FMEA Wyjaśnienie: What Is It and How Do You Implement It?

FMEA jest narzędziem analitycznym używanym w fazie projektowania, aby pomóc w ograniczeniu ryzyka i awarii podczas procesów. Poniżej omówimy główne typy FMEA oraz sposób jej wdrożenia w procesach konserwacji.

FMEA: Co to jest?

Analiza trybów i skutków awarii (FMEA) to proces przewidywania krok po kroku rzeczy, które mogą pójść źle na etapie projektowania poprzez identyfikację wszystkich możliwych awarii w procesach projektowania, produkcji i montażu. Innymi słowy, jest to ustrukturyzowane podejście do odkrywania sposobów, w jakie proces może zawieść (awarie) oraz sposobów, w jakie te awarie prowadzą do marnotrawstwa, defektów lub niebezpiecznych rezultatów (skutki). Jako część procesu analizy przyczyn źródłowych, FMEA pomaga zminimalizować i ograniczyć te awarie.

• Tryby awarii: sposoby, w jakie coś może zawieść. Awarie odnoszą się do wszelkich błędów lub defektów w procesie lub produkcie, które mają wpływ na klienta lub ogólny wynik. Błędy te mogą być potencjalne lub rzeczywiste.
• Analiza skutków: jest procesem badania konsekwencji odkrytych awarii.

FMEA dzieli się na dwie dość szerokie kategorie: FMEA projektowe i FMEA procesowe. Każda z tych kategorii odnosi się do awarii w dwóch różnych scenariuszach.

Design FMEA

Jak sama nazwa wskazuje, Design FMEA patrzy na potencjalne ryzyko w nowym lub zmienionym projekcie produktu lub usługi. FMEA projektowa przypisuje rangi dotkliwości lub niebezpieczeństwa do funkcji projektowych, trybów awarii i skutków, jakie te awarie mogą mieć dla klienta. Po zidentyfikowaniu trybów awaryjnych i rankingów dotkliwości, przyczyny awarii są poszukiwane i identyfikowane, aby pomóc w harmonogramie konserwacji zapobiegawczej. Na przykład, ranking występowania w procesie FMEA projektu (który omówimy później) pomaga określić przyczyny o wysokim prawdopodobieństwie wystąpienia, inicjując działania zapobiegające wystąpieniu awarii. Więc, kiedy powinieneś użyć Design FMEA?

• Gdy jest nowy projekt z nowymi procesami lub nową zawartością
• Gdy bieżący projekt został zmodyfikowany, co może również obejmować zmiany wynikające z wcześniejszych niepowodzeń
• Gdy bieżący projekt jest używany w nowym środowisku (bez fizycznej zmiany projektu)

Design FMEA jest świetna do identyfikacji ryzyk w programie tak wcześnie jak to możliwe i łagodzenia niepowodzeń tak proaktywnie jak to możliwe.

FMEA procesu

FMEA procesu przygląda się potencjalnym awariom mającym wpływ na jakość produktu, obniżenie niezawodności procesu, niezadowolenie klienta oraz bezpieczeństwo środowiskowe i zagrożenia wynikające z błędów ludzkich, użytych materiałów i maszyn, czynników środowiskowych i innych. Po zidentyfikowaniu potencjalnych awarii, do każdej z nich przypisywane są stopnie ciężkości. FMEA procesu rozbiera wszystkie kroki w bieżącym procesie i analizuje je indywidualnie, aby zidentyfikować ryzyka i możliwe błędy. Użyj FMEA procesu, gdy:

• Wprowadzana jest nowa technologia lub procesy
• Twój obecny proces został zmodyfikowany z powodu aktualizacji procesów lub ciągłego doskonalenia
• Twój obecny proces jest używany w nowym środowisku lub lokalizacji (bez fizycznej zmiany samego procesu)

Identyfikacja ryzyk związanych z nową technologią i procesami pomaga proaktywnie zapobiegać awariom poprzez planowanie konserwacji zapobiegawczej.

