fmea

FMEA- FAILURE MODE & EFFECTS ANALYSIS

Termenul FMEA provine de la acronimul din limba engleză pentru Failure Mode and Effects Analysis, respectiv Analiza Modului de Defectare şi a Efectelor. În limbile română şi franceză se utilizează şi acronimul AMDE.

Analiza modurilor de defectare şi a efectelor acestora (FMEA) este o metodă de analiză a defectărilor potenţiale ale unui produs sau proces, în vederea elaborării unui plan de măsuri ce au ca scop prevenirea acestora şi creşterea nivelului calitativ al produselor, proceselor de muncă şi a mediilor de producţie.

Se pleacă de la elemente, pentru a determina triplete Cauză - Mod - Efect.În figura următoare se prezintă relaţia dintre originea şi detectarea defectelor în

timpul ciclului de fabricaţie al unui produs.

Fig. 1.1. Originea defectelor în cadrul ciclului de fabricaţie a unui produs

1.2.Istoricul FMEA

Tehnicile FMEA au fost dezvoltate iniţial de armata SUA. Astfel, procedura militară MIL–P–1629 din 1949 era intitulată "Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticaly Analysis" (Procedură pentru Analiza Modului de Defectare, a Efectelor şi Criticalităţii) şi a fost utilizată ca o tehnică de evaluare a fiabilităţii şi a efectelor defectărilor echipamentelor militare. Cu toate acestea, primele aplicaţii notabile ale tehnicilor FMEA sunt legate de dezvoltarea impresionantă a industriei aerospaţiale de la jumătatea anilor '60.

Începând din 1987, Organizaţia Internaţională pentru Standardizare (ISO) a lansat seria de standarde ISO 9000. Cerinţele acestor standarde au impus ca

organizaţiile să-şi dezvolte sisteme pentru managementul calităţii, orientate către satisfacerea clienţilor. În SUA, cele trei mari firme producătoare de autovehicule, Chrysler, Ford şi General Motors au dezvoltat la începutul anilor '90 o serie de standarde echivalente, din seria QS 9000, în scopul standardizării sistemelor calităţii. În conformitate cu prescripţiile standardelor QS 9000, organizaţiile trebuie să utilizeze metode avansate de planificare a calităţii produselor, care includ modelele FMEA pentru produs şi proces, şi de asemenea să dezvolte planuri de control.

Elementele FMEA sunt elementele care sunt identificate şi analizate în cursul aplicării tehnicilor FMEA. Acestea sunt constituite din: funcţii, moduri de defectare, cauze, efecte, controale şi acţiuni.

1.3.Tipuri de FMEA

FMEA este orientată către:• produs-proiect;• produs-proces;• mijloc de muncă/utilaj sau sistem

FMEA produs-proiect permite urmărirea şi analiza produselor încă din stadiul de proiectare, încercând să evidenţieze care sunt defectele posibile şi implicaţiile acestora asupra utilităţii produsului final.

FMEA produs-proces permite validarea tehnologiilor de realizare a unui produs, astfel încât să fie asigurată o fabricaţie eficientă a acestuia.

FMEA mijloc de muncă/utilaj este focalizat pe analiza mijloacelor de producţie, în scopul diminuării numărului de rebuturi, a ratei de detectare şi creşterii fiabilităţii şi disponibilităţii.

Derularea FMEA constă în a inventaria modul de detectare a slăbiciunilor componentelor şi evaluarea efectelor asupra ansamblului de funcţiuni a sistemului, şi de ai analiza cauzele.

1.4.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;

2

• creşterea nivelului de comunicare între compartimente de muncă, persoane, nivele ierarhice.

1.5.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;• produse sau procese cu probleme de calitate.

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.

