fmea

CENTRUL DE CERCETARE ÎN INGINERIA ŞI MANAGEMENTUL CALITĂŢII

Prof.dr.ing. Liviu Crişan 1

ANALIZA MODURILOR DE DEFECTARE ŞI A EFECTELOR ACESTORA

Failure Modes and Effects Analysis (F.M.E.A.)

Rutinele asigurării calităţii tradiţionale, bazate pe detectarea produselor defecte nu mai sunt adecvate producţiei actuale. În condiţiile creşterii pretenţiilor de calitate ale clienţilor, a creşterii complexităţii produselor, a scăderii perioadelor de proiectare şi lansare trebuie să existe o planificare sistematică a calităţii. Motivul este extrem de simplu şi de intuitiv:

“DEFECTELE CARE POT FI EVITATE INIŢIAL NU TREBUIE SĂ FIE CORECTATE MAI TÂRZIU.”



Originea şi detectarea defectelor în cadrul ciclului de fabricaţie – esenţa F.M.E.A.-

Definirea

produsului Proiectare

Proiectare

tehnologică

C o n t r o l u l

p r o d u s e l o r

Utilizator

Curba

originii

defectelor

60 %

0 %

20 %

40 %

Originea a 75% din defecte

Detectarea şi îndepărtarea

a 8 0 % d i n d e f e c t e

Curba detectării

ş i î n d e p ă r t ă r i i

d e f e c t e l o r


FMEA a fost descrisa pentru prima data in procedurile armatei americane in docmentele MIL-1629 inca inainte de 1960. NASA incepe sa utilizeze diferite variante de FMEA sau FMECA in cadrul proiectarii misiunilor spatiale Apollo, Viking, Voyager, Magellan, Galileo si Skylab.

Industria aviatica civila preia FMEA inca de timpuriu si Society for Automotive Engineeres (SAE) publica un standard in 1967, ARP926, care dupa cateva revizuiri este inlocuit cu ARP4761 care este utilizat acum pe scara larga in industria de profil.

Incepand cu anii 1970 FMEA se raspandeste si in alte sectoare ale industriei, in special in cea constructoare de automobile (incepand cu anii 1975). FORD dezvolta aplicatia si pentru procese, PFMEA, cu scopul de a preveni caderile proceselor inainte de lansarea acestora. Automotive Industry Action Group(AIAG) public primul standard pentru FMEA dedicat industriei automobilelor. SAE publica primul standard FMEA in 1994 care acum este la a patra editie.

In zilele noastre desi inital dezvoltata in industria militara, metoda FMEA este utilizata pe scara larga in foarte multe sectoare ale industriei cum ar fi industri asemiconductoarelor, alimentelor, plasticului, sofware-ului sau sanatatii. Toyota a fost un promotor al metodei dezvoltand Design Review Based on Failure Mode (DRBFM), metoda recunoscuta unanim.


http://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_Industry_Action_Group







http://en.wikipedia.org/wiki/Design_Review_Based_on_Failure_Mode













Principiile metodice ale metodei F.M.E.A. a) Este o aplicaţie preventivă: pentru o utilizare de o maximă eficienţă este necesar să aplicăm F.M.E.A. din

momentul de început al proiectării produsului. Procesul F.M.E.A. trebuie integrat în structura organizaţională. Scopul F.M.E.A.-ului trebuie înţeles şi asimilat la toate nivelurile.

b) Este o procedură sistematică: produsul, sistemul este împărţit sistematic în componente individuale sau funcţii, care apoi sunt analizate pentru menţinerea parametrilor definiţi în etapa de proiectare. Pentru aceasta se folosesc formulare speciale pentru evaluarea riscului.

c) F.M.E.A. este o metodă realizată de o echipă interdisciplinară cu potenţial creativ: trebuie să se asigure că toate departamentele implicate în proiectarea şi realizarea produsului pot contribui cu experienţa lor la analiză. Deşi responsabilitatea pentru pregătirea unui F.M.E.A. este în general alocată unei singure persoane, succesul F.M.E.A.-ului este în mare parte dependent de echipa care-l realizează. Trebuie să se înţeleagă faptul că pentru produse complexe experienţa diferitelor compartimente este esenţială. La realizarea unui F.M.E.A. contează în aceeaşi măsură atât experienţa inginerilor de proiectare cât şi a inginerilor de producţie sau asamblare, de service sau de controlul calităţii. Este aproape imposibil să se cuantifice importanţa unui departament sau a altuia în pregătirea unui F.M.E.A. Toate sunt importante şi doar împreună vor realiza un model complex şi real.

