Analiza FMEA procesuNajbardziej 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.

, , ,

Analiza FMEA przyczyn i skutków wad (ang. Failure Mode and Effects Analysis) to jedno z narzędzi stosowanych w zarządzaniu jakością wykorzystywane w analizach min. konstrukcji wyrobu (ang. design dFMEA) oraz procesu produkcyjnego (ang. process pFMEA). FMEA jest usystematyzowaną metodą, której podstawowym celem jest identyfikacja występujących i potencjalnych wad i błędów oraz ich przyczyn dla zmniejszenia ryzyka ich wystąpienia lub zwiększenia wykrywalności, poprzez przygotowanie i wdrożenie działań korygujących. FMEA to konsekwentne i systematyczne identyfikowanie potencjalnych wad wyrobu lub procesu, a następnie ich eliminowanie lub minimalizowanie ryzyka z nimi związanego. Analiza FMEA stosowana jest do procesów złożonych zarówno w produkcji masowej jak i jednostkowej.

Analiza FMEA procesu

“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.

 

Nazwa, skrót FMEA

W języku polskim FMEA funkcjonuje jako tłumaczenie nazwy, oddając jednak sens samej metody jako:

  • analiza przyczyn i skutków wad,
  • analiza możliwości i efektów powstawania wad,
  • analiza możliwych przyczyn i skutków wad,
  • analiza przyczyn, skutków i krytyczności wad, FMECA (ang. Failure Mode Effects and Criticality Analysis).

Metoda FMEA opisana jest w normie PN-IEC 812:1994 – Procedura analizy rodzajów i skutków uszkodzeń.

 

Historia FMEA

9 listopad 1949 roku, uważa się za datę powstania FMEA kiedy to opracowano w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej procedurę: MIL-P 1629 „Procedure for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis”. Początkowo FMEA stosowana była w przemyśle zbrojeniowym, badań kosmicznych, wykorzystywana m.in. przez NASA. W późnych latach 70-tych firma Ford, zastosowała pierwszy raz FMEA do analizy produkowanych samochodów pod kątem ich bezpieczeństwa i wymogów prawnych. Procedura MIL-P 1629 z biegiem lat ewoluowała i stała się podstawą do opracowania przez Departament Obrony USA kolejnego już, bardziej znanego standardu MIL-STD 1629 był rok 1974 oraz jego kolejnego wydania MIL-STD 1629A w roku 1980. Standard MIL-STD 1629A został anulowany 4 sierpnia 1998 roku. W 1994 producenci z branży samochodowej w Stanach Zjednoczonych (Ford, Chrysler, GM), zwani potocznie „The Big Three”, opracowali standard QS 9000 określający, jakie wymagania muszą spełniać dostawcy komponentów do fabryk „Wielkiej Trójki”. Obecnie standard QS-9000 jest zastępowany nowym: ISO-TS 16949.

 

Cel metody FMEA

  • rozpoznanie i ocena potencjalnych błędów mogących wystąpić w wyrobie bądź procesie, oraz skutków ich występowania,
  • identyfikacja działań mogących wyeliminować lub przynajmniej ograniczyć możliwości występowania potencjalnych błędów,
  • udokumentowanie procesu.

 

Rodzaje FMEA

Przedmiot analizy FMEA może być różny. Dlatego w zależności od tego, co będzie badane należy wybrać odpowiednią odmianę, wyróżnić możemy m.in.:

  • system FMEA – analiza systemu,
  • design FMEA, dFMEA – analiza wyrobu (konstrukcji, projektowania),
  • process FMEA, pFMEA – analiza procesu,
  • machine FMEA – analiza maszyny,
  • environmental FMEA – analiza organizacji przez pryzmat wymagań środowiskowych,
  • software FMEA – analiza oprogramowania (software).

Z ww. najczęściej stosowane, oraz tym, którym zostanie poświęcone więcej miejsca są analiza FMEA wyrobu i FMEA procesu.

