Анализ видов, последствий и критичности отказов
Изучается каждый основной компонент системы с целью определения путей его перехода в аварийное состояние. Анализ является преимущественно качественным и проводится по принципу «снизу вверх» при условии появления аварийных состояний «одно за раз».
Анализ видов, последствий и критичности отказов существенно более детален, чем анализ с помощью «дерева неисправностей», так как выявляются все возможные виды отказов или аварийные ситуации для каждого элемента системы.
Например, реле может отказать по следующим причинам:
– контакты не разомкнулись или не сомкнулись;
– запаздывание в замыкании или размыкании контактов;
– короткое замыкание контактов на корпус, источник питания, между контактами и в цепях управления;
– дребезг контактов (неустойчивый контакт);
– контактная дуга, генерирование помех;
– разрыв обмотки;
– короткое замыкание обмотки;
– низкое или высокое сопротивление обмотки;
– перегрев обмотки.
Для каждого вида отказа анализируются последствия, намечаются методы устранения или компенсации отказов и составляется перечень необходимых проверок.
Например, для баков, емкостей, трубопроводов этот перечень может быть следующим:
– переменные параметры (расход, количество, температура, давление, насыщение и т. д.);
– системы (нагрева, охлаждения, электропитания, управления и т. д.);
– особые состояния (обслуживание, включение, выключение, замена содержимого и т. д.);
– изменение условий или состояния (слишком большие, слишком малые, гидроудар, осадок, несмешиваемость, вибрация, разрыв, утечка и т. д.).
Используемые при анализе формы документов подобны применяемым при выполнении предварительного анализа опасностей, но в значительной степени детализированы.
Анализ критичности предусматривает классификацию каждого элемента в соответствии со степенью его влияния на выполнение общей задачи системой. Устанавливаются категории критичности для различных видов отказов:
Метод не дает количественной оценки возможных последствий или ущерба, но позволяет ответить на следующие вопросы:
– какой из элементов должен быть подвергнут детальному анализу с целью исключения опасностей, приводящих к возникновению аварий;
– какой элемент требует особого внимания в процессе производства;
– каковы нормативы входного контроля;
– где следует вводить специальные процедуры, правила безопасности и другие защитные мероприятия;
– как наиболее эффективно затратить средства для предотвращения
аварий.
7.3.3. Анализ диаграммы всех возможных
последствий несрабатывания или аварии системы
(«дерево неисправностей»)
Данный метод анализа представляет собой совокупность приемов количественного и качественного характера для распознавания условий и факторов, которые могут привести к нежелательному событию («вершинному событию»). Учтенные условия и факторы выстраивают в графическую цепь. Начиная с вершины, выявляются причины или аварийные состояния следующих, более низких функциональных уровней системы. Анализируются многие факторы, включая взаимодействия людей и физические явления.
Внимание концентрируется на тех воздействиях неисправности или аварии, которые имеют непосредственное отношение к вершине событий. Метод особенно полезен для анализа систем с множеством областей контакта и взаимодействий.
Представление события в виде графической схемы приводит к тому, что можно без особого труда понять поведение системы и поведение включенных в него факторов. В связи с громоздкостью «деревьев» их обработка может потребовать применения компьютерных систем. Из-за громоздкости затрудняется также проверка «дерева неисправностей».
В первую очередь метод используется при оценке риска для оценки вероятностей или частот неисправностей и аварий. В п 7.4 дано более детальное изложение метода.
7.3.4. Анализ диаграммы возможных последствий события
(«дерево событий»)
«Дерево событий» (ДС) – алгоритм рассмотрения событий, исходящих от основного события (аварийной ситуации). ДС используется для определения и анализа последовательности (вариантов) развития аварии, включающей сложные взаимодействия между техническими системами обеспечения безопасности. Вероятность каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается путем умножения вероятности основного события на вероятность конечного события. При его построении используется прямая логика. Все значения вероятности безотказной работы P очень малы. «Дерево» не дает численных решений.
Пример 7.1.
Допустим, путем выполнения предварительного анализа опасностей (ПАО) было выявлено, что критической частью реактора, т. е. подсистемой, с которой начинается риск, является система охлаждения реактора; таким образом, анализ начинается с просмотра последовательности возможных событий с момента разрушения трубопровода холодильной установки, называемого инициирующим событием, вероятность которого равна P(A)
(рис. 7.1), т. е. авария начинается с разрушения (поломки) трубопровода – событие A
.
Далее анализируются возможные варианты развития событий (B
, C
, D
и E
), которые могут последовать за разрушением трубопровода. На рис. 7.1 изображено «дерево исходных событий», отображающее все возможные альтернативы.
На первой ветви рассматривается состояние электрического питания. Если питание есть, следующей подвергается анализу аварийная система охлаждения активной зоны реактора (АСОР). Отказ АСОР приводит к расплавлению топлива и к различным, в зависимости от целостности конструкции, утечкам радиоактивных продуктов.
Для анализа с использованием двоичной системы, в которой элементы либо выполняют свои функции, либо отказывают, число потенциальных отказов равно 2N – 1, где N – число рассматриваемых элементов. На практике исходное «дерево» можно упростить с помощью инженерной логики и свести к более простому дереву, изображенному в нижней части рис. 7.1.
В первую очередь представляет интерес вопрос о наличии электрического питания. Вопрос заключается в том, какова вероятность P B отказа электропитания и какое действие этот отказ оказывает на другие системы защиты. Если нет электрического питания, фактически никакие действия, предусмотренные на случай аварии с использованием для охлаждения активной зоны реактора распылителей, не могут производиться. В результате упрощенное «дерево событий» не содержит выбора в случае отсутствия электрического питания, и может произойти большая утечка, вероятность которой равна P A (P B ).
В случае, если отказ в подаче электрической энергии зависит от поломки трубопровода системы охлаждения реактора, вероятность P B следует подсчитывать как условную вероятность для учета этой зависимости. Если электрическое питание имеется, следующие варианты при анализе зависят от состояния АСОР. Она может работать или не работать, и ее отказ с вероятностью P C 1 ведет к последовательности событий, изображенной на рис. 7.1.
Рис. 7.1. «Дерево событий»
Следует обратить внимание на то, что для рассматриваемой системы возможны различные варианты развития аварии. Если система удаления радиоактивных материалов работоспособна, радиоактивные утечки меньше, чем в случае ее отказа. Конечно, отказ в общем случае ведет к последовательности событий с меньшей вероятностью, чем в случае работоспособности.
Рис. 7.2. Гистограмма вероятностей для различных величин утечек
Рассмотрев все варианты «дерева», можно получить спектр возможных утечек и соответствующие вероятности для различных последовательностей развития аварии (рис. 7.2). Верхняя линия «дерева» является основным вариантом аварии реактора. При данной последовательности предполагается, что трубопровод разрушается, а все системы обеспечения безопасности сохраняют работоспособность.
Анализ видов и последствий отказов компонентов технической и функциональной структур проектируемой системы является первым этапом проектного исследования надежности и безопасности. Общепринятой международной аббревиатурой для обозначения анализа видов и последствий отказов является FMEA (failure mode and effect analysis). Этот вид анализа относится к классу предварительного качественного и упрощенного количественного анализа на стадии проектирования. Если проводятся количественные оценки, то употребляется термин FMECA (failure mode, effect and criticality analysis – анализ видов, последствий и критичности отказов). Первые опыты проведения FMEA относятся к аэрокосмическим проектам 60-х годов СССР и США. В 80-х годах процедуры FMEA стали внедряться в автомобильной промышленности США в Ford Motor Company. В настоящее время анализ видов и последствий отказов является обязательным этапом проектной оценки надежности и безопасности объектов космической, авиастроительной, атомной, химико-технологической, газо-нефтеперерабатывающих и др. отраслей. В областях, где этот этап не является обязательным, возникают опасные инциденты, приводящие к большим экономическим и экологическим потерям и угрожающие жизни и здоровью людей. Достаточно вспомнить драматические события обрушения публичных московских зданий, построенных по проектам, где дефект лишь одного элемента несущей конструкции (штифта, колонны) привел к катастрофическим последствиям.
