Основные понятия и принципы FMEA

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ FMEA

 

 

 

 

1.1.Историческая справка

 

 

 

По данным исследователей, около 80 % всех дефектов, которые выявляются в процессе производства и использования изделий, обусловлены недостаточным качеством процессов разработки концепции изделия, конструирования и подготовки его производства. Около 60 % всех сбоев, которые возникают во время гарантийного срока изделия, имеют свою причину в ошибочной, поспешной и несовершенной разработке.

По данным исследовательского отдела фирмы «Дженерал Моторс», США, при разработке и производстве изделия действует правило десятикратных затрат — если на одной из стадий круга качества изделия допущена ошибка, которая выявлена на следующей стадии, то для ее исправления потребуется затратить в 10 раз больше средств, чем если бы она была обнаружена вовремя. Если она была обнаружена через одну стадию — то уже в 100 раз больше, через две стадии — в 1000 раз и т. д.

Концепция всеобщего менеджмента  качества требует изменения подхода  к разработке новой продукции, поскольку во главу угла ставится не просто поддержание определенного, пусть и достаточно высокого, уровня качества, а удовлетворенность потребителя.

Поэтому сегодня любое предприятие, заинтересованное в успехе на рынке, задается вопросом, как организовать работы по проектированию, чтобы:

• изделия с самого начала выпуска получались удачными со всех точек зрения (удобства пользования, обслуживания, безотказности, технологичности и т.д.);
• технология изготовления данной конструкции изделия или узла также с самого начала была удачной (без сбоев и неприятных последствий для качества продукции и без потерь для предприятия).

Ответ, что нужны хорошие конструкторы и технологи, неверен. Конечно, без  них не обойтись, это - необходимое  условие, но недостаточное. Современная техника весьма многогранна, и охватить все стороны ее устройства, особенностей производства и эксплуатации двум-трем специалистам невозможно, даже если свести рассмотрение только к одному узлу, например, коробке передач автомобиля. Опыт преуспевающих предприятий мира показывает, что успешно решить проблемы разработки и постановки продукции на производство можно только силами группы разнородных специалистов - межфункциональной FMEA-команды, которая работает по специальной методике. По оценке журнала "Quality Progress", сегодня не менее 80% разработок технических изделий и технологий их производства проводится с применением FMEA-методологии.

Метод FMEA был разработан в 50-х годах XX века и сначала применялся для авиационной и космической техники. Так в США было осуществлено первое формализованное нововведение FMEA (программа Apollo).

Позднее FMEA применяют в медицине, также в ядерной и военной промышленности (например, MIL-STD-1629A-1984. Procedures for performing a failure mode, effects and criticality analysis).

В 80-е годы метод получил  дальнейшее развитие под названием  FMEA и нашел применение также в автомобильной и других отраслях промышленного производства США, а затем в Европе и Японии. В некоторых областях промышленного производства метод стал основой обеспечения качества.

Метод FMEA - это систематизированная совокупность мероприятий, целью которых является обнаружение места возможного нахождения потенциальных отказов продукции и процесса, определение действий, которые могут устранить или уменьшить вероятность их возникновения, и документирование всех этих мероприятий.

 

 

 

 

1.2 Цели, задачи и виды анализа FMEA

 

 

 

Метод FMEA помогает производителям предотвратить появление дефектов, повысить безопасность продукции и удовлетворенность потребителей. Этот метод нацелен на "внедрение " качества в продукцию, поэтому он должен применяться как можно раньше, по крайней мере, до начала производства. Вместе с тем его применение может оказаться полезным и для изготовленной продукции и функционирующего процесса.

Метод анализа видов и последствий  потенциальных несоответствий (FMEA) представляет собой систематизированный  комплекс действий, проводимых для  того, чтобы:

• выявить  несоответствия  продукции  и  процессов,  а  также  последствия возникновения этих несоответствий, и дать им количественную оценку;
• создать   ранжированный   список   видов   и   причин   несоответствий   для планирования корректирующих и предупреждающих действий;
• определить корректирующие и предупреждающие действия, которые могли бы устранить или снизить вероятность возникновения несоответствий;
• документировать  данные  по  результатам  анализа  для  накопления  в  базе знаний.

