Járműipari Gyártási Folyamatok Minőségbiztosítása BMEKOGGM611 1
Lehetséges meghibásodási mód és hatások elemzése ( Failure Mode and Effects Analysis ) 2 2
History: - Procedures for conducting FMECA were described in US Armed Forces Military Procedures document MIL-P-1629 (1949) - By the early 1960s NASA programs using FMEA variants included Apollo, Viking, Voyager, Magellan, Galileo, and Skylab. - The civil aviation industry was an early adopter of FMEA, with the Society for Automotive Engineers (SAE) publishing ARP926 in 1967. - A 1973 U.S. Environmental Protection Agency report described the application of FMEA to wastewater treatment plants. - The automotive industry began to use FMEA by the mid 1970s. The Ford Motor Company introduced FMEA to the automotive industry for safety and regulatory consideration after the Pinto affair. - In 1993 the Automotive Industry Action Group (AIAG) first published an FMEA standard for the automotive industry. Sometimes 3 FMEA is extended to FMECA (failure mode, effects, and criticality analysis) to indicate that criticality analysis is performed too. 3
Cost-benefit analysis, the Pinto Memo In determining whether or not to make the production change, the Ford Motor Company defended itself by contending that it used a risk/benefit analysis. Ford stated that its reason for using a risk/benefit analysis was that the National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) required them to do so. The risk/benefit approach excuses a defendant if the monetary costs of making a production change are greater than the "societal benefit" of that change. This analysis follows the same line of reasoning as the negligence standard developed by Judge Learned Hand in United States vs. Carroll Towing in 1947. The philosophy behind risk/benefit analysis promotes the goal of allocative efficiency. The problem that arose in the Ford Pinto and many other similar cases highlights the human and emotional circumstances behind the numbers which are not factored in the risk/benefit analysis. The Ford Motor Company contended that by strictly following the typical approach to risk,/benefit analysis, they were justified in not making the production change to the Pinto model. Assuming the 4 numbers employed in their analysis were correct, Ford seemed to be justified. 4
5 5
The estimated cost for the production change was $11 per vehicle. This $11 per unit cost applied to 11 million cars and 1.5 million trucks results in an overall cost of $137 million. The controversial numbers were those Ford used for the "benefit" half of the equation. It was estimated that making the change would result in a total of 180 less burn deaths, 180 less serious burn injuries, and 2,100 less burned vehicles. These estimates were multiplied by the unit cost figured by the National Highway Traffic Safety Administration. These figures were $200,000 per death, $67,000 per injury, and $700 per vehicle equating to the total "societal benefit" is $49.5 million. Since the benefit of $49.5 million was much less than the cost of $137 million, Ford felt justified in its decision not to alter the product design. The risk,/benefit results indicate that it is acceptable for 180 people to die and 180 people to burn if it costs $11 per vehicle to prevent such casualty rates. On a case by case basis, the argument seems unjustifiable, but looking at the bigger 6 picture complicates the issue and strengthens the risk/benefit analysis logic. 6
7 7