1.6.Derularea metodei FMEA

Pentru a aplica metoda de analiză a defectărilor potenţiale ale unui produs sau proces, trebuie foarte bine cunoscută funcţionarea sistemului analizat sau să se dispună de mijloacele potrivite pentru a procura informaţiile necesare de la cei care le deţin.Actorii metodei: • Iniţiatorul: Este persoana sau serviciul care are initiaţiva de a declanşa studiul şi de a alege subiectul analizei. • Decidentul: Este persoana cu responsabilitate din întreprindere, care are puterea de a exercita o alegere definitivă. Aceasta va lua deciziile finale referitoare la cost, calitate şi termene. Aceste prime două persoane nu au în general competenţe tehnice precise. • Animatorul: Este garantul metodei, organizatorul activităţii grupului. Precizează ordinea de zi a întâlnirilor, conduce reuniunile, asigură secretariatul şi urmărirea avansuluistudiului. Adeseori, este o persoană din exteriorul firmei, sau cel putin exterioară compartimentului în cauză, pentru a putea anima membrii grupului.

3

• Grupul de analiză: 2 până la 5 persoane, responsabile şi competente, având bune cunoştinţe despre sistemul studiat şi care ar putea aduce informaţiile necesare analizei (nu se poate discuta decât despre ceea ce se cunoaşte bine). În funcţie de studiu, vor fi:- personal al serviciului de mentenanţă;- personal al compartimentului de asigurare a calităţii;- operatori de producţie;- membrii ai birourilor de proiectare;- experţi ai domeniului studiat.Total : 5 până la 8 persoane.

1.7.Etapele aplicării FMEA

• 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 măsurile corective necesare pentru evitarea apariţiei defectărilor.

• Analiza defectărilor constă în inventarierea tuturor defectărilor posibile ale produsului, componentei 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). Modurile de defectare pot fi multiple: deformare, uzură, ruptură, coroziune, flambaj, etc.

• Evaluarea efectelor şi importanţei (criticităţii) defectărilor Defectările sunt, de regulă, evaluate prin prisma a două criterii: probabilitatea de

apariţie (A) și probabilitatea de detectare (D), care se exprimă utilizând aceeaşi scară de notaţie.

4

Cuantificarea acestor probabilităţi depinde de tipul produsului sau procesului analizat. În evaluarea importanţei (criticităţii) defectărilor este necesară respectarea următoarelor reguli generale: • importanţa unei defectări este aceea pentru toate cauzele potenţiale ale defectărilor; • defectările care generează aceleaşi efecte vor avea aceeaşi importanţă; • pentru diferite cauze ale unei defectări, probabilităţile A şi D pot fi diferite; • defectarea care are cea mai mare probabilitate de a fi identificată de client va fi notată cu punctajul maxim (10 puncte).

Evaluarea importanţei defectărilor se realizează utilizând scara de notaţie. Pe baza probabilităţilor A si D, şi a importanţei I, se determină coeficientul de risc CR, prin relaţia:

CR = A * D * IAcest coeficient ia valori între 0 şi 1000. În general, se consideră că sunt necesare măsuri pentru prevenirea defectărilor potenţiale, atunci când coeficientul de risc CR este mai mare de 100.

Tabelul 1.1. Evaluarea importanței defectărilor (”I”), în cazul aplicării FMEA de produs sau proces

Criterii generale de avaluare a importanței defectărilor PunctajDefectări deosebit de grave, care afectează siguranța produsului/procesului 9,10Defectări grave, care vor fi în mod cert detectate de client, necesitând operațiuni de remediere

7,8

Defectări de gravitate medie, care vor fi detectate de client, generând acestuia insatisfacții

4,5,6

Defectări neimportante, care vor fi numai în mică măsură reclamte de client 2,3Defectări care nu vor fi, probabil, sesizate de client 1

Pentru a stabili în ce măsură sunt necesare măsuri de îmbunătățire, în funcție de valorile A, D și I, se poate lua în considerare tabelul următor:

Tabelul 1.2. Evaluarea necesității măsurilor de îmbunătățire (orientare generală)