Kiedy stosować FMEA

Istnieje kilka przypadków lub okoliczności, kiedy wykonanie FMEA jest dobrym pomysłem, aby zapewnić, że ryzyko jest ograniczone, a operacja przebiega sprawnie, bezpiecznie i z maksymalną wydajnością. Większość ludzi używa FMEA projektu i procesu, gdy:

• Proces, produkt lub usługa jest nowy i jest projektowany, lub stary produkt lub usługa jest przeprojektowywany
• Obecny proces jest używany w nowy sposób
• Przygotowujesz się do opracowania planów kontroli dla nowego lub zmodyfikowanego procesu
• Masz zamiar wdrożyć cele doskonalenia do istniejącego procesu, produktu lub usługi
• Przyglądasz się awariom istniejącego procesu, produktu lub usługi

Dobrym pomysłem jest również okresowe wykonywanie FMEA przez cały okres życia procesu. Konsekwentne badanie jakości i niezawodności zapewnia doskonalenie procesów, dając optymalne wyniki.

Kryteria analizy FMEA

Gdy już wiesz, czym jest FMEA, przyjrzyjmy się trzem kryteriom stosowanym do analizy potencjalnych trybów awarii. FMEA wykorzystuje trzy kryteria do wyszukiwania potencjalnych problemów: dotkliwość, występowanie i wykrywanie.

1. Dotkliwość: Ranking dotkliwości pomaga określić i uszeregować to, co jest najważniejsze dla danej operacji. Można wziąć pod uwagę takie rzeczy jak normy bezpieczeństwa, środowisko, przepisy prawne, spójność produkcji, marnotrawstwo, a nawet zniszczoną reputację. Podczas oceny dotkliwości zespół ocenia dotkliwość awarii w skali od 1 do 10, gdzie 1 oznacza „mały wpływ”, a 10 „duży wpływ”. Wpływ obejmuje ryzyko dla klienta i/lub procesu produkcyjnego.
2. Występowanie: Ranking występowania pokazuje prawdopodobieństwo wystąpienia awarii w okresie eksploatacji procesu, wyrobu lub usługi. Twój zespół ocenia prawdopodobieństwo wystąpienia awarii w skali od 1 do 10, gdzie 1 oznacza „mało prawdopodobne, aby wystąpiła”, a 10 oznacza „nieuniknione.”
3. Wykrywanie: Jakie jest prawdopodobieństwo wykrycia problemu przed jego wystąpieniem? Ranking wykrywania pomaga ilościowo określić prawdopodobieństwo wczesnego wykrycia awarii i podjęcia działań w celu całkowitego zapobieżenia jej wystąpieniu. Twój zespół określa ranking wykrywania w skali od 1 do 10, gdzie 1 oznacza „bardzo prawdopodobne wykrycie”, a 10 „mało prawdopodobne wykrycie”

Te kryteria (i ich numery rankingowe) tworzą równanie służące do obliczania numeru priorytetu ryzyka (RPN) dla każdego trybu awarii. Obliczanie RPN wygląda następująco:

Przyjrzyjrzyjmy się prostemu przykładowi, aby zobaczyć, jak obliczyć RPN. Przeprowadziliśmy analizę FMEA dla nowego ekspresu do kawy dla naszej kawiarni. Kierownictwo i personel ustalili, że awaria ekspresu miałaby ogromny wpływ na działalność, ponieważ nie produkowałby on kawy, co doprowadziłoby do spadku sprzedaży, gniewu klientów, a w końcu do utraty działalności z powodu tych gniewnych klientów.

Przypisali oni ekspresowi wskaźnik dotkliwości 10. Zespół decyduje, że częstotliwość występowania awarii w ekspresie do kawy jest dość niska, dlatego ocenia czynnik występowania na 4. Na koniec zespół ustala, że dzięki codziennemu właściwemu czyszczeniu i konserwacji ekspresu do kawy oraz nasłuchiwaniu nietypowych dźwięków i monitorowaniu jakości produkcji można dość łatwo wykryć potencjalną awarię. Część równania dotycząca wykrywania ma wartość 2. Daje to wartość RPN równą 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

W większości przypadków nie można zmniejszyć dotkliwości, więc należy skoncentrować się na zmniejszeniu częstości występowania i zwiększeniu wykrywalności. Kuszące może być skupienie się tylko na wysokich wynikach RPN, ale należy się upewnić, że zajęto się wszystkim, co ma wysoki wynik ciężkości, niezależnie od całkowitego RPN. Na przykład, możesz mieć równanie jak poniżej:

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

Nawet jeśli całkowity RPN jest dość niski, dotkliwość jest maksymalna i powinna być oceniona.

