1.3.2 Процесс производства продукции (FMEA-анализ процесса производства)

FMEA-анализ процесса производства производится у изготовителя ответственными службами планирования производства, обеспечения качества или производства с участием соответствующих специализированных отделов изготовителя и, при необходимости, потребителя. Проведение FMEA-анализа процесса производства начинается на стадии технической подготовки производства и заканчивается своевременно до монтажа производственного оборудования. Целью FMEA-анализа процесса производства является обеспечение выполнения всех требований по качеству процесса производства и сборки путем внесения изменений в план процесса для технологических действий с повышенным риском.

1.3.3 Бизнес-процессы (FMEA-анализ бизнес-процессов)

FMEA-анализ бизнес-процессов производится в подразделениях, выполняющих данный бизнес-процесс. В проведении анализа, кроме представителей этих подразделений, обычно принимают участие представители службы обеспечения качества, представители подразделений, являющихся внутренними потребителями результатов бизнес-процесса и подразделений, участвующих в выполнении этапов бизнес-процесса. Целью этого вида анализа является обеспечение качества выполнения запланированного бизнес-процесса. Выявленные в ходе анализа потенциальные причины дефектов и несоответствий позволят определить причину неустойчивости системы. Выработанные корректирующие мероприятия должны обязательно предусматривать внедрение статистических методов, в первую очередь для тех операций, где выявлен повышенный риск.

1.3.4 Процесс эксплуатации изделия (FMEA-анализ процесса эксплуатации)

Цель анализа - формирование требований к условиям эксплуатации, обеспечивающим безопасность и удовлетворенность потребителя.

Каждый потенциальный вид отказа для продукта или процесса оценивается по трем критериям по шкале от 1 до 10:

1) вероятность того, что что-то выйдет из строя (1 = маловероятно; 10 = почти наверняка).

2) возможность обнаружения отказа (1 = обнаружение вероятно; 10 = обнаружение маловероятно).

3) опасность отказа (1 = влияние незначительно; 10 = чрезвычайное влияние).

При перемножении трех установленных в результате анализа значений по каждому потенциальному отказу получается комбинированный коэффициент, известный как число приоритетности риска (Risk Priority Number - RPN). Каждое RPN может иметь значение от 1 до 1000. Заранее установленное максимально приемлемое значение RPN по данному потенциальному отказу (как правило, не выше 100) является критическим значением RPN. По потенциальным отказам, имеющим значение RPN выше критического разрабатываются необходимые мероприятия по минимизации риска их появления.

1.4 Основные принципы FMEA

Применение метода анализа видов и последствий потенциальных несоответствий основано на следующих принципах:

Командная работа. FMEA проводится силами специально подобранной многофункциональной команды экспертов. Эффективность анализа напрямую зависит от профессионального уровня, практического опыта и согласованности действий специалистов.

Иерархичность. Для сложных изделий, процессов и процессов изготовления сложных технических объектов анализу подвергается как изделие/процесс в целом, так и его составляющие (детали/операции).

Итеративность. Анализ проводится неоднократно; он возобновляется при выявлении новых факторов и при любых изменениях, влекущих за собой изменение последствий и их рисков.

Регистрация данных. Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий и его результаты должны быть документально оформлены.

1.5 Последовательность проведения FMEA-анализа

Для проведения FMEA в компании создается специальная межфункциональная команда, состав которой определяется видом FMEA. При FMEA конструкции в команду обычно входят конструктор (разработчик изучаемой конструкции), технологи по механообработке и сборке, испытатель, представители служб маркетинга, сервиса, УК. При FMEA процесса в команду обычно входят технолог (разработчик изучаемого процесса), конструктор, представители служб сервиса, организации производства, управления качеством (УК).

FMEA-команда представляет собой временный коллектив из разных специалистов, созданный специально для цели анализа и доработки конструкции и/или процесса изготовления данного технического объекта. При необходимости в состав FMEA-команды могут приглашаться опытные специалисты из других организаций. FMEA-команда при помощи метода мозгового штурма определяет потенциальные дефекты конструкции, продукции или процесса, составляет их перечень, оценивает по трем вышеуказанным критериям, рассчитывает значения RPN и сравнивает их с критическим значениями, предлагает решения по минимизации влияния анализируемых дефектов (отказов).

