Analiza FMEA procesu i wyrobu

Zalety metody FMEA

• zwiększenie efektywności działań na rzecz poprawy jakości (metoda FMEA ma działanie ex ante),
• poprawa jakości wyrobu/procesu,
• lepsze dostosowanie się do wymagań klienta,
• kreowanie atmosfery współpracy w firmie (integracja zespołów ludzkich przy wspólnym rozwiązywaniu problemów),
• osiągnięcie funkcjonalności procesu,
• poprawa efektywności i bezpieczeństwa procesu,
• wzrost wydajności i obniżenie kosztów produkcji,
• zmniejszenie kosztów niezgodności (zmniejszenie liczby braków i reklamacji),
• definiowanie ryzyka (istotne w kontekście odpowiedzialności za wyrób),
• powstanie banku danych, który umożliwia uporządkowanie problemów i dokonanie kompleksowych analiz niezbędnych do realizacji podstawowych funkcji przedsiębiorstwa,
• wzrost wiedzy fachowej (świadomości) uczestników,
• określenie skutecznych metod podejmowania działań korygujących i zapobiegawczych,
• uniwersalność i elastyczność.

Wady metody FMEA

• kontrowersyjność przy przypisywaniu liczb R, W i Z,
• konieczność posiadania obszernych informacji o analizowanym obiekcie, aby właściwie (obiektywnie) oszacować wskaźniki R, W i Z,
• pracochłonność i czasochłonność,
• wysokie koszty.

“Analiza FMEA procesu” autor Z. Huber, zgodnie z obowiązującymi normami i standardami przedstawia systemowe ujęcie problemów związanych z rozpoznaniem potencjalnych wad wyrobu, określeniem i podjęciem działań mających na celu minimalizację lub eliminację przyczyn powstawania tych wad w procesie produkcyjnym.

Zawiera szczegółowo opisany przykład analizy FMEA, który wraz z wykorzystaniem dostępnego formularz stanowi doskonałą bazę do przeprowadzenia analizy FMEA dowolnego procesu.

Książka objęta wieczną gwarancją zwrotu, bez ograniczeń czasowych, zgodnie z warunkami sprzedaży wydawnictwa Złote Myśli Sp. z o.o.

Podstawowe rodzaje analizy ryzyka to: metoda dedukcyjna, oraz metoda indukcyjna. W metodzie dedukcyjnej przewiduje się zdarzenie końcowe i szuka zdarzeń, które mogły doprowadzić do tego zdarzenia końcowego. W metodzie indukcyjnej zakłada się uszkodzenie elementu maszyny. Różniejsza analiza identyfikuje zdarzenia, które mogły być spowodowane tą awarią. Do przykładowych metod systematycznej analizy zagrożeń i szacowania ryzyka, zgodnie z załącznikiem B normy PN-EN 1050:1999 należą:

• wstępna analiza zagrożeń PHA (ang. Preliminary Hazard Analysis),
• metoda “CO-GDY” (ang. WHAT – IF),
• analiza rodzajów uszkodzeń i ich skutków FMEA (ang. Failure Mode and Effects Analysis),
• symulacja defektów w systemach sterowania,
• metoda systematycznej analizy ryzyka MOSAR (ang. Method Organized for a Systematic Analysis of Risks),
• analiza drzewa błędów FTA (ang. Fault Tree Analysis),
• metoda DELPHI.

W szacowaniu ryzyka powinno się uwzględnić:

• wszystkie osoby zagrożone, operatorzy i inne osoby, które, w rozsądny, dający się przewidzieć sposób mogą być narażone na oddziaływanie maszyny,
• znaczenie możliwej szkody,
• rodzaj, częstość i czas narażenia,
• czynnik ludzki (współdziałanie człowieka z maszyną, współdziałania ludzi, aspekty psychologiczne, zdolności narażonych osób itd.),
• niezawodność funkcji bezpieczeństwa,
• możliwość udaremnienia działania lub obejścia środków bezpieczeństwa,
• możność utrzymania środków bezpieczeństwa w należytym stanie,
• informacje dotyczące użytkowania.