d) Analiza riscului, evaluarea si minimizarea: primul pas în analiza F.M.E.A. este analiza riscului. Pe baza existenţei informaţiilor despre produs, se alcătuieşte o listă cu defecte şi cauze potenţialele, fiind analizate de altfel şi posibilităţile de control ale defectelor. Următorul pas este evaluarea riscului care se face pe baza aşa numitului ‘Risk Priority Number’ (RPN) care este de fapt un coeficient numeric ce serveşte ca element de cuantificare a riscului. Riscul poate apoi fi minimizat determinând acţiuni de corecţie potrivite. După ce acţiunile corective s-au aplicat, se evaluează din nou riscul.

Acest proces de minimizare a riscului continuă până când RPN ajunge sub o limită acceptabilă.



Utilitatea metodei F.M.E.A.

o Detectarea sistematică a punctelor slabe

o Reducerea timpilor de pornire în producţie

o Prevenirea căderilor de producţie

o Optimizarea inspecţiilor

o Reducerea costurilor datorate defectelor

FINAL: Creşterea nivelului de calitate al produsului



Tipuri de F.M.E.A.

F.M.E.A. de produs - principalul obiectiv al acestei analize este de a asigura faptul

că funcţiile definite în specificaţiile de produs sunt atinse. În acelaşi timp trebuie să fie

dezvoltate acţiuni de corecţie potrivite pentru a prevedea sau detecta defectele

potenţiale la toate componentele cu risc ale produsului.

F.M.E.A. de proces - este dezvoltat în interiorul procesului de proiectare a

producţiei (proiectare tehnologică), înainte ca produsul să fie deja în stadiul prelucrării.

Scopul F.M.E.A.-ului de proces este de a asigura faptul că fiecare etapă de prelucrare a

produsului asigură caracteristicile dorite ale produsului.

F.M.E.A. de sistem - comparativ cu primele două, F.M.E.A.-ul de sistem analizează

sistemul ca un întreg, pe când primele două privesc produsul dintr-un aspect particular al

ciclului de fabricaţie. Defectele principale sunt preluate din F.M.E.A.-ul de proiectare şi de

proces pentru a investiga efectul asupra întregului sistem.



Paşii necesari implementării F.M.E.A.

Risc?

Evaluarea riscului: ·Acţiuni de minimizare

·Reverificare

Risc?

SFÂRŞIT

NU

DA

Analiza riscului

Evaluarea riscului

Planificare şi pregătire

DA



Evaluarea riscului PRESUPUNERE

Defectul apare la producator

PRESUPUNERE

Defectul apare la client

PRESUPUNERE

Defectul nu va fi detectat la producator

PRESUPUNERE PRESUPUNERE PRESUPUNERE

APARITIA ‘ A ‘ SEVERITATEA ‘ S ‘ DETECTARE ‘ D ‘

Probabilitatea de a aparea la client

Se masoara pe o scara

1…10

Efectul defectului pentru client

Probabilitatea detectarii la producator


1…10


1…10

CIFRA DE RISC

RISK PRIORITY NUMBER

1…1000



Probabilitatea defectării Rata căderilor Coeficient

“A”

Foarte ridicată: Căderea este aproape inevitabilă

1 din 2 10

1 din 3 9

Ridicată: Căderi repetate 1 din 8 8

1 din 20 7

Moderată: Căderi ocazionale

1 din 80 6

1 din 400 5

1 din 2000 4

Redusă: Relativ puţine căderi 1 din 15,000 3

1 din 150,000 2

Improbabilă: Căderea este puţin probabilă

1 din 1,500,000

1

Criterii de evaluare (posibilă abordare) şi valori ale coeficientului “A” pentru “probabilitatea căderilor” în cazul unui FMEA – produs)

Ap

ari

ţia

“A

”



Probabilitatea căderilor Rata căderilor Cpk Coeficient

“A”

Foarte ridicată: Căderea este aproape inevitabilă 1 din 2 < 0.33 10

1 din 3 0.33 9

Ridicată: În general asociate cu procese similare celor de

mai sus care au numeroase căderi

1 din 8 0. 8

1 din 20 0. 7

Moderată: În general asociate cu procese similare celor de

mai sus care au prezentat căderi ocazionale, dar nu în proporţii marii.

