ thành phần nào không có chức năng cụ thể thì nó không nên là một phần của thiết kế.

Quy trình thực hiện DFMEA

Các bước để triển khai DFMEA phụ thuộc vào các quy trình cụ thể của công ty và khác nhau giữa các ngành như hàng không vũ trụ, hàng hải và ô tô. Mặc dù ban đầu quy trình này có vẻ phức tạp, nhưng thực ra nó là một phương pháp phân tích có cấu trúc và hợp lý. Quy trình DFMEA thường gồm có 10 bước:

Bước 1: Liệt kê từng hệ thống với chức năng và các yêu cầu thiết kế khác nhau

Một cách đơn giản để thực hiện việc này là chia nhỏ thiết kế sản phẩm thành các hệ thống và linh kiện, mỗi cái đảm nhận một chức năng cụ thể, sau đó sắp xếp chúng thành một sơ đồ rõ ràng. Sơ đồ này giúp bạn thấy được mối quan hệ giữa thiết kế tổng thể và các chức năng của từng hệ thống, linh kiện.

Ví dụ về thiết kế một chiếc cốc cà phê:

• • Hệ thống: Thân cốc, tay cầm, đáy cốc

• Chức năng:

• • Thân cốc: Chứa đồ uống, chịu nhiệt, chịu lực
  • Tay cầm: Cầm nắm, cách nhiệt
  • Đáy cốc: Đặt trên bề mặt, ổn định

Bước 2: Xác định các sai lỗi của từng hệ thống 

Sai lỗi xảy ra khi thiết kế không đáp ứng được nhu cầu của người dùng hoặc không thực hiện đúng các chức năng mong muốn. Ví dụ, với hệ thống ghế, chức năng chính là chịu được trọng lượng của người sử dụng. Một sai lỗi có thể xảy ra là ghế bị gãy và điều này khiến ghế không thể thực hiện chức năng chịu trọng lượng.

Tiếp nối ví dụ trên:

• Thân cốc:
  • Bị nứt
  • Bị biến dạng khi rót nước nóng
  • Bị ố vàng
• Tay cầm:
  • Bị nóng
  • Bị gãy
  • Bề mặt trơn trượt
• Đáy cốc:

• • Bị trầy xước
  • Bị vỡ

Bước 3: Mô tả các tác động tiềm ẩn của từng sai lỗi và gán mức độ nghiêm trọng

Tác động của sai lỗi à kết quả trực tiếp khi một sai lỗi xảy ra. Các tác động tiềm ẩn của việc ghế bị gãy bao gồm sự xuất hiện của các cạnh sắc, việc ngồi ghế sập và gây thương tích cho người sử dụng. Dựa trên các tiêu chí đã đặt ra, một mức độ nghiêm trọng cần được gán cho các tác động này lên người sử dụng.

Ví dụ, gán mức độ nghiêm trọng của một tác động là 1 có nghĩa là tác động đó có ảnh hưởng tối thiểu đến khách hàng. Trong khi đó, mức độ 10 có nghĩa là sai lỗi trong thiết kế ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự an toàn của khách hàng.

Ví dụ về thiết kế cốc cà phê:

• Thân cốc bị nứt: Rò rỉ đồ uống, gây bỏng, mất vệ sinh (mức độ nghiêm trọng: 8)
• Tay cầm bị nóng: Gây bỏng (mức độ nghiêm trọng: 7)
• Đáy cốc bị vỡ: Gây nguy hiểm khi sử dụng, làm đổ đồ uống (mức độ nghiêm trọng: 9)

Bước 4: Xác định nguyên nhân tiềm ẩn của từng sai lỗi

Sau khi đã đánh giá mức độ nghiêm trọng của sai lỗi, hãy tìm hiểu nguyên nhân gốc rễ gây ra lỗi đó. Trong một số trường hợp, sai lỗi trong thiết kế có thể do các linh kiện không hoạt động tốt, như ghế quá mỏng, viền ghế yếu, khối góc bị trượt, hoặc các chốt lỏng lẻo, dẫn đến sai lỗi “ghế bị gãy.”

Tiếp nối ví dụ trên:

• Thân cốc bị nứt: Chất liệu quá mỏng, quá trình nung không đạt yêu cầu
• Tay cầm bị nóng: Vật liệu dẫn nhiệt tốt, thiết kế không có lớp cách nhiệt
• Đáy cốc bị vỡ: Chất liệu quá mỏng, va đập mạnh

Bước 5: Xác định các biện pháp ngăn ngừa và gán mức độ xác suất xảy ra

Các biện pháp ngăn ngừa trong DFMEA được thực hiện để ngăn chặn các nguyên nhân gây ra lỗi. Lưu ý rằng đây là những biện pháp đang áp dụng ở thời điểm hiện tại. Mức độ khả năng xảy ra lỗi cần được đánh giá dựa trên khả năng nguyên nhân gây lỗi vẫn tồn tại, ngay cả khi các biện pháp phòng ngừa đã được áp dụng.

Mức đánh giá này dao động từ 1 đến 10: mức 1 nghĩa là nguyên nhân gây lỗi rất khó hoặc gần như không thể xảy ra, trong khi mức 10 cho thấy nguyên nhân rất có khả năng vẫn tồn tại và lỗi sẽ sớm xảy ra.