FMEA célkitűzés: Az eljárás előzetes gondolkodás által ( preventíven ) biztosítja a lehetséges gyenge pontok megtalálását, azok jelentőségének felmérését, kiértékelését és megfelelő időben megfelelő intézkedések bevezetését azok elkerülését ill. felismerését segítendő céllal. A gyenge pontok szisztematikus elemzése és a kiváltó okok megszűntetése a kockázat minimalizálásához vezet, miáltal csökken a hibaköltség valamint megnő a megbízhatóság. Segít a rendszert, a folyamatokat leírni és ezáltal azt jobban megérteni. Egy dokumentumot eredményez mindarról amit csináltunk, arról ahogy a rendszer vagy folyamat működik (Tudásbázis felépítése). 8 8
FMEA célkitűzés: Az FMEA alkalmazását törvény nem írja elő, mégis szükséges. Jogi szempontból három fontos terület létezik: Egészség- és vagyonvédelem (termék megbízhatósága, state-of-the-art technológia"), megfelelő gondosság bizonyítása. Baleset-megelőzés (büntetőjog). Szerződés szerinti jog: az FMEA a szerződés tárgyát képezheti. Versenyképesség biztosítása. Minőségbiztosítási rendszereknek való megfelelés (ISO 9001:2015, IATF16949:2016). 9 9
Az FMEA mindig csak egy pillanatnyi hibát elemez - nem egy hibakombinációt. Az FMEA egy módszer mely segíti a résztvevőket, a rendszerrel, a termékkel il. a folyamattal kapcsolatos kérdéseket egy másik nézőpontból is meggondolni. A módszer önmagában nem fedez fel hibákat - nem egy hibaszimuláció. Az FMEA leírja, hogy milyen kihatásai keletkezhetnek annak, amikor a rendszer/ termék/ folyamat a specifikált funkcióktól eltérően viselkedik. És nem azt, ahogy a rendszer (pl. vészhelyzetekben) reagál - nem rendszer/ funkciószimuláció. Az FMEA leírja a funkciók kiesésének lehetséges okait és megadja az intézkedéseket ezek elkerülésére ill. felfedezésére a fejlesztés során. nem egy (teljes) rendszer- dokumentáció vagy egy biztonsági koncepció! 10 10
FMEA alkalmazása FMEA használunk a tervezésétől kezdve a termék vagy eljárás teljes életciklusában, ha valamelyik feltétel teljesül: - Új fejlesztésű a termék vagy eljárás - Változás történik a meglévő termékben vagy eljárásban - Megváltozik a felhasználása egy meglévő terméknek 11 11
FMEA-nak meg kell felelni a következő feltételeknek: egyértelmű, a lehetséges hibáknak, a meghatározott intézkedéseknek és ezen intézkedések végrehajtásáért felelős személyeknek a leírása mindenfajta félreérthetőségtől mentesnek kell lennie. Ezalatt azt értjük, hogy a műszakilag precíz megfogalmazás lehetővé teszi a szakértő számára a hibák és azok lehetséges hatásának az értékelését. Teljes mértékben kerülni kell a rugalmas vagy érzelmileg kifejezett terminusokat (veszélyes, nem torelálható, felelőtlen, stb.). valós, a lehetséges hibákat nem szabad alábecsülni, mégha ezek egyes esetekben kellemtlenséghez vezetnek is (újratervezés, szállítási késedelem, stb.). teljes", a lehetséges felfedezett hibákat nem szabad elnyomni. Nem vezethet korlátozott bemutatáshoz az aggódás, hogy a kivállóan kidolgozott FMEA-val túl sok know-how-t árulunk el, fedünk fel. 12 12
Koncepció- (Concept) FMEA Az S-FMEA-val az egyes komponensek a komplex rendszerre történő összhatását vesszük figyelembe. A hibákat már a rendszer felépítésekor el kell kerülnünk és a teljes rendszer biztonságát és működőképességét kell felülvizsgálnunk. Terméktervezés- (Design) FMEA A lehetséges hibákat, melyek a rendszer egyes alkatrészeinél vagy építőcsoportjainál léphetnek fel, a D-FMEA segítségével lehet szemügyre venni és előrelátó módon elkerülni. A hibaokokat itt elsődlegesen a konstrukció okozhatja, de a gyártás milyenségétől is függhetnek azok. Folyamat (Process) FMEA A P-FMEA megállapítható minden lehetséges hiba a Gyártó- és szerelő folyamatban. A D-FMEA-ban feltárt folyamatfüggő hibaokok tovább vizsgálhatóak itt. Ezáltal egy folyamat alkalmassága és megbízhatósága, valamint a minőségképessége előzetesen biztosítható. 13 Rendszer-FMEA = Koncepció-FMEA + Terméktervezés-FMEA + Folyamat-FME 13
