Анализ характера и последствий отказов (FMEA

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МАМИ"

 

 

Кафедра "Стандартизация, метрология и сертификация"

 

Реферат на тему:

"Анализ характера и последствий отказов (FMEA)"

 

 

 

 

Вариант задания:

Студент: Зимина А.А.

Группа: 8 ММн-9

Руководитель: Савостикова О.Г.

Курсовая работа защищена с оценкой:

 

 

 

 

                            Москва 2012

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач системы менеджмента качества является обеспечение выявления потенциальных несоответствий (дефектов) и предотвращение их появления на всех стадиях жизненного цикла продукции. Важнейшим методом решения этой задачи является анализ видов и последствий потенциальных несоответствий (FMEA). В настоящее время не менее 80% разработок технических изделий и технологий проводится с применением анализа видов и последствий потенциальных несоответствий (FMEA-методологии).

Анализ видов и последствий  потенциальных несоответствий широко применяется многими мировыми компаниями как для разработки новых конструкций  и технологий, так и для анализа  и планирования качества производственных процессов и продукции. Методология FMEA позволяет оценить риски и  возможный ущерб, вызванный потенциальными несоответствиями конструкции и  технологических процессов на самой  ранней стадии проектирования и создания готового изделия или его комплектующих.

Область применения метода охватывает все этапы жизненного цикла продукции  и любые технологические или  бизнес-процессы (рисунок 1). Наибольший эффект дает применение FMEA на этапах разработки конструкции и процессов, однако и в действующем производстве метод может эффективно применяться для устранения несоответствий и их причин, не выявленных при разработке или обусловленных факторами изменчивости процессов производства.

Целью данной работы является освещение  методов DFMEA – анализа видов и  последствий потенциальных несоответствий конструкции и PFMEA – анализа видов  и последствий потенциальных  несоответствий процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ FMEA

1.1.Историческая справка

 

Метод FMEA был разработан в 50-х годах XX века и сначала применялся для  авиационной и космической техники. Так в США было осуществлено первое формализованное нововведение FMEA (программа  Apollo).

Позднее FMEA применяют в ядерной  и военной промышленности (например, MIL-STD-1629A-1984. Procedures for performing a failure mode, effects and criticality analysis).

С 1980 года FMEA начинают применять в  автомобилестроении - на фирме FORD. С 80-х  годов FMEA широко применяется в США, Европе и Японии.

В настоящий момент на многих фирмах - и особенно в автомобильной промышленности - FMEA является составной частью системы  менеджмента качества и используется как во внутренних, так и во внешних  отношениях, как условие поставки комплектующих изделий.

 

1.2 Цели, задачи и виды анализа FMEA.

 

Метод анализа видов и последствий  потенциальных несоответствий (FMEA) представляет собой систематизированный  комплекс действий, проводимых для  того, чтобы:

 

-выявить несоответствия продукции  и процессов, а также последствия  возникновения этих несоответствий, и дать им количественную оценку;

 

 

-создать ранжированный список  видов и причин несоответствий  для планирования корректирующих и предупреждающих действий;

 

-определить корректирующие и  предупреждающие действия, которые  могли бы устранить или снизить  вероятность возникновения несоответствий;

 

-документировать данные по результатам  анализа для накопления в базе  знаний.

 

Применение FMEA является обязательным требованием стандарта ИСО/ТУ 16949 (подразделы 7.3, 8.5) и других стандартов автомобильной, аэрокосмической и  авиационной промышленности.

Цель применения метода – изучение причин и механизмов возникновения  несоответствий и предотвращение несоответствий (или максимальное снижение их негативных последствий), а следовательно – повышение качества продукции и сокращение затрат на устранение несоответствий на последующих стадиях жизненного цикла продукции.

Своевременность является важнейшим условием эффективности  метода анализа видов и последствий  несоответствий. FMEA следует осуществлять либо до появления несоответствия, либо немедленно после выявления  несоответствия или причин, приводящих к его появлению, чтобы не допустить  последствий или максимально  снизить их риск. Затраты на проведение анализа и внедрение корректирующих/предупреждающих  действий при разработке процессов  и подготовке производства значительно  ниже, чем затраты на аналогичные  действия в серийном производстве, проводимые по факту обнаружения  несоответствий.

Различают DFMEA – анализ видов и  последствий потенциальных несоответствий конструкции, и PFMEA – анализ видов  и последствий потенциальных  несоответствий технологических процессов.

DFMEA может проводиться как для  разрабатываемой конструкции, так  и для уже существующей. Целью  проведения такого анализа является  выявление потенциальных несоответствий  конструкции, вызывающих наибольший  риск потребителя и внесение  изменений в конструкцию изделия,  которые бы позволили снизить  такой риск. Результаты DFMEA являются  входной информацией для последующего PFMEA.