A D I Descriere Măsuri1 1 1 Cazul ideal (scop) Nu sunt necesare1 1 10 În mod sigur situația se află sub control Nu sunt necesare1 10 1 Defectarea nu afectează pe client Nu sunt necesare1 10 10 Defectarea ar putea afecta pe client Sunt necesare10 1 1 Defectarea mai frecventă, în mod cert va fi detectată de client Sunt necesare10 1 10 Defectarea mai frecventă, ar putea sa-l afecteze pe client Sunt necesare10 10 1 Defectarea mai frecventă, de mare importanță Sunt necesare10 10 10 Situație total necorespunzătoare Sunt necesare

5

1.8.Avantajele FMEA

- Îmbunătățirea calitatății, fiabilității și siguranței unui produs/proces; - Îmbunătățirea imaginii și competitivității firmei; - Creșterea satisfacției consumatorului; - Reducerea timpilor de dezvoltare și costurile; - Colectarea informațiilor pentru a reduce eșecurile și defectările viitoare; - Reducerea potenșialelor probleme de garanție; - Identificarea timpurie și eliminarea potențialelor defecte; - Accentuarea prevenirii problemelor; - Minimizarea modificărilor târzii ce ar putea fi aduse produsului/procesului, precum și costurile aferente.

1.9.Managementul riscului în FMEA

Din cele prezentate până acum, rezultă că monitorizarea coeficientului de risc (CR) este principala metodă de evaluare a riscului în FMEA. Utilizarea CR este mai întâi de toate o acţiune de natură preventivă, mai degrabă decât o acţiune de natură corectivă. Toate acţiunile aplicate în FMEA, trebuie să conducă, în final, la reducerea CR şi deci la reducerea riscului. Toate aceste elemente se asamblează într-un proces de management al riscului. Procesul pentru managementul riscului în FMEA are următoarele etape: 1.Identificare caracteristici:

În această etapă sunt identificate şi sunt descrise funcţiile FMEA şi caracteristicile de proiectare sau de proces, precum şi cerinţele pe care aceste funcţii trebuie să le realizeze. 2.Identificare moduri de defecare:

Pentru fiecare funcţie identificată, se descriu modurile de defectare potenţiale.3.Identificare riscuri:

Riscurile sunt asociate iniţial efectelor pe care modurile de defectare potenţiale pot să le genereze. Rezultă o primă evaluare cantitativă a riscului, prin stabilirea unui nivel de severitate. 4. Identificare cauze:

Cauzele potenţiale ale defectării sunt analizate în relaţia cauză – mecanism de defectare. Rezultatele evaluării sunt cuantificate prin nivelul de apariţie a acestor cauze.

6

5.Prioritizare risc: În studiile FMEA de produs sau de proces, riscul este prioritizat, în general, prin

trei nivele: risc ridicat (R), risc mediu (M) şi risc scăzut (S). În ecuaţia riscului este considerat şi factorul de control al produsului sau procesului, care determină nivelul de detecţie al defectărilor şi în final numărul de prioritate – risc. 6.Raportare risc şi aplicare acţiuni corective sau preventive:

Această ultimă etapă a unui ciclu, care se reia pe diferite nivele şi momente de timp, constă în aplicarea acţiunilor corective şi preventive stabilite pentru responsabilii de produs sau proces şi apoi prin evaluarea rezultatelor obţinute şi a riscului rezident, adică a nivelului de risc rămas în sistem după aplicarea acţiunilor corective şi preventive.

Schema de proces pentru managementul riscului în FMEA este prezentată în figura 1.2.

Fig. 1.2. Managementul riscului în FMEA

Relaţia dintre clasificarea calitativă a riscului în FMEA şi clasificarea cantitativă furnizată de numărul de prioritate – risc este dată în Tabelul 1.3. Se observă că nivelul de risc minim sau scăzut, este asociat cu un număr de prioritate – risc inferior valorii 40, riscul moderat este considerat pentru o valoare a CR mai mică de 100, în timp ce pentru valori ale CR mai mari ca 100, se consideră că riscul are un nivel ridicat. Aceste valori (40 şi 100) sunt desigur valori stabilite în practică de majoritatea utilizatorilor şi se bazează pe experienţă. De exemplu, valoarea 100 corespunde unor valori medii de 4, 5 şi 5 pentru nivelele de severitate, apariţie şi detecţie discutate anterior, ceea ce explică într-un fel alegerea valorilor menţionate.