- Az FMEA-t egy a fejlesztést végigkisérő csoportban kell előállítani. - A különböző szakterületeket képviselő kollégák tudását és tapasztalatát figyelembe kell venni. - Az FMEA egy adott Projektállapotot elemez, változásoknál át kell dolgozni (aktualizálni). - Hatékony FMEA-készítéshez egy törzscsoportot kell alkotni. Szükség esetén további szakértőket (specialistákat) kell meghívni. Törzscsoport Koncepció-FMEA Rendszerfejlesztés (felelős) Alkalmazás (Applikation) Moderátor Terméktervezés-FMEA Szerkesztés (Konstruktion) (felelős) Próba (Versuch) Gyár Moderátor Folyamat - FMEA Gyártáselőkészítés (felelős) Minőségbiztosítás Gyártás Moderátor Időnkénti részvétel 14 Komponens-fejlesztés (felelős) Értékesítés Beszerzés Rendszerfejlesztés / Alkalmazás (Applikation) Tartósteszt Értékesítés Beszerzés Fejlesztés(Konstruktion és / vagy próba) Beszerzés 14
A minőség (quality): annak mértéke, hogy mennyire teljesíti a saját jellemzők egy csoportja a követelményeket. A hiba (defect): egy szándék szerinti vagy előírt használattal kapcsolatos követelmény nem teljesülése. az MSZ EN ISO 9000:2015 szabvány megfogalmazása szerint 15 15
0. lépés: Előkészítés 1. lépés: Struktúra elemzés 2. lépés: Funkció elemzés 3. lépés: Hiba elemzés 4. lépés: Kockázat értékelés 16 5. lépés: Optimálás 16
0. lépés: Előkészítés az FMEA csoport munkaráfordítása szisztematikus előkészítéssel lényegesen csökkenthető. Előzetesen meghatározandó: Az FMEA fajtája, A csoport résztvevői, Képzési szükséglet (módszertan), A kidolgozandó témák (terjedelem, a kidolgozás mélysége) Illeszkedési pontok (más komponensekhez, FMEA-ákhoz) Az FMEA készitésére fordítandó idő (időtervben szerepeljen) valamint Ráfordításbecslés és Szervezéstechnikai előkészítés (időpont, kapacitás, tárgyaló, 17 projektor) 17
A csoportmunka tényleges megkezdése előtt a szükséges dokumentumokat össze kell készíteni. Összeállítási rajz, mintadarabok ill. funkcióleírás segítségével elősegítendő az FMEA- csoportmunka. Ha a szóban forgó vizsgált termék/folyamat utódja valamely korábbi generációnak, akkor a meglévő adatok (hibaadatok, változtatási javaslatok, meghibásodások...) támogatásként felhasználhatóak. Az FMEA minőségét befolyásoló fontos tényezők: A végrehajtás ideje / időbeni kezdés, A munkacsoport összeállítása, Munkatársak csoportmunkára való képessége, Az 18 FMEA módszer ismeretének mélysége, Készség az információk továbbadására 18
19 19
1. lépés Struktúra elemzés Miért szükséges a struktúrát elemezni? Termékek és Folyamatokat átlátása Az alap: Az elemzés moduláris felépítése Áttekinthető egységeket képezni Újrafelhasználás biztosítása A különböző részelemzések összevezetése Funkciók és jellemzők egyértelmű összerendelése Átláthatóság az illesztési pontok egyeztetésekor 20 Adatátadás vevőnek - beszállítónak, a Know-how átadása nélkül! 20
1. lépés Struktúra elemzés Konstrukciós/Termék FMEA: Az elemzés kiterjed az anyagválasztásra, a technológiai előírások (gyártási, szerelési, vizsgálati, stb.) és a tervezett ellenőrzések (tűrések, eszköz, gyakoriság, stb.) vizsgálatára is. Az elemzés területétől függően a termék FMEA struktúrájának rendszer elemei állhatnak rendszerekből, alrendszerekből, részegységekből, szerelt egységekből, egészen az egyedi alkatrészekig és azok részletes tervszintű adataikig. A komplex struktúrák feloszthatók részegységekre (munkacsomagokra) és szervezési okokból vagy az egyértelműség biztosításának érdekében külön elemezhetők. Források lehetnek: - Minőség funkció tervezés, - Rendszer/szoftver 21 blok diagram, - Anyag jegyzék, alkatrész lista, 21