PFMEA обычно проводится при планировании  производства с участием представителей  заинтересованных служб и, при  необходимости, представителей потребителя.  Проведение PFMEA начинается на стадии  технической подготовки производства  и заканчивается своевременно  до монтажа производственного  оборудования.

Целью FMEA является обеспечение выполнения всех требований к качеству изделия  и запланированному процессу производства и сборки путем внесения изменений  в план процесса для технологических  операций с повышенным риском.

1.3. Экономические выгоды  применения FMEA

FMEA способствует новому образу  мышления современного научно-технического  обеспечения качества.

Применение метода FMEA:

 

-снижает количество вносимых  изменений (см. рисунок 1.1) на стадии производства и затраты на проведение изменений (рисунок 1.2);

 

 

-исключает ошибки и связанные  с ними дефекты, а, следовательно,  избавляет от рекламаций, судебных  исков и значительных затрат  на устранение дефектов;

 

 

 

 

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. Составляющие оценки видов,  последствий и причин

Количественные оценки значимости, возникновения и обнаружения  потенциальных несоответствий или  их причин определяются на основе статистических данных или мнений экспертов с  помощью соответствующих типовых  шкал.

После получения экспертных оценок указанных составляющих путем их перемножения определяется приоритетное число риска (ПЧР) – обобщенная количественная характеристика риска несоответствия.

 

 

 

 

 

1.5.1 Значимость

Значимость – это оценка по 10-балльной шкале серьезности последствия. Ранг (балл) значимости определяется экспертно  по типовой шкале. Если последствий  несколько и значимости их разные, то для дальнейшего расчета ПЧР  используется максимальное значение значимости.

 

1.5.2 Возникновение

Возникновение – это оценка вероятности, с которой ожидается появление  несоответствия, последствия или  причины. Для оценки частоты возникновения  по возможности следует использовать имеющиеся статистические данные по подобным изделиям/процессам с учетом изменений рабочей среды (Ppk (Сpk), частота отказов за определенный срок и т.п.). Если таких данных нет, допустимо давать субъективные оценки на основе информации о процессе.

 

1.5.3 Обнаружение

Обнаружение – это оценка вероятности  того, что применяемые средства контроля обнаружат признаки несоответствия, последствия или причины прежде, чем эти признаки будут замечены потребителем. Необходимо оценить по 10-балльной шкале вероятность того, что несоответствие и/или причины, его вызвавшие, будут обнаружены прежде, чем изделие покинет расположение процесса.

Должны быть рассмотрены методы управления двух типов, которые:

 

-предотвращают  возникновение вида несоответствия,

 

 

-обнаруживают  вид несоответствия при его  возникновении.

 

В общем случае ранг обнаружения  для объекта анализа определяется в зависимости от экспертной оценки частоты обнаружения. По возможности  следует использовать фактические  данные и статистические методы для  оценки частоты обнаружения.

Если статистических данных нет, следует предположить, что несоответствие возникло, а затем определить способность  всех действующих мер управления процессом обнаружить несоответствие и предотвратить отправку изделия  с этим видом несоответствия потребителю.

 

1.5.4 Приоритетное число риска

Приоритетное число риска (ПЧР) – обобщенная количественная характеристика объекта анализа. ПЧР  определяется после получения экспертных оценок составляющих – рангов значимости, возникновения и обнаружения, путем  их перемножения. Объекты анализа  упорядочиваются по убыванию значений ПЧР.

Для каждой области применения должно быть установлено граничное  значение ПЧР – ПЧРгр. В случае если фактическое значение ПЧР превосходит ПЧРгр, по результатам анализа должны разрабатываться и внедряться корректирующие/ предупреждающие действия для снижения или устранения риска последствий. Если фактическое значение не превосходит ПЧРгр, то считается, что объект анализа не является источником существенного риска и корректирующие/ предупреждающие действия не требуются (см. рисунок 1.3).

Примечании: Значения ПЧРгр могут периодически пересматриваться, например, в рамках конкретного проекта и на этапах его разработки.

 

1.6. Порядок анализа и документирование  результатов FMEA

 

 

На подготовительной стадии анализа FMEA осуществляется: формирование команды  экспертов; сбор и изучение исходных данных и сведений о назначении изделий  и требованиях процессов; выбор  объектов, подлежащих анализу.  Так как появление несоответствий на каждом из этапов жизненного цикла продукции обуславливается множеством факторов, то для проведения всестороннего анализа необходимо привлечение специалистов различных служб - конструкторских, технологических, производственных, контролирующих, специалистов по применяемым материалам, службы качества, представителей службы закупок и по возможности специалистов поставщиков, предприятий по техническому обслуживанию продукции и др. Рекомендуемое число членов команды – от 4 до 10 человек. Затем проводится анализ выбранных объектов и документирование результатов анализа Результаты проведения анализа FMEA регистрируются последовательно в графах протокола анализа, представленного в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Графы протокола FMEA

 

На рисунке 1.4 представлена укрупненная  схема проведения PFMEA. DFMEA проводится аналогичным образом.

