Failure Mode and Effects AnalysisAnaliza modurilor de defectare şi a efectelor acestora

Ce este FMEA?

FMEA este o analiză complexă a calităţii ce tinde spre aplicarea conceptului

“zero defecte” promovat de Philip Crosby, principiul guvernator al calităţii fiind acela al

prevenirii neconformităţilor, calitatea putând fi descrisă pe baza principiilor pragmatice: “ A

executa totul corect de prima dată şi de fiecare dată”, “Zero defecte şi ziua zero defecte”- „Ziua

zero defecte”, aşa cum o concepe Crosby este o zi în care managementul îşi reafirmă

angajamentul în ceea ce priveşte aplicarea conceptului zero defecte şi solicită tuturor angajaţilor

implicarea lor în acest proces. Ziua zero defecte este privită drept dovada angajamentului

managemetului în domeniul calităţii.

Analiza modurilor de defectare şi a efectelor acestora (FMEA) este o metodă de analiză a

defectărilor potenţiale ale unui produs sau proces, în scopul planificării măsurilor necesare

pentru prevenirea apariţiei acestora. Metoda a fost dezvoltată începând cu anii ’60, în cadrul

proiectelor NASA. În anii ’80 a fost utilizată, pentru prima dată, în industria de automobile, în

prezent aplicându-se în multe alte domenii. FMEA se poate utiliza în urmatoarele situaţii:

dezvoltarea unor produse sau procese noi;

modificări ale produselor sau proceselor existente;

evaluarea probabilităţii de apariţie a defectărilor, în cazul unor componente importante

din punct de vedere al siguranţei ansamblului;

adaptarea produselor unor noi condiţii de utilizare.

Aplicarea FMEA presupune parcurgerea urmatoarelor etape:

Identificarea funcţiilor produsului (procesului) analizat. În cazul aplicării FMEA de

produs, se identifică funcţiile produsului sau componentei luate în considerare. În raport

cu aceste funcţii sunt evidenţiate defectările potenţiale, evaluându-se gravitatea

(criticitatea) lor. Se stabilesc apoi cauzele defectărilor şi măsurile care trebuie luate

pentru a preveni apariţia lor. Aplicarea FMEA de proces presupune, într-o primă etapă,

descrierea funcţiilor procesului. Plecând de la aceste funcţii sunt identificate defectările

potenţiale şi evidenţiate etapele critice ale procesului. Se stabilesc masurile corective

necesare pentru evitarea apariţiei defectărilor.

Analiza defectărilor constă în inventarierea tuturor defectărilor posibile ale produsului,

componenţei sau procesului şi în stabilirea modurilor de defectare. Aceasta se realizează,

de regulă, de către specialişti, dar se poate apela, în unele situaţii, la grupe de lucru,

valorificând experienţa, dobândită în domeniul respectiv de membrii grupului (lucrători

din întreprindere). Să considerăm exemplul unui produs care asigură rigiditatea a două

subansamble. Defectarea posibilă a acestui produs este evidentă: neasigurarea rigidităţii

cerute. Modurile de defectare pot fi multiple: deformare, uzură, ruptură, coroziune,

flambaj etc.

Obiectivele FMEA

Fiind o metodă de analiză critică, FMEA are obiective extrem de clare, orientate spre:

determinarea punctelor slabe ale unui sistem tehnic;

căutarea cauzelor iniţiatoare ale disfuncţionalităţii componentelor;

analiza consecinţelor asupra mediului, siguranţei de funcţionare, valorii produsului;

prevederea unor acţiuni corective de înlăturare a cauzelor de apariţie a defectelor;

prevederea unui plan de ameliorare a calităţii produselor şi mentenanţei;

determinarea necesităţilor de tehnologizare şi modernizare a producţiei;

creşterea nivelului de comunicare între compartimente de muncă, persoane, nivele

ierarhice.

După ce au fost stabilite obiectivele analizei FMEA, următorul pas îl constituie

identificarea funcţiilor. O funcţie este un scop propus pentru produsul sau procesul care este

analizat. Dacă se analizează un sistem, atunci trebuie identificate, de asemenea, funcţiile

subsistemelor individuale.

