Анализ характера и последствий отказов (FMEA)

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.

 

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 - FMEA системы процесса (рисунок 4) [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.

 

3. Анализ потенциальных отказов и оценка достигнутого уровня качества

 

Анализ характера и  последствий отказов производится с использованием приоритетного  коэффициента риска

 

Кр = КпКнКо, (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 :

Кп - 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).

Кн - коэффициент, учитывающий  вероятность Рн, 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.

Ко - коэффициент, учитывающий  вероятность Ро отказа. Обычно Ро=1- Р6, где Рб - вероятность отсутствия отказа (таблица 4 или рисунок 7, если вероятность отказа выражена в ррm). При определении Ро исходят из того, что отказ не обнаружится  до тех пор, пока потребитель не начнет пользоваться изделием.

 

Таблица 2. Коэффициент Кп, 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	1
Незначительное влияние  на функции системы или дальнейшее выполнение операций процесса (второстепенное несоответствие). Потребитель, вероятно, заметит лишь незначительную неисправность  системы.	2-3
Умеренное влияние. Вызывает недовольство потребителя. Функции  системы или дальнейшему выполнению операций процесса нанесен ущерб (значительное несоответствие).	4-6
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.	7-8
Очень существенное влияние. Тяжелые последствия отказа, ведущие  к остановке производства.	9
Критическое. Отказ угрожает безопасности (опасность для жизни  и здоровья людей) и противоречит законодательным предписаниям.	10

 

Таблица 3. Коэффициент Кн, учитывающий вероятность Рн, невыявления  отказа или его причины

Значение последствий  отказа	Вероятность невыявления  рн %	Показатель
Близкая к нулю. Возникающие  отказы или причины отказов явно распознаются (например, отсутствие отверстия  для сборки)	не более 0,01	1
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	2-3
Небольшая. Выявление возникающих  отказов или причин отказов вероятно; проводимые испытания/ технологические  проверки относительно достоверны	не более 0,3	4-5
Умеренная. Выявление возникающих  отказов или причин отказов менее  вероятно; проводимые испытания/ технологические  проверки недостаточно достоверны (традиционный контроль - выборочный контроль, эксперименты, тесты)	не более 2	6-7
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	8-9
Очень высокая. Возникающие  отказы или причины отказов выявить  нельзя: технологические проверки не проводятся (например: нет доступа, нет возможности для контроля, срок службы)	более 10	10

 

Таблица 4. Коэффициент Ко, учитывающий вероятность Ро возникновения  причины отказа

Значение последствий  отказа	Вероятность отказов/ дефектов ро %	Показатель
Вероятность близка к нулю	менее 0,00001	1
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	2-3
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	7-8
Высокая вероятность. Конструкция - ненадежна. Требования к проекту  учтены незначительно (менее 50%). Процесс - нестабилен. Можно  почти с уверенностью сказать, что  дефекты появятся в значительном количестве	Рп>5	9-10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каждый из этих трех коэффициентов  может иметь числовые значения в  пределах от 1 до 10, поэтому коэффициент  риска Кр колеблется от 1 до 1000. Следует  обращать внимание на устранение тех  причин, которые характеризуются  наибольшими значениями коэффициента риска. Обычно считают опасными причины  при Кр > Крп=100 (150), (где Крп- принятое на предприятии предельное значение Кр). Однако нужно также иметь  в виду, что часто оценка бывает субъективна, и вывод о необходимости  только, чтобы было Кр>Крп дезориентирует. Некоторые фирмы (например, немецкая фирма BOSCH) считают, что если хотя бы один из коэффициентов Ко, Кн или  Кт имеет значение равное 10, то при  любом значении обобщенного коэффициента риска Кр 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 Кр, т.е. Кр 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).

Методика и рабочий  план проведения FMEA отдельного элемента исследуемого объекта приведены  на рисунке 8.

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

План FMEA

 

1 Подготовка и планирование:

планирование. Постановка целей  и задач;

уточнение состава рабочей  группы

2 Функциональный анализ.

3 Анализ потенциальных  отказов:

виды потенциальных отказов;

последствия отказов;

меры по обнаружению;

причины отказов;

меры по избежанию причин отказов.

4 Оценка достигнутого  состояния:

вероятность возникновения отказа - показатель "Ко";

вероятность обнаружения  отказа - показатель "Кн";

тяжесть последствий дефекта - показатель "Кн";

коэффициент риска Кр=КпКнКо;

сравнение Кр с Крп.

5 Улучшение качества:

после идей улучшения качества (рабочей группы);

возможные мероприятия по улучшению;

6 Анализ и выбор мероприятий  по улучшению:

определение Ко, Кн, Кн;

число риска "Кр";

анализ затрат и сроков;

выбор мероприятий по улучшению;

указание ответственный  и сроков выполнения.

7 Реализация выбранных  мероприятий:

реализация мероприятий;

актуализация 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:	Кр	10
				Ко	9
				Меры по предупреждению	8
				Возможная причина отказа	7
				Кн	6
				Меры по обнаружению	5
				Кп	4
				Возможное последствие отказа	3
	Фирма	Ответственный	Отдел	Возможный дефект	2
				Номер отказа	1