FMEA - co to jest? Wstęp do analizy FMEA

Analiza FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) stanowi obecnie jedną z bardziej popularnych metod służących do oceny ryzyka związanego z wyrobem lub procesem. Analiza ta polega na identyfikacji potencjalnych zagrożeń dla jakości, szacowaniu ryzyka z nimi związanego oraz akceptacji lub redukcji ryzyka do poziomu akceptowalnego za pomocą odpowiednich działań (zmian).

Z punktu widzenia kosztów oczywiste jest, że analiza taka oraz działania z niej wynikające powinny być zrealizowane przed zatwierdzeniem projektu (konstrukcji) wyrobu i przed uruchomieniem procesu jego produkcji. Tym bardziej, że koszty zaniechania koniecznych zmian w konstrukcji wyrobu i przebiegu procesu mogą w toku dostarczania i eksploatacji wyrobu okazać się wielokrotnie większe (reklamacje, złomowanie, dodatkowe dostawy, zatrzymania produkcji u klienta, kary umowne, akcje serwisowe, wycofania wyrobów z rynku, itd.).

 

Rola FMEA w zarządzaniu ryzykiem

Po uruchomieniu dostaw zagrożenia potencjalne mogą się stać zagrożeniami rzeczywistymi, które będą wymagać reakcji i analiz, a co za tym idzie, także aktualizacji analizy FMEA. Zostaną uruchomione kolejne działania mające na celu ciągłą redukcję ryzyka, czyli ciągłe doskonalenie wyrobu i procesu. Aktualizowana w toku produkcji i eksploatacji wyrobu analiza FMEA (wraz z wykonanymi działaniami - wprowadzonymi zmianami) stanie się wersją startową analizy FMEA dla kolejnego, podobnego wyrobu i  procesu.

Wykonywanie analizy FMEA konstrukcji (DFMEA – Design FMEA) oraz procesu (PFMEA – Process FMEA) stanowi od wielu lat standardowy wymóg klientów wobec ich dostawców w wielu branżach produkcyjnych (np. motoryzacyjnej, lotniczej, budowy elektrowni wiatrowych). Staje się ona dowodem kompetencji dostawcy w zakresie zarządzania ryzykiem podczas konstruowania wyrobu i planowania procesu jego produkcji. Producenci wyrobów z różnych branż włączają wymóg opracowania FMEA do wymagań zakupowych, do kryteriów kwalifikacji i oceny okresowej dostawców, a także wspierają dostawców w ich rozwoju w tym kierunku.

 

Wyzwania FMEA

Realna przydatność (skuteczność) FMEA zależy od wielu czynników, które można by podzielić na czynniki organizacyjne (zapewnienie zasobów – zespół, planowanie, zaangażowanie, wdrażanie działań, wsparcie kierownictwa) i czynniki związane z poziomem kwalifikacji moderatora i członków zespołu FMEA. W tym ostatnim mieści się m.in. umiejętność wypełniania arkusza FMEA zapisami, czyli także umiejętność opisywania zagrożeń, nazywania „rzeczy po imieniu”, zgodnie z metodyką i celami FMEA.

Analiza FMEA wymaga od zespołu, a szczególnie jego lidera, dyscypliny logicznej przy wprowadzaniu zapisów, będących odzwierciedleniem przedyskutowanych w gronie zespołu przewidywań, doświadczeń, standardów i pomysłów. Szczególnie dotyczy to opisów w kolumnach:

• Potencjalny rodzaj wady (Potential Failure Mode),
• Potencjalne skutki wady (Potential Effects of Failure),
• Potencjalna przyczyna wady (Potential Cause of Failure),
• Bieżące środki kontrolne - z podziałem na prewencję i detekcję (Current Controls – Prevention / Detection).

Błędy tutaj popełnione osłabiają „czujność” analizy FMEA rozumianą jako zdolność do identyfikacji zagrożeń oraz planowania działań zapobiegawczych. Błędy popełnione już na początku arkusza, szczególnie przy definiowaniu wad, powodują narastające trudności przy wypełnianiu dalszych kolumn arkusza FMEA, ponieważ błędy te kumulują się, prowadząc często do pomieszania pojęć (wad, przyczyn i skutków wad), co bardzo utrudnia trafną diagnozę potencjalnych zagrożeń, ich przekonywującą ocenę i dojście do planu działań zapobiegawczych w sposób dotykający „sedna problemu”.

