Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Описание метода FMEA
• 1.1 Суть метода, назначение и область применения
• 1.2 Виды FMEA
• 1.3 Методы выполнения FMEA
• 1.4 Экономическая целесообразность применения метода
• 1.5 FMEA в России
• 2. Процедура FMEA
• 2.1 Планирование
• 2.2 Подготовка к работе
• 2.3 Структурирование и функциональный анализ
• 2.4 Анализ потенциальных отказов и оценка достигнутого уровня качества рассматриваемого объекта
• 2.5 Условия эффективного использования FMEA
• 2.6 Практическое применение FMEA-анализа в процессе производства кетчупа
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

В настоящее время качество продукции ценится очень высоко. Чем лучше качество, тем больше потребители готовы платить за него, лишь бы оно действительно было лучшим.

Как же в наше время предприятия пытаются достигнуть высокого уровня качества? Руководители этих предприятий внедряют систему менеджмента качества, которая включает в себя использование различных методов по улучшению качества. Одним из таких методов является метод FMEA. кетчуп экономический качество

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis - анализ характера и последствий отказов) позволяет уменьшить риск и снизить затраты на производство. Вся суть метода и его использование будут описаны позже, а сейчас хотелось бы отметить, что метод достаточно эффективен, но требует знаний и терпения, так как выгода от использования данного метода почувствуется только через год (минимум) его активного использования.

Также, метод подразумевает постоянную работу в команде и активное использование умственного труда, нежели физического.

Так что, можно сказать, что данный метод не только улучшает качество продукции или процессов, но ещё и качество работы сотрудников в организации. Тем, что он учит работать в команде и творчески подходить к такой рутинной деятельности, как работа на предприятии.

В своей курсовой работе я постаралась как можно более подробно и понятно описать суть FMEA-методологии, процедуру и условия эффективного применения. Кроме всего прочего в курсовой описаны основные виды FMEA, экономическая целесообразность его применения и применение данной методологии в нашей стране.

Также в своей курсовой работе я рассмотрела пример применения этой методологии на практике.

1. Описание метода FMEA

Методика FMEA появилась в 50-х годах прошлого столетия. Впервые требования к выполнению анализа отказов (Failure Analysis) были сформулированы в спецификациях систем управления полетами BMC США. В 1960-х годах эта методика была использована НАСА в процессе выполнения лунной программы Apollo. В 1970-х годах идеи FMEA были подхвачены атомной промышленностью, тяжелым машиностроением и разработчиками программного обеспечения. В 1980-е годы FMEA стали активно применять производители автомобилей, гражданской электроники и предприятия общего машиностроения. К концу XX века методика FMEA применялась почти во всех производственных отраслях, включая нефтехимию и энергетику. Сегодня FMEA, как один из инструментов в системе оценки рисков, также используется и в самых разнообразных «нематериальных сферах», таких как финансы, маркетинг, закупки, IT, человеческие ресурсы и даже здравоохранение.

Несмотря на своей почтенный возраст, методика FMEA активно развивается. Требования по выполнению FMEA включены в руководства по качеству ведущих компаний мира в области электроники, таких как Intel, National Semiconductor, NEC, Sony и многих других.

Проведенный в 2007 году опрос 370 предприятий электронной промышленности, расположенных в Малайзии, показал, что методика FMEA применяется во всех компаниях, основанных японскими корпорациями. По мнению автором исследования, использование FMEA - один из факторов высокой конкурентоспособности японских предприятий. Более того, среди множества других методик «создания качества» FMEA применяется наиболее часто.

Космическое ведомство США, фактически являясь «родоначальником» FMEA, в 2000 году выпустило специальный библиографический сборник, охватывающий 10 основных направлений применения FMEA. Сам список направлений более чем убедительно показывает широту применения этой методики:

A. Авиация (Aeronautics)

B. Космонавтика (Astronautics)

C. Химия и материаловедение (Chemistry and Materials)

D. Инженерия (Engineering)

E. Науки о Земле (Geosciences)

F. Биология, медицина (Life Sciences)

G. Математика и вычислительная техника (Mathematical and Computer Sciences)

H. Физика (Physics)

I. Социальные науки и информатика (Social and Information Sciences)

J. Науки о космосе (Space Sciences)

K. Общие подходы (General)

Проведение FMEA полностью соответствует требованиям ИСО 9001 и, соответственно, стандартов, созданных на его основе, в соответствии с которыми «организация должна определять действия в целях устранения причин несоответствий для предупреждения их появления». А применение FMEA в сочетании с такими инструментами, как план управления и статистическое управление процессами позволяет организовать системную деятельность по предупреждению несоответствий [5].

1.1 Суть метода, назначение и область применения

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 [3].

Метод FMEA идентифицирует и подтверждает критические и существенные характеристики, на которые необходимо воздействовать посредством изменений в проектировании, изменений технологического процесса, или включения в планы контроля технологического процесса.

