FMEA Explained:

FMEA je analytický nástroj používaný ve fázi návrhu, který pomáhá zmírnit rizika a poruchy během procesů. Níže si probereme hlavní typy FMEA a způsoby její implementace do procesů údržby.

FMEA: Co to je?“

Analýza způsobů a následků selhání (FMEA) je postupný proces předvídání věcí, které by se mohly pokazit ve fázi návrhu, a to identifikací všech možných selhání v procesech návrhu, výroby a montáže. Jinými slovy, jedná se o strukturovaný přístup k odhalení způsobů, jakými může proces selhat (poruchy), a způsobů, jak tyto poruchy vedou k plýtvání, vadám nebo nebezpečným následkům (účinky). Jako součást procesu analýzy kořenových příčin vám FMEA pomáhá tato selhání minimalizovat a omezit.

• Způsoby selhání: způsoby, jakými může něco selhat. Selhání se vztahují k jakýmkoli chybám nebo vadám procesu nebo výrobku, které ovlivňují zákazníka nebo celkový výsledek. Tyto chyby mohou být potenciální nebo skutečné.
• Analýza následků: je proces zkoumání následků zjištěných selhání.

FMEA se dělí do dvou poměrně širokých kategorií: FMEA návrhu a FMEA procesu. Každá z těchto kategorií se zabývá selháními ve dvou různých scénářích.

Design FMEA

Jak název napovídá, Design FMEA se zabývá potenciálními riziky v novém nebo změněném návrhu výrobku nebo služby. Design FMEA přiřazuje funkcím návrhu, způsobům selhání a dopadům, které by tato selhání mohla mít na zákazníka, stupně závažnosti nebo nebezpečnosti. Jakmile jsou určeny způsoby selhání a stupně závažnosti, hledají se příčiny selhání a identifikují se, aby se pomohlo s plány preventivní údržby. Například hodnocení výskytu v procesu FMEA konstrukce (o kterém budeme hovořit později) pomáhá určit příčiny s vysokou pravděpodobností, čímž se iniciují opatření k prevenci vzniku poruch. Kdy byste tedy měli použít metodu Design FMEA?

• Když se jedná o nový návrh s novými procesy nebo novým obsahem
• Když byl stávající návrh upraven, což může zahrnovat i změny z minulých selhání
• Když se stávající návrh používá v novém prostředí (bez fyzické změny návrhu)

Design FMEA je skvělý pro co nejvčasnější identifikaci rizik v programu a co nejproaktivnější zmírnění poruch.

Procesní FMEA

Procesní FMEA se zabývá potenciálními poruchami s dopadem na kvalitu výrobku, sníženou spolehlivost procesu, nespokojenost zákazníků a bezpečnost a ohrožení životního prostředí v důsledku lidské chyby, použitých materiálů a strojů, faktorů životního prostředí a dalších. Jakmile jsou identifikovány potenciální poruchy, je každé z nich přiřazeno hodnocení závažnosti. Procesní FMEA rozebírá všechny kroky probíhajícího procesu a analyzuje je jednotlivě, aby identifikovala rizika a možné chyby. Metodu Process FMEA použijte v následujících případech:

• Zavádí se nová technologie nebo procesy
• Váš současný proces byl upraven v důsledku aktualizace procesů nebo neustálého zlepšování
• Váš současný proces se používá v novém prostředí nebo na novém místě (nedošlo k fyzické změně samotného procesu)

Identifikace rizik nové technologie a procesů pomáhá proaktivně předcházet poruchám prostřednictvím plánování preventivní údržby.

Kdy použít FMEA

Existuje několik případů nebo okolností, kdy je vhodné provést FMEA, abyste zajistili zmírnění rizik a hladký, bezpečný a maximálně výkonný provoz. Většina lidí používá FMEA návrhu a procesu, když:

• Jedná se o nový proces, výrobek nebo službu, které se navrhují, nebo se přepracovává starý výrobek či služba
• Stávající proces se používá novým způsobem
• Připravujete se na vypracování plánů řízení pro nový nebo upravený proces
• Chystáte se realizovat cíle zlepšení stávajícího procesu, výrobku nebo službě
• Zkoumáte selhání stávajícího procesu, výrobku nebo služby

Je také dobré pravidelně provádět FMEA v průběhu celého životního cyklu procesu. Důsledné zkoumání kvality a spolehlivosti zajišťuje zlepšování procesů, což vám přináší optimální výsledky.

Kritéria analýzy FMEA

Teď, když víte, co je FMEA, podívejme se na tři kritéria používaná k analýze potenciálních způsobů poruch. FMEA používá k vyhledávání potenciálních problémů tři kritéria: závažnost, výskyt a detekce.