 

Jak poprawnie formułować wady?

Poniżej przedstawiono cztery pomocne zalecenia dotyczące formułowania wad dla potrzeb analiz FMEA. Wynikają one z obserwowanych w firmach dobrych praktyk, z oficjalnych standardów FMEA oraz spostrzeżeń i przemyśleń autora. Zalecenia te przeznaczone są do rozpatrzenia przez osoby znające metodę FMEA i praktycznie ją stosujące w odniesieniu do konstrukcji wyrobu lub procesu (pełniące rolę liderów zespołów lub członków zespołów DFMEA lub PFMEA).

 

Rada nr 1. Zdefiniuj funkcję wyrobu/procesu

Definiowanie funkcji wyrobu/procesu

Opracowując FMEA konstrukcji (DFMEA - Design FMEA), rzetelnie zdefiniuj funkcje analizowanego elementu (wyrobu / jego podsystemu / podzespołu / układu / modułu / komponentu). Lista funkcji stanowi tzw. zamysł projektu, cel projektu (Design Intent) i jest niezbędna do trafnej identyfikacji wad. Pominięcie tego etapu jest nie tylko niezgodne ze sprawdzonymi i przyjętymi zasadami prowadzenia FMEA, ale przede wszystkim pozbawi nas logicznego początku rozumowania nt. zagrożeń dla analizowanej konstrukcji.

Funkcje warto formułować jako odpowiedź na pytanie „co dany element ma robić?”, używając konkretnych czasowników w bezokoliczniku opisujących specyficzne zadanie do wykonania przez dany element, uzupełniając rzeczownikiem określającym podmiot realizacji danej funkcji (na kim/czym jest wykonywana). Często opis funkcji trzeba uzupełnić o nazwy parametrów (niekoniecznie wartości) lub wymagań, dookreślających daną funkcję – jej pożądane osiągi (performance).

Dopiero po rzetelnym zdefiniowaniu funkcji (w tym ich parametrów / wymagań) jesteśmy gotowi do analizy zagrożeń dla tychże funkcji, czyli definiowania wad. Wada powinna być formułowana w odniesieniu do konkretnej funkcji w taki sposób, aby stanowiła zaprzeczenie danej funkcji lub parametru lub wymagania dla tej funkcji sformułowanego. Wada może więc być, w odniesieniu do danej funkcji / parametru / wymagania – całkowitym niespełnieniem, częściowym niespełnieniem, „nadspełnieniem”, spełnieniem w złym momencie lub spełnieniem w sposób przerywany. Wadą może też być realizacja funkcji niepożądanej dla rozpatrywanego elementu.

 

Rada nr 2. Zdefiniuj funkcje i wymagania operacji

Definiowanie funkcji i wymagań operacji

Opracowując FMEA procesu (PFMEA - Process FMEA) dla określonego wyrobu (lub rodziny wyrobów), zdefiniuj przedmiot analizy, którym jest najczęściej wybrany krok procesu (czyli operacja), a następnie zdefiniuj funkcje i wymagania dla tejże operacji. Uwaga – nie są to funkcje elementu, który jest podmiotem danej operacji. Funkcje operacji niektórzy też nazywają celami operacji.

Dopiero po sformułowaniu funkcji (celu) i wymagań dla wybranej operacji można rozpocząć definiowanie wad, które mogą w toku danej operacji powstać. Wady powinny być formułowane w taki sposób, aby stanowiły formę niespełnienia funkcji lub wymagania. Podobnie więc jak w poradzie nr 1 – wady mogą być w odniesieniu do konkretnej funkcji lub wymagania – całkowitym niespełnieniem, częściowym niespełnieniem, „nadspełnieniem”, spełnieniem w złym momencie lub spełnieniem w sposób przerywany. Wadą może też być realizacja funkcji niepożądanej dla rozpatrywanej operacji (np. wykonanie niepożądanego zabiegu).

 

Rada nr 3. Jednoznacznie opisz wady

Jednoznaczny opis wad

Nazywaj wady konkretnie i jednoznacznie, niech określenie wady nie pozostawia cienia wątpliwości „co autor miał na myśli”. Jeśli na etapie definiowania wad nie będziemy konkretni, tym trudniej będzie uzyskać konkret na dalszych etapach opracowywania analizy, która pytać nas będzie o potencjalne skutki wad, przyczyny wad oraz planowane środki kontrolne (prewencyjne i detekcyjne).