Этот метод оценивает адекватность предлагаемых видов контроля и потребность в уменьшении риска при помощи изменений в плане проверки правильности проектирования или плане производственного контроля. Смысл оценки и предлагаемых мероприятий заключается в том, чтобы предотвратить отказы, не допуская их до заказчиков, таким образом, повышая удовлетворение заказчиков [1].

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.

Второй "кит" представляет собой особую структуру работы над проектом, которая ведётся "перекрёстно-функциональной" командой. Данная команда должна состоять из разнородных специалистов. 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.

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 [3].

Общие/сводные цели FMEA:

- улучшение качества, надежности и безопасности изделий и процессов, прошедших такую оценку;

- сокращение времени и затрат на доработку изделий;

- документация и отслеживание мероприятий, предпринятых для сокращения риска;

- помощь в разработке планов эксплуатационной надежности;

- помощь в разработке планов проверки правильности проектирования в части эксплуатационной надежности;

- содействие инженерам в определении первоочередности проблем и фокусировании на проблемах, связанных с изделием или процессом, и (или) помощь в предотвращении таких проблем;

- улучшение удовлетворенности заказчика (потребителя).

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 [1].

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 также происходить, когда пользователь совершает ошибочные действия, поэтому при применении метода FMEA следует учитывать и эти виды отказов.

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.

В настоящее время метод FMEA применяется как в технических, так и в других отраслях. При этом он не может быть продуктивно использован при анализе закупок, программном обеспечении и в других случаях.

FMEA - это эффективный инструмент повышения качества как для разработчиков и конструкторов, так и инженеров, связанных с организацией труда, процессами и производством.

FMEA - это общепринятый и самостоятельный инструмент, который подготавливает базу для дальнейшего применения аналитических и статистических методов [3].

FMEA - это не контроль извне, а мероприятие, способствующее качеству при собственной ответственности разработчиков и специалистов, занятых подготовкой производства [2].

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 и 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.

Можно выделить следующие особенности метода FMEA:

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. 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, то есть метод имеет целенаправленное значение для анализа функций системы, конструкций и процессов, контролирующий выполнение поставленных задач.

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 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.

7 Детализация. Метод рассматривает риск применения отдельных элементов объектов в соответствии с заданными функциями. Анализ дает картину отказа системы в целом на основе изучения отказов отдельных компонентов. Комбинация отказов не рассматривается.

8 Метод FMEA является формализованным аналитическим методом для систематизированного и полного определения и устранения потенциальных ошибок при планировании, конструировании на производстве.

9 Преимущество метода состоит в том, что его можно применять на ранних, наиболее важных стадиях планирования и создания продукции и процессов [3].

1.2 Виды FMEA

Объектами FMEA-анализа могут быть:

- конструкция изделия (FMEA-анализ конструкции);

- процесс производства продукции (FMEA-анализ процесса производства);

- бизнес-процессы (документооборот, финансовые процессы и др.) (FMEA-анализ бизнес-процессов);

- процесс эксплуатации изделия (FMEA-анализ процесса эксплуатации).

FMEA-анализ конструкции может проводиться как для разрабатываемой конструкции, так и для существующей. В рабочую группу по проведению анализа обычно входят представители отделов разработки, планирования производства, сбыта, обеспечения качества, представители опытного производства. Целью анализа является выявление потенциальных дефектов изделия, вызывающих наибольший риск потребителя, и внесение изменений в конструкцию изделия, которые бы позволили снизить такой риск.

FMEA-анализ процесса производства осуществляется ответственными службами планирования производства, обеспечения качества или производства с участием соответствующих специализированных отделов изготовителя и при необходимости - потребителя. FMEA-анализ процесса производства начинается на стадии технической подготовки производства и заканчивается до начала основных - монтажно-сборочных и т. п. работ. Целью FMEA-анализа процесса производства является обеспечение выполнения всех требований по качеству процесса производства и сборки путем внесения изменений в план процесса для технологических процессов с повышенным риском.

FMEA-анализ бизнес-процессов обычно производится в подразделениях, выполняющих данный бизнес-процесс. В проведении анализа, кроме представителей этих подразделений, участвуют представители службы обеспечения качества, представители подразделений, являющиеся внутренними потребителями результатов бизнес-процесса и подразделений, участвующих в выполнении этапов бизнес-процесса. Цель этого вида анализа - обеспечение качества выполнения запланированного бизнес-процесса. Выявленные в ходе анализа потенциальные причины дефектов и несоответствий позволят определить причину неустойчивости системы. Выработанные и корректирующие мероприятия должны обеспечить эффективность и результативность бизнес-процесса.

FMEA-анализ процесса эксплуатации проводится в том же составе, что и FMEA-анализ конструкции. Цель его проведения - формирование требований к конструкции изделия и условиям эксплуатации, обеспечивающим безопасность и удовлетворенность потребителя, то есть подготовка исходных данных как для процесса разработки конструкции, так и для последующего FMEA-анализа конструкции и процессов её изготовления [4].