1. lépés Struktúra elemzés Folyamat FMEA: Az elemzés célja a gyártás során az anyagbeszerzéstől a készáru kiszállításáig a technológiai fegyelmezetlenségekből, anyag-, gép-, szerszám-, és eszközhibákból származó hibák, kockázatok feltárása és megszüntetése. A folyamat-fmea-struktúra rendszerelemei a teljes gyártási folyamatból vagy egyedi állomásokból/alfolyamatokból állhatnak, és az 5M kategóriák (Man, Machine, Method, Material, Milieu) legalacsonyabb szintjéhez rendelhetők. A komplex struktúrák több alstruktúrába oszthatók. Felhasználható dokumentumok: - Berendezés elrendezés diagram, - Ellenőrzési terv/folyamat ábra, - Buble 22 diagram. 22
2. lépés: Funkció elemzés Miért szükséges funkcióelemzés? Rendszerelemek funkcióinak és azok kapcsolódásának átlátásához. Az alap: A hibák részletes funkcióorientált leírása Specifikációk hozzárendelése Hibaelemzés 23 23
2. lépés: Funkció elemzés Termék/Konstrukciós FMEA Rendszerelem belső és külső funkció közötti differenciálás. A belső funkciók olyan tulajdonságokat írnak le, amelyeknek a rendszerelemnek önmagában kell megfelelnie külső hatás eredményeképpen (pl. merevség, forma és helyzet tolerancia, csúszófelület). A külső funkciók olyan tulajdonságokat írnak le, amelyeknek a rendszerelemnek kapcsolódó elemekkel együttműködve kell megfelelnie (forgatónyomaték átvitele és átalakítása, csapágyazása). Tervezett környezetet és/vagy üzemelési feltételeket is vegyük figyelembe (pl. por, napsugárzás, páratartalom, ). Folyamat FMEA Az üzemeltetési vagy termelési létesítményre vonatkozó folyamat lépéseinek leírása funkciók szerint (alkatrész kiválasztása a tárolóból, tengely szilárd sajtolóillesztése 24 csapágyba). Folyamat várható határfeltételeit is vegyük figyelembe (pl. tiszta térfogat, ESD,...). 24
2. lépés: Funkció elemzés Valamely funkció leírása főnevek, igék és melléknevek segítségével történik. Egy funkciót lehetőleg pontos számadatokkal, adatokkal és tényekkel írjunk le. A funkciót befolyásoló üzemelési és határfeltételeket figyelembe kell venni. 25 25
3. lépés: Hibaelemzés Miért szükséges a hibaelemzés? Egy funkció lehetséges hibájának, annak potenciális kihatásának és okának átlátásához. Az alap: Megállapítani a megelőző intézkedéseket Megállapítani a kimutatáshoz szükséges intézkedéseket Kockázatértékelés 26 26
3. lépés: Hibaelemzés Hibajelleg Azon mód leírása, amely szerint valamely funkció vagy tulajdonság esetleg nem teljesül. A hibás működés/meghibásodás a funkciókból származnak és/vagy az FMEA Könyvtárból kerülnek kiválasztásra. A hibás működés leírása pontosan, a funkciókkal analóg módon történik. Hibás működés = Az a mód, amely szerint egy funkció vagy egy jellegzetesség nem teljesül. A hibás működésnek négy típusát különböztethetjük meg. - Nincs funkció (működés) - Részleges / túlzott / káros működés - Átmeneti működésképtelenség - Előre 27nem látható funkció 27
3. lépés: Hibaelemzés Példa hiba jellegére: 28 28
3. lépés: Hibaelemzés Hiba hatása Eseti folyamat rövid és pontos leírása a hiba okától a hiba következményéig a legmagasabb rendszerszinten (egész termék vagy operátor). Hiba oka A hiba oka elvezethet az elemzett potenciális hibajelleghez. A tényleges okot úgy kell leírni, hogy bármilyen szükséges javító intézkedés közvetlenül levezethető legyen. 29 29
