Metoda FMEA – na czym polega analiza przyczyn i skutków wad?

Czas czytania: 10 min

Jak wykazały analizy, trzem czwartym wad pojawiających się w produkcji oraz użytkowaniu, można zapobiec na etapie projektowania. Stało się to jednym z założeń do stworzenia Analizy FMEA, która jest tematem tego artykułu.

Analiza FMEA (ang. Failure Mode and Effects Analysis) to metoda analizy przyczyn i skutków wad, która ma na celu zapobieganie skutkom wad, mogących wystąpić w produktach lub procesach na etapie projektowania, produkcji i eksploatacji.

Została opracowana w USA w latach 50-tych. Początkowo była metodą wojskową, lecz po jej odtajnieniu, w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych, metoda została spopularyzowana najpierw w USA, a następnie w Europie i na innych kontynentach. Obecnie jest stosowana w różnych gałęziach gospodarki, zarówno w produkcji, jak i w usługach. Wdrażana jest w wielu branżach, takich jak przemysł motoryzacyjny, lotniczy (produkcja statków kosmicznych), farmaceutyczny, a także w przemyśle chemicznym, aby umożliwić ciągłe doskonalenie produktów w zakresie całego procesu technologicznego oraz poprawić zarządzanie jakością.

Od lat 90-tych FMEA znalazła nowe zastosowania i jest używana – została zaadaptowana – także jako narzędzie do doskonalenia procesów (nie tylko wytwórczych), a także proste narzędzie zarządzania ryzykiem.

W artykule omówione zostaną rodzaje analizy FMEA, ich zastosowania oraz sposoby prowadzenia tych analiz.

Przeczytaj również:  Znaczenie norm jakościowych w firmach produkcyjnych

Analiza FMEA – główne etapy

Opisywana w tym artykule metoda analizy, obejmuje dwa główne etapy:

1. Przygotowanie badania: na tym etapie definiuje się cel analizy, powołuje grupę roboczą, ustala zakres, wykonuje dekompozycję funkcjonalną oraz zbiera dane.
2. Właściwa analiza: na tym etapie prowadzona jest analiza przyczyn i skutków wad, planowanie działań korygujących lub zapobiegawczych oraz wdrożenie tych działań, a także nadzór nad ich realizacją.

Ważnymi aspektami analizy FMEA są:

• Optymalizacja produktu: FMEA może być wykonana na etapie projektowania, co pozwala osiągnąć najlepsze wyniki dzięki łatwości wprowadzania zmian w produkcie.
• Kosztowność:  FMEA pozwala identyfikować i eliminować lub zmniejszyć ryzyko wystąpienia awarii, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie kosztów i problemów powodujących drogie reklamacje.
• Większa satysfakcja klientów: Dzięki niej produkty i procesy stają się niezawodniejsze, co bezpośrednio wpływa korzystnie na postrzeganie ich przez klientów.

Jakie są podstawowe założenia metody FMEA?

Podstawowe założenia zostały opisane poniżej:

1. Prawdopodobieństwo awarii: Około 75% błędów powstaje już na pierwszych etapach przygotowywania gotowego produktu; wcześniejsze wykrycie i usunięcie błędów może zmniejszyć koszty i powodować lepsze rezultaty.
2. Zakres analizy: Zakres analizy jest kluczowy dla uzyskiwanych rezultatów. Jeśli 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.
3. Praca zespołowa: Duży nacisk kładzie się tutaj na pracę zespołową, gdzie zespół ma za zadanie przygotowanie założeń do przeprowadzenia właściwej analizy.
4. Dekompozycja funkcjonalna: Metoda FMEA wymaga dekompozycji funkcjonalnej produktu lub procesu, aby zidentyfikować elementy kluczowe i ich zależności.
5. Wykrywanie możliwych awarii: Analiza FMEA ma na celu systematyczną identyfikację poszczególnych wad produktu lub/l procesu oraz ich eliminacji lub minimalizacji skutków.
6. Wprowadzenie działań korygujących lub zapobiegawczych: Już na etapie analizy powinny być planowane działania korygujących lub zapobiegawczych, aby usunąć identyfikowane, możliwe awarie.

Warto zwrócić uwagę, że analiza FMEA jest metodą analizy indukcyjnej (logika postępująca), jednak prawdopodobieństwo awarii można oszacować lub zmniejszyć tylko poprzez zrozumienie mechanizmu awarii. Dlatego też może zawierać informacje o przyczynach awarii (analiza dedukcyjna) w celu ograniczenia możliwości wystąpienia poprzez wyeliminowanie zidentyfikowanych (pierwotnych) przyczyn.