Метод FMEA первоначально применялся только при анализе конструкций или процессов (классические методы FMEA конструкции и FMEA процесса). Между тем, метод FMEA развивался далее. Сегодня речь идет уже о FMEA комплексной системы. Теперь как продукция, так и относящийся к ней производственный процесс, рассматриваются как системы, которые находятся во взаимосвязи. Одну часть называют FMEA системы конструкции, а другую - FMEA системы процесса.

В классическом методе FMEA конструкции рассматриваются отказы конструкции, касающиеся функций продукции. С помощью использования данного метода в этом случае можно выявить проблемы, которые будут приводить к возникновению опасности, неисправности изделия или сокращения его срока службы. Ключевой вопрос: «Как изделие может стать дефектным?» Искомые причины (первопричины) - это слабые места конструкции. FMEA конструкции анализирует только сами компоненты (узлы и/или детали) относительно выполнения описанных функций. Подфункции (и выполняющие их элементы) упорядочиваются с помощью анализа исходной функции и дополняются известным или потенциальными видами отказов.

FMEA конструкции проводят с учетом технического задания для избежания ошибок как в конструкции самого продукта и его элементов, так и соответствующих ошибок в процессах, обусловленных особенностями конструкции [3].

Итогами проведения FMEA-конструкции может быть:

- определение качественных и количественных показателей вероятности возникновения дефекта;

- обнаружение слабых мест на стадии проекта, то есть таких деталей или частей проекта, которые можно рассматривать критически с точки зрения их влияния на общую надежность;

- текущая проверка способности качества выбранной конструкции с целью получения возможности наметить необходимые мероприятия по улучшению [2].

Классический метод FMEA процесса является частью метода FMEA системы процесса. Он может быть также взаимосвязан с методом FMEA конструкции и вытекать из него. В рамках классического метода FMEA процесса рассматриваются отказы, касающихся отдельных этапов процесса, а также зависимые отказы на основании предшествующих этапов процесса и отказов элементов изделия. К оцениваемым последствиям могут относиться как последующие этапы процесса, так и характеристики продукции. Анализируют все особенности конструкции относительно спланированного технологического процесса (изготовления и контроля) и определяют соответствие изготовления требованиям чертежей и перечню обязанностей исполнителей. Ключевой вопрос: «Как отказы и сбои в процессе могут повлиять на продукцию, эффективность процесса или безопасность?»

FMEA процессов используется при планировании процесса и его организации с учетом требований проектировщиков и конструкторов, заложенных в технической документации. Целью такого исследования является обеспечение качества продукции, воплощенного в технической документации [3].

1.3 Методы выполнения FMEA

Анализ возможных отказов изучаемой системы и их последствий для потребителей производится экспертным и расчетным методами. Ограниченность распространения расчетного метода вызвана необходимостью для его реализации информации о модели изучаемого объекта, взаимосвязях между его элементами, понимания природы происходящих в нем процессов.

Если рассматривать структуру объекта как иерархическую систему взаимосвязанных элементов (рисунок 2), возможны 3 стратегии (последовательности) изучения объекта:

- «снизу вверх» - то есть от отдельных элементов к объекту в целом;

- «сверху вниз» - от объекта в целом к его элементам;

- комбинированный.

Эти методы называют также соответственно структурным, функциональным и комбинированным.

Структурные методы FMEA относят к классу индуктивных методов (анализ «снизу вверх»), применяемых для относительно простых объектов, отказы которых могут быть четко локализованы, а последствия каждого отказа элементов выбранного начального уровня разукрупнения могут быть прослежены на всех вышестоящих уровнях структуры объекта.

Уровень разукрупнения объекта, начиная с которого (до которого) проводят FMEA на определенном этапе его разработки, устанавливают, исходя из:

- требуемых результатов анализа;

- степени отработанности конструкторской, технологической и эксплуатационной документации;

- наличия необходимых исходных данных;

- степени новизны конструкции объекта и его составных частей, технологий изготовления, условий эксплуатации.

При прочих равных условиях, чем выше уровень отработанности конструкции и технологии изготовления объекта и его составных частей, тем меньший уровень детализации допускается при анализе, и, наоборот, объекты, содержащие принципиально новые конструктивно-технологические решения, построенные на новой элементной базе, требуют углубленного, более детализированного анализа.

Основная цель анализа «снизу вверх» - оценка степени влияния отказов составных частей системы на выполнение ею своих функций.

Последствия отказов элементов по влиянию на единицы более высокого уровня деления классифицируются как:

- локальные, не вызывающие отказы элементов более высокого уровня;

- промежуточные, связанные с отказами элементов следующего уровня деления объектов;

- конечные, приводящие к отказу объекта.

По степени тяжести конечных последствий отказы подразделяют на 4 категории:

- категория I - катастрофический отказ;

- категория II - существенный отказ, приводящий к невыполнению объектом своих функций;

- категория III - промежуточный (маргинальный) отказ, приводящий к экономическим потерям;

- категория IV - несущественный (незначительный) отказ, который не относится к вышеперечисленным категориям.

