FMEA. Metoda, analiza, przykłady i tabela [kompendium]

analiza fmea definicja

FMEA definicja

FMEA (ang. Failure mode and effects analysis) w dosłownym tłumaczeniu na język polski znaczy „tryb awaryjny i analiza efektów”. Inne nazwy tej metody, z którymi możemy się spotkać, to FMECA (Failure Mode and Criticality Analysis) i AMDEC (Analys des Modes de Defaillace et Leurs Effets).

Odnośnie powyższego to czasami FMEA rozszerza się na FMECA (litera C oznacza wtedy critical analysis), aby wskazać, że przeprowadzana jest również analiza krytyczności.

Analiza przyczyn i skutków wad FMEA jest to metoda systematycznej identyfikacji potencjalnych wad wyrobu lub procesu, określenia ich możliwych przyczyn i ryzyka jakie ze sobą dana wada niesie. Na tej podstawie opracowuje się działania mające na celu minimalizację lub eliminację przyczyny powstawania tych wad.

FMEA wstęp

FMEA to proces sprawdzania jak największej liczby komponentów, zespołów i podsystemów w celu zidentyfikowania potencjalnych awarii w systemie oraz ich przyczyn i skutków. 

Dla każdego komponentu potencjalne źródła awarii i wynikające z nich skutki dla reszty systemu są rejestrowane w określonym arkuszu FMEA

Istnieje wiele odmian arkuszy FMEA. Owa analiza może być analizą jakościową  ale można stworzyć ją także na podstawie metody ilościowej, gdy matematyczne modele wskaźnika awaryjności (R=PDS, lub C=P⋅Z⋅T) są połączone z bazą danych statystycznych współczynników awaryjności. 

Była to jedna z pierwszych wysoce ustrukturyzowanych, systematycznych technik analizy awarii. Została ona opracowana pod koniec lat 50 XX wieku w celu zbadania problemów, które mogą wynikać z wadliwego działania systemów wojskowych. FMEA jest często pierwszym krokiem badania niezawodności systemu.

Pomyślne działanie FMEA pomaga zidentyfikować potencjalne źródła awarii na podstawie doświadczenia z podobnymi produktami i procesami – lub na podstawie wspólnej fizyki logiki awarii. 

Jest szeroko stosowany w przemyśle rozwojowym i produkcyjnym na różnych etapach cyklu życia produktu. Analiza efektów odnosi się do badania konsekwencji tych awarii na różnych poziomach systemu.

 FMEA służy do ograniczania ryzyka w celu zmniejszenia ryzyka w oparciu o redukcję nasilenia efektu awarii lub w oparciu o obniżenie prawdopodobieństwa awarii lub obu. 

FMEA jest w zasadzie pełną analizą indukcyjną (logika postępująca), jednak prawdopodobieństwo awarii można oszacować lub zmniejszyć tylko poprzez zrozumienie mechanizmu awarii. Dlatego FMEA może zawierać informacje o przyczynach awarii (analiza dedukcyjna) w celu ograniczenia możliwości wystąpienia poprzez wyeliminowanie zidentyfikowanych (pierwotnych) przyczyn.

Podstawowe założenia FMEA:

  • około 75% błędów wynika z nieprawidłowości w fazie przygotowania produkcji; ich wykrywalność w fazie początkowej jest niewielka,
  • około 80% błędów wykrywanych jest w fazie produkcji i jej kontroli, a także w czasie eksploatacji.

Metoda odpowiada głównie na następujące pytania:

  • Co jest celem projektowania?
  • Czy będzie ono odpowiadało oczekiwaniom przyszłych klientów?
  • Czy zaprojektowany wyrób może być z powodzeniem produkowany?

