FMEA анализ причин и последствий отказов

Введение

 

Вся история развития мира свидетельствует о постоянном стремлении человека к совершенствованию всего, что его окружает. Эта тенденция проявилась и в системе качества.

Раннее распознавание потенциальных ошибок и просчетов избавляет от дорогостоящего исправления дефектов. Лучше предвидеть возможные ошибки и своевременно исключать их, чем запоздало заниматься проблемами исправления недостатков, после того как они появились. Тем больше экономия, чем раньше будут обнаружены ошибки в цепи "планирование продукции, ее разработка, изготовление образца, установочная (пилотная) серия, серийное производство, эксплуатация потребителем".

В соответствии с "Правилом десяти" примерное соотношение между затратами на устранение ошибок на выделенных этапах выглядит следующим образом: если обнаружение и устранение дефектов на этапе проектирования потребует затрат в размере, к примеру, Q рублей, то устранение этой ошибки на стадии подготовки обойдется 10Q, на стадии производства – 10Qх100Q=1000Q, на стадии контроля – 10Qx100Qx1000Q=1000000Q, а у потребителя - уже составит 10000000000Q. Но если бы эта ошибка была выявлена методом FMEA как потенциальная, на стадии маркетинга, то ее устранение обошлось бы всего 0,1Q. Следовательно, если ошибка была сделана на этапе планирования производства, а обнаружил её уже потребитель, то её устранение обойдётся в 0,1QхQх10Qх100Qх1000Qх10000Q=1000000000Q. Рассуждая аналогичным образом можно проследить зависимость между затратами на устранение ошибки, местом её возникновения и временем её обнаружения.

Одним из методов предупреждения появления ошибок является использование FMEA(Failure Mode and Effects Analysis - анализ причин и последствий отказов) – методологии.

Главной целью доклада является: рассмотрение сути данной методологии, процедуры и условий эффективного применения метода FMEA, его видов.

1 Суть, назначение  и область применения

 

Метод FMEA появился в США в середине шестидесятых годов и был использован впервые при разработке проекта космического корабля "Аполлон", а затем в медицине и ядерной технике. 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.

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 .

Аналогичная методология FMEA изложена в ГОСТ Р 51814.2 – 2001 Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов, ориентированном прежде всего на автомобильную промышленность. Суть этой методологии держится на "трёх китах" .

Первый "кит" может "плавать самостоятельно" в океане качества. Любой дефект (отказ) рассматриваемого изделия (или узла) может быть достаточно полно охарактеризован всего тремя критериями:

- значимостью, измеряемой с точки зрения  тяжести последствий данного  отказа;

- относительной  частотой (вероятностью) появления;

- относительной  частотой (вероятностью) обнаружения  данного дефекта (отказа) или его  причины ещё на предприятии-изготовителе.

Для каждого из этих критериев имеется своя шкала экспертных оценок в диапазоне от 1 до 10. Причем эта шкала возрастающая, то есть чем больше значимость или частота появления отказа, тем выше соответствующие оценки.

Интегральная (обобщенная) оценка критичности данного отказа вычисляется как произведение трёх оценок по трём указанным критериям и представляет собой приоритетный коэффициент риска. Эта обобщённая оценка может принимать значения от 1 до 1000, причём, чем она выше, тем больше вреда может принести данный дефект (отказ). Полученная оценка сравнивается с принятым на предприятии предельным значением приоритетного коэффициента риска. Если она больше него, то это означат, что данная конструкция и/или технология должны быть доработаны.

Второй "кит" представляет собой особую структуру работы над проектом, которая ведётся "перекрёстно-функциональной" командой. Данная команда должна состоять из разнородных специалистов. На рисунке 3 приведён пример состава такой команды. Работают подобные команды методом "мозгового штурма" по 3-6 часов в день в помещениях и условиях, максимально благоприятных для творческой деятельности. В случаях, когда конструкция и технология неразрывны (например, при производстве шин), создаётся единая FMEA –команда, сразу рассматривающая как конструкцию, так и процесс производства изделия.

Третий "кит" – требование высокой профессиональной квалификации всех членов FMEA-команды, имеющих значительный практический опыт работы с аналогичными изделиями и технологиями в прошлом.

В свете ответственности за качество продукции, этот метод определяет технический уровень продукции с точки зрения предотвращения ошибок, то есть выявления потенциальных ошибок и оценки тяжести последствий для заказчика (внешней стороны), а также устранение ошибок или уменьшение степени их влияния на качество (выводы для внутренней стороны). Анализ конструкции основан на теоретических знаниях и информации о прошлом опыте. Анализ проходит параллельно самому процессу разработки, придает ему документированную форму. Он как бы обобщает все поиски и рассуждения в процессе разработки. Снижение риска появления ошибок, которые вызывают неудовлетворенность потребителя и потерю у него интереса к продукции, является важнейшим элементом для сохранения конкурентоспособности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Рекомендуемый состав команды для обработки конструкции и технологии изготовления изделия:

   - профессиональная  ответственность;

   - постоянные  члены;

   - эпизодически  привлекаемые члены.