Алгоритм FMEA структурным методом включает следующие основные операции:

- в соответствии с планом анализа устанавливают минимальный уровень разукрупнения, с которого начинают FMEA;

- на основе функциональной блок-схемы объекта идентифицируют все элементы выбранного уровня разукрупнения;

- для каждого идентифицированного элемента данного уровня на основе имеющихся классификаторов отказов, инженерного анализа, имеющихся априорных данных, опыта и знаний исследователя составляют перечень возможных видов отказов данного элемента;

- для каждого вида отказа выбранного элемента определяют его возможные последствия на рассматриваемом и следующих уровнях структуры объекта;

- для элементов, отказы которых определенного вида приводят к отказу объекта или снижению качества его функционирования, оценивают категорию тяжести последствий отказов или рассчитывают показатели критичности;

- повторяют описанные выше операции последовательно для элементов всех вышестоящих уровней разукрупнения. Последствия отказов элементов нижестоящего уровня, которые не могут быть выражены в виде влияния на функционирование элементов рассматриваемого уровня, рассматривают как самостоятельные виды отказов на этом уровне;

- выделяют отказы, категория тяжести последствий или оценки показателей критичности которых превосходят пределы, установленные планом анализа, а элементы, соответствующие этим отказам, включают в перечень критичных элементов.

Для каждого критичного элемента:

- определяют наличие и оценивают достаточность предусмотренных средств и методов обнаружения, локализации и индикации отказов;

- определяют возможные меры, которые обеспечивают сохранение работоспособности объекта при возникновении данного отказа, и оценивают целесообразность их введения.

- определяют возможные меры по снижению отказов и оценивают их эффективность;

- определяют возможные способы предупреждения наиболее опасных последствий отказов.

При углубленном анализе возможно рассмотрение на каждом уровне разукрупнения комбинаций отказов двух или более элементов.

Функциональные методы FMEA относят к классу дедуктивных («сверху вниз») методов, применяемых для сложных многофункциональных объектов, отказы, которые трудно априорно локализовать, и для которых характерны сложные зависимые отказы.

Основная цель анализа «сверху вниз» - определить критические отказы элементов и критические элементы объектов. Такой подход целесообразен при проведении анализа закупаемого оборудования, выбора поставщиков комплектующих элементов, анализе запасных частей.

Алгоритм FMEA функциональным методом включает следующие операции:

- идентифицируют все функции, выполняемые объектом;

- для каждой функции на основе априорных данных, опыта исследования, инженерного анализа и другими доступными способами определяют перечень возможных нарушений (отклонений) данной функции;

- для каждого нарушения функции оценивают качественно тяжесть возможных последствий этого нарушения или количественно - ожидаемый ущерб;

- выделяют критические нарушения функции, тяжесть возможных последствий, которых или ущерб от которых превосходит пределы, установленные планом анализа;

- для каждого выделенного критического нарушения, принимая его возникновение в качестве «вершинного бытия», строят дерево отказов, охватывающее отказы элементов всех уровней разукрупнения, вплоть до нижнего уровня, установленного планом анализа;

- с помощью построенного дерева выделяют одиночные элементы, приводящие к критическому нарушению функции изделия, и сочетания элементов, совместные отказы которых ведут к указанному нарушению;

- оценивают вероятности отказов одиночных элементов и вероятности выделенных комбинаций отказов элементов, с использованием которых при проведении FMEA рассчитывают показатели критичности соответствующих отказов (сочетаний отказов);

- составляют перечни критичных элементов.

Для сложных объектов FMEA проводят, как правило, комбинированными методами, сочетающими элементы структурных и функциональных методов.

Учитывая формализм расчета критичности отказов и высокую наглядность подхода, начиная с 1970-х годов, интенсивно развиваются компьютерные методы FMEA. Так как для сложных систем необходимо провести много предварительных расчетов и оформить большое число документов, то применение компьютеров оказывается весьма полезным.

Одно из новых направлений FMEA связано с применением теории нечетких множеств для расчета критичности отказов. Перспективность этого подхода обусловлена тем, что расчет критичности во многом основан на экспертных оценках (особенно на ранних стадиях проектирования), что не позволяет оперировать точно заданными величинами. Применение методологии нечетких множеств обеспечивает подключение мощного аппарата экспертных систем в FMEA, что повышает его эффективность [4].

1.4 Экономическая целесообразность применения метода

Рациональность проведения FMEA подтверждается с точки зрения экономики. 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, её разработка, изготовление образца, установочная (пилотная) серия, серийное производство, эксплуатация потребителем».

Опыт зарубежных предприятий показывает, что ощутимые результаты от внедрения методологии FMEA появляются уже через 12-18 месяцев после начала освоения методологии и далее обеспечивается устойчивый положительный эффект.