1 din 80 0.3 6

1 din 400 .00 5

1 din 2000 . 4

Redusă: Căderi izolate 1 din 15,000 .33 3

Foarte redusă: Doar căderi izolate 1 din 150,000 .0 2

Improbabilă: Căderea este puţin probabilă 1 din

1,500,000 . 1

Criterii de evaluare (posibilă abordare) şi valori ale coeficientului “A” pentru “probabilitatea căderilor” în cazul unui FMEA – proces)

Ap

ari

ţia

“A

”



Efect Criteriu: Severitatea efectului Coeficient

“S”

Riscant – fără avertisment

Căderile afectează funcţionarea în siguranţă a produsului sau implică neconformanţe cu reglementări guvernamentale fără avertizare

10

Riscant – cu avertisment

Căderile afectează funcţionarea în siguranţă a produsului sau implică neconformanţe cu reglementări guvernamentale cu avertizare.

9

Foarte sever Produsul este inoperant cu pierderea funcţiei sale de baza. 8

Sever Produsul este în stare de funcţionare, dar la un nivel redus al performanţelor.

7

Moderat Produsul este în stare de funcţionare, dar caracteristicile de confort sau accesoriile sunt inoperante.

6

Puţin sever Produsul este în stare de funcţionare, dar caracteristicile de confort sau accesoriile funcţionează la un nivel scăzut de performanţă.

5

Foarte puţin sever

Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt conforme. Cei mai mulţi dintre utilizatori remarca defectul.

4

Minor Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt conforme. Doar unii dintre utilizatori remarca defectul.

3

Nesemnificativ Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt conforme. Puţini dintre utilizatori remarca defectul.

2

Fără efect Fără efect 1

Criterii de evaluare (posibilă abordare) şi valori ale coeficientului “S” pentru “severitatea efectelor” în cazul unui FMEA – produs)

Se

ve

rita

tea

“S

”



Efect Criteriu: Severitatea efectului pentru FMEA - proces Coeficient

Riscant – fără avertisment Poate pune în primejdie operatorul. Căderea afectează funcţionarea în siguranţă a produsului sau

implică neconformanţe cu reglementări guvernamentale. Apare fără avertizare. 10

Riscant – cu avertisment Poate pune în primejdie operatorul. Căderea afectează funcţionarea în siguranţă a produsului sau

implică neconformanţe cu reglementări guvernamentale. Apare cu avertizare. 9

Foarte sever Perturbări majore ale liniei de producţie. 100% din produse pot fi rebuturi. Produsul este inoperant

cu pierderea funcţiei principale. 8

Sever Perturbări minore ale liniei de producţie. Produsele trebuie să fie sortate şi doar unele vor fi

rebuturi. Produsul este în stare de funcţionare, dar la un nivel redus al performanţelor. 7

Moderat Perturbări minore ale liniei de producţie. O parte a produselor sunt rebuturi (fără sortare) Produsul

este în stare de funcţionare, dar caracteristicile de confort sau accesoriile sunt inoperante. 6

Puţin sever

Perturbări minore ale liniei de producţie. 100% din produse trebuie să fie reprelucrate. Produsul

este în stare de funcţionare, dar caracteristicile de confort sau accesoriile funcţionează la un

nivel scăzut al performanţelor.. 5

Foarte puţin sever

Perturbări minore ale liniei de producţie. Produsele trebuie să fie sortate şi o parte vor trebui

reprelucrate. Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt conforme. Cei mai mulţi dintre

utilizatori remarca defectul. 4

Minor

Perturbări minore ale liniei de producţie. O parte a produselor trebuie să fie reprelucrate on-line

dar în afara procesului de producţie. Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt

conforme. O parte a utilizatorilor remarca defectul. 3

Nesemnificativ

Perturbări minore ale liniei de producţie. O parte a produselor trebuie să fie reprelucrate on-line

dar în cadrul procesului de producţie. Caracteristicile de ajustare sau finisarea nu sunt

conforme. Doar unii dintre a utilizatori remarca defectul. 2

Fără efect Fără efect. 1

Criterii de evaluare (posibilă abordare) şi valori ale coeficientului “S” pentru “severitatea efectelor” în cazul unui FMEA – proces)

Se

ve

rita

tea

“S

”



Detectare Criteriu: Probabilitate de detectare prin controlul proiectului (Design

Control) Coeficient

“D”

Incertitudine absolută

Controlul produsului nu detectează o potenţială cauză de cădere sau un mod de cădere; sau nu se face nici un control al produsului.

