FMEA Przekierowano ze strony: AMDEC ang. Failure Mode and Effects Analysis, FMEA, Failure Mode and Criticality Analysis, FMECA, Analys des Modes de Defaillace et Leurs Effets, AMDEC

FMEA
Metoda
Zarządzanie jakością
WłaścicielUS Armed Forces

NASA
Powstanie9 listopada 1949 r.
Podstawowy schemat


Analiza rodzajów i skutków możliwych błędów - metoda zapobiegania skutkom wad, które mogą wystąpić w fazie projektowania oraz w fazie wytwarzania.

Spis treści

Historia

Metoda FMEA (ang. Failure Mode and Effect Analysis) została opracowana i oficjalnie wydana w USA 9 listopada 1949r pod nazwą Procedure for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis MIL-P 1629. Po przeglądzie w 1980 roku zmieniono nazwę na MIL-STD-1629A.Analiza FMEA stosowana był początkowo w przemyśle zbrojeniowym, podczas opracowywania i budowy rakiet.

Analizę FMEA, znaną też pod innymi nazwami: FMECA (Failure Mode and Criticality Analysis) i AMDEC (Analys des Modes de Defaillace et Leurs Effets), stosowała w latach 60. również NASA w swoich programach kosmicznych, między innymi Apollo, Viking, Voyager, Magellan, Galileo i Skylab. Metodą FMEA 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 70. firma Ford zastosowała metodę FMEA do analizy swych samochodów pod kątem bezpieczeństwa i wymogów prawnych (czasy słynnej wówczas afery "Pinto").

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.

W 2002 roku norma QS-9000 została zastąpiona przez ISO/TS 16949, która ujednoliciła istniejące amerykańskie (QS-9000), niemieckie (VDA6.1), francuskie (EAQF) i włoskie (AVSQ) normy systemów jakości w branży motoryzacyjnej w obrębie globalnego przemysłu motoryzacyjnego, w celu wyeliminowania potrzeby wielokrotnych certyfikacji dla spełnienia wymagań klienta.

Zastosowanie

Celem planowania jakości produktu na poziomie strategicznym jest między innymi minimalizacja kosztów niskiej jakości. Największe możliwości zapobieżenia wystąpieniu błędów posiada projektant tworzący nowy wyrób. Gdy produkt trafi do produkcji seryjnej lub nawet do klienta, możliwości likwidacji błędów są ograniczone i jednocześnie bardzo kosztowne. Dobrym przykładem takiego stanu są publikowane przez niektóre koncerny motoryzacyjne wezwania do zgłaszania się właścicieli w punktach serwisowych z powodu eksplodujących poduszek powietrznych, odpadającego lakieru czy niesprawnej części akumulatora.

FMEA, czyli analiza przyczyn i skutków wad, oraz jej odmiana FMECA (C - ang. criticality), stały się narzędziami projektantów pragnących zminimalizować straty spowodowane niską jakością produktów. Sukces jaki metoda odniosła w NASA spowodował szybką jej popularyzację początkowo w przemyśle motoryzacyjnym oraz lotniczym.

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”. Wraz ze standardem QS-9000 wydano też kilka podręczników referencyjnych:
  • APQP ang. Advanced Product Quality Planning
  • FMEA ang. Failure Mode and Effect Analysis (SAE J-1739)
  • SPC ang. Statistical Process Control
  • PPAP ang. Production Part Approval Process
  • MSA ang. Measurement System Analysis

APQP

W ramach APQP przeprowadza się dwie analizy: FMEA projektu (w fazie projektowania wyrobu i budowy prototypu), inaczej określanego jako FMEA konstrukcji/wyrobu (ang. design FMEA, dFMEA) oraz analizę FMEA procesu (ang. process FMEA, pFMEA) w fazie uruchomienia produkcji partii próbnej.

SAE J-1739

Standard opracowany przez Society of Automotive Engineers (SAE) w 1994 roku, opisujący zasady prowadzenia analizy FMEA projektu, procesu i maszyn. Zawiera także zalecane wzory formularzy do dokumentowania tych analiz.