Экономические расчеты по эффективности применения метода FMEA должны учитывать следующие положительный факторы:

- предупреждение дефектов в конструкции и технологии;

- исключение отзыва продукции из-за пропущенных ошибок, снижение опасности обратного отзыва изделий за счет систематического отслеживания возникновения ошибок;

- распознавание слабых мест, повышение эффективности системы качества;

- систематический анализ современных достижений для избежания повторных дефектов;

- выполнение требований заказчика, сохранение и повышение конкурентоспособности, а также авторитета (имиджа) фирмы;

- информированность сотрудников, лучшее понимание задач и сознание необходимости качества - мотивация качественного труда;

- исключение кризисной ситуации;

- сокращение сроков проектирования, уменьшение объемов дорогостоящих испытаний;

- планирование на ранних стадиях средств производства и контроля, оптимизация использования всех ресурсов;

- ослабление влияния барьеров между службами [3].

Опыт преуспевающих предприятий мира показывает, что успешно решить проблемы разработки и постановки продукции на производство можно только силами группы разнородных специалистов - межфункциональной FMEA-команды, которая работает по специальной методике. По оценке журнала Quality Progress, сегодня в развитых странах не менее 80 % разработок технических изделий и технологий их производства проводится с применением FMEA-методологии.

«Зачем все это? - спросит скептик. - Ведь существует же сегодня, например, согласование на технологичность при разработке конструкции. И другие виды согласования также есть. Нужны просто очень грамотные специалисты».

Однако, как показывает опыт, именно работа командой дает качественно другой результат. Неоднократно приходилось наблюдать, когда очень опытные специалисты различных специализаций садятся вместе за рабочий стол и работают в одной FMEA-команде, сообщая друг другу очень много новой информации. И все это учитывается сразу, а не потом, поэтому и получается сразу вполне удовлетворительная конструкция и соответствующая технология [4].

Следует отметить, что первоначальное использование метода FMEA требует значительных затрат. Только при достаточном накоплении опыта применения и статистических данных по причинам нарушения работоспособности и вероятности их появления, затраты не только быстро окупаются, но и дают значительный экономический эффект соотносительно «Правила десяти».

В соответствии с «Правилом десяти» примерное соотношение между затратами на устранение ошибок на выделенных этапах выглядит следующим образом (рисунок 4): 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 - 10Q*100Q=1000Q, на стадии контроля - 10Q*100Q*1000Q=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 0,1Q*Q*10Q*100Q*1000Q*10000Q=1000000000Q. Рассуждая аналогичным образом можно проследить зависимость между затратами на устранение ошибки, местом её возникновения и временем её обнаружения [3].

1.5 FMEA в России

В России, как это, к сожалению, часто случается в нашей стране, рекомендации по применению FMEA появились со значительным опозданием. Перевод международного стандарта IEC 812 был выпущен только в 1987 году, и лишь в середине 90-х на его основе был выпущен первый стандарт ГОСТ 27.310-95. В это же время ЦНИИИ 22 МО РФ выпустил рекомендации по надежностно-ориентированному проектированию и изготовлению, в которых декларировалась обязательность применения методики FMEA на всех этапах создания радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). В 2006 году Международная электротехническая комиссия (МЭК) выпустила обновленную версию стандарта по FMEA, российская версия которого получила обозначение ГОСТ 51901.12.

Сегодня многие отечественные специалисты в самых разных отраслях промышленности оценили эффективность этой методики. Вне всяких сомнений, методика FMEA давно ожидаема среди российского инженерного сообщества. Это показывают результаты опроса специалистов, освоивших FMEA, которые оценили степень его практической полезности в среднем на 8,5 баллов по 10-балльной шкале. При этом часть опрошенных считает, что эта методология должна стать обязательной, необходимо запретить проектирование без её применения. Регламентированное применение FMEA в процессе разработки и производства должно существенно улучшить качество производимой продукции и повысить её конкурентоспособность.

Группа компаний «Приоритет» уже на протяжении более 10 лет занимается вопросами внедрения методики FMEA на российских предприятиях. Практика показала, что освоение FMEA дает предприятиям очевидные преимущества:

- интенсивный обмен информацией дает эффект взаимообучения, передачи инженерного опыта и повышения квалификации членов команды в смежных областях;

- командная работа стимулирует возникновение новых технических идей, причем многие из них доходят до уровня патентов;

- нередко команда способна выявить недостатки конструкции технологии, которые сами авторы не в состоянии увидеть из-за излишней «привязанности» к своему детищу;

- снижаются потери, связанные с доработками и изменениями на стадии производства;

- улучшается репутация предприятия, потребитель сразу получает завершенные и качественные изделия, а не «сырые» продукты, на доработку которых иной раз требуются годы.