10

Sigur improbabilă

Şanse foarte îndepărtate ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor sau un mod de cădere.

9

Improbabilă Şanse îndepărtate ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor

sau un mod de cădere. 8

Puţin probabilă

Şanse foarte slabe ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor sau un mod de cădere.

7

Redusă Şanse slabe ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor sau

un mod de cădere. 6

Moderată Şanse moderate ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor


Moderată spre probabilă

Şanse moderate spre probabile ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor sau un mod de cădere.

4

Probabilă Şanse probabile ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor


Foarte probabilă

Şanse foarte probabile ca la controlul produsului să fie detectate cauze ale căderilor sau un mod de cădere.

2

Aproape sigură Controlul produsului va detecta aproape sigur cauze ale căderilor sau un mod

de cădere. 1

Criterii de evaluare (sugerate) şi sistemul de notare pentru “detectarea cauzelor sau a modului de cădere” într-un FMEA – proiect (produs)

De

tecta

rea

“D

”



De

tecta

rea

“D

”

Detectare Criteriu: Probabilitate de detectare prin controlul procesului Coeficient

“D”

Incertitudine absolută

Nici un control disponibil pentru detectarea modului de cădere sau a cauzelor

10

Sigur improbabilă

Posibilitate foarte îndepărtată a controlului curent de a depista un mod sau o cauză de cădere.

9

Improbabilă Posibilitate îndepărtată a controlului curent de a depista un mod sau o

cauză de cădere. 8

Puţin probabilă

Posibilitate foarte puţin probabilă a controlului curent de a depista un mod sau o cauză de cădere.

7

Redusă Posibilitate puţin probabilă a controlului curent de a depista un mod sau o

cauză de cădere. 6

Moderată Posibilitate moderată a controlului curent de a depista un mod sau o cauză

de cădere. 5

Moderată spre probabilă

Posibilitate moderată spre probabilă a controlului curent de a depista un mod sau o cauză de cădere.

4

Probabilă Posibilitate probabilă a controlului curent de a depista un mod sau o cauză

de cădere. 3

Foarte probabilă

Posibilitate foarte probabilă a controlului curent de a depista un mod sau o cauză de cădere.

2

Aproape sigură

Controlul curent va depista aproape sigur modul sau cauza căderii. 1

Criterii de evaluare (sugerate) şi sistemul de notare pentru “detectarea cauzelor sau a modului de cădere” într-un FMEA – proces



După asocierea cifrelor caracteristice situaţiei, se calculează cifra de risc, Risk Priority Number (RPN):

RPN= A * S * D Interpretare:

defectele cu RPN>125 sunt critice pentru calitate si necesită analize şi modificări;

defectele la care un factor individual este 8 sau mai mare trebuie iarăşi analizate;

S > 8 indică posibilitatea afectării vieţii umane;

D < 3 indică faptul că este destul de posibil să detectăm defecte prin intensificarea

inspecţiilor, dar asta înseamnă să “inspectăm calitatea” în loc “să o producem”;



Relatia neliniara intre severitate si aparitie (se considera o valoare medie pentru detectare D= 5)



Etapele minimizarii riscului

ACŢIUNI DE ÎNTREPRINS prevenire limitarea efectelor detectare

Fixarea departamentului responsabil

Fixarea datei de implementare



Identificarea funcţiilor

Identificarea modurilor de cădere

Identificarea efectelor modurilor de cădere

Determinarea severităţii

Aplicarea procedurilor pentru consecinţele probabile

Determinarea probabilităţii de apariţie

Calculul criticităţii

Identificarea controlului produsului sau a procesului

Determinarea posibilităţii de detectare

Calculul RPN şi evaluarea finală

Luarea acţiunilor în vederea reducerii riscului

Identificarea originii cauzelor

Identificarea caracteristicilor speciale

Identificarea cauzelor posibile

Derularea proiectului FMEA



Formularul F.M.E.A. Firma

Proiectare Proces Produs : Nr. produs :