Przeczytaj również: Predictive maintenance w Przemyśle 4.0

Rodzaje FMEA

Istnieje kilka rodzajów analizy FMEA, które różnią się swoim zastosowaniem i obszarem. Oto niektóre z nich:

• projektu (DFMEA): Pozwala identyfikować i usuwać możliwe awarie modelu podczas etapu projektowania.
• procesu (PFMEA): Skupia się na analizie procesów zamiast produktów, rozbijając je na różne komponenty.
• funkcjonalne (FFMEA): Analizuje funkcje systemu lub produktu, aby zidentyfikować możliwe awarie i ich wpływ na system.
• oprogramowania (SW FMEA): Analizuje sposoby, w jaki oprogramowanie może ulegać awarii i jakie są ich konsekwencje.
• produkcyjna (MFMEA): Stosowana w przemyśle, aby identyfikować możliwe awarie w procesach produkcyjnych.
• usług (SFMEA): Analizuje usługi i procesy usługowe, aby zidentyfikować możliwe awarie i ich wpływ na klientów.

FMEA procesu – czyli jak je doskonalić, kilka słów więcej

PFMEA (Process FMEA) jest metodą analityczną, która służy do identyfikacji potencjalnych błędów procesu, ich skutków oraz przyczyn, które mogą prowadzić do tych błędów. Metoda ta stosowana jest w początkowej fazie projektowania procesów technologicznych, przed uruchomieniem produkcji masowej oraz w produkcji seryjnej, w celu poprawy jakości i wydajności produkcji. Aby przeprowadzić analizę FMEA procesu, należy zidentyfikować czynniki, takie jak metody stosowane podczas procesu, czynniki ludzkie, użyte materiały, maszyny używane podczas procesu oraz czynniki środowiska wpływające na wydajność procesu.

Najważniejsze etapy wdrażania FMEA

Etapy przeprowadzania FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) obejmują:

1. Przygotowanie: W tym etapie definiuje się cel analizy, powołuje grupę roboczą, ustala zakres analizy, dekompozycję funkcjonalną i zbiera dane.
2. Dekompozycja funkcjonalna: W tym etapie analizuje się funkcje produktu lub procesu, aby zidentyfikować elementy kluczowe oraz ich zależności. Ocenia, które elementy są kluczowe dla działania systemu lub produktu, a także ich wpływ na system.
3. Analiza jakościowa: W tym etapie identyfikuje się potencjalne wady produktu lub procesu, określa się ich wpływ na system oraz prawdopodobieństwo ich wystąpienia.
4. Analiza ilościowa: W tym etapie określa się priorytety wad produktu lub procesu, aby zidentyfikować te, które wymagają natychmiastowej uwagi.
5. Działania korygujące lub zapobiegawcze: W tym etapie podejmuje się działania korygujące lub zapobiegawcze, aby usunąć lub zmniejszyć ryzyko awarii.

W przypadku dużych systemów i procesów, można użyć narzędzi FMEA, które automatyzują proces analizy i pomagają w identyfikacji i notowaniu potencjalnych awarii oraz ich przyczyn. Niektóre znane rozwiązania to ReliaSoft XFMEA, Intelex FMEA, DataLyzer FMEA i Relyence FMEA.

Jakie są korzyści zastosowania analizy FMEA

Wśród korzyści, które można odnieść z zastosowania analizy FMEA można wymienić:

• Poprawa jakości: Analiza FMEA pozwala na zidentyfikowanie potencjalnych problemów z jakością produktu lub procesu, zanim stają się one rzeczywistymi problemami. Dzięki temu możliwe jest stałe udoskonalanie produktu lub procesu, co przyczynia się do poprawy jakości i zadowolenia klientów.
• Zmniejszenie kosztów: Analiza FMEA pozwala na identyfikację i eliminację lub zmniejszenie ryzyka awarii, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie kosztów i problemów powodujących kosztowne reklamacje.
• Lepsza satysfakcja klientów: Dzięki metodzie FMEA, produkty i procesy stają się niezawodniejsze, co przyczynia się do lepszej satysfakcji klientów.
• Zwiększenie bezpieczeństwa: Analiza FMEA pozwala na identyfikację potencjalnych zagrożeń i eliminację lub zmniejszenie ryzyka ich wystąpienia, co przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa produktu lub procesu.
• Optymalizacja produktu: Analiza FMEA może być wykonana na etapie projektowania, co pozwala osiągnąć najlepsze wyniki dzięki łatwości wprowadzania zmian w produkcie.
• Lepsze zarządzanie ryzykiem: Analiza FMEA pozwala na zrozumienie i zarządzanie ryzykiem w organizacji, co przyczynia się do przetrwania i sukcesu organizacji.