7

Fre

cven

ţa C

R

Tabelul 1.3. Clasificarea riscului în FMEAClasificarea calitativă Clasificare cantitativă

Risc scăzut (S) CR ≤ 40

Risc mediu (M) 41 ≤ CR ≤ 100

Risc ridicat (R) CR > 100

Pe baza valorilor de mai sus, considerând toate funcţiile şi caracteristicile unui

anumit produs sau toate procesele de realizare ale acestuia, putem să construim o

histogramă sau un linie de tendinţă a zonelor de risc, în care pe abscisă avem trei zone,

corespunzătoare clasificării riscului, iar pe ordonată frecvenţa înregistrată pentru

numărul de prioritate risc al caracteristicilor analizate, considerând clasele 1 – 40, 41 –

100, 101 – 200, 201 – 300, …, 901 – 1000.

În figura 1.3. sunt reprezentate zonele de risc şi frecvenţa de apariţie a CR

pentru un anumit proces, sub forma unui grafic liniar, pentru a evidenţia forma

distribuţiei. Se observă că modelul statistic ce poate fi considerat pentru acest caz este

unul de tip exponenţial negativ, respectiv cele mai multe caracteristici sunt în zona de

risc scăzut (codificată S), un număr mai redus în zona de risc mediu sau moderat

(codificată M), iar în zona de risc ridicat (codificată R), pe măsură ce CR creşte, se

află din ce în ce mai puţine caracteristici ale procesului.

După aplicarea acţiunilor corective şi studiul formei distribuţiei frecvenţei

valorilor CR pentru stadiul optimizat al procesului, modelul exponenţial negativ

poate continua să apară, dar cu creşterea valorilor în zonele de risc (S) şi (M) şi

reducerea semnificativă a caracteristicilor situate în zona (S). Obiectivul final ideal al

acţiunilor de management al riscului în FMEA este situarea tuturor caracteristicilor

procesului în zona de risc minim (S).

Valori CR

Figura 1.3. – Zonele de risc şi valorile NPR

8

Cap. II. Studii de caz

2.1. Evaluarea vehiculului XEBRA (mașina electrică hibrid, cu propulsare hidraulică) folosind FMEA

ZAP, producătorul american de automobile electrice, a lansat un nou model de autocamion electric, pentru flotele care au nevoie de o rată mare de încărcare: XEBRA, o maşină electrică hibrid, cu propulsare hidraulică. Ceea ce este diferit la XEBRA, în comparație cu celelalte mașini electrice, este sistemul hidraulic de propulsare, care face ca eficiența vehiculului să crească.

Agenția pentru Protecția Mediului (EPA), o agenție guvernamentală din S.U.A., este interesată de îmbunătățirea eficienței vehiculelor electrice prin integrarea unui sistem hidraulic de propulsare, împreună cu componentele electrice. S-a observat scăderea eficienței la mașinile electrice, de la 90% la 60%, în timpul accelerației. Adăugând sistemul hidraulic unei mașini electrice Xebra, bateriile acesteia nu vor mai fi suprasolicitate în timpul accelerației, iar per total, eficiența vehiculului va crește. De aceea, s-au făcut numeroase studii și teste, pentru ca acest tip de propulsare să poată fi montat pe Xebra.

Fig. 2.1. Maşina electrică hibrid Xebra, cu propulsare hidraulică

Sponsorul acestui proiect este EPA, fondată în 1970, cu scopul de a impune legile federale de reducere a poluării și, totodată, de a implementa diverse programe pentru prevenirea poluării.

Deși vehiculele electrice au emisii reduse de gaze toxice, sunt foarte neeficiente. Bateriile sunt făcute ca să suporte o presiune constantă, însă în timpul accelerației, vehiculele necesită presiuni mari pentru perioade de timp scurte, ceea ce nu numai că reduce eficiența bateriilor, dar totodată, scade durata de viață a acestora.