1. Závažnost: Pořadí závažnosti vám pomůže určit a seřadit to, co je pro váš provoz nejdůležitější. V úvahu lze vzít věci, jako jsou bezpečnostní normy, životní prostředí, právní předpisy, konzistence výroby, plýtvání a dokonce i poškozená pověst. Při hodnocení závažnosti váš tým hodnotí závažnost poruchy na stupnici od 1 do 10, přičemž 1 znamená „malý dopad“ a 10 „velký dopad“. Dopad zahrnuje riziko pro zákazníka a/nebo výrobní proces.
2. Výskyt: Hodnocení výskytu ukazuje pravděpodobnost výskytu poruchy během životnosti vašeho procesu, výrobku nebo služby. Váš tým hodnotí pravděpodobnost výskytu na stupnici od 1 do 10, přičemž 1 znamená „není pravděpodobné, že nastane“ a 10 „je nevyhnutelné“.
3. Detekce: Jaká je pravděpodobnost, že problém odhalíte dříve, než nastane? Pořadí detekce vám pomůže kvantifikovat pravděpodobnost včasného zachycení poruchy a přijetí opatření, která jí zcela zabrání. Váš tým určí pořadí detekce na stupnici od 1 do 10, přičemž 1 znamená „velmi pravděpodobné odhalení“ a 10 „nepravděpodobné odhalení“.

Tato kritéria (a jejich pořadová čísla) tvoří rovnici pro výpočet čísla priority rizika (RPN) pro každý způsob poruchy. Výpočet RPN vypadá následovně:

Podívejme se na jednoduchý příklad, na kterém si ukážeme, jak RPN vypočítat. Provedli jsme analýzu FMEA pro nový kávovar na espresso pro naši kavárnu. Vedení a zaměstnanci určili, že pokud by espresovač selhal, mělo by to velký dopad na podnikání, protože by nevyráběl kávu, což by vedlo ke ztrátě tržeb, naštvaným zákazníkům a nakonec i ke ztrátě obchodu od těchto naštvaných zákazníků.

Přiřadili espresovači stupeň závažnosti 10.

Přiřadili espresovači stupeň závažnosti 10. Tým rozhodl, že četnost, s jakou by mohlo dojít k poruše kávovaru, je poměrně nízká, takže faktor výskytu ohodnotili stupněm 4. Nakonec tým určil, že správným každodenním čištěním a údržbou kávovaru a posloucháním neobvyklých zvuků nebo sledováním kvality výroby mohou případnou poruchu poměrně snadno odhalit. Část rovnice týkající se detekce ohodnotili stupněm 2. To dává RPN 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

Ve většině případů nelze závažnost snížit, proto se soustřeďte na snížení výskytu a zvýšení detekce. Může být lákavé zaměřit se pouze na vysoké skóre RPN, ale ujistěte se, že se zabýváte vším, co má vysoké skóre závažnosti, bez ohledu na celkové skóre RPN. Můžete mít například tuto rovnici:

10 (s) x 2 (o) x 2 (d) = 40

Přestože je celkový RPN poměrně nízký, závažnost je na maximu a měla by být posouzena.

Proces FMEA

Proces FMEA se provádí postupně, protože každý krok navazuje na předchozí, jak pracujete v procesu analýzy. Analýza FMEA se provádí v sedmi krocích, přičemž každý z nich je pečlivě navržen tak, aby analýza byla rychlá a efektivní.

Krok 1: Sestavte tým FMEA a prověřte proces

FMEA je týmová práce a týmový přístup je pro její úspěch zásadní. Váš tým FMEA by měl vést odpovědný výrobní inženýr nebo vedoucí technik. Členy týmu mohou být konstruktéři a procesní inženýři, dodavatelé materiálů a dokonce i zákazníci. Jakmile je váš tým sestaven, je čas na přípravnou práci – to znamená shromáždit a vytvořit klíčové dokumenty, jako jsou informace o minulých poruchách a přípravné dokumenty. Přípravné dokumenty by měly obsahovat:

• Informace o minulých selháních:
• Hraniční diagramy (užitečné pro návrh FMEA): Hraniční diagram je grafické znázornění vztahů mezi subsystémy, sestavami a součástmi a jejich fungování s jinými systémy a prostředími.
• Diagram parametrů (užitečné pro FMEA návrhu): J. M. Jurana v knize Plánování a analýza kvality.
• Diagram procesů (užitečný pro FMEA procesů): Diagram parametrů je definován jako převzetí vstupů ze systému/zákazníka a vztažení těchto vstupů k požadovaným výstupům návrhu, který inženýr vytváří, a to vše při zohlednění neovlivnitelných nebo vnějších vlivů: Diagram procesního toku se v procesním inženýrství používá k vyznačení obecného toku procesů a zařízení v závodě. Zobrazuje pouze vztahy mezi hlavními zařízeními v závodě, nikoliv drobná zařízení nebo detaily, jako je potrubí nebo elektroinstalace.
• Matice charakteristik (užitečné pro procesní FMEA):