Алгоритм работы FMEA-команды представлен на рис. 1.

Рисунок 1-Алгоритм работы FMEA-команды

Этапы проведения FMEA-анализа

1) Построение компонентной, структурной, функциональной и потоковой моделей объекта анализа;

2) Исследование моделей.

В ходе исследования моделей определяются:

- потенциальные дефекты для каждого из элементов компонентной модели объекта.

Такие дефекты обычно связаны или с отказом функционального элемента (его разрушением, поломкой и т.д.), с неправильным выполнением элементом его полезных функций (отказом по точности, производительности и т.д.) или с вредными функциями элемента. Необходимо также рассматривать потенциальные дефекты, которые могут возникнуть при транспортировке, хранении, а также при изменении внешних условий (влажность, давление, температура).

- потенциальные причины дефектов.

Для их выявления могут быть использованы диаграммы Исикавы, которые строятся для каждой из функций объекта, связанных с появлением дефектов.

- потенциальные последствия дефектов для потребителя.

Поскольку каждый из рассматриваемых дефектов может вызвать цепочку отказов в объекте, при анализе последствий используются структурная и потоковая модели объекта.

- возможности контроля появления дефектов.

Определяется, может ли дефект быть выявленным до наступления последствий в результате предусмотренных в объекте мер по контролю, диагностике и др.

3) Экспертный анализ моделей

Определяются следующие параметры:

- параметр тяжести последствий для потребителя S;

Это - экспертная оценка, проставляемая обычно по 10-ти балльной шкале; наивысший балл проставляется для случаев, когда последствия дефекта влекут юридическую ответственность;

- параметр частоты возникновения дефекта O;

Это - также экспертная оценка, проставляемая по 10-ти балльной шкале; наивысший балл проставляется, когда оценка частоты возникновения составляет 1/4 и выше;

- параметр вероятности не обнаружения дефекта D;

Как и предыдущие параметры, он является 10-ти балльной экспертной оценкой; наивысший балл проставляется для "скрытых" дефектов, которые не могут быть выявлены до наступления последствий;

- параметр риска потребителя ПЧР;

Он определяется как произведение S х O х D; этот параметр показывает, в каких отношениях друг к другу в настоящее время находятся причины возникновения дефектов; дефекты с наибольшим коэффициентом приоритета риска (ПЧР больше, либо равно 100...120) подлежат устранению в первую очередь.

Оценка факторов S, О и D производится по квалиметрическим шкалам, представленным в таблице 1.

Таблица 1-Квалиметрические шкалы значимости потенциального отказа (S), вероятности возникновения дефекта (О), вероятности обнаружения дефекта (D)

1.6 Результаты FMEA-анализа

Результаты анализа заносятся в таблицу. Выявленные "узкие места", - компоненты объекта, для которых RPZ будет больше 100...120, - подвергаются изменениям, то есть разрабатываются корректировочные мероприятия.

Рекомендуется рассматривать "направления воздействия" корректировочных мероприятий в следующей последовательности:

1) Исключить причину возникновения дефекта. При помощи изменения конструкции или процесса уменьшить возможность возникновения дефекта (уменьшается параметр O).

2) Воспрепятствовать возникновению дефекта. При помощи статистического регулирования помешать возникновению дефекта (уменьшается параметр O).

3) Снизить влияние дефекта. Снизить влияние проявления дефекта на заказчика или последующий процесс с учетом изменения сроков и затрат (уменьшается параметр S).

4) Облегчить и повысить достоверность выявления дефекта. Облегчить выявление дефекта и последующий ремонт (уменьшается параметр D).

По степени влияния на повышение качества процесса или изделия корректировочные мероприятия располагаются следующим образом:

- изменение структуры объекта (конструкции, схемы и т.д.);

- изменение процесса функционирования объекта (последовательности операций и переходов, их содержания и др.);

- улучшение системы качества.

Часто разработанные мероприятия заносятся в последующую графу таблицы FMEA-анализа. Затем пересчитывается потенциальный риск RPZ после проведения корректировочных мероприятий. Если не удалось его снизить до приемлемых приделов (малого риска ПЧР<40 или среднего риска ПЧР <100), разрабатываются дополнительные корректировочные мероприятия и повторяются предыдущие шаги.