Modurile de defectare se pot clasifica în următoarele categorii de defectare:

• defectare completă;

• defectare parţială;

• defectare intermitentă;

• defectare în timp (graduală);

• supraperformanţa unei funcţii.

Scopul acestei grupări în cinci categorii a modurilor de defectare este de a ajuta echipa

FMEA să identifice toate modurile de defectare posibile. Analiza modurilor de defectare în

această clasificare poate să releve anumite posibilităţi de defectare care în anumite condiţii

nu ar fi fost considerate. De asemenea, se pot pune în evidenţă funcţiile care nu au fost

definite corespunzător. O defectare parţială, intermitentă, graduală sau supraperformanţa unei

funcţii poate genera o defectare completă a altei funcţii neidentificate. De aceea, utilizarea

categoriilor de defectare poate fi un ajutor util pentru relevarea unor asemenea situaţii.

Situaţii în care se impune aplicarea expresă a unei analize FMEA

produse la care se impune un nivel ridicat de securitate;

lansarea unui nou tip de produs sau de proces;

implementarea unei noi tehnologii;

evaluarea probabilităţii de apariţie a defectărilor, în cazul unor componente

importante din punct de vedere al siguranţei ansamblului;

adaptarea produselor unor noi condiţii de utilizare;

schimbarea seriilor de fabricaţie.

 Prin aplicarea acestei metode se micşorează riscul apariţiei defectărilor în proiectarea şi

realizarea produselor. Pe această bază se asigură reducerea costurilor în toate etapele spiralei

calităţii: în proiectare, printr-o mai bună reflectare a cerinţelor clienţilor în calitatea concepţiei, în

aprovizionare, prin evitarea unor probleme generate de selecţionarea necorespunzătoare a

furnizorilor, în producţie, prin prevenirea punctelor critice, în domeniul service-ului, prin

reducerea reclamaţiilor clienţilor etc. Metoda se aplică în două variante principale: FMEA de

proces şi FMEA de produs.

FMEA de produs

Se aplică în cazul proiectării unor produse (componente) sau al reproiectării acestora, în

scopul prevenirii erorilor în proiectare şi a defectării produselor în procesele ulterioare de

realizare. Responsabilitatea pentru aplicarea FMEA de produs revine compartimentului de

proiectare.

FMEA de proces

Se aplică în faza de pregătire a procesului de fabricaţie si are ca scop prevenirea erorilor

în planificarea procesului şi a defectărilor în desfăşurarea acestuia. De aplicarea metodei

raspunde sectorul de pregătire a fabricaţiei (planificarea procesului).

Numărul de prioritate-risc

Numărul de prioritate-risc (RPN) este produsul punctajelor de severitate (S) de apariţie (O) şi

de detecţie (D):

RPN = (S) × (O) × (D).

Acest număr este în esenţă o evaluare a gravităţii efectelor (severitatea), probabilitatea ca o

cauză să genereze defectarea asociată cu aceste efecte (apariţia) şi capacitatea de a detecta

defectarea înainte ca aceasta să ajungă la client (detecţia). RPN se utilizează pentru a identifica

elementele cu cel mai mare risc, care să fundamenteze acţiunile corective. Mulţimea valorilor

RPN are o serie de proprietăţi interesante, dintre care enumerăm câteva:

valorile RPN sunt cuprinse între 1 şi 1000;

media valorilor RPN este aproximativ 166, iar mediana este 105;

există 120 de valori distincte ale RPN.

Actiuni recomandate pentru designul si proiectarea FMEA

Urmarirea stabilirii Risk Priority Number se face de obicei pentru a efectua o analiza

Pareto(principiul 80/20) si pentru abordarea modurilor posibile de esec în ordinea

descrescătoare a RPN. Determinarea cifrei pentru un RPN acceptabil este de fapt o chestiune de

aplicare a bunului simt. În cazul în care 100 se presupune a fi maximă acceptabilă, atunci acest

lucru ar trebui să fie verificat pe baza experientei din trecut.Regula care se aplică este de a adopta

o abordare coerentă pentru fiecare din clasament, si, în general, acesta va fi găsit ca RPN este

mare ,cum era de asteptat. In acest caz se identifica măsurile recomandate, precum si alocarea de

personal pentru a lua măsurile adecvate de îmbunătătire pentru o anumită dată, care ar trebui să

fie programată înainte de eliberarea produsului către client.