Можно выделить три основные цели проведения FMEA
- выявление потенциально-возможных видов отказов компонентов системы и определение их влияния на систему в целом и возможно окружающую среду
- классификация видов отказов по уровням критичности или по уровням критичности и частоте возникновения (FMECA)
- выдача рекомендаций по пересмотру проектных решений с целью компенсации или устранения опасных видов отказов
FMEA является наиболее стандартизованной областью “надежностных” исследований. Процедура проведения и вид входной/выходной документации регламентируется соответствующими стандартами. Международно признанными являются документы:
· MIL-STD-1629 Style FMECAs - руководство по проведению анализа видов и последствий отказов, оценки критичности, выявлению узких мест конструкций с точки зрения ремонтопригодности и живучести. Первоначально был ориентирован на военные применения.
· SAE J1739, AIG-FMEA3, FORD FMEA – пакет документов, регламентирующих проведение анализа видов и последствий отказов для объектов автомобильной промышленности, включая стадии проектирования и изготовления
· SAE ARP5580 – руководство по проведению FMEA как коммерческих, так и военных проектов, объединяющее положения MIL-STD-1629 и автомобильных стандартов. Введено понятие групп эквивалентных отказов, т.е. отказов, порождающих одинаковые последствиями и требующих проведения одинаковых корректирующих действий.
Общим для всех стандартов является то, что они регламентируют лишь последовательность и взаимосвязь этапов анализа, оставляя проектировщику свободу действий при конкретной реализации каждого этапа. Так, допускается произвольная настройка структуры таблиц FMEA, определение шкал частот возникновения отказов и тяжести последствий, введение дополнительных признаков классификации отказов и пр.
Этапы выполнения FMEA:
· построение и анализ функциональной и/или технической структур объекта
· анализ условий эксплуатации объекта
· анализ механизмов отказов элементов, критериев и видов отказов
· классификация (перечень) возможных последствий отказов
· анализ возможных способов предотвращения (уменьшения частоты) выделенных отказов (последствий отказов)
Техническая структура объекта анализа обычно имеет древовидное, иерархическое представление (рис.3). Возможные виды отказов перечисляются для компонентов нижнего уровня (листьев дерева), а их последствия оцениваются с точки зрения влияния на подсистемы следующего уровня (родительские узлы дерева) и объект в целом.
Рис.3. Иерархическое представление объекта анализа
На рис.4. приведен фрагмент таблицы FMEA, содержащий данные анализа видов и последствий отказов оборудования химико-технологического объекта.
Рис.4. Фрагмент таблицы FMEA.
При выполнении количественных оценок проектных решений по FMEA виды отказов компонентов принято характеризовать тремя параметрами: частота возникновения, степень обнаружения, тяжесть последствий. Так как анализ носит предварительный характер, то обычно используют балльные экспертные оценки этих параметров. Например, в ряде документов предлагаются следующие классификации видов отказов по частоте (таблица 2), по степени обнаружения (таблица 3), по тяжести последствий (таблица 4).
Таблица 2. Классификация отказов по частоте.
Анализ вида и последствий отказа - АВПО (Failure Mode and Effects Analysis - FMEA) применяется для качественной оценки надежности и безопасности технических систем. Анализ вида и последствий отказа представляет собой метод, позволяющий идентифицировать тяжесть последствий видов потенциальных отказов и обеспечить меры по снижению рисков. Существенной чертой этого метода является рассмотрение каждой системы в целом и каждой составной ее части (элемента) на предмет того, каким образом он может стать неисправным (вид и причина отказа) и как этот отказ воздействует на технологическую систему (последствия отказа). Термин «система» здесь понимается как совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов (ГОСТ Р 51901.12-2007 ) и используется для описания аппаратных (технических) средств, программного обеспечения (и их сочетания) или процесса. В общем случае АВПО применяют к отдельным видам отказов и их последствиям для системы в целом.
Рекомендуется проводить АВПО на ранних стадиях разработки системы (объекта, продукции), когда устранение или уменьшение количества и (или) видов отказов и их последствий является экономически более эффективным. Вместе с тем принципы АВПО могут применяться на всех стадиях жизненного цикла системы. Каждый вид отказа рассматривают как независимый. Таким образом, эта процедура не подходит для рассмотрения зависимых отказов или отказов, являющихся следствием последовательности нескольких событий.
Анализ вида и последствий отказа является методом анализа индуктивного типа, по схеме «снизу-вверх», с помощью которого систематически, на основе последовательного рассмотрения одного элемента за другим, анализируются все возможные виды отказов или аварийные ситуации и выявляются их результирующие воздействия на систему. Отдельные аварийные ситуации и виды отказов элементов выявляются и анализируются для того, чтобы определить их воздействие на другие элементы и систему в целом. Метод АВПО можно выполнить более детально, чем анализ с помощью дерева отказов, поскольку при этом необходимо рассматривать все возможные виды отказов или аварийные ситуации для каждого элемента системы. Например, реле может отказать по следующим причинам: контакты не разомкнулись; запаздывание в замыкании контактов; короткое замыкание контактов на корпус, источник питания, между контактами и в цепях управления; дребезжание контактов; неустойчивый электрический контакт; контактная дуга; разрыв обмотки и пр.
Примерами общих видов отказов могут являться:
- ? отказ в процессе функционирования;
- ? отказ, связанный с несрабатыванием в установленное время;
- ? отказ, связанный с непрекращением работы в установленное время;
- ? преждевременное включение и др.
Дополнительно для каждой категории оборудования должен быть составлен перечень необходимых проверок. Например, для резервуаров и другого емкостного оборудования такой перечень может включать:
- ? технологические параметры: объем, расход, температуру, давление и т.д.;
- ? вспомогательные системы: нагрева, охлаждения, электропитания, подачи, автоматического регулирования и т.д.;
- ? особые состояния оборудования: ввод в действие, обслуживание во время работы, вывод из действия, смену катализатора и т.д.;
- ? изменения условий или состояния оборудования: чрезмерное отклонение величины давления, гидроудар, осадок, вибрация, пожар, механическое повреждение, коррозия, разрыв, утечка, износ, взрыв и др.;
- ? характеристики контрольно-измерительных приборов и средств автоматики: чувствительность, настройка, запаздывание и т.д.
Метод предусматривает рассмотрение всех видов отказов по каждому элементу. Анализу подлежат причины и последствия отказа (локальные -для элемента и общие-для системы), методы обнаружения и условия компенсации отказа (например, резервирование элементов или мониторинг объекта). Оценкой значимости влияния последствий отказа на функционирование объекта является тяжесть отказа. Пример классификации по категории тяжести последствий при выполнении одного из типов АВПО (в качественной форме) приведен в табл. 5.3 (ГОСТ Р 51901.12-2007).
Таблица 5.3
Классификация по тяжести отказов
Окончание
Карта проверки по результатам АВПО представляет собой изложение самого метода АВПО, а ее форма подобна используемой при выполнении других качественных методов, в том числе экспертных оценок, с отличием в большей степени детализации. Метод АВПО ориентирован на аппаратуру и механические системы, прост для понимания, не требует применения математического аппарата. Такой анализ позволяет установить необходимость внесения изменений в конструкцию и оценить их влияние на надежность системы. К недостаткам метода следует отнести значительные затраты времени на реализацию, а также то, что он не учитывает сочетания отказов и человеческого фактора.
ВведениеПонять, чтобы предвидеть,
предвидеть, чтобы овладеть.
Люсьен Леви-Брюль
Вся история развития мира свидетельствует о постоянном стремлении человека к совершенствованию всего, что его окружает. Эта тенденция проявилась и в системе качества. Существенные изменения, конечно в сторону улучшения, претерпели международные стандарты ИСО серии 9000. Новая версия (2000г.) стандартов несёт в себе идею непрерывного совершенствования, одним из инструментов которого являются корректирующие и предупреждающие действия. Проведение последних предполагается в рамках анализа потенциальных дефектов, обнаружения места возможного проявления отказов и принятия мер для избежания их появления.
Такого построения системы менеджмента качества требует стандарт ГОСТ Р ИСО 9001. Как показано на рисунке 1, взятом из работы Харрингтона и показывающем плотность вероятности возникновения ошибки в функции времени – этапов создания, чаще всего ошибки бывают на этапах проектирования и подготовки производства. Это говорит о том, что процессы на этих этапах следует тщательно анализировать с целью предварительного обнаружения мест возможного проявления отказов.
Рациональность проведения подобного анализа подтверждается и 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, ее разработка, изготовление образца, установочная (пилотная) серия, серийное производство, эксплуатация потребителем".
Исунок 1 – Закон распределения ошибок
В соответствии с "Правилом десяти" примерное соотношение между затратами на устранение ошибок на выделенных этапах выглядит следующим образом (рисунок 2): 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 – 10Qх100Q=1000Q, на стадии контроля – 10Qx100Qx1000Q=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 0,1QхQх10Qх100Qх1000Qх10000Q=1000000000Q. Рассуждая аналогичным образом можно проследить зависимость между затратами на устранение ошибки, местом её возникновения и временем её обнаружения.