Однако надо иметь в виду, что российский путь внедрения и развития FMEA несколько отличается от западного - из-за специфичных «болезней» российского управления. Производственные войны и баррикады, разрыв доверия, дисбаланс ответственности, полномочий и взаимодействия, агрессивность к лидерам и к лидерству - все это, конечно, очень сильно тормозит развитие прогрессивных методов и технологий производства. Лечение этих болезней требует освоения непривычных для российского инженерного сообщества категорий, таких как лидерство, командная работа, ориентация на потребителя (конечного пользователя продукции) и прочих факторов, без развития которых сегодня вряд ли можно рассчитывать на достижение предприятием мирового уровня в надежности и качестве продукции [5].

2. Процедура FMEA

2.1 Планирование

Предприятия, берущие за основу деятельности современные методы обеспечения качества и конкурентоспособности, обычно имеют в службе «Управления качеством» специально подготовленного координатора, наделенного полномочиями по определению места и задач проведения FMEA, планированию и координации проектов FMEA, обеспечению методическими указаниями и решению вопросов проведения соответствующего обучения. При этом рекомендуется следующая схема.

План проведения FMEA должен устанавливать:

- стадии жизненного цикла объекта и соответствующие им этапы видов работ, на которых проводят анализ (в дальнейшем этапы анализа, или этапы);

- виды и методы анализа на каждом этапе со ссылками на соответствующие нормативные документы и методики. При отсутствии необходимых документов план должен предусматривать разработку соответствующих методик FMEA рассматриваемого объекта;

- уровни разукрупнения объекта, начиная с которого (до которого) проводят анализ на каждом этапе;

- сроки проведения анализа на каждом этапе, распределение ответственности за его проведение и реализацию результатов, сроки, формы и правила отчетности по результатам анализа;

- порядок контроля над проведением и реализацией результатов анализа со стороны руководства организации-разработчика и заказчика (потребителя) [4].



2.2 Подготовка к работе

На первом этапе организации работ для выполнения FMEA создается FMEA-команда, состав которой определяется видом FMEA.

FMEA-команда (межфункциональная команда) представляет собой временный коллектив из разных специалистов, созданный специально для цели анализа и доработки конструкции и/или процесса изготовления данного технического объекта.

При FMEA конструкции (DFMEA) в команду обычно входит конструктор (разработчик изучаемой конструкции), технологи по механообработке и сборке, испытатель, представители служб маркетинга, сервиса, управления качеством. При FMEA процесса (PFMEA) в команду обычно входят технолог (разработчик изучаемого процесса), конструктор, представители служб сервиса, организации производства, управления качеством [4].

Для эффективной работы FMEA-команды число участников не должно превышать 4-8 человек. Ответственность проведения FMEA лежит на том отделе, который разрабатывает анализируемый объект. Желательно также приглашать представителей со стороны.

При анализе действующих производственных процессов бывает также полезно объединение в команду участников, выполняющих отдельные операции.

FMEA-команда может в процессе работы расширяться для выполнения специальных задач [3].

Рекомендуется, чтобы члены DFMEA-команды в совокупности имели практический опыт в следующих областях деятельности:

- конструирование аналогичных технических объектов, различные конструкторские решения;

- процессы производства компонентов и их сборка;

- технология контроля в ходе изготовления;

- техническое обслуживание и ремонт;

- испытания;

- анализ поведения аналогичных технических объектов;

Рекомендуется, чтобы члены PFMEA-команды в совокупности имели практический опыт в следующих областях деятельности:

- конструирование аналогичных технических объектов;

- процессы производства компонентов и их сборка;

- технология контроля в ходе изготовления;

- анализ соответствующих технологических процессов, возможные альтернативные технологические процессы;

- анализ частоты дефектов и контроля работы соответствующего оборудования и персонала [4].

Каждый из участников привносит в групповую работу свои профессиональные знания и опыт в той сфере, которую охватывает служба, направившая его для участия в FMEA. Но для успешной работы группы бывает, необходим специалист, который может быть имеет менее глубокие знания по отдельным инженерным направлениям, по сравнению со специалистами соответствующих служб, но зато обладает опытом и знаниями для проведения самого анализа. Такого специалиста называют модератором. Модератор выполняет следующие функции:

- участвует в планировании проектов FMEA;

- подготавливает, организует, целенаправленно координирует и активизирует работу группы;

- оценивает и представляет результаты работы группы;

- информирует участников по запланированным и уже проведенным FMEA;

- берет на себя программное и компьютерное обеспечение.

Модератор может участвовать в работе нескольких групп. Модератор обычно подчинен отделу - разработчику исследуемого объекта. Как уже упоминалось ранее, ответственным исполнителем проекта FMEA является тот отдел, который разрабатывает исследуемый объект [3]. Иначе говоря, ответственным в DFMEA-команде является конструктор, а в PFMEA-команде - технолог.

Обучение участников команды методике проведения FMEA желательно начинать с информационного семинара для руководства. Отдельные семинары желательно организовать для модераторов и координаторов, а затем провести семинар для участников рабочей группы.