Wstępna analiza zagrożeń (PHA)

PHA jest metodą indukcyjną służącą do identyfikowania, we wszystkich fazach życia określonego systemu/podsystemu/elementu, zagrożeń, sytuacji zagrożenia i zdarzeń zagrażających, mogących spowodować wypadek. Metodą tą identyfikuje się możliwość zaistnienia wypadku i jakościowo oszacowuje stopień możliwego urazu lub ubytku zdrowia. W efekcie proponuje się odpowiednie środki bezpieczeństwa wraz z wynikiem ich zastosowania. PHA powinna być aktualizowana w fazach projektowania, budowy i badań, w celu poznania nowych zagrożeń i wprowadzenia korekt w miarę potrzeby. Opis osiągniętych wyników może być przedstawiony np. w postaci tablicy, drzewa logicznego.

Metoda „Co – Gdy”

Metoda „co – gdy” jest metodą indukcyjną. W stosunkowo prostych zastosowaniach badane są konstrukcja, działanie i użytkowanie maszyny. Przy każdym kroku „co – gdy” formułowane są pytania i udzielane odpowiedzi w celu oceny wpływu uszkodzeń elementu maszyny, lub błędów proceduralnych, na powstanie zagrożeń związanych z maszyną.

W bardziej złożonych zastosowaniach metodę „co – gdy” najlepiej jest stosować używając „listy kontrolnej” oraz odpowiednio dzieląc pracę i przypisując pewne aspekty użytkowania maszyny osobom mającym największe doświadczenie i umiejętności w ich ocenie. Audituje się sposoby obsługi i znajomość pracy przez operatora. Ocenia się przydatność wyposażenia, projekt maszyny, jej system sterowania i urządzenia ochronne. Przeprowadza się przegląd realizowanego procesu oraz poddaje się inspekcji zapisy dotyczące użytkowania i utrzymania w ruchu. Zwykle ocena według listy kontrolnej wyprzeda użycie bardziej wyszukanych metod, opisanych poniżej.

Analiza rodzajów uszkodzeń i ich skutków (FMEA)

FMEA jest metodą indukcyjną, której głównym celem jest oszacowanie częstości i skutków uszkodzeń elementu składowego. Jeśli procedura obsługi lub błąd operatora są znaczące, bardziej odpowiednie mogą być inne metody. W metodzie FMEA może wymagać się większego nakładu czasu niż w przypadku metody np. drzewa błędów, ponieważ konieczne jest uwzględnienie wystąpienia. Jeśli uszkodzenia te nie są analizowane wnikliwie, należy to zapisać w dokumentacji. Metoda FMEA jest opisana w IEC 812 „Analysis techniques for system reliability – Procedure for failure mode and effects analysis (FMEA)”

“Analiza FMEA procesu” autor Z. Huber, zgodnie z obowiązującymi normami i standardami przedstawia systemowe ujęcie problemów związanych z rozpoznaniem potencjalnych wad wyrobu, określeniem i podjęciem działań mających na celu minimalizację lub eliminację przyczyn powstawania tych wad w procesie produkcyjnym.

Zawiera szczegółowo opisany przykład analizy FMEA, który wraz z wykorzystaniem dostępnego formularz stanowi doskonałą bazę do przeprowadzenia analizy FMEA dowolnego procesu.

Książka objęta wieczną gwarancją zwrotu, bez ograniczeń czasowych, zgodnie z warunkami sprzedaży wydawnictwa Złote Myśli Sp. z o.o.

Symulacja defektów w systemach sterowania

W tej indukcyjnej metodzie procedury są oparte na dwóch kryteriach: technice wykonania i złożoności systemu sterowania. Stosowane są przede wszystkim następujące metody:

-praktyczny test na istniejącym obwodzie i symulacja defektów na istniejących elementach, szczególnie w obszarach uznanych, w wyniku sprawdzania i analiz teoretycznych, za krytyczne;

-symulacja zachowań układów sterowania (np. z zastosowaniem modelowania komputerowego i/lub oprogramowania).