Одним из методов предупреждения появления ошибок является использование FMEA(Failure Mode and Effects Analysis - анализ характера и последствий отказов) – методологии. В данной лекции будет рассмотрена суть данной методологии, процедура и условия эффективного применения FMEA. Кроме того, в лекционном материале даются основные виды FMEA , приводятся экономические аспекты его применения. Студентам предлагаются типовые формы оценки и представления результатов анализа, а также порядок его проведения.
Также в предлагаемой лекции будут рассмотрены примеры анализа риска и последствий отказов.
Материал лекции составлен на основе зарубежных и отечественных публикаций.
Рисунок 2 - Соотношение расходов по устранению ошибок на разных этапах жизненного цикла продукции
1 Описание метода FMEA
1.1 Суть, назначение и область применения
Метод FMEA появился в США в середине шестидесятых годов и был использован впервые при разработке проекта космического корабля "Аполлон", а затем в медицине и ядерной технике. В 80-е годы метод получил дальнейшее развитие под названием FMEA и нашел применение также в автомобильной и других отраслях промышленного производства США, а затем в Европе и Японии. В некоторых областях промышленного производства метод стал основой обеспечения качества.
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 .
Аналогичная методология FMEA изложена в ГОСТ Р 51814.2 – 2001 Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов, ориентированном прежде всего на автомобильную промышленность. 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.
Интегральная (обобщенная) оценка критичности данного отказа вычисляется как произведение трёх оценок по трём указанным критериям и представляет собой приоритетный коэффициент риска. Эта обобщённая оценка может принимать значения от 1 до 1000, причём, чем она выше, тем больше вреда может принести данный дефект (отказ). Полученная оценка сравнивается с принятым на предприятии предельным значением приоритетного коэффициента риска. Если она больше него, то это означат, что данная конструкция и/или технология должны быть доработаны.
Второй "кит" представляет собой особую структуру работы над проектом, которая ведётся "перекрёстно-функциональной" командой. Данная команда должна состоять из разнородных специалистов. На рисунке 3 приведён пример состава такой команды. 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.
В свете ответственности за качество продукции, 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.
Профессиональная ответственность;
Постоянные члены;
Эпизодически привлекаемые члены.
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.
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.
короткое замыкание в электрическом шнуре;
подгорание хлеба вне зависимости от установленного на таймере времени;
слишком резкое поднятие механизмом приготовленных тостов, приводящее к их выскакиванию и падению на стол.
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.
FMEA - это эффективный инструмент повышения качества как для разработчиков и конструкторов, так и инженеров, связанных с организацией труда, процессами и производством. Он позволяет идентифицировать недостатки способа и самой продукции при новых разработках.
FMEA - это общепринятый и самостоятельный инструмент, который подготавливает базу для дальнейшего применения аналитических и статистических методов.
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 или 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.
Следует обратить внимание на необходимость внимательного рассмотрения особенностей метода FMEA и целей его применения. Этот метод, позволяющий исключить ошибки на ранней стадии создания продукции и процессов, исходит прежде всего из их детализации и строгого учета всех исполняемых функций. Он обладает значительной эффективностью при создании конкурентоспособной продукции в короткие сроки и значительно экономит время и средства. Однако этот метод не является всеобъемлющим. Он, например, не обеспечивает анализа и обобщения пожеланий заказчиков (покупателей). Какой объем багажного отделения должен быть в новом легковом автомобиле - большой, средний или маленький? То есть, при формировании перечня показателей качества помог бы метод "QFD" (Quality Function Deployment). Метод QFD осуществляет связь между ожиданиями заказчика и характеристиками продукции, компонентами комплексной продукции, процессами производства, а также отдельными технологиями для того, чтобы определить потребности в улучшении с учетом выполнения ожиданий заказчика и возрастающей конкуренции. При оценке надежности всей системы с учетом всевозможных отказов был бы целесообразен метод графов. На других этапах исследований бывает необходимо и полезно применение также статистического регулирования процессов, метода Тагути и других. Поэтому для создания конкурентоспособной продукции в короткие сроки предприятие само должно решить, какой набор методов анализа и планирования, дополнительно к FMEA, целесообразно применить для данной продукции и конкретных условий. Только при удачном совокупном подборе таких методов, система качества будет активно функционировать и соответствовать требованиям МС ИСО 9001 -2000, а предприятие будет иметь стабильно высокие прибыли. Удовлетворенный потребитель является лучшим показателем качества продукции и эффективной организации работы!
Подводя некоторый итог, можно выделить следующие особенности рассматриваемого метода:
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, которые будут рассмотрены ниже. 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.
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 при 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 сравне-нию 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.
^
1.2 Основные виды FMEA
Метод FMEA первоначально применялся обычно 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 - FMEAсистемы процесса (рисунок 4) .
В классическом методе FMEA конструкции рассматриваются отказы конструкции, касающиеся функций продукции. С помощью использования метода FMEA в данном 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 известными и потенциальными видами отказов. FMEA конструкции включает весь комплекс ноу-хау проектирования при критическом рассмотрении проекта для достижения лучшего результата. 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.
Рисунок 4 - Взаимосвязь некоторых видов FMEA
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, касающиеся 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. Здесь 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 (чертежах, спецификациях и др.). Целью такого исследования является обеспечение качества продукции, воплощенного в технической документации.
^
1.3 Экономические основы применения метода
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 на рисунке 5 приведено типовое соотношение затрат и выгод от применения FMEA-методологии. Следует отметить, что в приведенных графиках учтены затраты на обучение и дополнительное время работы высококвалифицированных специалистов в FMEA- командах.
В России эти затраты существенно ниже, поэтому эффект должен быть ещё большим .
Рисунок 5 - Соотношение затрат и выгод от применения FMEA-методологии
Экономические расчеты по эффективности применения метода FMEA должны учитывать следующие положительные 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 (ноу-хау) для избежания повторных дефектов;
выполнение требований заказчика, сохранение и повышение конкурентоспособности, а также авторитета (имиджа) фирмы;
информированность сотрудников, лучшее понимание задач и осознание 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.
Имеется опыт сокращения затрат на проведение FMEA при помощи классификации анализируемых элементов на типовые (стандартные) и специфические. Типовые элементы конструкции или процесса с основными функциями повторяются при создании новой продукции и процессов или их модернизаций. Типовые элементы при FMEA конструкции имеют название, например: зубчатые передачи, подшипники, муфты и другие. При этом FMEA процесса составляется независимо от вида продукта для типового (стандартного) этапа работы. Анализ типовых элементов в обобщенном виде не содержит оценки риска, которая производится лишь для конкретных условий и дополняет стандартные разработки.
При пользовании типовыми элементами необходимо при рассмотрении конкретной продукции или процесса дополнительно иметь описания специфических требований и условий работы, которые потребуются при числовой оценке показателей риска.
2 Процедура FMEA
^
2.1 Подготовка и планирование проведения FMEA
Метод FMEA, хотя и формализован, требует творческого подхода, знаний и опыта.
2.1.1 Планирование. Постановка целей и задач
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.
^
2.1.2 Формирование рабочей группы и подготовка к работе
Формирование рабочей группы.
В практических условиях анализ по методу FMEA производится при групповой работе с участием сотрудников заинтересованных служб и отделов: планирования, проектного, конструкторско- технологического, производственного, управления качеством, экспериментального и др. Для эффективной работы число участников обычно не должно превышать 4-5 человек. Ответственность проведения FMEA лежит на том отделе, который непосредственно разрабатывает анализируемый объект; например, ответственность за анализ системы лежит на проектном отделе, конструкции - на представителе проектного или конструкторского отдела (разработчике рассматриваемой конструкции), процесса - производственного или технологического отделов. Желательно также приглашать представителей со стороны.
При анализе действующих производственных процессов бывает также полезно объединение в группу участников, выполняющих отдельные операции.
Рабочие группы могут в процессе работы расширяться для выполнения специальных задач.
Каждый из участников привносит в групповую работу свои профессиональные знания и опыт в той сфере, которую охватывает служба, командировавшая 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 в организации проведения самого анализа. Такого специалиста называют модератором. Модератор 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 (рисунок 6). Как уже упоминалось ранее, ответственным исполнителем проекта FMEA является тот отдел (специалист, представляющий его), который разрабатывает исследуемый объект. В таблице 1 приведен примерный состав групп в зависимости от вида FMEA.