4. lépés: Kockázatértékelés A kritikus kiértékelés a hatékony FMEA feltétele. Ismerjük fel és/vagy osztályozzuk a meglévő és/vagy a már meghatározott intézkedéseket. Egy ok-okozati lánc kockázatfelmérése, amely - potenciális hibahatásokból, - potenciális hibákból és - potenciális hibaokokból áll, megadva a hiba hatásának súlyosságát (S), a hiba okainak valószínűségét (O), és a hiba oka /hiba típusa felfedezésének valószínűségét (D). Kockázati 30 prioritások meghatározása kockázati prioritás mutató kiszámításával (RPN = S x O x D). 30
4. lépés: Kockázatértékelés A hiba hatásának súlyossága (S) Az S értékelési számot az elemzési terület legfelsőbb szintjén és/vagy a felső szintű rendszernél definiált csatlakozásnál történő hiba hatása által határozzuk meg. A hibahatások értékelésénél feltételezzük, hogy megtörtént egy hibatípus, amit nem fedeztek fel. 31 31
4. lépés: Kockázatértékelés Előfordulási valószínűség (O) Az O értékelési szám a hibaok előfordulásának valószínűségére utal. Ennél az értékelésnél a hiba okának elkerülése érdekében bevezetett intézkedések hatékonyságát vesszük figyelembe. Az O értékelési számot inkább viszonylagos értékelésnek tekintsük, mintsem egy abszolút értékelési tényezőnek. Az előfordulási valószínűségnek le kell fednie a termék életciklusát (Termék FMEA). Az időaspektust folyamatokra nézve is figyelembe kell venni (Folyamat FMEA), pl. a szerszám élettartama. 32 32
4. lépés: Kockázatértékelés Felfedezési valószínűség (D) A D felfedezési valószínűség annak valószínűsége, hogy a hiba oka vagy a hibatípus felfedezésre kerül az ellenőrzési intézkedések során még a vevőnek történő átadás előtt. A vevő az a személy vagy az a következő folyamat, amely átfogja az adott folyamatlépés munkájának eredményét. Folyamat FMEA: A monitorizáló folyamat képességét kell megítélni. Ritkán előforduló hibák feltárására és annak megakadályozására, hogy a hibás részek a következő folyamatban további megmunkálásra kerüljenek, a szúrópróbaszerű vizsgálatok nem megfelelőek. A hiba okának megelőzése és/vagy a hiba hatásának csökkentése előnyt élveznek a hiba feltárásával szemben. A hibafeltárás gazdaságosabb a hibamegszüntetésnél. Törekedni kell a hiba hibaforrásnál (az a hely, ahonnan származik a hiba) 33 történő felfedezésére. 33
Az S, O és D értékelésére besorolási táblázatokat használunk. => Besorolási számok: 1 (jó) 10 (rossz) 34 34
35 35
4. lépés: Kockázatértékelés Kockázati prioritások meghatározása kockázati prioritás mutató (RPN) kiszámításával: RPN = S x O x D A kockázati prioritás mutató besorolása nem megfelelő egyedüli értékelési kritériumként ahhoz, hogy az FMEA-ban javító intézkedéseket határozzunk meg. Az RPN helyett az egyes besorolási számokat elemezzük. Nagyon komoly kombináció: S = 9 vagy 10 és O > 1 és D > 1. Ha S = 7 vagy 8 és A > 2 és E > 2, akkor a csapat vitatja meg, hogy az adott nyitott pont releváns-e vagy sem. A megbeszélés eredményét az FMEA fájlban dokumentálják. 36 36
4. lépés: Kockázatértékelés Hibamegelőzés A hiba elkerülése érdekében tett intézkedések mind olyan, a termék/folyamatkonstrukciónál alkalmazott megelőző intézkedések, amelyek által elkerülhető a hiba hatása vagy csökkenthető annak előfordulása. Az intézkedéseket világosan és érthetően kell megfogalmazni. Amennyiben szükséges, bizonyítékot lehet hozni egy adott dokumentumra hivatkozva. A Termék FMEA-nál azokat a bevezetett intézkedéseket kell figyelembe venni, amelyek a termék konstrukciós hibáit minimalizálják/csökkentik egészen a komponensi szintig. Speciális területi megközelítés: Azok a bevezetett biztonsági intézkedések, amelyek által megelőzhető a hibahatás vagy csökkenthető annak súlyossága. A Folyamat 37 FMEA-nál azokat a bevezetett intézkedéseket kell figyelembe venni, amelyek által megelőzhető/minimalizálható a termék- vagy folyamathiba. 37