Jeśli bada się złożone elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem, zwykle konieczne jest podzielenie systemu na kilka funkcjonalnych podsystemów i niezależne poddawanie interfejsu testom symulacji defektów. Metoda ta może być stosowana w odniesieniu do innych części maszyny.

Metoda systematycznej analizy ryzyka (MOSAR)

MOSAR jest kompleksową metodą badania składającą się z dziesięciu kroków. System, który ma być analizowany (maszyna, proces, instalacja, itp.) jest traktowany jako kilka wspódziałających podsystemów. Do identyfikacji zagrożeń, zdarzeń zagrażających i sytuacji zagrożenia wykorzystuje się dane zawarte w tablicy.

Prawidłowość zastosowanych środków ochronnych rozpatruje się na podstawie danych zawartych w drugiej tablicy; w trzeciej tablicy uwzględnia się ich niezależność.

Na podstawie analizy z użyciem znanch narzędzie (jak analiza FMEA) wykazuje się możliwe niebezpieczne uszkodzenia. Umożliwia to opracowanie scenariuszy wypadkowych. W wyniku konsensusu scenariusze te są porządkowane w tablicy, zależnie od stopnia ich ciężkości.

W kolejnej tablicy w wyniku konsensu, łączy się stopień ciężkości z celami, które miały być osiągnięte dzięki środkom ochronnym i określa się poziom skuteczności środków technicznych i organizacyjnych.

Środki ochronne są zatem dodawane do drzewa logicznego, a ryzyko resztkowe jest analizowane z wykorzystaniem tablicy „akceptowalności” w wyniku konsensusu.

Analiza drzewa błędów (FTA)

FTA jest metodą dedukcyjną rozpoczynającą się od zdarzenia uważanego za niepożądane i umożliwiająca użytkownikowi tej metody znalezienie pełnego zestawu krytycznych ścieżek prowadzących do tego niepożądanego zdarzenia.

Najpierw identyfikowane są zdarzenia zagrażające lub szczytowe. Następnie wszystkie kombinacje pojedynczych uszkodzeń, które mogą powodować dane wydarzenia zagrażające, są przedstawione w postaci logicznych drzew błędów. Oszacowując prawdopodobieństwa pojedynczych uszkodzeń, a następnie używając odpowiednich matematycznych wyrażeń, można policzy prawdopodobieństwo zdarzenia szczytowego. Wpływ zmian procesu na pradopodobieństwo zdarzenia szczytowego może być łatwo oszacowane, zatem dzięki FTA łatwe jest badanie wpływu alternatywnych śreodków ochronnych. Metoda okazała się również przydatna w ustalaniu przyczyn wypadków.

Metoda ta jest opisana w IEC 1025 „Fault tree analysis (FTA)

Metoda DELPHI

Duży krąg ekspertów jest ankietowanych w kilku krokach, przy czym wynik poprzedniego kroku wraz z dodatkowymi informacjmi jest podaanu do wiadomości wszystkich uczestników.

W trzecim lub czwartym kroku w anonimowej ankiecie uwzględnia się przede wszystkim aspekty, w stosunku di których dotąd nie uzyskano zgodności.

DELPHI jest przede wszystkim metodą przewidywania, stosowaną także do generowania pomysłów. Metoda jest szczególnie skuteczna, ponieważ uczestniczą w niej wyłącznie eksperci.

Opracowano na podstawie: PN-EN 1050 :1999 Maszyny. Bezpieczeństwo – Zasady oceny ryzyka.