Таблица 1. Примерный состав рабочих групп FMEA
| FMEA Системы | FMEA Конструкции | FMEA Процесса |
 | ||
| Обозначения: - на постоянной основе; Ответственный; Временно |
||
При формировании групп разных видов и ступеней анализа соблюдается определенная преемственность участия специалистов, например, при анализе конструкций и процесса привлекается разработчик продукции - конструктор.
^ Обучение участников группы методике проведения FMEA. Желательно начинать с информационного семинара для руководства. Отдельные семинары желательно организовать для модераторов и координаторов, а затем уже провести семинар для участников рабочей группы.
^ Сбор и изучение материалов, необходимых для проведения анализа.
К материалам, собираемым рабочей группой, обычно 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 в качестве процесса рассматривается испытание продукции, то каждый участник по анализу планирования испытаний должен иметь документацию в виде предварительных схем испытаний и информацию обо всех методах испытаний, испытательных средствах и объемах испытаний. При планировании производства и сборе материала учитывают также те обстоятельства, когда участникам группы придется принимать решения по всем технологическим ступеням и операциям, а также по используемым рабочим средствам.
Если предприятие впервые начинает применять 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 требуемой информации по прошлому опыту работы и предусмотреть систематическое его пополнение. Этому, кстати, и поможет регулярное применение метода FMEA.
^
2.2 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 соответственно проводится раздельный анализ.
Метод FMEA предусматривает обязательную структуризацию объекта с определением и анализом выполняемых им функций.
Детализация объекта (иерархическое деление объекта по функциональным признакам на системы, подсистемы и т.д.) 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 рассматриваемый элемент на расположенную выше по иерархии систему. Таким образом, здесь необходимо проведение анализа комплексной системы, FMEA системы конструкции, 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 (например, насосов, клапанов и др.), 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 (компонент, элемент). Выполняемые персоналом функции (например, управление процессом, транспортным средством) должны исследоваться отдельно с точки зрения таких отказов, как: задание не выполняется, выполняется по несоответствующей инструкции, выполняется до/после установленного срока, выполняется неправильно 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 кончая нижним. 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, а не из комбинации отказов. Анализ дает картину всех возможных отказов системы на основе отказов отдельных компонентов, причем комбинации отказов не рассматриваются (детально комбинации отказов исследуются путем анализа графа дефектов). Метод не дает количественного значения надежности рассматриваемой системы. То есть, цель FMEA - оценка системы или проекта системы в отношении отказа отдельных компонентов и их взаимосвязей.
^
2.3 Анализ потенциальных отказов и оценка достигнутого уровня качества рассматриваемого объекта
Анализ характера и последствий отказов производится с использованием приоритетного коэффициента риска
К р = К п К н К о, (1)
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 :
К п - коэффициент, учитывающий значение последствий отказов (тяжесть последствий проявления причин отказов) для потребителя (таблица 2). Потребителем конструкции всегда является конечный потребитель (покупатель). При анализе процесса потребителем считают того, кто принимает результат предыдущего этапа (и, в конце концов, конечного потребителя).
К н - коэффициент, учитывающий вероятность Р н, с которой отказ или его причина не могут быть обнаружены до возникновения последствий непосредственно у потребителя (таблица 3). Нужно отметить, что вероятность пропуска (необнаружения) причины численно равна среднему выходному уровню дефектности.
К о - коэффициент, учитывающий вероятность Р о отказа. Обычно Р о =1- Р 6 , где Р б - вероятность отсутствия отказа (таблица 4 или рисунок 7, если вероятность отказа выражена в ррm). При определении Р о исходят из того, что отказ не обнаружится до тех пор, пока потребитель не начнет пользоваться изделием.
Таблица 2. Коэффициент К п, учитывающий значение последствий отказов для заказчика (внутреннего/внешнего)
| ^ Значение последствий отказа | Показатель |
| Вероятность, близкая к нулю, что дефект может иметь какие - либо ощутимые последствия. Видимое воздействие на функцию или на дальнейшее выполнение операций процесса невозможно | |
| ^ Незначительное влияние на функции системы или дальнейшее выполнение операций процесса (второстепенное несоответствие). Потребитель, вероятно, заметит лишь незначительную неисправность системы. | |
| ^ Умеренное влияние. Вызывает недовольство потребителя. Функции системы или дальнейшему выполнению операций процесса нанесен ущерб (значительное несоответствие). | |
| ^ Существенное влияние. Существенные функции системы полностью выпадают, или промежуточный продукт не поддается дальнейшей обработке (значительное несоответствие). Несоответствие вызывает досаду потребителю, но безопасность или соответствие законам здесь не затрагиваются. | |
| ^ Очень существенное влияние. Тяжелые последствия отказа, ведущие к остановке производства. | |
| Критическое. Отказ угрожает безопасности (опасность для жизни и здоровья людей) и противоречит законодательным предписаниям. |
Таблица 3. Коэффициент К н, учитывающий вероятность Р н, невыявления отказа или его причины
| ^ Значение последствий отказа | Вероятность невыявления р н % | Показатель |
| Близкая к нулю. Возникающие отказы или причины отказов явно распознаются (например, отсутствие отверстия для сборки) | не более 0,01 | |
| ^ Очень маленькая. Выявление возникающих отказов или причин отказов очень вероятно, например, с помощью большого количества независимых друг от друга испытаний/ технологических проверок (автоматический сортировочный контроль одного признака) | Не более 0,1 | |
| Небольшая. Выявление возникающих отказов или причин отказов вероятно; проводимые испытания/ технологические проверки относительно достоверны | Не более 0,3 | |
| Умеренная. Выявление возникающих отказов или причин отказов менее вероятно; проводимые испытания/ технологические проверки недостаточно достоверны (традиционный контроль - выборочный контроль, эксперименты, тесты) | Не более 2 | |
| Высокая. Выявление возникающих отказов или причин отказов весьма затруднительно; проводимые испытания / технологические проверки очень неэффективны (например, контроль ручным способом, т.е. зависимость от персонала; признак распознается с трудом - неправильно выбран материал) | Не более 10 | |
| ^ Очень высокая. Возникающие отказы или причины отказов выявить нельзя: технологические проверки не проводятся (например: нет доступа, нет возможности для контроля, срок службы) | Более 10 |
Таблица 4. Коэффициент К о, учитывающий вероятность Р о возникновения причины отказа
| ^ Значение последствий отказа | Вероятность отказов/ дефектов р о % | Показатель |
| Вероятность близка к нулю | менее 0,00001 | |
| ^ Очень незначительная вероятностью. Конструкция в общем соответствует прежним проектам, при применении которых наблюдалось сравнительно незначительное количество отказов. Процесс статистически стабилен при Ср(и Срк)=1-1,3. Доля дефектов при контроле качества составляет | 0,00001 <Ро<Д0005 0,00001 <Ро<Д0005 | |
| ^ Незначительная вероятность. Конструкция в общем соответствует проектам, применение которых привело к появлению небольшого числа отказов. Технология сопоставима с прежней, при которой в незначительном объеме появляются дефекты. При коэффициенте Ср более, чем 0,85 доля дефектов в пределах | 0,0005<Ро.< 0,5 0,0005<Ро<; 0,5 | 4-6 |
| ^ Средняя вероятность. Конструкция в общем соответствует проектам, применение которых в прошлом всегда вызывало трудности. Процесс сопоставим с прежним, который часто приводил к дефектам | 0,5<Ро<5 | |
| ^ Высокая вероятность. Конструкция - ненадежна. Требования к проекту учтены незначительно (менее 50%). Процесс - нестабилен. Можно почти с уверенностью сказать, что дефекты появятся в значительном количестве |
Каждый из этих трех коэффициентов может иметь числовые значения в пределах от 1 до 10, поэтому коэффициент риска К р колеблется от 1 до 1000. Следует обращать внимание на устранение тех причин, которые характеризуются наибольшими значениями коэффициента риска. Обычно считают опасными причины при К р > К рп =100 (150), (где К рп - принятое на предприятии предельное значение К р). Однако нужно также иметь в виду, что часто оценка бывает субъективна, и вывод о необходимости только, чтобы было К р >К рп дезориентирует. Некоторые фирмы (например, немецкая фирма BOSCH) считают, что если хотя бы один из коэффициентов К о, К н или К т имеет значение равное 10, то при любом значении обобщенного коэффициента риска К р 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 К р, т.е. К р устанавливает приоритет последовательности необходимых мероприятий.