Применение FMEA является обязательным требованием стандарта ИСО/ТУ 16949 (подразделы 7.3, 8.5) и других стандартов автомобильной, аэрокосмической и авиационной промышленности.

Цель применения метода – изучение причин и механизмов возникновения  несоответствий и предотвращение несоответствий (или максимальное снижение их негативных последствий), а следовательно – повышение качества продукции и сокращение затрат на устранение несоответствий на последующих стадиях жизненного цикла продукции.

Своевременность является важнейшим условием эффективности метода анализа видов и последствий несоответствий. FMEA следует осуществлять либо до появления несоответствия, либо немедленно после выявления несоответствия или причин, приводящих к его появлению, чтобы не допустить последствий или максимально снизить их риск. Затраты на проведение анализа и внедрение корректирующих/предупреждающих действий при разработке процессов и подготовке производства значительно ниже, чем затраты на аналогичные действия в серийном производстве, проводимые по факту обнаружения несоответствий.

Различают DFMEA – анализ видов и последствий потенциальных несоответствий конструкции, и PFMEA – анализ видов и последствий потенциальных несоответствий технологических процессов.

DFMEA может проводиться как для разрабатываемой конструкции, так и для уже существующей. Целью проведения такого анализа является выявление потенциальных несоответствий конструкции, вызывающих наибольший риск потребителя и внесение изменений в   конструкцию изделия, которые бы позволили снизить такой риск. Результаты DFMEA являются входной информацией для последующего PFMEA.

PFMEA обычно проводится при планировании производства с участием представителей заинтересованных служб и, при необходимости, представителей потребителя. Проведение PFMEA начинается на стадии технической подготовки производства и заканчивается своевременно до монтажа производственного оборудования.

Целью FMEA является обеспечение выполнения всех требований к качеству  изделия и запланированному процессу производства  и сборки путем внесения изменений в план процесса для технологических операций с повышенным риском.

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Основные принципы FMEA

 

 

Применение  метода  анализа   видов  и   последствий  потенциальных  несоответствий основано на следующих принципах:

Командная работа. FMEA проводится силами специально подобранной многофункциональной команды экспертов. Эффективность анализа напрямую зависит от профессионального уровня, практического опыта и согласованности действий специалистов.

Иерархичность.  Для  сложных  изделий,  процессов  и  процессов  изготовления сложных технических объектов анализу подвергается как изделие/процесс в целом, так и его составляющие (детали/операции).

Итеративность. Анализ проводится неоднократно; он возобновляется при выявлении  новых факторов и при любых  изменениях, влекущих за собой изменение последствий и их рисков.

Регистрация данных. Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий и его результаты должны быть документально оформлены.

   

 

1.4 Способ и области применения метода FMEA

 

 

Наиболее часто  метод FMEA применяют при:

• разработке новых изделий;
• разработке новых материалов и методов;
• изменении продукции, процесса или операции;
• новых условиях применения существующей продукции;
• недостаточных возможностях технологического процесса;
• ограниченных возможностях контроля;
• использовании новых установок, машин или инструментов;
• высокой доле брака;
• возникновении риска загрязнения окружающей среды, безопасности;
• существенных изменениях организации работы.

Так как методология FMEA применяется, как правило, при создании новых конструкций и разработке технологических процессов, то при этом:

• систематически выявляются все вероятные отклонения;
• оцениваются их последствия для потребителя;
• определяются возможные причины отклонений;
• анализируются меры, предусмотренные спецификацией, и контроль процесса с точки зрения выявления и предупреждения отклонений;
• оценивается вероятность появления, воздействия на потребителя и возможность обнаружения отклонения, на основе чего определяется приоритетное число риска;
• назначаются сроки мероприятий и ответственные лица за их выполнение;
• оценивается вероятность появления, воздействия на потребителя и возможность обнаружения отклонений с учетом вновь разработанных мероприятий.