Najbardziej popularnym zbiorem wymagań dla systemów jakości dostawców motoryzacji jest dokument ISO (specyfikacja techniczna) ISO/TS 16949:2002

Quality management systems - Particular requirements for the application of ISO 9001:2000 for automotive production and relevant service part organizations

Specyfikacja ta zawiera wymaganie stosowania analizy FMEA projektu (konstrukcji) wyrobu, dFMEA oraz procesu, pFMEA. Powszechnie znany zestaw wymagań dla systemów jakości QS 9000 opracowany przez grupę amerykańskich producentów samochodów (Chrysler, Ford, GM) także zawiera wymóg stosowania analizy FMEA. Mimo iż ISO/TS 16949 unifikuje coraz skuteczniej zasady funkcjonowania systemów jakości w sektorze motoryzacyjnym, wypierając QS 9000, opracowane przez autorów QS 9000 wytyczne dobrej praktyki FMEA długo jeszcze będą wzorcem dla producentów (dostawców) wyrobów dla branży motoryzacyjnej. Wytyczne te zawarte są w jednym z podręczników wchodzących w skład pakietu wymagań QS 9000 (inne podręczniki pakietu QS 9000 dotyczą m.in. statystycznego sterowania procesem SPC, analizy systemów pomiarowych MSA, procesu zatwierdzania części do produkcji PPAP, i in.). Arkusz FMEA zgodny z w/w wytycznymi motoryzacji zawiera kolumny posługujące się określonym ściśle nazewnictwem.

Funkcja Procesu / Wymagania (ang. Process Function / Requirements) – tylko w przypadku FMEA procesu: funkcja analizowanego procesu (operacji) w odniesieniu do wyniku tego procesu, czyli wyrobu (półwyrobu). Określenie funkcji / wymagań dla procesu powinno odnosić się do specyfikacji wyrobu (półwyrobu) oraz ewentualnie powinno zawierać wymagania dotyczące przebiegu procesu, jego parametrów.

Funkcja Wyrobu (ang. Item Function) – tylko w przypadku FMEA konstrukcji: funkcja analizowanego wyrobu (systemu, układu, elementu…) w odniesieniu do przewidywanego zastosowania analizowanego wyrobu, z uwzględnieniem wszystkich powiązań wyrobu z innymi systemami, układami, elementami wyrobu finalnego oraz relacji z użytkownikiem oraz otoczeniem (patrz wcześniej: analiza funkcjonalna). Określenie wszystkich funkcji jest konieczne do skutecznego przeprowadzenia analizy FMEA konstrukcji.

Potencjalny Rodzaj Wady (ang. Potential Failure Mode) – potencjalna wada / niezgodność mogąca pojawić się w cyklu życia wyrobu (identyfikowana na etapie jego projektowania) lub potencjalna wada w procesie (operacji) powodująca niespełnienie przez wyrób stawianych mu wymagań (utrata lub niepełna realizacja funkcji wyrobu) Wada może dotyczyć zarówno niespełnienia wymagań dotyczących właściwości wyrobu (FMEA konstrukcji wyrobu, FMEA procesu) jak i wymagań dotyczących parametrów procesu (FMEA procesu).

Potencjalny Skutek Wady (ang. Potential Effect/s of Failure) – możliwe skutki zaistnienia wady, mogą dotyczyć zarówno produktu jak i procesu (operacji) z punktu widzenia Klienta zewnętrznego lub wewnętrznego. Skutki mogą dotyczyć takich aspektów jak:

- wyrób (FMEA konstrukcji wyrobu, FMEA procesu): bezpieczeństwo, zdrowie, trwałość, funkcjonalność, ergonomia, estetyka, łatwość instalacji, serwisowania, obsługi, utylizacji, poziom satysfakcji klienta, koszty niezgodności (reklamacje, naprawy, utrata marki, utrata klienta, itp.),

- proces (FMEA procesu): bezpieczeństwo operatora, zaburzenia kolejnych operacji, zagrożenie terminu realizacji, koszty braków i napraw, zmniejszenie produktywności, itp.

Klasa (ang. Class) – graficzne oznaczenie klasy szkodliwości wady (wady krytyczne ze względu na bezpieczeństwo lub kluczową funkcjonalność wyrobu)

Potencjalna Przyczyna Wady (ang. Potential Cause/s of Failure) – możliwe przyczyny rozpatrywanej wady.