Важнейшим этапом анализа характера и последствий отказа является проведение целенаправленных мероприятий по предупреждению дефектов. Эти мероприятия должны вести к одному из следующих результатов;
Избежанию причин отказов;
Снижению вероятности появления отказа (что возможно вследствие изменения конструкции или процесса, например, включение в конструкцию запасных параллельных элементов, выбор другого материала или термообработки);
Снижению влияния первопричины на появление отказа и тяжесть его последствий (что возможно благодаря изменению конструкции, например, снижение вибраций по отношению к предельному уровню возможно при включении упругого элемента в трансмиссию машины, что позволяет в несколько раз уменьшить динамические нагрузки);
повышению вероятности обнаружения отказа на предприятии до момента поставки продукции потребителю (обычно это достигается изменением конструкции и процесса, а также в результате совершенствования мероприятий по обнаружению дефектов).
Анализ производится при заполнении формуляра в виде таблицы 5. Следует отметить, что применяется несколько видов формуляров. В некоторых формулярах объединяют расчет коэффициента риска для первоначального варианта конструкции или процесса и затем после его улучшения. Здесь рекомендуется использовать формуляр, который применяется отдельно для первоначальных и последующих измененных вариантов. Такой формуляр находит все большее применение и отвечает требованиям системного подхода.
В головной части формуляра последовательно в графах трех строк указывают следующее:
Предприятие (фирма) и название анализируемого продукта или процесса;
Регистрационный номер формуляра;
Ответственный исполнитель;
1 Подготовка и планирование:
планирование. Постановка целей и задач;
уточнение состава рабочей группы
3 Анализ потенциальных отказов:
виды потенциальных отказов;
последствия отказов;
меры по обнаружению;
причины отказов;
меры по избежанию причин отказов.
вероятность возникновения отказа - показатель "К о ";
вероятность обнаружения отказа - показатель "К н ";
тяжесть последствий дефекта - показатель "К н ";
коэффициент риска К р =К п К н К о;
сравнение Кр с Крп.
после идей улучшения качества (рабочей группы);
возможные мероприятия по улучшению;
определение К о, К н, К н;
число риска "К р ";
анализ затрат и сроков;
выбор мероприятий по улучшению;
указание ответственный и сроков выполнения.
реализация мероприятий;
актуализация FMEA.
Рисунок 8 – Методика и рабочий план FMEA
| Таблица 5 - Бланк FMEA | Регист рационный номер | Страница__ Всего страниц__ | Дата | Исполнитель Срок исполнения | 11 | |
| FMEA – системы (идентификация продукта или процесса) | Элемент системы | Функция: | К р | 10 | ||
| К о | 9 | |||||
| Меры по предупреждению | 8 | |||||
| Возможная причина отказа | 7 | |||||
| К н | 6 | |||||
| Меры по обнаружению | 5 | |||||
| К п | 4 | |||||
| Возможное последствие отказа | 3 | |||||
| Фирма | Ответственный | Отдел | Возможный дефект | 2 | ||
| Номер отказа | 1 |
элемент исследуемой системы;
Номер страницы и полное число страниц документа;
Отдел или подразделение, в котором производится анализ FMEA;
Функция (цель, назначение) анализируемого объекта;
Дата заполнения формуляра.
В столбцах по порядку записывают следующие сведения:
1 Номер отказа (в столбце 1) в соответствии с приведенным перечнем при функциональном анализе, или каталогом отказов.
2 Описание потенциального отказа. Исходя из установленных ранее функций и свойств, во 2-ом столбце устанавливаются и перечисляются все возможные виды отказов. Возможно несколько видов проявления отказов (в зубчатой передаче - поломка зубьев, разрушение поверхностных слоев материала), и все их следует записать один под другим.
3 Возможные последствия отказа, например, потеря функции или отрицательное воздействие на здоровье человека (столбец 3). Вообще, в зависимости от цели анализа и от рассматриваемой системы для оценки последствий могут быть использованы раз-личные показатели, такие как поломка, расходы, затраты, задержка сроков, хранение на складе, наличие, личный ущерб, нарушение законодательных требований и др.
4 Величина коэффициента К п, учитывающего значение последствий отказов (тяжесть последствий проявления причин отказов) для потребителя, находится по таблице 2. Здесь необходимо принимать во внимание также требования обязательных до-кументов (это может быть, например, отечественный или международный стандарт), регламентирующих границы проявления этого дефекта по каким-либо характеристикам, например, по предельному уровню шума или вибраций. Учитываются и принятые меры ограничения последствий отказов. Величина К п записывается в столбце 4. Иногда, при определении К п приходится предварительно учитывать и причины возникновения отка-зов, которые будут записаны в столбце 7.
5 Меры, принятые для обнаружения отказа до поставки объекта потребителю (столбец 5).
6 Величина коэффициента К н (находится по таблице 3)., учитывающего вероятность необнаружения отказа или его причины до возникновения последствий отказа непосредственно у потребителя. Значение указывается в столбце 6.
7 Причина (все причины) возникновения каждого из видов отказов (столбец 7).
8 Меры, принятые для предупреждения появления причины (или отказа) - столбец 8.
9 Величина коэффициента К о, учитывающего вероятность появления причины отказа, определенного по таблице 4 или по рисунку 5 с учетом записей в столбце 8.
10 Величина коэффициента (приоритетное число) риска К р рассчитывается по формуле 1 для каждой из установленных причин. Записывается в столбец 10.
11 Результаты оценки фактически внедренных мероприятий в рассматриваемом элементе (контроль достигнутого успеха) путем сравнения коэффициента риска с пре-дельным значением. Если К р не более К рп - в столбце 11 делается прочерк. Если же достигнутое значение К р превышает К рп, то назначается исполнитель, который должен разработать меры по улучшению качества и снижению коэффициента риска до допустимого уровня. Пути поиска идей по улучшению качества и снижению риска были описаны в начале этого раздела. Подразделение, отвечающее за исполнение, а также фамилия исполнителя и срок исполнения, указываются в последнем 11-ом столбце.
Формуляр в таблице 5 используется и при повторном анализе объекта после разработки мероприятий по улучшению качества. Исполнитель заносит в столбцы 5 и 8 нового формуляра все возможные мероприятия по улучшению качества и анализирует их посредством сравнения коэффициентов риска между собой и каждого из них с предельным значением. Естественно, что нужно отбирать такие мероприятия, которые бы не только снижали риск до требуемого уровня, но и были бы легко реализованы с наименьшими затратами времени и средств. Отобранные мероприятия используются для совершенствования анализируемого объекта. После повторного анализа назначаются ответственные за реализацию рекомендуемых мероприятий, а также сроки выполнения, которые указываются также в столбце 11 нового формуляра.
После заполнения таблицы 5 и определения коэффициента риска К р анализируемого варианта объекта, производят сравнение К р = К о К п К н с установленным на предприятии предельным значением К рп, при превышении которого принятые меры предосторожности считаются недостаточными, и могут привести к неблагоприятным для предприятия последствиям. Поэтому делается вывод о необходимости поиска путей улучшения качества и снижения К р. Для этого назначается ответственный исполнитель поиска улучшения качества и определяются сроки выполнения.
^
2.4 Условия эффективного использования FMEA
Анализ FMEA эффективен только в случаях, если выполняются в необходимом объеме два условия - правильность применения и полнота исследований. При невыполнении этих условий нельзя гарантировать выявление и устранение всех ошибок. Правильность применения зависит от понимания методики анализа, систематичности действий, однозначности критериев оценки, а также от обмена информацией и коллективного участия при решении. Полнота исследований достигается за счет анализа всех функциональных элементов и причин их отказов.Для успешного применения метода FMEA необходимы, прежде всего, такие условия:
1 Метод должен быть востребован и, являться составной частью системы обеспечения качества. За рубежом применение метода часто обуславливается требованиями заказчиков.
2 Метод должен быть поддержан руководством и задействован в организационной структуре типа той, которая показана на рисунке 4.
3 Метод необходимо правильно разъяснить; без этого невозможно обучение персонала. Это условие обязательно для выполнения при обучении персонала.
4 Метод должен постоянно применяться, и при этом нужно достичь определенного опыта использования. FMEA должен стать непрерывно используемым и постоянно совершенствоваться за счет накопления информации и последующих корректировок. Он должен служить основой для принятия решений при возникновении альтернативных путей решения.