Ví dụ:

• Tăng độ dày của thân cốc: Rất khó xảy ra nứt (xếp hạng: 2)
• Sử dụng vật liệu cách nhiệt cho tay cầm: Giảm khả năng bị nóng (xếp hạng: 1)
• Làm tròn các cạnh đáy cốc: Giảm khả năng bị vỡ khi va đập (xếp hạng: 5)

Bước 6: Xác định các biện pháp phát hiện và gán khả năng phát hiện lỗi

Các biện pháp phát hiện trong DFMEA là quy trình được thực hiện để giúp nhận ra nguyên nhân gây lỗi trước khi hoàn thiện bản vẽ và thông số kỹ thuật. Các hoạt động phát hiện này có thể bao gồm kiểm tra bằng mắt, thử nghiệm độ bền, hoặc đánh giá từ khách hàng.

Dù sử dụng phương pháp nào, mức độ phát hiện cần được đánh giá dựa trên khả năng phát hiện ra nguyên nhân gây lỗi. Mức 1 có nghĩa là chắc chắn sẽ phát hiện được lỗi, trong khi mức 10 có nghĩa là nguyên nhân lỗi có thể không được phát hiện, ngay cả khi đã áp dụng các biện pháp kiểm soát.

Ví dụ:

• Kiểm tra kích thước và độ dày của thân cốc: Dễ dàng phát hiện (xếp hạng: 1)
• Đo nhiệt độ tay cầm sau khi rót nước nóng: Dễ dàng phát hiện (xếp hạng: 2)
• Kiểm tra trực quan các cạnh đáy cốc: Dễ dàng phát hiện (xếp hạng: 1)

Bước 7: Tính toán hệ số rủi ro theo mức độ ưu tiên (RPN)

Trong DFMEA, hệ số rủi ro theo mức độ ưu tiên được sử dụng chủ yếu để giúp các nhóm ưu tiên những sai lỗi thiết kế trong cần xử lý. Tính RPN bằng cách nhân tất cả các điểm số DFMEA – mức độ nghiêm trọng, xác suất xảy ra và khả năng phát hiện lỗi. Cần lưu ý rằng hệ thống tính điểm DFMEA hoạt động tương đối so với các điểm số khác.

Giả sử 3 sai lỗi khác nhau có hệ số RPN là 60, 120 và 30 tương ứng, hãy xem xét ưu tiên xử lý sai lỗi thứ hai với RPN 120. Một giá trị ngưỡng RPN đã được xác định trước (ví dụ: 100 trở lên) có thể đơn giản hóa quá trình ra quyết định về việc xử lý bất kỳ sai lỗi nào.

Ví dụ:

• Thân cốc bị nứt: RPN = Mức độ nghiêm trọng (9) x Xác suất xảy ra (2) x Khả năng phát hiện (1) = 18
• Tay cầm bị nóng: RPN = Mức độ nghiêm trọng (8) x Xác suất xảy ra (3) x Phát hiện (1) = 24

Bước 8: Đưa ra các khuyến nghị có mức độ ưu tiên cao

Sau khi xác định các sai lỗi có RPN vượt quá giới hạn, các hành động khuyến nghị với ngày hoàn thành mục tiêu cần được giao cho nhân sự chịu trách nhiệm. Khi xác định các hành động cần thực hiện, hãy nghĩ đến các cách giảm mức độ nghiêm trọng của tác động của sai lỗi hoặc liệu các biện pháp ngăn ngừa và phát hiện lỗi mới có thể giảm điểm số của khía cạnh xác suất xảy ra và khả năng phát hiện lỗi.

Tiếp nối ví dụ trên:

• Tập trung vào các sai lỗi có RPN cao nhất (Tay cầm bị nóng)
• Khuyến nghị:
  • Thay đổi vật liệu tay cầm thành vật liệu cách nhiệt tốt hơn
  • Thêm lớp cách nhiệt bên trong tay cầm

Bước 9: Ghi lại các hành động đã thực hiện

Mặc dù DFMEA có thể cung cấp các khuyến nghị hợp lý có hệ thống, nhưng mọi việc có thể không diễn ra như kế hoạch. Dù hành động nào đã được thực hiện, chúng cần được ghi lại cùng với ngày hoàn thành thực tế. Biểu mẫu DFMEA cũng nên được cập nhật để giúp các nhóm theo dõi và giám sát tiến trình của họ tốt hơn.

Bước 10: Phân tích lại RPN để quyết định các bước tiếp theo

Cuối cùng, hệ số RPN của các sai lỗi mục tiêu cần được tính toán lại vì các hành động đã được thực hiện để cải thiện thiết kế. Khi nhóm công nhận rằng các thay đổi đã giải quyết được tất cả các rủi ro, thì quá trình thiết kế có thể tiếp tục để phát triển sản phẩm.

Phân biệt DFMEA và PFMEA

Dưới đây là bảng phân biệt giữa DFMEA và PFMEA:

Kết luận

Phân tích sai lỗi và tác động trong thiết kế (DFMEA) là một quy trình có hệ thống được sử dụng để xác định các vấn đề tiềm ẩn trong thiết kế trước khi sản phẩm được đưa vào sản xuất. Quy trình này bao gồm việc nhận diện tất cả các lỗi có thể xảy ra trong sản phẩm, sau đó xếp hạng chúng theo xác suất xảy ra, khả năng phát hiện lỗi và mức độ nghiêm trọng. Điều này giúp các kỹ sư quyết định liệu có cần thực hiện biện pháp giải quyết triệt để từng vấn đề trước khi tiến hành sản xuất hay không.