Analiza FMEA- rodzaje

Istnieje kilka różnych rodzajów zastosowań analizy FMEA, takich jak:

  1. Optymalizacja projektu, ang. Design FMEA, czyli DFEMA. Pozwala na zrobienie rzeczy dobrze za pierwszym razem
    • przy wprowadzaniu nowych projektów,
    • na etapie projektowania – najlepszy moment na analizę, możliwe jest osiągnięcie najlepszych wyników dzięki łatwości wprowadzania zmian w produkcie znajdującym się jedynie w komputerze,
    • przed wdrożeniem do produkcji – ograniczone efekty ze względu na ograniczenia narzucane przez przygotowany projekt produktu. Jednak wciąż lepiej użyć FMEA niż go nie używać.
    • późniejsze etapy – bardzo ograniczone efekty ze względu na to, że niemal wszystkie parametry zostały już ustalone. Warto rozważyć użycie FMEA przed kolejną aktualizacją produktu.
    • gdy istnieje szczególne ryzyko niebezpieczeństwa i żadne wady nie są dozwolone,
    • przy projektowaniu części nowych, części zmienionych oraz części przeniesionych do nowych zastosowań lub do innego środowiska
  2. Optymalizacja procesu (FMEA procesu lub PFMEA – Process FMEA). Umożliwia identyfikację problemów i zakłóceń, jakie można napotkać w trakcie realizacji zaplanowanych procesów
    • wdrożenie nowego procesu, czyli przy wprowadzaniu nowych wyrobów lub procesów wytwarzania – bardzo dobry moment, ale zdarza się bardzo rzadko w firmie,
    • przed uruchomieniem produkcji seryjnej,
    • w fazie planowania produkcji dla najbardziej optymalnego przygotowania procesu (w tym dobór środków: maszyn, urządzeń i przyrządów),
    • dla usprawnienia procesów niestabilnych,
    • doskonalenie istniejącego procesu – bardzo dobry moment, ponieważ doskonalenie procesu nie jest tak ograniczone jak doskonalenie produktu.
  3. Zarządzanie ryzykiem
    • jako prosta metoda identyfikacji i postępowania z ryzykiem. Może być wystarczająca dla małych i średnich przedsiębiorstw.

Porównanie FMEA dla wyrobu/produktu i procesu:

FMEA projektu/wyrobu FMEA procesu
Zakres podstawowy Koncepcja, projekt

Bada funkcje komponentów, podzespołów lub systemów,
• Musi być rozpoczęta przed lub w chwili finalizowania „koncepcji projektowej”.
• Zaraz po wprowadzeniu modyfikacji lub gdy uzyskuje się nowe informacje w fazie rozwoju wyrobu, musi być ciągle aktualizowana
• Musi być kompletna jeszcze przed rozpowszechnieniem rysunków dla realizacji urządzeń.
• Nie może zakładać zaufania do kontroli procesu żeby maskować słabe punkty projektu, ale musi uwzględniać granice techniczne i fizyczne procesu produkcyjnego.
Proces produkcyjny lub jego etap

Bada procesy stosowane do realizacji komponentów, podzespołów lub systemów.
• Musi brać pod uwagę wszystkie fazy / operacje procesu zarówno pojedynczych komponentów jaki podzespołów i zespołów.
• Nie może polegać na modyfikacjach projektowych w celu zamaskowania słabych stron procesu.
• Musi brać pod uwagę charakterystyki projektowe wyrobu wynikające z zakładanego procesu obróbki i montażu.
• Musi zapewniać aby wyrób w rozsądnych granicach spełniał wymagania i oczekiwania Klienta.
Rodzaj wyrobu Produkt materialny lub usługa (np. silnik, druk, szkolenie) Produkt materialny lub usługa (np. proces produkcji silnika, proces druku, proces świadczenia usługi szkolenia)
Analizowane elementy Cechy, funkcje, wymagania wyrobu (np. bezpieczeństwo, wytrzymałość, odporność na złe użytkowanie, itp.) Operacje wchodzące w skład procesu (np. odbiór surowca, odlewanie, frezowanie, itp.)
Zakres dodatkowy Elementy procesu (uwzględnienie wzajemnych zależności projektu i procesu) Elementy projektu (uwzględnienie wzajemnych zależności projektu i procesu)
Arkusz jednostkowy FMEA funkcji FMEA operacji
Arkusz wynikowy FMEA wyrobu (założenie arkuszy FMEA poszczególnych funkcji dla wszystkich funkcji określonych dla wyrobu) FMEA procesu (założenie arkuszy FMEA poszczególnych operacji dla wszystkich operacji procesu dla wyrobu)
Narzędzia pomocnicze Wykres Ishikawy, Wykres Pareto Wykres Ishikawy, Wykres Pareto