 

 

 

 

 

 

2.АНАЛИЗ ВИДОВ И ПОСЛЕДСТВИЙ  ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ НЕСООТВЕТСТВИЙ ПРОЦЕССА (PFMEA)

2.1.Формирование  команды экспертов

Базовый (минимально необходимый) состав команды  специалистов должен состоять из шести  человек:

-руководитель  рабочей группы;

-инженер-технолог, ответственный за разработку  технологического процесса;

-инженер-технолог, ответственный за разработку  аналогичного технологического  процесса;

-инженер-конструктор;

-представитель  отдела работы с потребителем;

-представитель  производства / службы контроля.

    2.2.Исходные данные для анализа FMEA процессов 

Перед проведением FMEA команда экспертов  осуществляет сбор и изучение исходных данных. Исходные данные для анализа FMEA процесса должны содержать информацию о процессе и продукции, требованиях, предъявляемых к системе в  целом и отдельным ее составляющим, факторах окружающей среды, влияющих на результаты. Материалы и данные для  дальнейшего анализа могут включать чертежи, технологические и другие документы.

Изучение технологических процессов  должно включать не только изучение документации, но и анализ технологических процессов  на рабочих местах.

 

 

2.3.Выбор процессов для  проведения анализа FMEA

Технологические процессы (операции, переходы) для последующего проведения анализа видов, последствий и  причин потенциальных несоответствий выбирают по определенным критериям. При  выборе технологических процессов (операций, переходов) необходимо учитывать  не только требования к изделию, но и особенности технологического процесса.

При выборе технологических процессов  для проведения FMEA можно использовать следующие критерии:

–технологический  процесс является новым (более 50% новых  операций);

–в ходе техпроцесса происходит формирование параметров, влияющих на безопасность продукции;

–были даны рекомендации DFMEA анализа несоответствий конструкции детали/узла, к которой  относится техпроцесс;

–в техпроцессе  применяется новое или модернизированное  оборудование/оснастка/инструмент;

–имело  место изменение технологии, в  т.ч. изменение методов контроля в техпроцессе;

–имело  место изменение графиков ремонта  и обслуживания оборудования, применяемого в техпроцессе, и поверки, калибровки, аттестации и ремонта средств  измерения, используемых в техпроцессе.

После выбора процессов для анализа определяется последовательность его проведения. Критерии выбора последовательности анализа  технологических процессов могут  быть следующими:

–требования FMEA конструкции (DFMEA);

–требования заказчиков;

–критические (влияющие на безопасность) процессы;

–значительные изменения процесса (более 50% новых  операций);

–внедрение SPC;

–новое  оборудование/инструмент;

–окружающая среда/риски труда.

 

2.4. Описание операций, целей  и требований к операциям

Заполнение графы 1 протокола PFMEA осуществляется с учётом определенных функций, целей  и требований к процессу. Функции  технологической операции описываются  с точным указанием технологических  режимов и параметров. Требования к результатам (цели) должны быть выражены в количественной форме с указанием  поля допуска.

На рисунке 2.1 приведен пример заполнения графы 1 карты (протокола) PFMEA.

Анализ

2.5. Определение видов потенциальных  несоответствий и их последствий

Виды  потенциальных несоответствий определяются на основе анализа технологического процесса и информации о несоответствиях  подобных технологических процессов. При генерации видов несоответствий для указания в графу 2 протокола  можно исходить из следующих предположений:

 

-невыполнение  операции (например, пропуск операции);

-частичное  невыполнение операции (например, недостаточная  длина сварного шва);

-неправильное  выполнение операции (например, несоответствующие  параметры процесса – скорость, давление и др.)

-выполнение  непредусмотренных (вредных) действий (например, загрязнение, избыточная  влага и т.п.).

Список  несоответствий должен быть полным, но в него не следует включать несоответствия, возникновение которых невозможно или слишком маловероятно. Несоответствия должны описываться в физических и технических терминах, а не в  терминах того, что может заметить потребитель. При формулировании несоответствия считается, что предшествующие операции соответствуют требованиям к  ним и не являются причиной несоответствия в рассматриваемой операции. Пример заполнения графы 2 протокола PFMEA приведен на рисунке 2.1.

Возможные последствия потенциальных  несоответствий определяются с учетом замечаний потребителей и назначения продукции. Все последствия заносятся  в графу 3 протокола анализа (см. рисунок 2.1)

 

 

2.6. Оценка значимости  потенциальных несоответствий

Для каждого последствия анализируемого несоответствия эксперты оценивают  его значимость S (см. раздел 1.5.1). Это  значение указывается в графе 4 протокола (рисунок 2.1).