^
3 Применение FMEA-анализа для улучшения процесса градуировки электронных весов
Цель данного примера - показать практическое применение FМЕА- анализа для возможного улучшения процесса градуировки электронных весов, который, по результатам анализа деятельности Тулиновского приборостроительного завода (ОАО «ТВЕС») , был определен высшим руководством как критический (дефектоносный).
Процесс градуировки весов на ОАО «ТВЕС» осуществляется с использованием универсального стенда нагружения, состоящего из основного и подвижного каркасов. Последний оснащен левой и правой гребенками, на которые навешиваются гири в необходимой последовательности.
Алгоритм процесса градуировки весов представлен на рисунке 9 и заключается в следующем. После транспортировки весов с предыдущего участка производства их помещают на столешницу стенда и по уровню устанавливают в горизонтальное положение. Затем посредством нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре весы переводят в режим градуировки, и при этом на табло жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) выводится значение веса, которым необходимо нагрузить платформу весов.
После включения привода электродвигателя набор гирь, находящийся на гребенках подвижного каркаса, начинает движение вниз. При этом нижние гири, снимаясь с «крючков» гребенок, ложатся на платформу весов. Разместив требуемое количество грузов на платформе, микропроцессор весов проводит измерение частоты вибрационно-частотного датчика для данной реперной (постоянной) точки и, после фиксирования успокоения, записывает значение частоты в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). При переходе к очередному шагу градуировки, последующая гиря ложится на предыдущую и т. д. Зарегистрировав данные для предыдущей реперной точки, весы запрашивают данные следующей, и процесс нагружения платформы повторяется.
Работой стенда управляет оператор, включая и выключая электродвигатель. При этом трудность состоит в том, что оператор вынужден визуально контролировать полноту опускания очередной гири на платформу весов. В результате, нередки случаи, когда платформа весов бывает недогружена (из-за неполного опускания гири) или перегружена (вследствие воздействия гири, которая должна была бы быть опущена на платформу весов при нагружении в следующей реперной точке).
Транспортировка и установка весов на столешницу стенда
Проверка горизонтальности положения весов
Запуск режима градуировки весов
Появление на ЖКИ весов значения реперных точек
Нагружение весов требуемым количеством грузов
Ожидание (для обработки сигнала датчика веса
Регистрация частотного сигнала датчика для программирования
Подъем наложенных гирь и транспортировка весов на участок испытаний
Рисунок 9
После подробного изучения сложившейся ситуации команда, занимающаяся FМЕА-анализом (FМЕА-команда), должна разбить рассматриваемый процесс на четыре подпроцесса, корректность выполнения которых наиболее сильно влияет на качество процесса градуировки в целом:
транспортировка и установка весов на столешницу стенда;
контроль установки весов по уровню;
нагружение платформы весов в реперных точках;
регистрация частотных сигналов датчика.
Повреждение весов в результате падения;
Весы не выверены по уровню;
Несоответствие веса нагружения реперной точке;
Выход из строя стенда;
Потеря информации, вносимой в ПЗУ весов.
На следующем этапе работы члены FМЕА- команды должны для каждого подпроцесса:
Выявить возможные причины отказа;
Выявить вероятные последствия неудач, среди которых необходимо выделить возможные задержки и приостановки производства;
Предложить средства решения проблем;
Вычислить значения коэффициента риска и сравнить его с заданным. К рп =400.
Для каждого проявления отказа, указанного в таблице 6 весовые коэффициенты, учитывающие значение последствий отказа, учитывающие вероятность не выявления отказа, учитывающие вероятность возникновения причины отказа назначают в соответствии с таблицей 2, таблицей 3, таблицей 4.
На последнем этапе FМЕА- анализа разрабатываются рекомендации о том, что следует сделать для предотвращения тяжелых последствий при наиболее рискованных случаях:
Провести дополнительное обучение персонала;
Внедрить роликовый конвейер для транспортировки весов;
Доработать конструкцию столешницы и, тем самым, упростить процесс установки весов в горизонтальное положение по уровню;
Разработать и внедрить автоматизированную систему контроля и управления (АСКиУ) стенда, которая с помощью частотного датчика весов будет контролировать полноту опускания гири на платформу весов и управлять процессом градуировки весов;
Предусмотреть более частое проведение работ по калибровке используемых гирь;
Составить график более частого технического обслуживания, ввести контроль выполнения планово-предупредительных работ;
Разработать блок бесперебойного питания стенда, чтобы исключить сбой в подаче электроэнергии.
После завершения работы FМЕА-команды, результаты которой представляются в таблице 6, необходимо составить отчет по выполненному анализу форм и последствий отказов. Этот отчет должен быть передан руководителям организации, которые верифицируют и оценят результаты работы FМЕА-команды. Эти результаты вместе с рекомендациями по улучшению процесса градуировки весов в дальнейшем будут приняты для использования в практической деятельности ОАО «ТВЕС». Принимая во внимание наибольшее значение вероятного риска К р =336 (К р <К рп), специалистам ОАО "ТВЕС" необходимо приступить к проектированию и разработке АСКиУ полнотой опускания гири на платформу весов.
| Таблица 6 – FMEA – анализ процесса градуировки электронных весов | Регистрационный номер | Страница__ Всего страниц__ | Дата | Исполнитель Срок исполнения | 11 | | |||||||
| FMEA – градуировки весов | Элементы системы: Транспортировка весов и установка весов на столешницу, контроль горизонтальной установки весов по уровню, нагружение платформы весов в реперных точках, регистрация частотных сигналов датчика | Функция: | К р | 10 | 32 | ||||||||
| К о | 9 | 2 | |||||||||||
| Меры по предупреждению | 8 | Внедрить роликовый конвейер | |||||||||||
| Возможная причина отказа | 7 | Нет соответствующего транспорта | |||||||||||
| К н | 6 | 2 | |||||||||||
| Меры по обнаружению | 5 | ||||||||||||
| К п | 4 | 8 | |||||||||||
| Возможное последствие отказа | 3 | Повреждение или поломка весов | |||||||||||
| ОАО "ТВЕК" | Директор по качеству и надежности продукции А.Н.Жмаев | Отдел | Возможный дефект | 2 | Тяжело доставлять весы. Опасность падения весов | ||||||||
| Номер отказа | 1 | 1 | |||||||||||
| Продолжение таблицы 6 | 11 | Инженер-конструктор А.А.Прокофьев | | Инженер- метролог С.Т. Платов | Инженер- метролог С.Т. Платов |
||||||||
| 10 | 108 | 120 | 144 | 336 |
|||||||||
| 9 | 3 | 4 | 2 | 7 |
|||||||||
| 8 | Доработать конструкцию столешницы | Провести дополнительное обучение, инструктаж персонала | Провести внеплановую калибровку весов | Разработать и внедрить АСКиУ стенда для градуировки весов |
|||||||||
| 7 | Положение столешницы не выверено | Невыполнение рабочих инструкций персоналом | Используются изношенные гири | Нечеткий контроль процесса нагружения платформы весов |
|||||||||
| 6 | 6 | 5 | 8 | 8 |
|||||||||
| 5 | |||||||||||||
| 4 | 6 | 6 | 9 | 6 |
|||||||||
| 3 | | Возврат весов ОТК из-за несоответствия по метрологии |
|||||||||||
| 2 | Погрешность градуировки из-за того, что весы не выверены по уровню | Несоответствие веса нагружения реперной точке |
|||||||||||
| 1 | 2 | 3 |
|||||||||||
| Продолжение таблицы 6 | 11 | Инженер-метролог С.Т. Платов | Инженер-конструктор А.А.Прокофьев |
||||
| 10 | 96 | 20 | 4 | 24 | 24 |
||
| 9 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 |
||
| 8 | Внести изменения в конструкцию стенда | Составить график более частого технического обслуживания, ввести контроль выполнения графика ППР | Разработать блок бесперебойного питания стенда |
||||
| 7 | Перекос гребенок подвижного каркаса относительно друг друга | Обрыв троса | Отказ мотор- редуктора | Несоблюдение графика ППР | Сбой в подачи электроэнергии |
||
| 6 | 8 | 2 | 2 | 4 | 3 |
||
| 5 | |||||||
| 4 | 6 | 10 | 2 | 6 | 4 |
||
| 3 | Износ гирь за счёт взаимного трения | Задержка и приостановка производства | Необходимость градуировки весов повторно |
||||
| 2 | Выход из строя стенда | Потеря вносимой информации |
|||||
| 1 | 4 | 5 |
|||||
^ Список использованных источников
1 Харрингтон Дж. Управление качеством в американских корпорациях. - М.: Экономика, 1990
2 Алексеев В.А. Работать с FMEA интересно// Методы менеджмента качества.- 2003.- №7.- с.53