După finalizarea satisfăcătoare a actiunilor RPN pot fi recalculate, iar în cazul în care acesta

sunt sub limitele convenite acceptabile, se iau măsuri corective si pot fi considerate adecvate.

Dacă nu este cazul, atunci proiectarea sau procesul trebuie să fie redirectionate către actiunile

corective adecvate.

Modurile de defectare trebuie foarte bine studiat inainte ca proiectele sa fie trimise catre

productie. În cazul procesului de FMEA, toate controalele si măsurile pentru a se asigura intentia

de proiectare, trebuie să fie puse în aplicare în produsul final . Dacă acest lucru nu este făcut în

mod corespunzător, atunci problemele legate de modurile de defectare identificate vor apărea în

timpul fabricatiei. În cazul unui nou proces, modurile de defectare potentiale pot fi trecute cu

vederea, din cauza lipsei experientei. In cazul în care acest lucru este descoperit la o dată

ulterioară, acestea trebuie să fie incluse in ambele procese de proiectare

Istoricul utilizarii FMEA la Allied Signal Automotive

Există o tentatie aproape irezistibilă pentru furnizori de automobile doar de a utiliza FMEA ca

un exercitiu de documente pentru a mentine afacerea.Acest lucru, din păcate, pare a fi o activitate

banală în cadrul industriei moto europene (a se vedea Dale si Shaw 1990 pentru detalii). Această

stare de lucruri întunecă valoarea perceputa a tehnicii, deoarece lipsa de gândire, plus lipsa de

obicei de actiuni practice si realiste de corectare, poate fi usor reperat de către un inginer

experimentat furnizor de asigurare a calitătii.

Aceasta a fost într-adevăr o experientă timpurie la uzina de la sfârsitul anilor 1980. FMEA

a fost folosita ca o activitate care a fost initiată de către departamentul de asigurare a calitătii

pentru a satisface un număr de client-furnizor pentru cerintele de asigurare a calitătii. Utilizarea

pe scară largă nu a fost inclusa si in alte departamente din cadrul organizatiei, desi unele presiuni

din partea managerului de calitate si a Grupului Allied Signal au fost introduse in departamentul

de productie pentru a utiliza tehnica, si un număr de ingineri de productie au fost instruiti în

utilizarea FMEA prin cursuri externe. Acest lucru a avut drept rezultat, în unele încercări

folosirea marginala a tehnicii. Cu toate acestea, accentul a fost pus putin sau deloc pe actiunile

pozitive corective pentru a reduce posibilele modalitati de defectare.

Metoda istorică a generatiei FMEA a fost gândita, de către cei care au venit în contact cu

ea, doar ca un exercitiu de imagine.

In consecintă, toate beneficiile folosind tehnica într-un mod structural a fost pierduta.

Din discutiile cu clientii, cu personalul de inginerie si, de asemenea, din concluziile lui Dale si

lui Shaw este clar că această situatie exemplifică industria auto europeana la fel ca in cazul marii

majoritati a furnizorilor.

Principalele deficiente observate in pregatirea si utilizarea FMEA au fost:

-FMEA de design a fost realizat retroactiv si nu mai devreme în dezvoltarea produsului;

-Proiectul FMEA era completat de inginerul de produs singur,ajutat foarte putin sau chiar deloc

de personal cu experienta din alt departament;

-Programele de verificare a proiectului au fost slab documentate,dar cu toate acestea executate

într-un mod rezonabil, satisfăcătoare;

-Zonele cu probleme identificate de FMEA nu au fost abordate în mod corespunzător de multe

ori, sau au fost date RPN nerealiste pentru a evita ingrijorarea clientilor si pune în pericol

afacerea;

-Măsurile recomandate tindeau să fi prost identificate si omise.