 

При конструировании методом FMEA решаются следующие задачи:

-получение сведений о риске альтернативных вариантов,

-определение "слабых" мест конструкций и нахождение мер по их устранению,

-сокращение дорогостоящих экспериментов.

На этапе создания процессов методом FMEA решаются задачи:

-принятие решений о пригодности альтернативных процессов и оборудования при предварительном планировании и определении лучших из них;

-обнаружение "слабых" мест и принятие мер по их устранению при планировании производства;

-подготовка серийного производства;

-исправление процессов серийного производства, которые оказываются нестабильными или неспособными.

Сбои в работе могут происходить, когда пользователь совершает ошибочные действия, поэтому при применении метода FMEA следует учитывать и эти виды отказов. Всё, что можно сделать для обеспечения правильного изготовления продукции, вне зависимости от того, как с ней обращается потребитель, будет способствовать тому, что удовлетворённость потребителя продукцией будет приближаться к 100%.

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.

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.

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.

Следует обратить внимание на необходимость внимательного рассмотрения особенностей метода FMEA и целей его применения. 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. Однако этот метод не является всеобъемлющим. Он, например, не обеспечивает анализа и обобщения пожеланий заказчиков (покупателей). Какой объем багажного отделения должен быть в новом легковом автомобиле - большой, средний или маленький? То есть, при формировании перечня показателей качества помог бы метод "QFD" (Quality Function Deployment). Метод QFD осуществляет связь между ожиданиями заказчика и характеристиками продукции, компонентами комплексной продукции, процессами производства, а также отдельными технологиями для того, чтобы определить потребности в улучшении с учетом выполнения ожиданий заказчика и возрастающей конкуренции. При оценке надежности всей системы с учетом всевозможных отказов был бы целесообразен метод графов. На других этапах исследований бывает необходимо и полезно применение также статистического регулирования процессов, метода Тагути и других. Поэтому для создания конкурентоспособной продукции в короткие сроки предприятие само должно решить, какой набор методов анализа и планирования, дополнительно к FMEA, целесообразно применить для данной продукции и конкретных условий. Только при удачном совокупном подборе таких методов, система качества будет активно функционировать, а предприятие будет иметь стабильно высокие прибыли. Удовлетворенный потребитель является лучшим показателем качества продукции и эффективной организации работы!

Подводя некоторый итог, можно выделить следующие особенности рассматриваемого метода:

1. Прогнозирование  несоответствий (ошибок) и превентивность  при обеспечении качества.

2. Систематические  действия, которые выполняются по  формализованной и апробированной  многими предприятиями методике  с применением типовых формуляров, которые будут рассмотрены ниже. Все это позволяет, с одной  стороны, выявить и изобразить  в логической последовательности  и взаимосвязи потенциальные  ошибки, и с помощью количественного  показателя оценить в связи  с этим риск предприятия, а, с  другой стороны, накопить соответствующий  опыт для последующих разработок  и совершенствований.

3. Коллективный  подход. FMEA обычно проводит рабочая  группа, составленная из специалистов  разных служб и отделов с  целью:

- использования  большего объема знаний и опыта. Опыт работы имеет существенное  значение для эффективного использования  метода FMEA при оценке качества  разработок;

- одновременного, а не последовательного принятия  решения;

- мотивации  качественного труда.

4. Функциональное  рассмотрение, т.е. метод имеет целенаправленное значение для анализа функций систем, конструкций и процессов, контролирующий выполнение поставленных задач (в соответствии с техзаданием, чертежом или рабочим планом).

5. Критический  анализ для выявления по возможности  всех потенциальных отказов, слабых  мест или рисков. Анализ позволяет  наметить способы снижения риска  и оценки.

6. Творческий  подход при реализации метода  на всех стадиях анализа.

Выявление ошибок, причин их появления, оценка последствий и выполнение других работ требует аналитического, творческого мышления. Такое мышление, поддерживаемое применением различных методов коллективной работы, требуется и при поиске идей и способов уменьшения риска. Специалистам, выполняющим такой анализ, приходится сталкиваться с многовариантностью решений, которая может привести к определенным замешательствам и разногласиям у участников. Но возможность многовариантного решения и выбора наиболее эффективного (или эффективных) из них - это, безусловно, удача и, как правило, результат грамотной организации работы. В таких случаях необходимо применить обоснованный выбор критериев отбора вариантов. Хорошо, если такие критерии будут иметь числовые характеристики, и при этом представлены в виде математических зависимостей от факторов влияния. Тогда анализ достоинств вариантов будет сведен к элементарному сравнению числовых значений обобщенных показателей.