Przyczyny powinny być określane i klasyfikowane z wykorzystaniem diagramu Ishikawy (człowiek, maszyna, materiał, metoda, zarządzanie, środowisko). Analiza przyczyn powinna dążyć do identyfikacji przyczyn źródłowych.

Obecne Środki (ang. Current Controls) – stosowane obecnie (tj. przed podjęciem działań zapobiegawczych zalecanych przez FMEA w danym obszarze) metody zapewniania spełnienia określonych wymagań (kontrola, nadzór, przegląd, itp.)

W przypadku analizy FMEA konstrukcji obecne środki określa się często mianem Weryfikacja Projektu (ang. Design Verification).

Weryfikacja Projektu (ang. Design Verification) – stosowane metody sprawdzenia konstrukcji wyrobu pod kątem spełniania przezeń określonych wymagań (funkcji wyrobu). Jednym z najskuteczniejszych środków sprawdzenia konstrukcji / projektu jest walidacja projektu (wg terminologii ISO 9000) polegająca np. na badaniu prototypu wyrobu w warunkach jego użytkowania.

Obecne środki sterowania procesem – detekcja (ang. Current Process Controls – Detection) – stosowane obecnie (tj. przed podjęciem działań zapobiegawczych zalecanych przez FMEA w danym obszarze) środki kontrolne w procesie mające na celu wykrycie i wyeliminowanie wady (wyrobu niezgodnego). Przykładem środka typu „detekcja” jest kontrola końcowa wyrobu.

Obecne środki sterowania procesem – prewencja (ang. Current Process Controls – Prevention) - stosowane obecnie (tj. przed podjęciem działań zapobiegawczych zalecanych przez FMEA w danym obszarze) środki mające na celu wykrycie i wyeliminowanie przyczyny wady lub niedopuszczenie do powstania przyczyny wady. Przykładem środka typu „prewencja” jest zastosowanie układu pomiaru stopnia zużycia narzędzia skrawającego w celu niedopuszczenia do powstania wady polegającej na nadmiernej chropowatości powierzchni obrabianej.

Znaczenie – Z (ang. Severity – „Sev”) – liczbowa ocena potencjalnej szkodliwości danej wady w przypadku zaistnienia jej skutków (skala 1 – 10).

Częstotliwość – C (ang. Occurrence – „Occ”) – liczbowa ocena częstości (prawdopodobieństwa) wystąpienia danej wady oraz skojarzonej z nią potencjalnej przyczyny (skala 1 – 10).

Wykrywalność – W (ang. Detection – „Det”) – liczbowa ocena ryzyka nie wykrycia powstałej wady i/lub skojarzonej z nią potencjalnej przyczyny (skala 1 – 10).

Wskaźnik Poziomu Ryzyka – WPR (ang. Risk Priority Number – „RPN”) – wypadkowa ocena liczbowa ryzyka związanego z daną wadą w zestawieniu z jej potencjalnymi skutkami, określoną potencjalną przyczyną, stosowanymi środkami oraz przeprowadzonymi ewentualnie działaniami zapobiegawczymi.

Zalecane Działania (ang. Recommended Actions) – zalecane w wyniku przeprowadzonej analizy FMEA działania (zapobiegawcze) mające na celu zmniejszenie ryzyka związanego z daną wadą (skojarzoną z jej potencjalną przyczyną oraz potencjalnymi skutkami).

Obszar/Odpowiedzialność, Data zakończenia (ang. Area / Individual Responsible, Completion Date) – wyszczególnienie odpowiedzialności za przeprowadzenie zadeklarowanych działań zapobiegawczych.

Wykonane działania (ang. Action Taken) – wykonane działania zapobiegawcze.

Wyniki działań (ang. Action Results) – ponowiona ocena ryzyka związanego z daną wadą (oraz skojarzoną z nią potencjalną przyczyną oraz potencjalnymi skutkami) po przeprowadzeniu zadeklarowanych działań zapobiegawczych. Inne możliwe określenia: ocena po doskonaleniu, stan poprawiony, ocena końcowa, itp.