powyższa tabela opracowana na podstawie materiałów z http://www.openaccesslibrary.com/

Analiza FMEA- podstawowe zasady

Podstawowe zasady każdego arkusza FMEA obejmują zestaw procedur wybranych w ramach projektu:

  • założenia, na których oparta jest analiza; 
  • sprzęt, który został uwzględniony i wykluczony z analizy oraz;
  • uzasadnienie wykluczeń. 

Należy dołożyć wszelkich starań, aby zdefiniować wszystkie podstawowe zasady przed rozpoczęciem FMEA.

Podstawowe zasady mogą jednak zostać rozszerzone i wyjaśnione w miarę postępu analizy. Typowy zestaw podstawowych zasad (założeń) jest następujący:

  1. Jednocześnie istnieje tylko jeden tryb awarii.
  2. Wszystkie dane wejściowe (w tym polecenia oprogramowania) do analizowanego elementu są obecne i mają wartości nominalne.
  3. Wszystkie materiały eksploatacyjne są obecne w wystarczających ilościach.
  4. Dostępna jest moc nominalna

Arkusz FMEA

Przykładowy formularz FMEA w excelu do ściągnięcia pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/18klK7RS4WG0Ab6A8dds2hoOgt7yu8Hfg/view?usp=sharing

Przebieg procesu FMEA

Korzyści

Główne korzyści wynikające z prawidłowo wdrożonego wysiłku FMECA są następujące:

  1. Zapewnia udokumentowaną metodę wyboru projektu z dużym prawdopodobieństwem udanej pracy i bezpieczeństwa.
  2. Udokumentowana jednolita metoda oceny potencjalnych mechanizmów awarii, źródeł awarii i ich wpływu na działanie systemu, w wyniku czego lista źródeł awarii uszeregowana jest według powagi ich wpływu na system i prawdopodobieństwa wystąpienia.
  3. Wczesna identyfikacja pojedynczych punktów awarii (SFPS- single failure points) i problemów z interfejsem systemu, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla powodzenia misji i / lub bezpieczeństwa. Zapewniają również metodę weryfikacji, czy przełączanie między elementami nadmiarowymi nie jest zagrożone przez postulowane pojedyncze awarie.
  4. Skuteczna metoda oceny wpływu proponowanych zmian w projekcie i / lub procedurach operacyjnych na sukces misji i bezpieczeństwo.
  5. Podstawa procedur rozwiązywania problemów podczas lotu oraz lokalizacji urządzeń do monitorowania wydajności i wykrywania błędów.
  6. Kryteria wczesnego planowania testów.

Z powyższej listy wczesna identyfikacja SFPS, dane wejściowe do procedury rozwiązywania problemów oraz lokalizacja urządzeń do monitorowania wydajności / wykrywania błędów są prawdopodobnie najważniejszymi zaletami FMECA. Ponadto procedury FMECA są proste i umożliwiają uporządkowaną ocenę projektu.

Etapy- wykonanie projektu FMEA

Należy przeprowadzić analizę przyczyn wadliwości i krytyczności wad FMEA dla wybranego produktu według następujących etapów.