Inženýrská poradenská společnost Quality-One International také doporučuje sestavit kontrolní seznam před zahájením práce, aby se maximalizovala účinnost FMEA. Váš kontrolní seznam může obsahovat např:

• Požadavky
• Předběžný kusovník materiálů/komponentů
• Základní FMEA (minulá FMEA)
• Předchozí zkoušky a kontrolní metody použité na podobných výrobcích
• Známé příčiny z náhradních výrobků
• .
• Potenciální příčiny z rozhraní
• Potenciální příčiny z volby konstrukce
• Potenciální příčiny z hluků a prostředí

Krok jedna je skvělým časem pro zvážení všech způsobů, jak by každá součást mohla selhat. Přezkoumání existující dokumentace a údajů pravděpodobně odhalí několik možných selhání pro každou danou součást. Zpočátku proveďte brainstorming vyčerpávajícího seznamu a poté položky vygenerované původním seznamem zredukujte nebo zkombinujte. Murphyho zákony říkají: „Všechno, co se může pokazit, se pokazí“. Během brainstormingu v prvním kroku na to myslete při identifikaci funkcí, procesů, systémů a komponent, které mohou potenciálně selhat.

Krok 2: Určení pořadí závažnosti

Pomocí šablony nebo osnovy FMEA je čas přidat funkce, způsoby selhání a účinky a určit pořadí závažnosti. Při výčtu funkcí se ujistěte, že každou z nich lze nějakým způsobem měřit. Funkce mohou zahrnovat:

• Specifikace návrhu
• Vládní předpisy
• Požadavky na program
• Charakteristiky analyzované součásti nebo výrobku

Použijeme příklad instalace airbagů na straně řidiče na montážní lince při výrobě automobilů. V tomto scénáři bude funkcí správná orientace a umístění airbagu do montážního přípravku.

Dále uvedete možné poruchy pro každou funkci. O selháních uvažujte jako o „antifunkcích“ a zvažte např:

• Úplné selhání funkce
• Částečné selhání funkce
• Částečné selhání funkce
• Přerušované selhání funkce
• Neúmyslné selhání funkce

Na našem příkladu instalace airbagu na straně řidiče by jedním z možných způsobů selhání mohlo být neobdržení správného airbagu pro instalaci.

Nyní musíme uvést možné účinky, které by náš způsob selhání mohl mít, a ujistit se, že každému účinku je přiřazeno hodnocení závažnosti (1-10). Pokud je v této fázi stupeň závažnosti 9 nebo 10, je třeba zvážit opatření. Potenciálními účinky v případě obdržení nesprávného airbagu k instalaci by mohlo být zpoždění při montáži během čekání na dodání správného airbagu nebo instalace nesprávného airbagu, což by v případě nehody způsobilo chybné nasazení a vedlo ke zranění řidiče. Váš tým se může rozhodnout přidělit tomuto účinku hodnocení závažnosti 9 nebo 10.

Krok 3: Určení hodnocení výskytu

Třetí krok zahrnuje určení potenciálních příčin a kontrol prevence pomocí hodnocení výskytu. Můžete provést brainstorming příčin na základě údajů o poruchách v minulosti nebo získat nápady a podněty od konstrukčního týmu. Například proč bychom dostali nesprávný airbag? Jednou z možných příčin by mohla být lidská chyba. Při zastávce montážní linky před tou naší mohlo dojít k záměně airbagů na straně řidiče a spolujezdce nebo mohlo dojít k nesrovnalosti v celkovém počtu objednaných airbagů, což vedlo k tomu, že se na linku dostalo více airbagů na straně spolujezdce. Vy a váš tým můžete rozhodnout, že existuje střední pravděpodobnost, že by tato potenciální příčina mohla nastat, a dát jí hodnocení výskytu 4.

Krok 4: Určení hodnocení detekce

Čtvrtý krok vyžaduje, abyste provedli brainstorming a prodiskutovali kontrolní mechanismy nebo procesy, které zajistí, že návrh splní požadavky (FMEA návrhu), nebo v případě, že dojde k poruše, pravděpodobnost, že by se k zákazníkovi dostal nezjištěný způsob poruchy. Toto můžete v šabloně rozdělit do dvou sloupců: současné kontroly procesů (prevence) a současné kontroly procesů (detekce).