Proces FMEA

Proces FMEA jest przeprowadzany krok po kroku, ponieważ każdy krok opiera się na poprzednim w trakcie pracy przez proces analizy. FMEA jest wykonywana w siedmiu krokach, z których każdy jest starannie zaprojektowany, aby analiza była szybka i efektywna.

Krok 1: Zbierz zespół FMEA i przejrzyj proces

FMEA jest wysiłkiem zespołowym, a podejście zespołowe jest kluczowe dla jego sukcesu. Twój zespół FMEA powinien być kierowany przez odpowiedzialnego inżyniera produkcji lub głównego technika. Członkowie zespołu mogą obejmować inżynierów projektu i procesu, dostawców materiałów, a nawet klientów. Kiedy zespół jest już skompletowany, nadszedł czas na pracę wstępną – to znaczy zebranie i stworzenie kluczowych dokumentów, takich jak informacje o poprzednich awariach i dokumenty wstępne. Dokumenty przygotowawcze powinny zawierać:

• Informacje o wcześniejszych niepowodzeniach: Mogą one pochodzić z przeszłych doświadczeń FMEA lub jednorazowych incydentów.
• Diagramy brzegowe (pomocne dla Design FMEA): Diagram graniczny jest graficzną reprezentacją relacji pomiędzy podsystemami, zespołami i komponentami, a także tego, jak współpracują one z innymi systemami i środowiskami.
• Diagram parametrów (pomocny dla Design FMEA): Diagram parametrów jest definiowany jako przyjmowanie danych wejściowych z systemu/klienta i odnoszenie tych danych do pożądanych wyników projektu, który inżynier tworzy, przy jednoczesnym uwzględnieniu niekontrolowanych lub zewnętrznych wpływów, zgodnie z J.M. Juranem w jego książce Quality Planning and Analysis.
• Diagram przepływu procesu (pomocny dla Process FMEA): Diagram przepływu procesu jest używany w inżynierii procesowej do wskazania ogólnego przepływu procesów i urządzeń w zakładzie. Pokazuje on jedynie zależności pomiędzy głównymi urządzeniami w zakładzie, a nie mniejszymi urządzeniami lub szczegółami, takimi jak rurociągi lub okablowanie.
• Macierz charakterystyk (pomocna w FMEA procesu): Macierz charakterystyk jest narzędziem ilustrującym związek pomiędzy charakterystyką produktu a operacjami procesowymi.

Konsultant inżynierski Quality-One International zaleca również sporządzenie listy kontrolnej przed rozpoczęciem pracy, aby zmaksymalizować efektywność FMEA. Twoja lista kontrolna może zawierać takie rzeczy jak:

• Wymagania
• Wstępny wykaz materiałów/komponentów
• Podstawowa FMEA (FMEA z przeszłości)
• Poprzednie testy i metody kontroli stosowane na podobnych produktach
• Znane przyczyny z produktów zastępczych

.

• Potencjalne przyczyny z interfejsów
• Potencjalne przyczyny z wyborów projektowych
• Potencjalne przyczyny z hałasów i środowisk

Krok pierwszy to doskonały czas na rozważenie wszystkich sposobów, w jakie każdy komponent może ulec awarii. Przegląd istniejącej dokumentacji i danych prawdopodobnie ujawni kilka potencjalnych awarii dla każdego komponentu, o którym mowa. Na początku należy stworzyć wyczerpującą listę, a następnie ograniczyć lub połączyć elementy wygenerowane przez oryginalną listę. Prawo Murphy’ego mówi: „Wszystko, co może pójść źle, pójdzie źle”. Podczas sesji burzy mózgów w kroku pierwszym, należy o tym pamiętać identyfikując funkcje, procesy, systemy i komponenty, które mogą potencjalnie ulec awarii.

