Metody zarządzania jakością - FMEA Analiza przyczyn wadliwości i krytyczności wad

METODY ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ
FMEA
Analiza przyczyn wadliwości i krytyczności wad

dr inż. Bartosz SOLIŃSKI
Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Zarządzania
Katedra Zarządzania Przedsiębiorstwem

Metodę FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) - znana też pod innymi nazwami: FMECA (Failure Mode and Criticality Analysis) i AMDEC (Analys des Modes de Defaillace et Leurs Effets) - zaczęto stosować w latach 60 w USA przy wyrobach dla astronautyki. Metodą tą weryfikowano projekty różnych elementów statków kosmicznych, by zapewnić bezpieczeństwo uczestnikom wyprawy. Sukces tej metody w NASA, spowodował, że znalazła ona zastosowanie w przemyśle lotniczym i jądrowym. W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych metoda ta zadomowiła się w Europie i znalazła nowe zastosowania w przemyśle chemicznym , elektronicznym, a także samochodowym gdzie zaobserwowano największą dynamikę zastosowania tej metody. W latach dziewięćdziesiątych została zaadaptowana w ramach normy ISO 9000, a w szczególności w QS 9000 przeznaczonej dla przemysłu samochodowego.

Metoda polega na analitycznym ustalania związków przyczynowo-skutkowych powstawania potencjalnych wad produktu oraz uwzględnieniu w analizie czynnika krytyczności (ryzyka). Jej celem jest konsekwentne i systematyczne identyfikowanie potencjalnych wad produktu/procesu, a następnie ich eliminowanie lub minimalizowanie ryzyka z nimi związanego.
Dzięki metodzie FMEA możemy ciągle doskonalić nasz produkt/proces poprzez poddawanie go kolejnym analizą i na podstawie uzyskanych wyników wprowadzać nowe poprawki i rozwiązania, skutecznie eliminujące źródła wad oraz dostarczające nam nowe pomysły ulepszające właściwości wyrobu. Można ją wykorzystywać do procesów bardzo złożonych zarówno w produkcji masowej jak i jednostkowej.

Analizę możemy przeprowadzić dla całego wyrobu, pojedynczego podzespołu lub elementu konstrukcyjnego wyrobu, a także dla całego procesu technologicznego lub jego dowolnej operacji
Wyróżniamy dwa rodzaje analizy FMEA: produktu i procesu.

FMEA produktu która jest ukierunkowana głównie na optymalizację niezawodności produktu. 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 np. w czasie transportu czy też w serwisie.

FMEA produktu można stosować w różnych fazach powstania produktu:
§    koncepcji produktu
§    przed wdrożeniem do produkcji
§    w czasie wdrażania produktu na skalę przemysłową
§    produkcji
§    eksploatacji.

Analiza może dotyczyć całego produktu lub jego zespołów czy też podzespołów a wyjątkowych sytuacjach jego części. Analiza dotycząca całego produktu jest zajęciem bardzo pracochłonnym, szczególnie gdy poszczególne przyczyny wad różnych części produktu są współzależne. Jest to powód dla którego jest ona najczęściej ograniczona do zespołów i podzespołów danego produktu.

Wady produktu należy szczególnie doszukiwać się w obszarach które mogą dotyczyć:
§    funkcji które wyrób ma realizować,
§    niezawodności wyrobu w czasie eksploatacji,
§    łatwości obsługi przez użytkownika,
§    łatwości naprawy w przypadku uszkodzenia,
§    technologii konstrukcji

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.

Przeprowadzenie analizy FMEA (schemat 1) przebiega w dwóch zasadniczych etapach. Pierwszy z nich odnosi się do wstępnego przygotowania badania, natomiast drugi polega na przeprowadzeniu właściwej analizy.

Etap I. Przygotowanie badania.
Etap przygotowania badania obejmuje:
§    Definicje celu analizy
§    Powołanie grupy roboczej
§    Zakres i termin badań
§    Dekompozycje funkcjonalną
§    Zbieranie danych

Etap II . Właściwa analiza.

Właściwa analiza obejmuje następujące etapy:
§    analiza jakościowa wad
§    analiza ilościowa wad (szacowanie czynników ryzyka)
§    opracowanie planu działań zaradczych
§    nadzór nad działaniami zaradczymi

/Wytyczne do wykonania projektu metodą FMEA/

ANALIZA ILOŚCIOWA W METODZIE FMEA

analiza ilościowa wad
Analiza ilościowa ma na celu oszacowanie czynników ryzyka. Ocenia się każdą wadę liczbą całkowitą z przedziału (1-10) ze względu na trzy kryteria:
§    częstość wystąpienia wady (ryzyko wystąpienia wady)- liczba (R)
§    znaczenie wady – jak istotne znaczenie dla klienta będzie miała dana wada - liczba (Z)
§    poziom wykrywalności- opisuje prawdopodobieństwo, że dana wada nie zostanie wykryta przez producenta i trafi do klienta - liczba (W)

/Wskazówki do szacowania wskaźników R,W i Z zamieszczono w tabelach 1,2,3/.

Na podstawie oszacowania liczb krytyczności liczymy liczbę priorytetu RPN (Risk Priority Number) wyznaczając ją wg wzoru:

RPN = R x Z x W

Wartości które może przyjmować krytyczność wady P zawierają się w przedziale od 1 do 1000. Im wartość P jest większa, tym ryzyko związane z daną wadą jest większe. Najczęściej ustala się pewien poziom krytyczności czyli wartość liczby priorytetu P np.P>100 powyżej którego będą analizowane wszystkie wady.
Generalna zasada mówi, że jeśli poziom krytyczności wady jest znacząco wyższy od 1, wydawane jest zalecenie przejście do następnego etapu czyli podjęcie działań zapobiegawczych, np. poprzez zmodernizowanie konstrukcji lub zmiany procesu technologicznego.

Tabela 1. Wskazówki do przyjmowania liczby R

Wystąpienie	FMEA wyrobu / konstrukcji	R	Częstość występowania wady
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

Tabela 2. Wskazówki do przyjmowania liczby W

Wykrywalność wady	Prawdopodobieństwo wykrycia wady	W
Bardzo wysoka	Bardzo małe Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady zanim produkt nie opuści procesu wytwórczego. Automatyczna kontrola 100% elementów, zainstalowanie zabezpieczenia.	1-2
soka	Małe prawdopodobieństwo nie wykrycia wady przed zakończeniem operacji. Wada jest ewidentna, kilka wad może zostać nie wykrytych.	3-4
zeciętna	Prawdopodobieństwo średnie nie wykrycia wady produktu przed zakończeniem operacji. Ręczna kontrola utrudniona.	5-6
iska	Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady wysokie. Ocena subiektywna w zakresie kontroli wyrywkowej próbek.	7-8
ardzo niska	Prawdopodobieństwo nie wykrycia wady wysokie. Punkt jest nie kontrolowany. Wada jest niewidoczna.	9-10

Tabela 3. Znaczenie wady dla klienta

Znaczenie wady dla klienta		Z
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

/Wytyczne do wykonania projektu FMEA/

/Program FMEA ver. 1,2/