IEC 60812

Standard opublikowany w 1985 roku przez International Electrotechnical Commission, opisuje metody prowadzenia analizy FMEA i FMECA (C - ang. criticality), definiuje zalecane formularze do analiz itp. Standard ten bywa stosowany do analiz FMEA dla oprogramowania - SWFMEA.

Opis

Celem analizy wad jest znalezienie potencjalnych przyczyn i skutków błędów popełnianych przy projektowaniu i wyeliminowanie ich zanim jeszcze powstanie gotowy wyrób. Zakresem stosowania metody będzie więc działalność projektowa i badawczo-rozwojowa. Pierwszym krokiem analizy jest zidentyfikowanie wszystkich elementów badanego wyrobu lub, w przypadku badania procesu - funkcji, i ułożenie ich w kolejności technologicznej. Następnie dla każdego elementu określa się rodzaje wad, jakie mogą w razie wystąpienia ograniczyć zdolność wyrobu do spełnienia przewidzianej funkcji. Dla każdej wady określa się skutek oraz przyczynę. Można do tego celu wykorzystać Diagram Ishikawy lub burzę mózgów.

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

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

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


Anliza ilościowa w metodzie FMEA

Analiza ilościowa wad 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 trafido 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 (ang. 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
WystąpienieFMEA wyrobu / konstrukcjiRCzęstość występowania wady
NieprawdopodobneWystąpienie wady jest nieprawdopodobne1Mniej niż 1 / 1 000 000
Bardzo rzadkoZdarza się stosunkowo mało wad21 na 20 000
RzadkoZdarza się stosunkowo mało wad31 na 4 000
PrzeciętnieWada zdarza się sporadycznie co jakiś czas4–61 na 1 000 na 400 na 80
CzęstoWada powtarza się cyklicznie7–81 na 40 na 20
Bardzo częstoWady prawie nie da się uniknąć9–101 na 8 na 2


Tabela 2. Wskazówki do przyjmowania liczby W
Wykrywalność wadyPrawdopodobieństwo wykrycia wadyW
Bardzo wysokaBardzo małe Prawdopodobieństwo niewykrycia wady zanim produkt nie opuści procesu wytwórczego. Automatyczna kontrola 100% elementów, zainstalowanie zabezpieczenia.1-2
WysokaMałe prawdopodobieństwo niewykrycia wady przed zakończeniem operacji. Wada jest ewidentna, kilka wad może zostać nie wykrytych.3-4
PrzeciętnaPrawdopodobieństwo średnie niewykrycia wady produktu przed zakończeniem operacji. Ręczna kontrola utrudniona.5-6
NiskaPrawdopodobieństwo niewykrycia wady wysokie. Ocena subiektywna w zakresie kontroli wyrywkowej próbek.7-8
Bardzo niskaPrawdopodobieństwo niewykrycia wady wysokie. Punkt jest nie kontrolowany. Wada jest niewidoczna.9-10


Tabela 3. Znaczenie wady dla klienta
Znaczenie wady dla klientaZ
Bardzo małeSkutek minimalny, klient nic nie zauważa, wada nie ma jakiegokolwiek wpływu na warunki użytkowania wyrobu1
MałeSkutek minimalny, powodujący nieznaczne utrudnienia, Zauważalne może być umiarkowane pogorszenie właściwości wyrobu2-3
PrzeciętneWada wywołuje ograniczone niezadowolenie i powodujący małe utrudnienia. Wyrób nie zaspokaja potrzeb lub jest źródłem uciążliwości. Użytkownik dostrzega mankamenty wyrobu4-6
DużePojawia się niezadowolenia klienta. Koszt naprawy nieznane7-8
Bardzo dużeDuże niezadowolenie klienta, koszty naprawy wysokie z powodu zepsucia całości lub podzespołu.9
Bardzo dużeZnaczenie wady jest bardzo duże, zagraża bezpieczeństwu użytkownika lub narusza przepisy prawa10


Linki zewnętrzne

Bibliografia

  • S. Wawak: Programowanie rozwoju jakości wyrobu
ostatnia modyfikacja 27 października 2015 r.