Krok 2: Określenie rankingu dotkliwości

Używając szablonu lub konspektu FMEA, nadszedł czas na dodanie funkcji, trybów i skutków awarii w celu określenia rankingu dotkliwości. Wymieniając funkcje, upewnij się, że każda z nich może być w jakiś sposób zmierzona. Funkcje mogą obejmować:

• Specyfikacje projektowe
• Regulacje rządowe
• Wymagania programowe
• Charakterystykę analizowanego komponentu lub produktu

Posłużmy się przykładem instalowania poduszek powietrznych po stronie kierowcy na linii montażowej produkcji samochodów. W tym scenariuszu, funkcją byłoby właściwe zorientowanie i umieszczenie poduszki powietrznej w uchwycie montażowym.

Następnie należy wymienić możliwe awarie dla każdej funkcji. Pomyśl o awariach jako „anty-funkcjach” i rozważ takie rzeczy jak:

• Całkowite uszkodzenie funkcji
• Częściowe uszkodzenie funkcji
• Przerywane uszkodzenie funkcji
• Niezamierzone uszkodzenie funkcji

Na naszym przykładzie instalacji poduszki powietrznej po stronie kierowcy, jednym z możliwych trybów awarii może być nieotrzymanie właściwej poduszki powietrznej do instalacji.

Teraz musimy wymienić możliwe skutki, jakie może mieć nasz tryb awaryjny, upewniając się, że każdemu skutkowi nadaliśmy stopień dotkliwości (1-10). Jeśli na tym etapie poziom dotkliwości wynosi 9 lub 10, należy rozważyć podjęcie odpowiednich działań. Potencjalnym skutkiem otrzymania nieprawidłowej poduszki powietrznej do instalacji może być opóźnienie montażu w oczekiwaniu na przybycie prawidłowej poduszki powietrznej lub zainstalowanie nieprawidłowej poduszki powietrznej, powodujące nieprawidłowe działanie systemu w razie kolizji i prowadzące do obrażeń kierowcy. Twój zespół może zdecydować o nadaniu temu efektowi rangi dotkliwości 9 lub 10.

Krok 3: Określenie rankingu zdarzeń

Krok trzeci obejmuje określenie potencjalnych przyczyn i środków kontroli zapobiegania przy użyciu rankingu zdarzeń. Można przeprowadzić burzę mózgów na podstawie danych dotyczących awarii z przeszłości lub poprzez uzyskanie pomysłów i wkładu od zespołu projektowego. Na przykład, dlaczego otrzymaliśmy nieprawidłową poduszkę powietrzną? Jedną z możliwych przyczyn może być błąd ludzki. Zatrzymanie linii montażowej przed naszą mogło spowodować pomylenie poduszek powietrznych po stronie kierowcy i pasażera, lub mogła wystąpić rozbieżność w całkowitej liczbie zamówionych poduszek powietrznych, co spowodowało, że z linii produkcyjnej zeszło więcej poduszek po stronie pasażera. Ty i Twój zespół możecie zdecydować, że istnieje umiarkowane prawdopodobieństwo wystąpienia tej potencjalnej przyczyny i nadać jej rangę 4.

Krok 4: Ustalenie rangi wykrywalności

Krok 4 wymaga przeprowadzenia burzy mózgów i omówienia kontroli lub procesów, które zapewniają, że projekt spełnia wymagania (FMEA projektu) lub, w przypadku wystąpienia awarii, prawdopodobieństwo, że niewykryty tryb awarii dotrze do klienta. Możesz podzielić to na dwie kolumny w swoim szablonie: aktualne kontrole procesu (zapobieganie) i aktualne kontrole procesu (wykrywanie).

Korzystając z naszego przykładu, aktualnie obowiązującą kontrolą procesu może być zestaw instrukcji montażu poduszek powietrznych. Bieżącą kontrolą procesu wykrywania może być kontrola wzrokowa poduszek powietrznych przeprowadzana przez operatora. Ty i Twój zespół możecie ustalić, że prawdopodobieństwo wykrycia tej usterki jest dość duże i nadać jej rangę wykrywalności 6.

Krok 5: Ustalenie priorytetów działania i przypisanie RPN

Pamiętasz równanie RPN z wcześniej? W tym kroku przypisuje się numer RPN do każdego działania ustalonego w krokach od drugiego do czwartego. Numer RPN pomaga nadać priorytety i przypisać kolejne elementy działań. Jak omówiono wcześniej, RPN jest obliczany przez pomnożenie rangi dotkliwości, występowania i wykrywania dla każdej możliwej kombinacji awarii, przyczyny i kontroli. Po przypisaniu RPN dla dodatkowych działań następczych, należy przypisać działania odpowiednim pracownikom i upewnić się, że ustalono terminy dla zakończonych działań.