3 Розно М.И. Как научиться смотреть вперёд? Внедрение FMEA-методологии // Методы менеджмента качества.- 2000.- №6.- с.25
4 Брагин В.В. Оценка риска и последствий отказов комплексной системы, конструкций, процессов/ В.В.Брагин, Ф.Чабон.- Ярославль, 1997
5 Розно М.И. Проектирование с FMEA или без?// Стандарты и качество.- 2001.- №9.- с.74
6 Солодков Е.И. Применение FMEA-анализа для улучшения процесса градуировки электронных весов/ Е.И.Солодков, С.В.Пономарёв, А.Н.Жмаев и др.// Методы менеджмента качества.- 2004.- №8.- с.47
7 ГОСТ 27.310 – 95 Анализ видов, последствий и критичности отказов
8 ГОСТ Р 51814.2 – 2001 Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов
9 ГОСТ 15467 – 79 Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения
10 Алексеев В.А. FMEA: новое применение// Методы менеджмента качества.- 2002.- №12.- с.32
11 Алексеев В.А. FMEA - анализ жизненного цикла// Методы менеджмента качества.- 2002.- №1.- с.39
12 Кузьмин А.М. Метод анализа видов и последствий отказов // Методы менеджмента качества.- 2004.- №11.- с.35
13 FMEA при проектировании и совершенствовании продукции и процессов. Методическое пособие. Выпуск 12, 2001. - М.: НТК "Трек", 2002
1 Описание метода FMEA ………………………………...…6
1.1 Суть, назначение и область применения……………….6
1.2 Основные виды FMEA …………………………………13
1.3 Экономические основы применения метода……….…15
2 Процедура FMEA …...……………………………………18
2.1 Подготовка и планирование проведения FMEA…….. 18
2.1.1 Планирование. Постановка целей и задач…………..18
2.1.2 Формирование рабочей группы и
Подготовка к работе……………………………………………….19
2.2 Структурирование и функциональный анализ……….22
2.3 Анализ потенциальных отказов и оценка
Достигнутого уровня качества рассматриваемого объекта…….24
2.4 Условия эффективного использования FMEA…….…34
3 Применение FMEA- анализа для улучшения
Процесса градуировки электронных весов……….….……….........36
Список использованных источников ………………..……43
При разработке и производстве различного оборудования периодически возникают дефекты. Что в результате? Производитель несет значительные убытки, связанные с дополнительными тестами, проверками и изменениями проекта. Однако это — не бесконтрольный процесс. Оценить возможные угрозы и уязвимости, а также проанализировать потенциальные дефекты, которые могут помешать работе оборудования, можно с помощью анализа FMEA.
Впервые данный метод анализа был использован в США в 1949 году. Тогда его применяли исключительно в военной промышленности при проектировании нового вооружения. Однако уже в 70-х идеи FMEA оказались в крупных корпораций. Одной из первых данную технологию внедрила компания Ford (на тот момент — крупнейший производитель автомобилей).
В наши дни метод FMEA-анализа используется практически всеми машиностроительными предприятиями. Основные принципы риск-менеджмента и анализа причин отказов описаны в ГОСТ Р 51901.12-2007.
Определение и суть метода
FMEA — аббревиатура от Failure Mode and Effect Analysis. Это — технология анализа разновидностей и последствий возможных отказов (дефектов, по причине которых объект теряет возможность выполнять свои функции). Чем хорош данный метод? Он дает предприятию возможность предвидеть возможные проблемы и неполадки еще на В ходе анализа производитель получает такую информацию:
- перечень потенциальных дефектов и неисправностей;
- анализ причин их возникновения, тяжести и последствий;
- рекомендации по снижению рисков в порядке приоритетности;
- общая оценка безопасности и надежности продукции и системы в целом.
Данные, полученные в результате анализа, документируются. Все обнаруженные и изученные отказы классифицируют по степени критичности, легкости обнаружения, ремонтопригодности и частоте возникновения. Основная задача — выявить проблемы до того, как они возникнут и начнут влиять на клиентов компании.
Сфера применения FMEA-анализа
Этот способ исследования активно используется практически во всех технических отраслях, таких как:
- автомобиле- и кораблестроение;
- авиационная и космическая промышленность;
- химическая и нефтеперерабатывающая;
- строительство;
- изготовление промышленного оборудования и механизмов.
В последние годы этот метод оценки рисков все чаще применяется и в непроизводственной сфере — например в менеджменте и маркетинге.
FMEA может проводиться на всех этапах жизненного цикла товара. Однако чаще всего анализ выполняется на этапе разработки и модификации продукции, а также при использовании уже существующих конструкций в новой среде.
Виды
С помощью технологии FMEA изучают не только различные механизмы и устройства, но также процессы управления компанией, производства и эксплуатации продукции. В каждом случае метод имеет свои специфические особенности. Объектом анализа могут быть:
- технические системы;
- конструкции и изделия;
- процессы производства, комплектации, установки и обслуживания продукции.
При обследовании механизмов определяют риск несоответствия нормам, возникновения неполадок в процессе работы, а также поломки и снижение срока службы. При этом учитываются свойства материалов, геометрия конструкции, ее характеристики, интерфейсы взаимодействия с другими системами.
FMEA-анализ процесса позволяет обнаружить несоответствия, влияющие на качество и безопасность продукции. Также учитываются удовлетворенность покупателей и экологические риски. Здесь проблемы могут возникать со стороны человека (в частности сотрудников предприятия), технологии производства, используемого сырья и оборудования, измерительных систем, влияния на окружающую среду.
При проведении исследования используются разные подходы:
- "сверху вниз" (от крупных систем к мелким деталям и элементам);
- "снизу вверх" (от отдельных изделий и их частей до
Выбор зависит от целей проведения анализа. Он может быть частью комплексного исследования в дополнение к другим методам или применяться как самостоятельный инструмент.
Этапы проведения
Вне зависимости от конкретных задач, FMEA-анализ причин и последствий возникновения отказов проводится по универсальному алгоритму. Рассмотрим детальнее этот процесс.
Подготовка экспертной группы
Прежде всего нужно определиться, кто будет проводить исследование. Командная работа — один из ключевых принципов FMEA. Только такой формат обеспечивает качество и объективность экспертизы, а также создает пространство для нестандартных идей. Как правило, команда состоит из 5-9 человек. В нее входят:
- руководитель проекта;
- инженер-технолог, выполняющий разработку технологического процесса;
- инженер-конструктор;
- представитель производства или ;
- сотрудник отдела работы с потребителями.
В случае необходимости для анализа конструкций и процессов могут привлекаться квалифицированные специалисты из сторонних организаций. Обсуждение возможных проблем и путей их решения происходит на серии заседаний длительностью до 1,5 часов. Они могут проводиться как в полном, так и в неполном составе (если присутствие определенных экспертов не нужно для решения текущих вопросов).
Изучение проекта
Для проведения анализа FMEA нужно четко обозначить объект исследования и его границы. Если мы говорим о технологическом процессе, следует обозначить начальное и завершающее события. Для оборудования и конструкций все проще — можно рассматривать их как комплексные системы или сосредоточиться на конкретных механизмах и элементах. Несоответствия можно рассматривать с учетом потребностей потребителя, этапа жизненного цикла товара, географии использования и т. д.
На этом этапе члены экспертной группы должны получить подробное описание объекта, его функций и принципов работы. Объяснения должны быть доступными и понятными всем членам команды. Обычно на первой сессии проводятся презентации, эксперты изучают инструкции по изготовлению и эксплуатации конструкций, плановые параметры, нормативную документацию, чертежи.
#3: Составление списка потенциальных дефектов
После теоретической части команда приступает к оценке возможных отказов. Составляется полный перечень всех возможных несоответствий и дефектов, которые могут возникнуть на объекте. Они могут быть связаны с поломкой отдельных элементов либо их неправильным функционированием (недостаточная мощность, неточность, малая производительность). При анализе процессов нужно перечислить конкретные технологические операции, при выполнении которых есть риск ошибок — например невыполнения или неправильного выполнения.
Описание причин и последствий
Следующий шаг — углубленный анализ подобных ситуаций. Основная задача — понять, что может привести к возникновению тех или иных ошибок, а также то, как обнаруженные дефекты могут повлиять на работников, потребителей и компанию в целом.