По результатам анализа для разработанных корректировочных мероприятий составляется план их внедрения. Определяется:

- в какой временной последовательности следует внедрять эти мероприятия и сколько времени проведение каждого мероприятия потребует, через сколько времени после начала его проведения проявится запланированный эффект;

- кто будет отвечать за проведение каждого из этих мероприятий, и кто будет конкретным его исполнителем;

- где (в каком структурном подразделении организации) они должны быть проведены;

- из какого источника будет производиться финансирование проведения мероприятия (статья бюджета предприятия, другие источники).

1.7 Достоинства и недостатки метода FMEA-анализа

1.7.1 Достоинства метода FMEA-анализа

Этот метод позволяет исключить ошибки на ранней стадии создания продукции и процессов. Он обладает значительной эффективностью при создании конкурентоспособной продукции в короткие сроки и значительно экономит время и средства.

FMEA позволяет эффективно влиять на качество и безопасность объектов на стадии проектирования путем выявления потенциальных отказов с высокой критичностью. Достаточно простая методология FMEA дает возможность привлекать к процессу анализа специалистов разного профиля, что облегчает всесторонний охват проблемы и улучшает информационный обмен между службами предприятия.

Проведение FMEA предотвращает появление катастрофических отказов и уточняет возможные пути протекания нарушений. Самый главный эффект от применения FMEA -- сокращение потерь, обусловленных низким качеством, за счет предотвращения отказов (дефектов, несоответствий) на ранних стадиях проектирования.

FMEA отражает современную тенденцию к постепенному переходу от формальных статистико-вероятностных методов анализа надежности объектов к инженерным подходам обеспечения надежности. В силу простоты и наглядности результаты FMEA выглядят для администрации предприятия-поставщика более убедительными, нежели сложные математические модели расчета надежности, тем более основанные на недостоверных исходных данных из сомнительных источников

1.7.2 Недостатки метода FMEA-анализа

FMEA чрезвычайно эффективен, если его используют для анализа элементов, которые вызывают отказ системы в целом или нарушение основной функции системы. Однако FMEA может быть трудным и утомительным для сложных систем, имеющих много функций и состоящих из различных наборов компонентов. Эти сложности увеличиваются при наличии многочисленных режимов эксплуатации, а также нескольких политик технического обслуживания и ремонта.

FMEA может быть трудоемким и неэффективным процессом при необдуманном применении. Исследования FMEA, результаты которых предполагается использовать в дальнейшем, должны быть определены. Проведение FMEA не должно быть включено в требования без предварительного анализа.

Осложнения, недоразумения и ошибки могут произойти при попытке охвата исследованиями FMEA нескольких уровней в иерархической структуре системы, если она предусматривает резервирование.

Взаимосвязи между людьми или группами видов отказов или причинами видов отказов не могут быть эффективно представлены в FMEA, так как главное предложение для этого анализа - независимость видов отказов. Этот недостаток становится еще более явным из-за взаимодействия программного обеспечения и аппаратных средств, когда предложение о независимости не подтверждается. Отмеченное справедливо для взаимодействия человека с аппаратными средствами и моделей этого взаимодействия. Предложенное о независимости отказов не позволяет уделять должное внимание видам отказа, которые при совместном появлении могут иметь существенные последствия, тогда как каждый из них в отдельности имеет низкую вероятность появления.

Кроме того, недостатком FMEA является его неспособность оценить общую надежность системы и таким образом степень улучшения ее конструкции или изменений.

2. Пример практического применения FМЕА-анализа

Рассматривается пример практического применения FМЕА-анализа для улучшения процесса градуировки электронных весов, который по результатам анализа деятельности Алтайского приборостроительного завода (ООО «РОТОР») был определен высшим руководством как критический.

Процесс градуировки весов на ООО «РОТОР» осуществляется с использованием имеющегося на предприятии универсального стенда нагружения, который состоит из основного и подвижного каркасов. Последний оснащен левой и правой гребенками, на которые навешиваются гири в необходимой последовательности. Алгоритм процесса градуировки весов представлен на Рис. 2.

Рис. 2 - Алгоритм процесса градуировки электронных весов

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 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).