Также, происходит сбор и изучение материалов, необходимых для проведения анализа. К таким материалам относят:

- чертежи, спецификации;

- технологические схемы;

- цели качества по данному виду продукции;

- список важнейших проблем управления качеством;

- технические требования к системе;

- данные о взаимозависимостях;

- законодательные документы, нормы, требования техники безопасности;

- протоколы, карты сбора информации, планы ввода;

- описания функций;

- информацию о проблемах самой продукции, применяемых методов, материалах;

- информацию о сравнимых видах продукции, выпускаемых предприятием;

- планы проведения контроля сравнимых видов продукции;

- каталоги с описанием причин, видов несоответствий и их последствий;

- перечень принятых мероприятий по предупреждению несоответствий и контрольных мероприятий;

- перечень критериев возникновения отказов, их значений, частоты появления;

- отчеты о проведенных экспериментах;

- формуляры FMEA, расчетные программы.

Безусловно, к каждому виду анализа какого-либо объекта требуются не все перечисленные документы и материалы, а иногда и другие, дополнительные сведения.

Если предприятие впервые начинает применят FMEA, то некоторых из перечисленных материалов может вообще не оказаться. Но так как без них невозможно провести анализ и поиск потенциальных причин отказов, а также обеспечить в целом конкурентоспособность продукции и жизнеспособность предприятия, то необходимо организовать сбор необходимой информации по прошлому опыту работы и предусмотреть систематическое его пополнение [3].

2.3 Структурирование и функциональный анализ

Для проведения анализа необходимо рассматривать состояние объекта как исходную ситуацию. При этом предполагается, что все его компоненты исправны. Если важно несколько состояний объекта (вследствие различных функций при определенной эксплуатации), то естественно проводится раздельный анализ.

Метод FMEA предусматривает обязательную структуризацию объекта с определением и анализом выполняемых им функций.

Детализация объекта позволяет наиболее точно учесть функциональные признаки работы объектов и грамотно использовать накопленный опыт работы. Нужно иметь четкую ясность в отношении технических функций каждой системы и подфункций её элементов. При анализе конструкции выделяют узлы, подузлы и детали, а процессов - отдельные этапы работы. Важными являются те функции, которые переносят, рассматриваемы элемент на расположенную выше по иерархии систему. Таким образом, здесь необходимо проведение анализа комплексной системы, FMEA конструкции и FMEA системы процесса/процесса.

При использовании анализа характера и последствий отказов для процессов главным является деятельность. Необходимо точное описание отдельных рабочих операций со всеми требуемыми ступенями в порядке их выполнения и выделение всех элементов, которые влияют на качество производства. Если обслуживающий персонал в ходе процесса выполняет определенные функции, то эту деятельность в сфере анализа последствий отказов нужно рассматривать как часть системы. Выполняемые персоналом функции должны исследоваться отдельно с точки зрения таких отказов, как: задание не выполняется, выполняется по несоответствующей инструкции и др.

Разбив объект по иерархическим уровням, его затем рассматривают как многоуровневую структуру. В соответствии с принципом приоритета необходимо оценить качество объекта на каждом из уровней, начиная с верхнего и заканчивая нижним (или наоборот). При этом может выясниться, что некоторые из подсистем или компонентов уже анализировались методом FMEA, поэтому повторение анализа для них становится ненужным.

Анализ исходит из отказов отдельных компонентов, причем комбинации отказов не рассматриваются. Метод не дает количественного значения надежности рассматриваемой системы. Цель FMEA - оценка системы или проекта системы в отношении отказа отдельных компонентов и их взаимосвязей [3].

2.4 Анализ потенциальных отказов и оценка достигнутого уровня качества рассматриваемого объекта

Анализ характера и последствий отказов производится с использованием приоритетного числа риска (далее ПЧР), который показывает, какие возможные отказы (и их причины) являются наиболее существенными (относительный приоритет отдельных отказов/причин), а, следовательно, по каким из них следует принимать предупреждающие меры в первую очередь. Анализ производится с использованием коэффициентов, принимающих во внимание все три указанные важнейшие факторы влияния на качество продукции. К этим коэффициентам относятся:

S - коэффициент, учитывающий значение последствий отказов (тяжесть последствий проявления причин отказов) для потребителя. Потребителем конструкции всегда является конечный потребитель (покупатель). При анализе процесса потребителем считают того, кто принимает результат предыдущего этапа (а также конечного потребителя) [3].

Балл значимости изменяется от 1 для наименее значимых по ущербу дефектов до 10 - для наиболее значимых .

D - коэффициент, учитывающий вероятность, с которой отказ или его причина не могут быть обнаружены до возникновения последствий у потребителя. Нужно отметить, что вероятность пропуска (необнаружения) причины численно равна среднему выходному уровню дефектности [3].

Балл обнаружения изменяется от 10 для практически не обнаруживаемых дефектов до 1 - для практически достоверно обнаруживаемых дефектов .

O - коэффициент, учитывающий вероятность отказа. При определении вероятности исходят из того, что отказ не обнаружится до тех пор, пока потребитель не начнет пользоваться изделием [3].

Балл возникновения изменяется от 1 для самых редко возникающих дефектов до 10 - для дефектов, возникающих почти всегда.