Podle našeho příkladu může být současnou kontrolou procesů soubor pokynů pro montáž airbagu. Současnou kontrolou procesu pro detekci může být vizuální kontrola airbagů prováděná obsluhou. Vy a váš tým můžete určit, že pravděpodobnost odhalení této poruchy je poměrně vysoká, a přiřadit jí stupeň detekce 6.

Krok 5: Stanovte priority opatření a přiřaďte RPN

Pamatujete si na rovnici RPN z dřívějška? V tomto kroku přiřadíte každé akci stanovené ve druhém až čtvrtém kroku číslo RPN. Číslo RPN pomáhá stanovit priority a přiřadit následné akční položky. Jak již bylo řečeno, RPN se vypočítá vynásobením pořadí závažnosti, výskytu a detekce pro každou možnou kombinaci poruchy, příčiny a kontroly. Po přiřazení čísel RPN pro další následná opatření přiřaďte opatření příslušným pracovníkům a ujistěte se, že jsou pro dokončená opatření stanovena data splatnosti.

Na základě přiřazených pořadí v našem příkladu je RPN 240 (10 x 4 x 6).

Krok 6: Přijměte opatření a přezkoumejte návrh

Protože celým účelem provádění FMEA je odhalit a zmírnit rizika, je opatření dokončeno až poté, co bylo zjištěno, že úspěšně snižuje rizika. V tomto kroku by měly být poruchy uvedeny v sestupném pořadí podle RPN, abyste mohli soustředit své úsilí na nejkritičtější oblasti. Možná jste již slyšeli o Paretově principu, který říká, že 80 % problémů pochází z 20 % příčin. To znamená, že rozhodnutí, kam zaměřit svou pozornost, by nemělo být založeno pouze na RPN, i když je to dobrý výchozí bod. Vedoucí týmu FMEA by měl zajistit, aby byla opatření přijata v předem stanovených termínech, aby mohlo dojít k přezkoumání návrhu.

Krok 7: Přehodnocení RPN

Nakonec chcete zjistit, zda vaše opatření skutečně zmírnila riziko. Po provedení všech opatření ke zmírnění rizik by se měl tým FMEA sejít a znovu seřadit jednotlivé hodnoty (závažnost, výskyt a detekce) a vypočítat nový RPN. Staré a nové hodnoty RPN by měly být porovnány, a pokud jsou rizikové faktory nižší, mohou být nová opatření implementována do fází návrhu nebo procesu.

Příklad šablony FMEA

Níže je uvedena šablona FMEA s použitím příkladu airbagu z výše uvedeného textu. Uvedená témata jsou definována následovně:

• Položka: Odkazuje na analyzovanou položku, jinak známou jako funkce.
• Způsob poruchy:
• Následky poruchy:
• Závažnost (S): Toto hodnocení ukazuje, jak závažný dopad bude mít tato porucha na zákazníka.
• Příčiny:
• Výskyt (O): Vyjmenujte potenciální příčiny, jak by k poruše mohlo dojít:
• Kontroly: Toto pořadí ukazuje pravděpodobnost, že k poruše dojde, a četnost, s jakou k ní může dojít:
• Detekce (D): Jaké jsou již zavedeny kontroly, které by mohly zabránit vzniku poruchy nebo ji odhalit, pokud by k ní došlo?
• RPN (D): Toto pořadí ukazuje, jak snadno lze poruchu odhalit.
• RPN:
• Doporučená opatření: Vypočítejte RPN a číslo pro informaci umístěte do tohoto sloupce:
• Odpovědnost a termín: Určete, kdo by měl provést doporučená opatření, a přiřaďte termín jejich provedení.
• Přijatá opatření: Jakmile přidělená strana provede doporučená opatření, uveďte je zde.
• Nový RPN: Vypočítejte nový RPN s ohledem na nově provedená opatření a porovnejte nový RPN se starým RPN.

Mnoho lidí přidává do šablony za sloupec RPN další sloupce, které jim pomáhají sledovat položky opatření a sledovat zlepšení. V případě našeho scénáře airbagu by další sloupce mohly vypadat takto:

• Doporučená opatření: Přidejte ruční/vizuální kontrolu jako první krok v procesu instalace airbagu
• Odpovědnost a datum splnění: Odpovědný je technik pro instalaci airbagů (15. 11. 2019)
• Přijatá opatření: Přidán krok – ruční a vizuální kontrola na montážní lince

Nyní můžete přidat nové sloupce pro Závažnost, Výskyt a Zjištění, abyste zjistili, zda změny změnily RPN.