4. lépés: Kockázatértékelés Hibafeltárás Olyan vizsgálat, amely bizonyos feltételek mellett feltárja a meghatározott követelményektől való nem megengedett eltérést. Az intézkedéseket világosan és érthetően kell megfogalmazni. Amennyiben szükséges, bizonyítékot lehet hozni egy adott dokumentumra hivatkozva. A Termék FMEA-nál ez kísérleteket, próbákat és teszteket jelent az ezeket követő elemzésekkel együtt egészen a jóváhagyásig. Speciális területi megközelítés: Diagnózis és monitorizáló intézkedések, amelyek a hibaok vagy azok hatásának időbeni feltárására szolgálnak. A Folyamat FMEA-nál ezek mindazok a vevőnek történő kiszállításig elvégzett tesztek és feltárási lehetőségek. A hibaforrás felfedezésének kell elsőbbséget biztosítani. 38 38
5. lépés: Optimálás Miért szükséges az Optimálás? Nagy kockázatnál vagy egyes értékeléseknél javító intézkedések szükségesek (Koncepcióváltás, Hibalehatárolás, Vizsgálatok...). Ez nem jelenti azt, hogy a kockázati proritási számot (RPN) a súlyszámok (S,A,E) kissebre való átírásával csökkentjük. Új értékelés; az intézkedés(ek) bevezetés után alacsonyabb faktorok adhatóak, ezáltal az RPN csökken. A termék / folyamat javítása a vevői elégedettség biztosítására. Teljesítménytulajdonságok elérése a sorozatgyártás kezdetétől (SOP) Hibamentes termékek fejlesztése és gyártása! 39 39
5. lépés: Optimálás Megelőzési és felderítési intézkedéseket kell tervezni az alábbi prioritások szerint: A hiba okának megelőzése és/vagy a hiba hatásának csökkentése előnyt élveznek a hiba feltárásával szemben. A hiba megelőzése gazdaságosabb a hiba megszüntetésénél. Törekedni kell a hiba hibaforrásnál (az a hely, ahonnan származik a hiba) történő felfedezésére. Minden egyes intézkedést felelős személlyel és tervezett befejezési határidővel kell meghatározni. Miután felvázoltuk az intézkedéseket, ki kell számítanunk az RPN-t a javító intézkedés bevezetése utáni feltételezett helyzetre. Az intézkedések nyomon követését dokumentálni kell. 40 40
5. lépés: Optimálás Sz. Mi az érintett komponens /folyamatelem száma? Minőségbiztosítás 41 Komponens v. folyamat Melyik komponenst /folyamatelemet elemezzük? Funkció Termék: Cikkszám: Milyen funkciót kell betöltenie? Hiba jellege Mely lehetséges hibatípus befolyásolja hátrányosan a funkciót? Hiba hatása Milyen hatásai vannak a hibatípusnak? *-FMEA C Hiba oka Milyen közvetlen hibaokok lehetségesek? Hiba megelőzése Mennyire súlyos (S) hatása van a hibának? Milyen speciális tulajdonságokat kell meghatározni? Mennyi a valószínüsége a hiba elöfordulásának (O)? Milyen intézkedéseket tettek (már) a hiba megelözése érdekében? Hiba feltárása Milyen intézkedéseket tettek (már) a hiba megelözése érdekében? (S) Súlyosság (O) Előfordulási valószínűség (D) Feltárási valószínűség (RPN) Kockázati prioritás mutató (C) Besorolás (R) Felelősség (T) Tervezett befejezési határidő Oldal: Oszt.: FMEA-Sz.: Dátum: S O D RPN Intézkedések R: / T: S O D RPN Mennyi a valószínüsége a hiba feltárásának (D)? Fennmaradó RPN kockázat felderítése. Milyen intézkedéseket kell tenni a kockázat csökkentése érdekében (S, O, D)? Ki a felelös (R)? Milyen bevezetési határidöt tervezünk (T)? 41
Összefoglalás Az FMEA egy kötelező módszer... a termék / folyamat megbízhatóságának biztosítására, valamint a költséges késői változtatások elkerülésére. Alapvetően fontos, hogy korán elvégezzük az FMEA-t és folyamatosan aktualizáljuk, pontosan elemezzünk a több szakterületet képviselő szakértőkből álló csapattal, és a levezetett intézkedéseket következetesen hajtsuk végre. 42 42
43 43