После получения экспертных оценок S, D, O вычисляют ПЧР по формуле:

ПЧР = S · O · D (1)



Для дефектов, имеющих несколько причин, определяют соответственно несколько ПЧР. Каждое ПЧР может иметь значение от 1 до 1000.

Для приоритетного числа риска должна быть заранее установлена критическая граница (ПЧРгр) в пределах от 100 до 125. По усмотрению службы маркетинга и других служб предприятия для некоторых возможных дефектов ПЧР может быть установлено менее 100. Снижение ПЧРгр соответствует созданию более высококачественных и надежных объектов и процессов. Некоторые зарубежные предприятия-лидеры, давно использующие методологию FMEA, сейчас работают с ПЧРгр = 30-50 [4].

Следует обращать внимание на устранение тех причин, которые характеризуются наибольшими значениями коэффициента риска. Обычно считают опасными причины при ПЧР > ПЧРгр. Однако нужно иметь в виду, что часто оценка, бывает, субъективна, и вывод о необходимости только, чтобы было ПЧР < ПЧРгр дезориентирует. Некоторые фирмы считают, что если хотя бы один из коэффициентов S, O, D имеет значение равное 10, то при любом значении ПЧР следует проводить анализ FMEA. Правильным может быть только подход, при котором все приведенные причины дефектов проверяются на возможность проведения мероприятий по их устранению. При этом в связи с затратами ориентируются на убывающую величину ПЧР, те есть ПЧР устанавливает приоритет последовательности необходимых мероприятий [3].

Количественному анализу последствий отказов с помощью ПЧР может предшествовать их качественный анализ с помощью рекомендованной МЭК классификационной матрицы оценки частоты и значимости отказов по категориям I-IV.

Отнесение отказов к одной из групп (A, B, C, D) требует следующих действий FMEA-команды:

A - обязателен углубленный количественный анализ критичности;

B - желателен количественный анализ критичности;

C - можно ограничиться качественным анализом;

D - анализ не требуется.

Причины отказов, попавших в группу A, подлежат безусловному устранению при проектировании путем изменения конструкции, увеличения соответствующих запасов прочности, устойчивости и т.п., смягчения условий эксплуатации и пр. Причины отказов, попавших в группы B и C, требуют дальнейшего анализа, уточнения механизмов отказов, характера деградационных процессов и других факторов, важных для более полного описания отказа. В результате могут быть приняты решения о доработке оборудования, изменении регламента технического обслуживания и ремонта, увеличение частоты и глубины диагностирования или другие корректирующие меры. Отказы группы B и C вносятся в специальный перечень для последующего анализа и контроля. Причины отказов группы D не требуют дополнительного анализа.

После расчетов ПЧР составляют перечень дефектов (причин), для которых значение ПЧР превышает ПЧРгр. Именно для них и следует далее вести доработку конструкции и/или производственного процесса [4].

Важнейшим этапом анализа характера и последствий отказов является проведение целенаправленных мероприятий по предупреждению дефектов. Эти мероприятия должны вести к одному из следующих результатов:

- избежанию причин отказов;

- снижению вероятности появления отказа;

- снижению влияния первопричины на появление отказа и тяжесть его последствий;

- повышению вероятности обнаружения отказа на предприятии до момента поставки продукции потребителю;

Алгоритм проведения FMEA приведен на рисунке 6.

План проведения FMEA:

а) подготовка и планирование:

- планирование. Постановка целей и задач;

- уточнение состава рабочей группы;

б) функциональный анализ;

в) анализ потенциальных отказов:

- виды потенциальных отказов;

- последствия отказов;

- меры по обнаружению;

- причины отказов;

- меры по избежанию причин отказов;

г) оценка достигнутого состояния:

- вероятность возникновения отказа - показатель S;

- вероятность обнаружения отказа - показатель D;

- тяжесть последствий дефекта - показатель O;

- ПЧР = SDO;

- сравнение ПЧР и ПЧРгр;

д) улучшение качества:

- после идей улучшения качества (рабочей группы);

- возможные мероприятия по улучшению;

е) анализ и выбор мероприятий по улучшению:

- определение S, D, O;

- ПЧР;

- анализ затрат и сроков;

- выбор мероприятий по улучшению;

- указание ответственного и сроков выполнения;

ж) реализация выбранных мероприятий:

- реализация мероприятий;

- актуализация FMEA.

Анализ производится при заполнении формуляра в виде таблицы 6. Следует отметить, что применяется несколько видов формуляров. В некоторых формулярах объединяют расчет ПЧР для первоначального варианта конструкции или процесса и затем после его улучшения. Здесь рекомендуется использовать формуляр, который применяется отдельно для первоначальных и последующих измененных вариантов.

В головной части формуляра последовательно в графах трех строк указывают следующее:

- предприятие (фирма) и название анализируемого продукта или процесса;

- регистрационный номер формуляра;

- ответственный исполнитель;