Model, proces : Data :

Departa- ment

Nume/ Departament

Stadiul actual:

Realizat de :

Stadiu îmbunătăţit :

Sistem/ Caracteris-

tică

Modul de defectare

Efectele defectă-

rii

D Cauzele apariţiei defectu-

lui

Control prevă-

zut

A S D RPN= AxSxD

Acţiuni recomandate

Responsa-bilitate

Măsuri realizate A S D RPN= AxSxD



Produs: Nr.prod

Model: Data:

Departam. Nume/ Stadiu Realizat de Stadiu

Departam.

Componen.

Sistemului,

Procesului

Modul de

defectare

Efectele

defectării

D Cauzele

apariţiei

defectului

Control

curent

A S D Risk

Priority

Number

RPN

Actiuni

recomandate

Departa-

ment

Data

Actiuni

executate

A S D RPN

Aplicarea

manuală a

pastei de

protectie

anticorozivă,

pe interiorul

uşii la

automobil

Acoperire

insuficientă

pe suprafaţa

indicată

Deteriorarea

„vieţii“ uşii

concretizată în:

-apariţia ruginii

prin vopsea;

- stricarea

mecanimului

situat în

interiorul uşii

-Dispozitivul

de pulverizat

manual nu a

fost introdus

suficient;

- Imbâcsirea

capetelor de

pulverizare

-Control

vizual la

fiecare oră

-Măsurare

a grosimii

stratului

depus

Test pentru

pulverizare

la perioade

definite de

timp şi

program

prevenire

8

5

7

7

5

3

280

105

Adăugarea

unui dispozitiv

pentru verificarea

ON-LINE la

pulverizator;

Pulverizare

automată;

Folosirea DOE

(Design Of

Experiments)

pentru a studia

vâscozitatea fcţ.

de temperatură şi

presiune

Tehnic

10.02.98

Tehnic

10.03.98

-S-a

adaugat

dispozitiv.

-Respins

datorită

complexit.

diferitelor

uşi

S-au

determinat

presiunea

si temp.

limită

Folosirea

graficelor

de control

2

1

7

7

5

3

70

21

Failure Modes and Effects Analysis

F.M.E.A. de proiectare F.M.E.A. de proces

îmbunătăţitactual

Formular FMEA pentru procesul de izolare a “Uşii automobilului Dacia 1300”

RPN=

A*S*D



Produs: Nr.prod

Model: Data:

Departam. Nume/ Stadiu Realizat de Stadiu

Departam.

Componen. Sistemului, Procesului / Scopul elementului

Modul de defectare

Efectele defectării

Cauzele apariţiei defectului

Control curent

A S D Risk Priority Number RPN

Actiuni recomandate

Departa - ment Data

Actiuni executate

A S D RP N

2. Subansamblu p iston primar/ (asigură presiunea de frânare)

- Uzura prematur ă a garniturilor - Uzura supapei

- Scăderea presiunii - Pierdere lichid de frână

- Datorită impurităţilor din interior - Rugozitate mare a alezajului Socuri în funcţionare

- Vizual - Tactil - Vizual

7

4

4

6

6

6

4

8

7

168

192

164

Reproiectarea corpului prin introd. unor garnituri suplim. Tehnologie de finisare suplimentară Realegerea materialului

Proiect. Dept. tehnolog Proiect.

S - au f ăcut modific ări ale proiectului

Finisare şi v erificare a rugozit ă ţii S chimbare mat. + control al calit ă ţii suprafe ţei

3

2

2

6 6 6

4

5

3

72

60

36

3. Arcul primar şi secundar / (echilibrarea pistoanelor)

„Inmuierea“ arcurilor prin pierderea capacităţii elestice

Neechilibrarea pistoanelor

Oboseala în funcţionare

- Vizual şi tactil

2 2 6 24 NICI UNA! - - - - -

Failure Modes and Effects Analysis

F.M.E.A. de proiectare F.M.E.A. de proces

îmbunătăţit actual

F.M.E.A. pentru funcţionarea pompei de frână a autoturismului Dacia 1310

REDUCEREA VALORILOR A – S - D

fmea

Documents