FMEA wyrobu jest ukierunkowana głównie na optymalizację niezawodności. W wyniku jej przeprowadzenia uzyskujemy informacje o silnych i słabych punktach wyrobu. Oprócz działań prewencyjnych pozwala na określenie działań, które powinny być podjęte gdy produkt opuści nasze przedsiębiorstwo, działań obejmujących cały cykl życia produktu (eksploatację, serwis, utylizację).

FMEA wyrobu można stosować w różnych fazach powstania produktu, od koncepcji produktu, poprzez wdrożenie do produkcji, w czasie wdrażania produktu na skalę przemysłową, produkcji, oraz eksploatacji.

Analiza może dotyczyć całego produktu lub jego zespołów czy też podzespołów a wyjątkowych sytuacjach jego części. Przeprowadzenie FMEA produktu jest szczególnie zalecane w sytuacjach wprowadzania nowych produktów, części, materiałów, technologii, podczas gdy występuje duże zagrożenie dla człowieka lub otoczenia w przypadku awarii wyrobu (brak wad) oraz w przypadku kiedy nasz produkt podlega eksploatacji w szczególnie trudnych warunkach.

FMEA procesu jest prowadzona w celu rozpoznania czynników, które mogą prowadzić do ewentualnych zakłóceń procesów wytwarzania. Czynniki te mogą być związane z: metodami obróbki, parametrami obróbki, środkami pomiarowo kontrolnymi, maszynami i urządzeniami

FMEA procesu stosowana jest w początkowej fazie projektowania procesów technologicznych, przed uruchomieniem produkcji seryjnej (planowanie produkcji) oraz w produkcji seryjnej w celu doskonalenia procesów, które są niestabilne lub nie zapewniają uzyskania  wymaganej wydajności.

 

Korzyści z FMEA

Zastosowanie analizy przyczyn i  skutków wad pozwala:

  • zidentyfikować źródła wad, co pozwoli ich się pozbyć lub je ograniczyć,
  • wybrać rozwiązania alternatywne podczas etapu projektowania,
  • wyeliminować zbędne operacje w procesie produkcyjnym,
  • ustalić właściwe środki kontroli badań w procesie produkcyjnym,
  • dzięki nowym pomysłom ulepszyć, doskonalić właściwości produktów i procesów.

 

Etapy FMEA

1. Identyfikacja obszaru badań

Określamy, które produkty lub procesy, np. na podstawie mapy przepływu procesu (ang. process flow chart) będziemy analizować przy pomocy metody FMEA.

2. Utworzenie grupy roboczejAnaliza FMEA jest pracą grupową, więc jednym z pierwszych etapów jest utworzenie grupy roboczej, która będzie odpowiedzialna za wykonanie tej analizy.

3. Określenie funkcji wyrobu/procesu

4. Identyfikacja potencjalnych rodzajów wad (ang. potential failure mode)

Określamy jakie błędy mogą wystąpić, informacje możemy pozyskiwać wykorzystując do tego celu: wiedzę projektantów, inżynierów i pracowników produkcyjnych, protokóły z kontroli, reklamacje.

5. Określenie potencjalnych skutków wad (ang. potential failure effects)

Określamy jakie skutki wywoła wystąpienie błędów zidentyfikowanych w poprzednim etapie, z punktu widzenia klienta wewnętrznego lub zewnętrznego (odbiorca).

6. Określenie znaczenia wystąpienia wad, Z (ang. severity)

Znaczenie wady, oznacza jak duży wpływ, z punktu widzenia klienta ma wystąpienie błędu na jakość produktu bądź procesu.