Bazując na przypisanych rankingach w naszym przykładzie, RPN wynosi 240 (10 x 4 x 6).

Krok 6: Podjęcie działań i przegląd projektu

Ponieważ całym celem wykonania FMEA jest odkrycie i ograniczenie ryzyka, działanie jest zakończone tylko wtedy, gdy zostanie stwierdzone, że skutecznie zmniejsza ryzyko. W tym kroku, awarie powinny być wymienione w porządku malejącym RPN, aby można było skoncentrować wysiłki na najbardziej krytycznych obszarach. Być może słyszałeś o zasadzie Pareto, która mówi, że 80 procent problemów wynika z 20 procent przyczyn. Oznacza to, że decyzja o tym, na czym skupić uwagę, nie powinna być oparta wyłącznie na RPN, chociaż jest to dobry punkt wyjścia. Lider zespołu FMEA powinien zapewnić, że działania zostaną podjęte we wcześniej ustalonych terminach, aby przegląd projektu mógł się odbyć.

Krok 7: Zmiana rankingu RPN

Na koniec, chcesz sprawdzić, czy twoje działania naprawdę zmniejszyły ryzyko. Po wdrożeniu wszystkich działań zmniejszających ryzyko, zespół FMEA powinien spotkać się i ponownie uszeregować każdą wartość (dotkliwość, wystąpienie i wykrywalność) oraz obliczyć nowy RPN. Stare i nowe RPN należy porównać i jeśli czynniki ryzyka są niższe, można wdrożyć nowe działania w fazach projektowania lub procesu.

Przykład szablonu FMEA

Poniżej znajduje się szablon FMEA wykorzystujący przykład poduszki powietrznej z powyżej. Wymienione tematy są zdefiniowane w następujący sposób:

• Pozycja: Odnosi się do analizowanej pozycji, inaczej zwanej funkcją.
• Tryb awarii: Opisuje to, co poszło nie tak.
• Skutki awarii: Opisuje potencjalny wpływ awarii.
• Istotność (S): Ten ranking pokazuje, jak poważnie ta awaria wpłynie na klienta.
• Przyczyny: Wymień potencjalne przyczyny wystąpienia awarii.
• Występowanie (O): Ten ranking pokazuje prawdopodobieństwo wystąpienia awarii oraz częstotliwość, z jaką może ona wystąpić.
• Kontrole: Jakie kontrole są już stosowane, które mogą zapobiec wystąpieniu awarii lub wykryć ją w przypadku jej wystąpienia?
• Wykrywanie (D): Ten ranking pokazuje, jak łatwo jest wykryć awarię.
• RPN: Obliczyć RPN i umieścić liczbę w tej kolumnie w celach referencyjnych.
• Zalecane działania: Wymienić działania, które zmniejszą ryzyko wystąpienia tej awarii.
• Odpowiedzialność i termin wykonania: Przydzielić osobę, która powinna wdrożyć zalecane działania i wyznaczyć termin wykonania.
• Podjęte działania: Po wdrożeniu zalecanych działań przez wyznaczoną stronę, wymień je tutaj.
• Nowy RPN: Oblicz nowy RPN, biorąc pod uwagę nowo wdrożone działania, i porównaj nowy RPN ze starym RPN.

Wielu ludzi dodaje dodatkowe kolumny do szablonu po kolumnie RPN, aby ułatwić śledzenie pozycji działań i śledzenie poprawy. W przypadku naszego scenariusza dotyczącego poduszki powietrznej, dodatkowe kolumny mogą wyglądać następująco:

• Zalecane działania: Dodać kontrolę ręczną/wizualną jako pierwszy krok w procesie instalacji poduszek powietrznych
• Odpowiedzialność i termin wykonania: Odpowiedzialny jest technik instalujący poduszki powietrzne (11/15/2019)
• Podjęte działania: Dodano krok – kontrola ręczna i wzrokowa na linii montażowej

Teraz można dodać nowe kolumny dla Istotności, Występowania i Wykrywalności, aby sprawdzić, czy zmiany spowodowały różnicę w RPN.

.