Przykład analizy FMEA produktu (tabela):

Analiza FMEA dla komputera klasy PC

Źródło: A.P. Muhlemann, J.S. Oakland, K.G. Lockyer 1995, s. 138

Podany przykład jest bardzo uproszczony i w praktyce musiałby być znacznie rozszerzony. Przy liczbie kilkudziesięciu lub nawet kilkuset potencjalnych wad przydatne jest zastosowanie metody Pareto dla wyodrębnienia tych, które należy zlikwidować najwcześniej.

Podsumowanie

Analiza FMEA to metoda analizy związków przyczynowo-skutkowych wad, która ma zastosowanie zarówno w fazie projektowania, jak i produkcji. Polega na dokładnym przeanalizowaniu każdego etapu procesu produkcyjnego w celu identyfikacji potencjalnych sposobów awarii, ich skutków oraz czynników, które mogą przyczynić się do ich wystąpienia.

Istnieją dwa główne rodzaje analizy FMEA:

-produktu, skoncentrowana na optymalizacji niezawodności wyrobu oraz

-procesu, służąca do rozpoznania czynników prowadzących do ewentualnych zakłóceń procesów wytwarzania.

Metoda FMEA składa się z kilku etapów, takich jak przygotowanie, dekompozycja funkcjonalna, analiza jakościowa i ilościowa. Na podstawie analizy można podjąć działania korygujące lub zapobiegawcze w celu eliminacji wad. Jest to powszechnie wykorzystywana metoda analizy ryzyka, która znajduje zastosowanie w różnych branżach, nie tylko produkcyjnych, ale również usługowych.

Dzięki rozwiązaniom informatycznym DSR 4FACTORY czyli m.in. systemom ERP 4FACTORY czy MRP 4FACTORY oraz SFC 4FACTORY z IOT 4FACTORY możemy otrzymać narzędzia znacznie ułatwiające stosowanie opisywanej metody.

Analiza FMEA może być wykorzystywana w systemach klasy MRP 4FACTORY, ERP 4FACTORY oraz SFC 4FACTORY z IOT 4FACTORY w celu oceny ryzyka, identyfikacji i zapobieganiu wadom oraz zwiększenia bezpieczeństwa w procesach produkcyjnych. Metoda FMEA może być łatwo skomputeryzowana i wykorzystywana w trybie półautomatycznym z użyciem systemów ERP 4FACTORY czy MRP 4FACTORY.

Przykłady zastosowania analizy FMEA w systemach ERP 4FACTORY i SFC 4FACTORY z IOT 4FACTORY można podzielić na dwa główne kategorie:

1. Optymalizacja produktu: Analiza FMEA może być wykorzystana na etapie projektowania, aby zidentyfikować możliwe wady i skutecznie je naprawić. Przeprowadzenie FMEA ma na celu osiągnięcie najlepszych wyników, dzięki łatwości wprowadzania zmian w produkcie przed wdrożeniem do produkcji.
2. Współpraca między systemami: Analiza FMEA może być stosowana do ograniczenia możliwych wad i zapewnienia bezpieczeństwa w procesach produkcyjnych, takich jak integracja rozwiązań klasy ERP, SFC, IOT, CRM, MRP i WMS. Dzięki temu, można wdrożyć procesy produkcyjne na podstawie schematu określonego, co pozwala na lepsze zarządzanie ryzykami i kontrolowanie procesów.

Warto zauważyć, że rozwiązania klasy ERP, SFC, IOT, CRM, MRP i WMS mogą być połączone w różnych konfiguracjach, aby odpowiedzieć indywidualnym potrzebom przedsiębiorstwa. W zależności od konfiguracji systemu, można stosować analizę FMEA do różnych aspektów procesów produkcyjnych, takich jak optymalizacja produktu, doskonalenie istniejącego procesu, współpraca między systemami czy zarządzanie ryzykami.

Autor: Piotr Słowiński

Project Manager PMP® DSR S.A. z 15 -letnim doświadczeniem we wdrażaniu rozwiązań ERP 4FACTORY (QAD); w DSR S.A. od 10 lat pracuje na stanowisku Starszego Kierownika Projektów. Certyfikat PMI PMP® zdobyty w roku 2012. Ponad 50 projektów implementacyjnych dla Klientów DSR (wdrożenia i upgrade'y systemu ERP 4FACTORY oraz wszystkich rozwiązań z oferty DSR 4FACTORY w wielu różnych konfiguracjach). Doświadczenie w prowadzeniu projektów w zespołach od kilku do kilkudziesięciu osób.