Dezvoltarea Utilizarii FMEA la Allied Signal Automotive

Responsabilitatea pentru pregătirea FMEA trebuie să fie atribuita unei persoane care are o

bună cunoastere de lucru a procesului sau de design. Pentru a obtine un document de lucru

semnificativ, trebuie să existe, de asemenea, intrări dintr-o varietate de functii, de exemplu,

ingineria de calitate, furnizorul de asigurare a calitătii, de cumpărare, service / garantia

tehnologiei, folosind o abordare de echipa.Selectarea unei echipe este un element-cheie în

asigurarea faptului că documentul este complet si ajunge la un acord privind actiunile corective

propuse pentru îmbunătătirea.Persoanele alese să fie membri ai echipei trebuie să aibă experientă

relevantă, să fie bine motivate si să aibă timp să efectueze întreaga gamă de sarcini implicate cu

FMEA.

Designul FMEA

Pregătirea initială a proiectarii FMEA este facuta de inginerul de produs pentru un anumit

proiect.Inginer de produs completeaza primele sase coloane ale formularului FMEA, si anume

functia de cadrul si numărul, modului de defectare potential, cauza potentialei defectari,

potentialul efect al defectarii si a controalelor curente (verificare de design);

Acest lucru trebuie făcut atunci când primul proiect al unui desen este disponibil, nu atunci

când proiectul a fost transformat într-o parte a unui ansamblu, când ar fi mult mai dificil de a

efectua orice schimbări majore. Daca nu se respecta regula fundamentală de "a gândi mai întâi,

nu a face mai întâi" pot aparea greseli inutile pentru c are trebuie suportate costurile.

Odată ce inginerul de produs a completat satisfacator formularul, echipa de design a FMEA

se întruneste pentru a discuta tehnica FME pregatita prin analizarea a fiecarei parti.

Procesul FMEA

Supunând fiecare fază de functionare a unui sistem unei analize functionale, se vor afla

răspunsuri privitoare la nevoia pe care functionarea acestuia o complineste, adică de ce a fost

creat un sistem cu o astfel de functie si mai apoi, se identifică modul în care elementele

componente contribuie la îndeplinirea functiei cerute, adică cum se realizează functia în cauză.

Pentru a găsi răspunsuri la întrebările legate de siguranta în functionare a sistemului, de

fiabilitatea sa si în special de ce sistemul s-ar putea să nu-si realizeze functia la parametrii ceruti

sau chiar să-si înceteze nedorit functionarea, suferind o defectiune sau chiar o pană de

functionare, trebuie făcută o analiză cu metoda FMECA.

Analiza se finalizează prin atribuirea unui calificativ de criticitate fiecăruia dintre efectele

identificate si oferă informatii atât compartimentului de mentenantă cât si celui de productie si de

conceptie.

Pe scurt, efectele unei analize FMECA se regăsesc astfel la nivelul unei firme:

-Compartimentul de mentenanta va lua masuri de preventie sau de corectie.

-Departamentul de productie va schimba tehnologiile sau regulile de exploatare.

-Departamentul de conceptie va up-data caietele de sarcini si va moderniza proiectul.

Diferentele dintre rezultatele aplicării analizei functionale si a celei de criticitate, dar si

modul în care procesul de analiză se desfăsoară se poate vedea în ordinograma din

figura 2.

Considerând procesul AMDRC ca fiind desfăsurat după traseul indicat în figura 2, se

constată că informatiile de intrare provenite din Analiza functională a sistemului sunt procesate

într-o ordine logica astfel:

- se face un opis al riscurilor pe care-l presupune fiecare defectiune a fiecărui element component

din compunerea sistemului functional analizat, se evaluează fiecare risc din punctul de vedere al

gravitătii efectulelor asupra functionării sistemului, dându-i-se un puctaj (de la 1 la 5 de

exemplu) si apoi se ierarhizează aceste riscuri;

- se stabileste nivelul de acceptabilitate al fiecărui risc; pentru elementele componente la care

efectele posibilelor defectiuni se încadrează în marja acceptabilă, procesul de analiză se

consideră încheiat;