Jeśli uznamy ryzyko za nieakceptowalne, to dochodząc do ewentualnych deklaracji działań zapobiegawczych przy końcu tabeli FMEA stwierdzimy, że aby zaproponować te działania trzeba dokładniej określić, z czym walczymy, a więc "o co tak naprawdę nam chodziło, gdy opisywaliśmy tą wadę?":

• Jaką potencjalną wadę i jaką jej potencjalną przyczynę mieliśmy na myśli?
• Co chcemy wyeliminować z konstrukcji wyrobu lub przebiegu procesu?
• Lub, jeśli takie radykalne rozwiązanie jest niemożliwe – jakim zdarzeniom chcemy zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia?
• Lub, jeśli to kosztowne lub niewystarczające – jakie problemy chcemy skuteczniej wykrywać za pomocą testów i kontroli, zanim ich efekty dotrą do klienta lub nawet użytkownika wyrobu?

Wystrzegajmy się zatem ogólnych opisów wad w stylu: zły wyrób, wyrób niefunkcjonalny, zła geometria, wadliwe wykończenie, zły wygląd, wyrób uszkodzony, wyrób niezgodny, zły montaż, niewłaściwe wykonanie, itp. Jedyną, bardzo krótkoterminową korzyścią wynikającą z używania tego typu sformułowań jest to, że wymyśla się je „na poczekaniu”, a więc początek FMEA „idzie szybko”. Tempo pracy jednak gwałtownie spada, gdy dotrzemy do pytania o działania zapobiegawcze dla tak ogólnie opisanych problemów – najpierw wad, a potem „siłą rozpędu” także przyczyn.

Rada nr 4. Zweryfikuj, czy rozdzielać wady

Podczas definiowania wady dotyczącej przekroczenia granic specyfikacji (tolerancji) warto się zastanowić, czy istnieje uzasadniona potrzeba rozdzielania tej wady na dwie oddzielne, ze wskazaniem kierunku przekroczenia granicy specyfikacji (tolerancji). Uzasadnieniem takiego rozpisania wady może być ciąg dalszy analizy FMEA, tj.:

• inny zbiór przyczyn wad będących przekroczeniem granic tolerancji z różnej strony, i/ lub,
• inne skutki wad będących przekroczeniem granic tolerancji z różnej strony.

Rozdzielanie wad – kiedy jest to konieczne?

Uzasadnieniem rozpisania powyższej wady na dwie (oddzielnie analizowane w kolejnych kolumnach arkusza FMEA) mogą być takie przesłanki:

• przekroczenie górnej granicy tolerancji (USL) może mieć inną dotkliwość (Severity) niż przekroczenie dolnej granicy tolerancji (LSL) z tego względu, iż skutkiem pierwszej wady może być wyrób nienaprawialny (zbyt duży otwór), natomiast skutkiem drugiej wady może być wyrób naprawialny (zbyt mały otwór daje możliwość powiększenia jego średnicy do wartości akceptowalnej, w tolerancji),
• przekroczenie górnej granicy tolerancji (USL) może mieć inną dotkliwość (Severity) niż przekroczenie dolnej granicy tolerancji (LSL) także z tego względu, iż skutkiem pierwszej wady (zbyt duży otwór) może być zbyt mała wytrzymałość połączenia śrubowego zrealizowanego w zbyt dużym otworze (podkładka opiera się wówczas na mniejszej powierzchni materiału podstawy), natomiast skutkiem drugiej wady może być brak możliwości montażu podstawy z powodu niemożności umieszczenia śruby w otworze lub utrudniony montaż śruby w otworze, bez wpływu na wytrzymałość połączenia,
• przekroczenie górnej granicy tolerancji (USL) może mieć inną przyczynę / przyczyny niż przekroczenie dolnej granicy tolerancji (LSL); np. przyczyną pierwszej i drugiej wady może być użycie narzędzia o innym numerze niż wyspecyfikowany w karcie technologicznej, podczas gdy zużycie narzędzia może być przyczyną wyłącznie drugiej wady.

 

Szkolenie z FMEA

Zapraszamy na szkolenie Analiza FMEA procesów produkcyjnych