Систематическое применение FMEA связано  с определенными затратами, которые  в дальнейшем окупаются благодаря следующим преимуществам:

• методические требования системного и полного учета потенциальных проблем предотвращают появление отклонений при создании новых конструкций и технологий;
• снижается вероятность повторных или новых отклонений за счет целенаправленного анализа всех критических несоответствий;
• сокращаются затраты средств и времени на последующие изменения изделий, а также повышенные затраты на испытания за счет предотвращения отклонений на стадии разработки и планирования;
• статистический учет ряда проблем позволяет избежать ошибки или повторные работы.

В настоящее  время метод FMEA применяется как в технических, так и других отраслях. При этом он может быть продуктивно использован при анализе закупок, организации работы, программном обеспечении и в других случаях.

FMEA - это эффективный инструмент повышения качества как для разработчиков и конструкторов, так и инженеров, связанных с организацией труда, процессами и производством. Он позволяет идентифицировать недостатки способа и самой продукции при новых разработках.

FMEA - это общепринятый и самостоятельный инструмент, который подготавливает базу для дальнейшего применения аналитических и статистических методов.

Структура FMEA содержит известные элементы методик структурирования, анализа и оценки вместе с перечнем мероприятий и обязательными контрольными нормативами.

FMEA требует от человека, применяющего этот метод, систематического документирования своих рассуждений и идей. Все это позволяет заранее оценить риск от появления несоответствий и снизить или вообще избежать затрат на устранение последствий отказов. Таким образом, при последовательном применении метода FMEA можно с самого начала выявить потенциальные несоответствия и избежать их появления в продукции. Этот метод, позволяющий исключить ошибки на ранней стадии создания продукции и процессов, исходит прежде всего из их детализации и строгого учета всех исполняемых функций.

Он обладает значительной эффективностью при создании конкурентоспособной продукции в короткие сроки и значительно экономит время и средства.

FMEA - анализ включает два основных этапа:

1) этап построения компонентной, структурной, функциональной и  потоковой моделей объекта анализа; если FMEA-анализ проводится совместно с ФСА (на практике обычно именно так и происходит), используются ранее построенные модели;

2) этап исследования моделей,  при котором определяются:

• потенциальные дефекты для каждого из элементов компонентной модели объекта; такие дефекты обычно связаны или с отказом функционального элемента (его разрушением, поломкой и т.д.) или с неправильным выполнением элементом его полезных функций (отказом по точности, производительности и т.д.) или с вредными функциями элемента; в качестве первого шага рекомендуется перепроверка предыдущего FMEA-анализа или анализ проблем, возникших за время гарантийного срока; необходимо также рассматривать потенциальные дефекты, которые могут возникнуть при транспортировке, хранении, а также при изменении внешних условий (влажность, давление, температура);
• потенциальные причины дефектов; для их выявления могут быть использованы диаграммы Исикавы, которые строятся для каждой из функций объекта, связанных с появлением дефектов;
• потенциальные последствия дефектов для потребителя; поскольку каждый из рассматриваемых дефектов может вызвать цепочку отказов в объекте, при анализе последствий используются структурная и потоковая модели объекта;
• возможности контроля появления дефектов; определяется, может ли дефект быть выявленным до наступления последствий в результате предусмотренных в объекте мер по контролю, диагностике, самодиагностике и др.;
• параметр тяжести последствий для потребителя S; это - экспертная оценка, проставляемая обычно по 10-ти балльной шкале; наивысший балл проставляется для случаев, когда последствия дефекта влекут юридическую ответственность;
• параметр частоты возникновения дефекта  O; это - также экспертная оценка, проставляемая по 10-ти балльной шкале; наивысший балл проставляется, когда оценка частоты возникновения составляет 1/4 и выше;
• параметр вероятности не обнаружения дефекта D; как и предыдущие параметры, он является 10-ти балльной экспертной оценкой; наивысший балл проставляется для "скрытых" дефектов, которые не могут быть выявлены до наступления последствий;
• параметр риска потребителя ПЧР; он определяется как произведение S х O х D; этот параметр показывает, в каких отношениях друг к другу в настоящее время находятся причины возникновения дефектов; дефекты с наибольшим коэффициентом приоритета риска (ПЧР больше, либо равно 100...120) подлежат устранению в первую очередь.