Для определения вероятных причин дефектов команда изучает описания операций, утвержденные требования к их выполнению, а также статистические отчеты. В протоколе FMEA-анализа также можно указать факторы риска, которые предприятие может корректировать.
Одновременно команда обдумывает, что можно предпринять, чтобы исключить шанс возникновения дефектов, предлагает методы контроля и оптимальную периодичность проверок.
Экспертные оценки
- S — Severity/Значимость. Определяет, насколько тяжелыми будут последствия данного дефекта для потребителя. Оценивается по 10-балльной шкале (1 — практически не влияют, 10 — катастрофические, при которых производитель или поставщик могут понести уголовное наказание).
- O — Occurrence/Вероятность. Показывает, как часто возникает определенное нарушение и может ли ситуация повториться (1 — крайне маловероятно, 10 — отказ наблюдается более чем в 10% случаев).
- D — Detection/Обнаружение. Параметр для оценки методов контроля: помогут ли они своевременно выявить несоответствие (1 — почти гарантированно обнаружат, 10 — скрытый дефект, который невозможно выявить до наступления последствий).
На основе этих оценок определяют приоритетное число рисков (ПЧР) для каждого вида отказа. Это обобщенный показатель, который позволяет выяснить, какие поломки и нарушения несут в себе наибольшую угрозу для фирмы и ее клиентов. Рассчитывается по формуле:
| ПЧР = S × O × D |
Чем выше ПЧР — тем опаснее нарушение и разрушительнее его последствия. В первую очередь необходимо устранить или снизить риск дефектов и неполадок, у которых данное значение превышает 100-125. От 40 до 100 баллов набирают нарушения, имеющие средний уровень угрозы, а ПЧР менее 40 говорит о том, что сбой незначительный, возникает редко и может быть без проблем обнаружен.
После оценки отклонений и их последствий, рабочая группа FMEA определяет приоритетные направления работы. Первоочередная задача заключается в том, чтобы составить план корректировочных мероприятий для "узких мест" — элементов и операций с самыми высокими показателями ПЧР. Чтобы снизить уровень угрозы, необходимо повлиять на один или несколько параметров:
- устранить первоначальную причину возникновения отказа, изменив конструкцию или процесс (оценка O);
- предотвратить появление дефекта с помощью методов статистического регулирования (оценка О);
- смягчить негативные последствия для покупателей и заказчиков — например снизить цены на бракованную продукцию (оценка S);
- внедрить новые инструменты для своевременного обнаружения неисправностей и последующего ремонта (оценка D).
Чтобы предприятие могло сразу приступить к выполнению рекомендаций, команда FMEA одновременно разрабатывает план их внедрения с указанием последовательности и сроков выполнения каждого вида работ. В этом же документе содержится информация об исполнителях и ответственных за проведение корректировочных мероприятий, источниках финансирования.
Подведение итогов
Заключительный этап — подготовка отчета для руководителей компании. Какие разделы он должен содержать?
- Обзор и подробные заметки о ходе исследования.
- Потенциальные причины возникновения дефектов при производстве/эксплуатации оборудования и выполнении технологических операций.
- Список вероятных последствий для сотрудников и потребителей — отдельно для каждого нарушения.
- Оценка уровня риска (насколько опасны возможные нарушения, какие из них могут привести к серьезным последствиям).
- Перечень рекомендаций для службы техобслуживания, проектировщиков и специалистов в сфере планирования.
- График проведения и отчеты о проведении корректировочных мероприятий на основе результатов анализа.
- Список потенциальных угроз и последствий, которые удалось устранить за счет изменения проекта.
К отчету прилагают все таблицы, графики и диаграммы, которые служат для визуализации информации об основных проблемах. Также рабочая группа должна предоставить использованные схемы оценки несоответствий по значимости, частоте и вероятности обнаружения с подробной расшифровкой шкалы (что означает то или иное количество баллов).
Как заполнять протокол FMEA?
В ходе исследования все данные должны фиксироваться в специальном документе. Это «Протокол анализа причин и последствий FMEA». Он представляет собой универсальную таблицу, куда вносится вся информация о вероятных дефектах. Данная форма подходит для исследования любых систем, объектов и процессов в любых отраслях промышленности.
Первая часть заполняется на основе личных наблюдений членов команды, изучения статистики предприятия, рабочих инструкций и другой документации. Основная задача - понять, что может помешать работе механизма или выполнению какой-либо задачи. На заседаниях рабочая группа должна оценить последствия этих нарушений, ответить, насколько они опасны для работников и потребителей и какова вероятность, что дефект будет обнаружен еще на стадии производства.
Во второй части протокола описываются варианты предотвращения и устранения несоответствий, перечень мероприятий, разработанных FMEA-командой. Отдельная графа предусмотрена для назначения ответственных за реализацию тех или иных задач, а после внесения корректировок в конструкцию или организацию бизнес-процесса руководитель указывает в протоколе список выполненных работ. Заключительный этап - повторное выставление оценок с учетом всех изменений. Сравнив изначальные и итоговые показатели, можно сделать вывод об эффективности выбранной стратегии.
Для каждого объекта создается отдельный протокол. В самом верху находится название документа — "Анализ типов и последствий потенциальных дефектов". Чуть ниже указываются модель оборудования или название процесса, даты проведения предыдущей и следующей (по графику) проверок, актуальная дата, а также подписи всех участников рабочей группы и ее руководителя.
Пример FMEA-анализа ("Тулиновский приборостроительный завод")
Рассмотрим, как происходит процесс оценки потенциальных рисков на опыте крупной российской промышленной компании. В свое время руководство "Тулиновского приборостроительного завода" (ОАО "ТВЕС") столкнулось с проблемой градуировки электронных весов. Предприятие выпускало большой процент некорректно работающего оборудования, которое отдел технического контроля был вынужден отправлять обратно.
После изучения последовательности действий и требований к процедуре градуировки команда FMEA выделила четыре подпроцесса, которые сильнее всего влияли на качество и точность градуировки.
- перемещение и установка прибора на стол;
- проверка положения по уровню (весы должны располагаться 100% горизонтально);
- расстановка грузов в платформы;
- регистрация частотных сигналов.
Какие виды отказов и неполадок были зафиксированы при выполнении данных операций? Рабочая группа выделила основные риски, проанализировала причины их возникновения и возможные последствия. На основе экспертных оценок были рассчитаны показатели ПЧР, что дало возможность определить основные проблемы — отсутствие четкого контроля за выполнением работ и состоянием оборудования (стенда, гирь).
| Этап | Сценарий отказа | Причины | Последствия | S | O | D | ПЧР |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Перемещение и установка весов на стенд. | Риск падения весов из-за большого веса конструкции. | Отсутствует специализированный транспорт. | Повреждение или поломка устройства. | 8 | 2 | 1 | 16 |
| Проверка горизонтального положения по уровню (устройство должно стоять абсолютно ровно). | Некорректная градуировка. | Столешница стенда не была выверена по уровню. | 6 | 3 | 1 | 18 | |
| Сотрудники не следуют рабочим инструкциям. | 6 | 4 | 3 | 72 | |||
| Расстановка грузов в реперных точках платформы. | Использование грузов неподходящего размера. | Эксплуатация старых, изношенных гирь. | ОТК возвращает брак из-за метрологического несоответствия. | 9 | 2 | 3 | 54 |
| Отсутствие контроля за процессом расстановки. | 6 | 7 | 7 | 252 | |||
| Механизм или датчики стенда вышли из строя. | Гребенки подвижного каркаса перекошены. | От постоянного трения гири быстро изнашиваются. | 6 | 2 | 8 | 96 | |
| Оборвался трос. | Приостановка производства. | 10 | 1 | 1 | 10 | ||
| Вышел из строя мотор-редуктор. | 2 | 1 | 1 | 2 | |||
| Не соблюдается график плановых осмотров и ремонта. | 6 | 1 | 2 | 12 | |||
| Регистрация частотных сигналов датчика. Программирование. | Потеря данных, которые вносились в запоминающее устройство. | Перебои с электричеством. | Нужно проводить градуировку повторно. | 4 | 2 | 3 | 24 |
Для устранения факторов риска были разработаны рекомендации по дополнительному обучению сотрудников, модификации столешницы стенда и покупке специального роликового контейнера для перевозки весов. Покупка блока бесперебойного питания решила проблему с утратой данных. А чтобы предупредить возникновение проблем с градуировкой в будущем, рабочая группа предложила новые графики техобслуживания и плановой калибровки гирь — проверки начали проводить чаще, за счет чего повреждения и сбои можно обнаружить гораздо раньше.