После подробного изучения сложившейся ситуации команда, занимающаяся анализом форм и последствий отказов (FМЕА-команда), выделила в рассматриваемом процессе четыре подпроцесса, корректность выполнения которых наиболее сильно влияет на качество процесса градуировки в целом:

1) транспортировка и установка весов на столешницу стенда;

2) контроль установки весов по уровню;

3) нагружение платформы весов в реперных точках;

4) регистрация частотных сигналов датчика.

Анализ этих подпроцессов выявил возможные формы отказов:

1) повреждение весов в результате падения;

2) весы не выверены по уровню;

3) несоответствие веса нагружения реперной точке;

4) выход из строя стенда;

5) потеря вносимой в ПЗУ весов информации.

На следующем этапе работы члены FМЕА-команды для каждого подпроцесса: потенциальный несоответствие критический весы

- выявили основные причины и вероятные последствия неудач, среди которых были выделены возможные задержки и приостановки производства;

- количественно оценили узкие места рассматриваемых подпроцессов и вычислили ПЧР возможных отказов.

Оценка факторов S, О и D производится по квалиметрическим шкалам, представленным в Таблице 1.

Наибольший практический интерес представляет количественная оценка фактора S -- значимости потенциального отказа. По итогам проведенного анализа члены FМЕА-команды для каждого проявления отказа назначили данному фактору S следующие значения:

«2» -- он не влечет тяжелых последствий;

«4» -- последствием отказа является необходимость повторной градуировки весов;

«6» -- присутствует опасность не только повторной градуировки, но и появления новых скрытых отказов;

«8» -- отказ ведет к переделке (ремонту) весов, т. е. к увеличению бесполезных («непроизводительных») расходов;

«9» -- высокая степень серьезности последствий (при использовании изношенных гирь процесс градуировки становится невозможным);

«10» -- травматизм персонала является возможным последствием в случае проявления отказа.

Результаты работы членов FМЕА-команды при назначении числовых значений факторов О -- вероятности возникновения дефекта, D -- вероятности обнаружения дефекта, а также вычисленные значения ПЧР возможных отказов приведены в Таблице 2.

Таблица 2- Результаты работы FМЕА-команды

На последнем этапе проводимого FМЕА-анализа были разработаны рекомендации о том, что следует сделать для предотвращения тяжелых последствий при наиболее рискованных случаях:

1) провести дополнительное обучение персонала;

2) внедрить роликовый конвейер для транспортировки весов;

3) доработать конструкцию столешницы и тем самым упростить процесс установки весов в горизонтальное положение по уровню;

4) 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;

5) предусмотреть более частое проведение работ по калибровке используемых гирь; составить график более частого технического обслуживания, ввести контроль выполнения планово-предупредительных работ;

6) внедрить блок бесперебойного питания стенда, чтобы исключить возможный сбой в подаче электроэнергии.

После завершения работы FМЕА-команды был составлен письменный отчет по выполненному анализу форм и последствий отказов. Этот отчет был передан руководителям организации, которые верифицировали и оценили результаты работы FМЕА-команды. Эти результаты вместе с рекомендациями по улучшению процесса градуировки весов приняты для использования в практической деятельности ООО «РОТОР». Часть рекомендаций (дополнительное обучение и инструктаж персонала, более частая калибровка используемых гирь) уже учтены. Принимая во внимание наибольшее значение вероятного числа риска (ПЧР = 252), специалисты ООО «РОТОР» приступили к проектированию и разработке АСКиУ( автоматизированная система контроля и управления) полнотой опускания гири на платформу весов.

Заключение

Целью данной курсовой работы является освещение метода FMEA - анализа видов и последствий потенциальных несоответствий и рассмотрение практического его применения на предприятии. Для достижения данной цели в курсовой работе поставлены следующие задачи:

1) Обзор истории создания FMEA-анализа;

2) Рассмотрение целей, задач анализа FMEA ;

3) Раскрытие видов и основных принципов FMEA -анализа;

4) Описание последовательности проведения FMEA-анализа и результатов;

5) Анализ достоинств и недостатков метода FMEA-анализа;

6) Пример практического применения FМЕА-анализа.

В курсовой работе достигнута заявленная цель, поставленные задачи решены.

Основные результаты курсовой работы заключаются в следующем:

- осуществлён подробный обзор и анализ метода FMEA;

- приведен пример практического применения FМЕА-анализа на предприятии ООО «РОТОР».