Оценка зависит от тяжести последствий  несоответствия и определяется с  помощью 10-балльной шкалы (Таблица 3.1).

При оценивании исходят из того, что значимость применима только к последствию. Если последствий несколько и  значимости их разные, то для дальнейшего  расчета ПЧР используется максимальное значение значимости.

 

 

2.7. Определение возможных  причин потенциальных несоответствий

Возможные причины потенциальных  несоответствий определяются на основе описания анализа операций (графа 1 протокола) и требований к операции, а также изучения прошлых трудностей, связанных с анализируемым процессом (статистические данные).

Причины следует описывать через  факторы, которыми можно управлять  или корректировать. Описание должно быть как можно более точным и  полным. Это необходимо для того, чтобы выработать результативные рекомендации.

Выявленные причины заносятся  в графу 5 протокола. Одновременно в  графах 7 и 8 «Меры по предупреждению»  и «Меры по обнаружению» указываются  существующие меры по предупреждению и обнаружению каждой причины (рисунок 2.1).

 

2.8. Оценка возникновения  и обнаружения возможных причин  и расчет ПЧР

Для каждой причины потенциального несоответствия с помощью соответствующей  типовой шкалы (таблица 3.2, таблица 3.3) необходимо определить ранги возникновения O и обнаружения D (см. разделы 1.5.2, 1.5.3).

Ранги возникновения и обнаружения, выставленные по 10-балльной шкале, заносятся  в протокол анализа, в графы 6 и 9 соответственно (рисунок 2.1 ).

ПЧР (приоритетное число риска) рассчитывается для каждой причины потенциального несоответствия как произведение рангов значимости, возникновения и обнаружения (см. раздел 1.5.4). Результат заносится в протокол FMEA в графу 10 (рисунок 2.1).

Анализ

Таблица 3.3 - Типовая шкала баллов обнаружения D при PFMEA

Типы  контроля: А - с защитой от ошибок; В - контроль с помощью калибра; С - ручной контроль

 

2.9. Ранжирование причин  потенциальных несоответствий

Чтобы выделить среди причин потенциальных  несоответствий те, которые обязательно  должны быть устранены (наиболее рисковые), производят ранжирование причин (например, с использованием диаграммы Парето).

Следует определить, какие виды несоответствий требуют доработки процесса в  первую очередь (несоответствия с максимальным ПЧР). Также необходимо уделить внимание видам несоответствий, значимость последствий которых велика (ранг значимости составляет 9 или 10, то есть данные несоответствия влияют на безопасность).

Чтобы выделить причины потенциальных  несоответствий, риск которых основан  не только на высокой значимости последствия, но и на высокой частоте возникновения, причины можно ранжировать по произведению рангов значимости и возникновения (S∙O).

 

2.10. Разработка рекомендаций  по снижению риска

Для всех причин, имеющих значение ПЧР ≥ ПЧРгр, разрабатывают рекомендации, направленные на снижение риска до приемлемого уровня.

Формулируются конкретные меры устранения выявленных потенциальных несоответствий и/или их причин, направленные на снижение показателей O, D и, соответственно, ПЧР. Предварительно по каждой причине проводится анализ и оценка возникновения и  обнаружения и рассчитывается планируемое  значение ПЧР.

Разработанные рекомендации с указанием  ответственных за исполнение и сроков заносят в графы 11 и 12 протокола  анализа (рисунок 2.1).

 

2.11. Оценка эффективности  запланированных мероприятий

После выполнения запланированных  мероприятий команда экспертов  проводит повторный анализ, выполняя оценку значимости, возникновения и  обнаружения для каждой причины  и рассчитывая новое значение ПЧР с учетом проведенных работ. Новые значения S, O, D и ПЧР заносятся  в графы 14–17 протокола анализа.

В том  случае, если все запланированные  мероприятия будут внедрены и  эффект корректирующих/предупреждающих  действий адекватен поставленным при  их разработке целям, процедура будет  считаться завершенной. В противном  случае принимается решение о  проведении повторного FMEA-анализа процесса и разработке новых рекомендуемых  мероприятий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.ИСО  9000 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.

2.ИСО  9001 Система менеджмента качества. Требования.

3.ИСО  / ТУ 16949 (ГОСТ Р 51814.1) Системы менеджмента качества в автомобилестроении. Особые требования по применению ИСО 9001 в автомобильной промышленности и организациях, производящих соответствующие запасные части.

4.ГОСТ  Р 51814.2. Системы качества в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов.

5.FMEA Анализ  видов и последствий потенциальных  отказов / Крайслер Корп., Форд Мотор Компани, Дженерал Моторс Корп. Руководство 4-е издание, 2008 г.

6.ГОСТ 27.310–95 Надежность в технике. Анализ  видов, последствий и критичности  отказов. Основные положения.