Bardzo małe

Skutek minimalny, klient nic nie zauważa, wada nie ma jakiegokolwiek wpływu na warunki użytkowania wyrobu

1

Małe

Skutek minimalny, powodujący nieznaczne utrudnienia, Zauważalne może być umiarkowane pogorszenie właściwości wyrobu

2-3

Przeciętne

Wada wywołuje ograniczone niezadowolenie i powodujący małe utrudnienia. Wyrób nie zaspokaja potrzeb lub jest źródłem uciążliwości. Użytkownik dostrzega mankamenty wyrobu

4-6

Duże

Pojawia się niezadowolenia klienta. Koszt naprawy nieznane

7-8

Bardzo duże

Duże niezadowolenie klienta, koszty naprawy wysokie z powodu zepsucia całości lub podzespołu.

9

Bardzo duże

Znaczenie wady jest bardzo duże, zagraża bezpieczeństwu użytkownika lub narusza przepisy prawa

10

7. Określenie potencjalnych przyczyn wad (ang. potential causes of failure)

Określamy jakie przyczyny mogą spowodować określone uprzednio wady, do znalezienie przyczyny błędu można wykorzystać wykres Ishikawy, lub metodę 5WHY.

8. Określenie prawdopodobieństwa występowania wad, P (ang. occurrence)

Ustalamy prawdopodobieństwo wystąpienia określonych wad.

  Nieprawdopodobne

Wystąpienie wady jest nieprawdopodobne

1

Mniej niż 1 / 1 000 000

Bardzo rzadko

Zdarza się stosunkowo mało wad

2

1 na 20 000

Rzadko

Zdarza się stosunkowo mało wad

3

1 na 4 000

Przeciętnie

Wada zdarza się sporadycznie co jakiś czas

4–6

1 na 1 000

1 na 400

1 na 80

Często

Wada powtarza się cyklicznie

7–8

1 na 40

1 na 20

Bardzo często

Wady prawie nie da się uniknąć

9–10

1 na 8

1 na 2

9. Określenie aktualnych środków prewencji i detekcji, kontroli procesu

10. Określenie wykrywalności wad, W (ang. detection)

Określamy jakie istnieje prawdopodobieństwo wykrycia danej wady w procesie kontroli.

Bardzo wysoka

Bardzo małe Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady zanim produkt nie opuści procesu wytwórczego. Automatyczna kontrola 100% elementów, zainstalowanie zabezpieczenia.

1-2

Wysoka

Małe prawdopodobieństwo nie wykrycia wady przed zakończeniem operacji. Wada jest ewidentna, kilka wad może zostać nie wykrytych.

3-4

Przeciętna

Prawdopodobieństwo średnie nie wykrycia wady produktu przed zakończeniem operacji. Ręczna kontrola utrudniona.

5-6

Niska

Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady wysokie. Ocena subiektywna w zakresie kontroli wyrywkowej próbek.

7-8

Bardzo niska

Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady wysokie. Punkt jest nie kontrolowany. Wada jest niewidoczna.

9-10

11. Obliczenie wskaźnika poziomu ryzyka, WPR

Obliczmy wskaźnik poziomu ryzyka wystąpienia błędu, który jest równy iloczynowi: znaczenia, prawdopodobieństwa, wykrywalności wady.

WPR=Z*P*W

12. Określenie działań naprawczych

Określamy działania naprawcze dla wskaźnika poziomu ryzyka, WPR powyżej założonej wartości, np. 100. 13. Określenie nowych liczb: Z, P, W, WPR.

14. Opracowanie harmonogramu działań naprawczych

Określamy w jakim terminie i kto jest odpowiedzialny za konkretne zadanie.

15. Weryfikacja działań naprawczych

 

Przykład oraz arkusz FMEA

Fragment arkusza FMEA operacji obróbki skrawaniem, toczenia dla jednej wybranej wady, dla której określono dwie potencjalne przyczyny oraz na podstawie uzyskanych wartości WPR zaplanowano oraz wykonano działania naprawcze. Arkusz FMEA zgodny z  wytycznymi QS 9000 dla motoryzacji zawiera kolumny posługujące się określonym ściśle nazewnictwem.

Analiza FMEA przykład

, , , , , , , , , ,