  • 1.    Określenie celu analizy

Zakres analizy jest kluczowy dla uzyskiwanych rezultatów. Jeżeli analiza będzie ograniczona do kilku elementów, może nie wnieść nic nowego. Jeśli jednak zakres będzie zbyt duży, czas analizy oraz jej koszt będą bardzo wysokie. Prawdopodobnie nie ma potrzeby analizowania części, które są dobrze znane z poprzednich produktów, chyba że mogą one być niekompatybilne z nowymi rozwiązaniami. Również należy rozważyć poziom dekompozycji. Bardzo głęboka dekompozycja nie zawsze jest właściwą perspektywą dla analizy, bowiem może przesłonić problemy wynikające z relacji zachodzących pomiędzy elementami produktu.

Każda analiza jest przeprowadzana w zdefiniowanych warunkach. Zespół powinien zdecydować jaki przyjąć poziom zmiennych środowiskowych, np. dostępność zasilania nominalnego, jednoczesna liczba wad (zwykle 1 na raz), dostępność niezbędnych zasobów na wejściu, możliwość odbioru wyników procesu.

  • 2.    Zebranie danych : (Internet, instrukcje, serwisy itp.)

Zidentyfikowanie wszystkich elementów wyrobu lub funkcji rozpatrywanego procesu w kolejności technologicznej.

  • 3.    Typowanie wad: (analiza Pareto-Lorenza)

Jest ona przygotowywana zgodnie z intencjami członków zespołu. Zakłada się, że potencjalny błąd może wystąpić, ale wcale nie musi. Należy wziąć pod uwagę również możliwe błędy, które mogłyby wystąpić jednie w określonych warunkach roboczych (ciepło, zimno, sucho) i w pewnych warunkach użytkowania. Przy określaniu możliwych błędów można wykorzystać raporty z reklamacji, zapisy napraw gwarancyjnych, protokoły z kontroli oraz doświadczenie związane z produkcją podobnych wyrobów.

  • 4.    Określenie przyczyn wad i ich skutków (analiza Ishikawy)

Jest to wskazanie słabych miejsc wyrobu lub procesu, których konsekwencją może być wystąpienie błędu. Należy pamiętać, aby przyczyny błędów podać możliwie najbardziej zwięźle i kompletnie, tak aby działania zapobiegawcze skierować na odpowiednie przyczyny.

  • 5. Sporządzenie listy prawdopodobnych skutków tych błędów

Skutki tych błędów należy określić z punktu widzenia klienta, biorąc pod uwagę, co klient mógłby zauważyć lub czego doświadczyć. Należy pamiętać, że klientem może być odbiorca wewnętrzny, odbiorca zewnętrzny, jak również ostateczny użytkownik. Trzeba jasno zaznaczyć, czy błąd mógłby wpłynąć na bezpieczeństwo lub niezgodność z przepisami.

  • 6.    Przypisanie prawdopodobieństwa wystąpienia każdej z przyczyn

Przyporządkowanie możliwym błędom wartości ryzyka P, Z, T.

Litery te oznaczają odpowiednio:

  • P – prawdopodobieństwo wystąpienia (występowalność),
  • Z – znaczenie dla klienta,
  • T – wykrywalność

Ocena znaczenia błędów, ich przyczyn i skutków dokonywana jest w wyniku punktowego szacowania. Najczęściej oceny dokonuje się w skali dziesięciopunktowej (od 1 do 10). Zdarza się, że osoba przeprowadzająca analizę nie potrafi dobrać odpowiednich punktów, ponieważ nie zna znaczenia poszczególnych z nich. Poniższe tabele mają ułatwić wybór ze skali dziesięciopunktowej.

Podobnie w skali 1-10 mogą zostać przedstawione kryteria oceny znaczenia dla klienta. W tym przypadku konieczne jest poddanie analizie skutków, jakie niesie ze sobą dany błąd dla klienta zewnętrznego (użytkownika) oraz wewnętrznego (pracownika na kolejnym etapie). W raporcie FMEA zamieszcza się wskazanie wyższe. Niekiedy klient zewnętrzny w odniesieniu do tzw. charakterystyk specjalnych może zastrzec, że punktacja w tym przypadku nie może być mniejsza niż np. 7.