- se decide asupra măsurilor de reducere a riscurilor de aparitie a defectiunilor pentru

componentele cu nivel de risc neacceptabil;decizia constă fie în acceptarea riscului, caz în care

procesul AMDEC se stopează relativ la acel element, fie în luarea de măsuri de preventie

(ungere, protectie, mărire a rezistentei, resetarea parametrilor de lucru etc.) sau de

corective(acoperiri galvanice, ranforsări, ajustări dimensionale, reparatii etc.);

- se reevaluează gradul de risc al lementelor asupra cărora s-a intervenit pentru corectie sau

preventie; dacă riscul rezidual este considerat de neacceptat, elementului i se aplică noi măsuri

de corectie, până când el devine acceptabil ca nivel de risc, caz în care procesul de analiză se

încheie pentru această dată.

Din descrierea etapelor procesului se constată că el trebuie documentat corespunzător

pentru urmărirea si gestionarea corectă a informatiilor. Există template-uri pentru gestionarea

acestor date, intr-o anumită varietate, acordabilă nivelului de adresabilitate.

În linii mari, suportul poate să aibă forma unor tabele pe hârtie sau în format electronic iar

prelucrarea datelor si arhivarea lor poate fi facută manual sau cu ajutorul unor software-uri

dedicate. Firmele pot decide,in functie de mărimea lor si a resurselor disponibile, pe care

variantă se va lucra.

Tendinta este de normare a documentelor pe care metoda le presupune ca neaparat necesare,

o anumită formalizare însă este departe de a fi unanim acceptată, atât din cauza varietătii

cazurilor de aplicatii practice din industrie, cât si datorită intereselor firmelor de software (si nu

putine) de a-si impune propriile proceduri si standarde în vederea acoperirii unor domenii

industriale cât mai importante si a unui segment cat mai mare din piaŃa industrială globală

Summary

Cea mai importanta cale de a imbunatatii procedurile de proiectare si a procesului de

analiaza a modului de defectare la Allied Signal a fost o combinatie de doi factori: identificarea

slabiciunilor in procedura şi sugerarea metodelor pentru îmbunătăţire precum si cresterea

numărului de clienti în industria de automobile care necesită utilizarea tehnicii.

Iata cateva date care pot ajuta organizaţiile sa evite unele din dificultăţile şi capcanele tipic

întâlnite în proiectarea şi utilizarea FMEA:

A face

-Elaborarea unei strategii pentru utilizarea tehnicii FMEA

-Punerea în aplicare, cu sprijinul deplin al managerilor superiori; este responsabilitatea

conducerii de a se asigura că există o atitudine pozitivă în organizatie pentru FMEA;

- Sa se asigure că toti membrii personalului care urmează să fie implicati in FMEA sunt

constienti de beneficiile potentiale care decurg din procedura si de necesitatea unei actiuni

corective care urmează să fie pusa în aplicare în cazul în care se fac îmbunătătiri;

-Să se asigure că inginerii simt că FMEA sunt o parte importantă a muncii lor;

-Efectuarea de sedinte scurte, dar regulate de-a lungul etapelor timpurii ale ciclului de viată a

produsului

-Luarea in considerare FMEA pentru familii de produse, categorii de materiale, ansambluri

principale si traseul procesului, mai degrabă decât pentru fiecare componentă in parte;

A nu face

-trece cu vederea beneficiile care implică clientii si furnizorii în pregătirea FMEA

-începe procesul de FMEA atunci când proiectul a ajuns la o stare avansata, atunci când

modificările vor fi mult mai greu de efectuat

-să permită elaborarea FMEA efectuat în mod izolat de către o persoană

-permita eliminarea modurilor de defectare importante, cu un simplu comentariu cum ar fi

"întotdeauna am făcut asa" fără a tine cont de fezabilitate si costul schimbării;

-folosesca tehnica doar ca reclama pentru client.

Există o diferentă mică în efortul depus atunci când se utilizează FMEA în acest fel si când

este folosită în mod corect, dar rezultatele sunt semnificative.