źródło tabeli https://jacekluczak.pl/

Konieczne jest oszacowanie wykrywalności. Podobnie obowiązuje w tym przypadku skala od 1-10, ale im wyższa ocena, tym przypisana jej wartość jest mniejsza. Stosowany opis skali może być przybliżony lub bardziej szczegółowy, tak jak zostało to przedstawione w tabeli poniżej. Wskazanie liczby punktów z odpowiedniego przedziału determinowane jest systemem weryfikacji, czy są to:

  • A) organoleptyczne procedury oceny,
  • B) procedury oceny oparte na systemie pomiarowym,
  • C) lub procedury poka-yoke.
  • 7.    Rozpoczęcie wypełniania arkusza FMEA
  • 8.    Oszacowanie wskaźnika oceny ryzyka C

Wskaźnik oceny ryzyka jest iloczynem podanych wyżej trzech wskaźników, tzn. P, Z, T. Określa on poziom ryzyka, jakie wiąże się z wystąpieniem poszczególnych wad lub błędów. W przypadku skali dziesięciopunktowej może on wynosić minimalnie 1, a maksymalnie 1000.

  • 9.    Uporządkowanie możliwych błędów według ich rangi

Gdy obliczone zostaną wskaźniki oceny ryzyka dla wszystkich możliwych błędów, należy je uszeregować według rangi (wielkości). Dzięki temu będzie widać, które potencjalne wady oraz które z potencjalnych przyczyn są najpoważniejsze i określić kolejność działań zapobiegawczych lub korygujących. Ponieważ oceny dokonane przez zespół są ocenami subiektywnymi, trudno określić poziom, od którego należy rozpocząć planowanie działań naprawczych, dlatego właściwe wydaje się podejmowanie działań naprawczych zgodnie z wielkością C, np. dla wartości powyżej 100 mb dla 10% potencjalnych błędów z najwyższymi wskazaniami.

  • 10.    Wyznaczenie grupy przyczyn wadliwości najsilniej oddziaływujących
  • 11.    Wprowadzenie działań zaradczych i naprawczych, a następnie ponowne oszacowanie liczb ryzyka

Kiedy uporządkowane zostaną wskaźniki według rangi, należy określić działania zapobiegawcze lub korygujące, które podejmuje się w celu:

  • 1) wyeliminowania lub minimalizowania prawdopodobieństwa wystąpienia błędu,
  • 2) zredukowania znaczenia danego błędu dla klienta do minimum,
  • 3) podwyższenia wykrycia danego błędu.

Główny nacisk należy położyć na zapobieganie powstawaniu błędów, a nie na ich wykrywanie i późniejsze korygowanie. W odniesieniu do poszczególnych działań naprawczych powinny być wyznaczone osoby odpowiedzialne za wdrożenie tych działań. Powinny być określone również terminy ich realizacji (np. data rozpoczęcia i docelowa data zakończenia działania). Tak opisane działania powinny znaleźć odzwierciedlenie w postaci odpowiednio przygotowanego dokumentu. Do tego celu służy specjalnie przygotowany arkusz FMEA. Forma, zawartość i złożoność tego dokumentu bywają różne i zależą od założeń przyjętych przy realizacji FMEA.

Wcześniej w artykule pokazałem przykładowy arkusz, tutaj inna forma (podstawowa):

Proces/ /funkcja Możliwe błędy Skutki, które wywołują Możliwe przyczyny błędówPZTCDziałania naprawcze

Jak już napisałem jest to dokument podstawowy który możemy wzbogacać o dodatkowe kolumny tak jak na przykład w tym darmowym arkuszu excel do pobrania:

https://drive.google.com/file/d/18klK7RS4WG0Ab6A8dds2hoOgt7yu8Hfg/view?usp=sharing

lub na przykład:

wskaźniki P, Z, T oraz iloczyn C obliczone po wprowadzeniu założonych działań naprawczych

osoby odpowiedzialne za realizację działań naprawczych

terminy rozpoczęcia i zakończenia tych działań

poza tabelą (np. kto ją sporządził, sprawdził i zatwierdził, w jakim przedsiębiorstwie, zakładzie czy dziale analiza była przeprowadzona, czego dotyczyła itp.)

  • 12.  WNIOSKI – Analiza wskaźników doskonalenia. Zastosowanie np cyklu PDCA

FMEA przykłady

FMEA przykład 1:

FMEA przykład 2:

FMEA przykład 3:

FMEA przykład 4:

FMEA przykład 5:

FMEA służy do stworzenia struktury ograniczania ryzyka w celu jego zmniejszenia w oparciu o eliminację nasilenia skutków awarii, lub w oparciu o (więcej w artykule)

Ograniczenia FMEA

Chociaż FMEA identyfikuje ważne zagrożenia w systemie, jego wyniki mogą nie być wyczerpujące, a podejście ma ograniczenia. W kontekście opieki zdrowotnej stwierdzono, że FMEA i inne metody oceny ryzyka, w tym SWIFT i metody retrospektywne, mają ograniczoną ważność, gdy są stosowane osobno, źródło . Wyzwania związane z określaniem zakresu i granicami organizacyjnymi wydają się być głównym czynnikiem tego braku ważności.

W przypadku użycia jako narzędzia odgórnego FMEA może identyfikować tylko tryby poważnych awarii w systemie. Analiza drzewa błędów (FTA) lepiej nadaje się do analizy „z góry na dół”. 

FMEA nie jest w stanie wykryć złożonych źródeł awarii obejmujących wiele awarii w podsystemie ani zgłosić oczekiwanych przedziałów awarii poszczególnych źródeł awarii do podsystemu lub systemu wyższego poziomu.

Arkusz FMEA jest trudny do wytworzenia, trudny do zrozumienia i czytania, a także trudny w utrzymaniu. Począwszy od 2010 r. Sugerowano stosowanie technik sieci neuronowych do klastrowania i wizualizacji źródeł awarii. Alternatywnym podejściem jest połączenie tradycyjnej tabeli FMEA z zestawem schematów, źródło. Diagramy zapewniają wizualizację łańcuchów przyczyny i skutku, podczas gdy tabela FMEA zawiera szczegółowe informacje o konkretnych zdarzeniach.

Analiza FMEA – podsumowanie

Celem FMEA jest konsekwentne oraz trwałe eliminowanie niezgodności wyrobu bądź procesu produkcji poprzez rozpoznawanie rzeczywistych przyczyn ich powstawania oraz wykorzystywanie odpowiednich środków zapobiegawczych. Przytoczona analiza zagadnień zarządzania jakością pokazuje, że dobór narzędzi zarządzania jakością w badanej organizacji zależy od rodzaju oraz charakteru problemów, które firma chce rozwiązać.

mgr Rafał Szrajnert
Rafał Szrajnert ukończył studia magisterskie na wydziale Prawa i Administracji Uniwersytetu Łódzkiego , a także studia podyplomowe. Jest przedsiębiorcą z ogromnymi sukcesami, Oprócz własnej działalności prowadzi doradztwo biznesowe, coaching i szkolenia, szeroko znane w Polsce.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Po pierwsze, wreszcie ruszył długo wyczekiwany kanał YouTube! Link: https://www.youtube.com/channel/UCp3v4HZdCe_U1TBdjtrPnVQ/videos

Po drugie, darmowy raport! ZOBACZ JAK ZWIĘKSZYLIŚMY RUCH NASZEGO KLIENTA O 326%!

Zapisz się na newsletter e-mail i pobierz darmowy raport.

Po pierwsze, wreszcie ruszył długo wyczekiwany kanał YouTube! Link: https://www.youtube.com/channel/UCp3v4HZdCe_U1TBdjtrPnVQ/videos Po drugie, darmowy raport! ZOBACZ JAK ZWIĘKSZYLIŚMY RUCH NASZEGO KLIENTA O 326%! Zapisz się na newsletter e-mail i pobierz darmowy raport.