Reprezentanții EPA sunt de părere că adăugarea unui sistem hidraulic vehiculelor poate fi un element-cheie pentru reducerea poluării aerului și pentru a scădea dependența de combustibilii fosili.

Xebra este o mașină electrică mică, cu 3 roți, clasificată de lege ca motocicletă. Roțile din spate ale mașinii sunt propulsate de un motor electric de 72 volți, cu un randament de 5 CP. Șase baterii mari, de câte 12V, asigură puterea motorului, în timp ce o baterie mai mică, tot de 12V, asigură puterea pentru instrumentele de sub capota vehiculului. Viteza maximă pe care o atinge Xebra este de56 km/h, si poate rula aproximativ 36 km fără ca bateriile să necesite încărcare. Aceste valori relativ

9

mici se datorează accelerației scăzute și solicitării bateriilor în timpul propulsării. Implementareasistemului hidraulic va mări accelerația și va face ca eficiența bateriilor să crească.

Specialiștii care au lucrat la realizarea noului model Xebra s-au concentrat pe modificarea design-ului mașinii, pentru a permite ca noul sistem de propulsare să poată fi instalat, și pe instalarea unora dintre componentele necesare sistemului hidraulic. Componentele instalate au fost acumulatorii laterali, valvele, motorul, pompa, senzorii și pompa cu umplere lentă.A fost realizat un tabel FMEA pentru evaluarea modificărilor adăugate vehiculului Xebra. Acesta include toate componentele importante ale sistemului hidraulic, precum și design-ul.

Mai întâi, au fost determinate toate componentele de design și modalitățile în care fiecare s-ar putea defecta. Importanța, probabilitatea de apariție și probabilitatea de detectare au fost notate pe o scară de la 1 la 10. O importanța mare indică un efect major pe care defectarea l-ar putea avea asupra componentei respective. O probabilitate de apariție mare înseamnă că probabilitatea ca un defect să apară este mare, iar o probabilitate de defectare ridicată arată că defectul va fi ușor de detectat.

Numerele obținute în analiza FMEA au fost estimate pe baza cunoștințelor experților companiei.

Importanța, probabilitatea de apariție

și probabilitatea de detectare sunt utilizate pentru a

calcula coeficientul de risc. Acele componente care au un coeficient de risc ridicat vor fi acelea care vor fi îmbunătățite, pentru ca în final, CR să fie cât mai mic.

Componentele cu cel mai mare coeficient de risc s-au dovedit a fi îndoirea balamalelor, din cauza supra-încărcării, scurgerilor de fluid din îmbinările hidraulice și din cauza slăbirii îmbinărilor în

timp. Acțiunile recomandate au fost utilizate pentru e reduce valoarea coeficientului de risc totodată, pentru a scădea probabilitatea defectărilor acestor componente.

și,

Pentru balamale, cea mai îngrijorătoare modalitate de defectare a fost ruperea. Efectele potențiale ale unei astfel de defectări ar putea răni utilizatorul, sau ar putea aduce stricăciuni mari componentelor hidraulice. Importanța acestor incidente a fost notată ca fiind foarte ridicată, deoarece presiunile mari ale fluidelor din sistem și greutatea carcasei camionului ar putea cauza pagube majore.

Există numeroase modalități de defectare dacă apare o ruptură. Principalele cauze sunt curbarea datorită îndoirii, uzura datorată numeroaselor încărcări și lărgirii crăpăturilor, materialul se poate îndoi din cauza supraîncărcării, instalarea necorespunzătoare. Defectele cu probabilitatea cea mai mare de apariție sunt uzura datorată numeroaselor încărcări și instabilitatea, în timp ce defectul cu probabilitatea cea mai mică de apariție este curbarea. Toate aceste mecanisme de defectare sunt controlate și prevenite prin analiza forței balamalelor, teste de durabilitate și adăugarea unor elemente pentru o susținere mai bună.

Montajele hidraulice au fost

și ele un punct important în cadrul analizei. Aceste montaje

conectează toate componentele hidraulice, astfel că cele mai îngrijorătoare modalități de defectare sunt scurgerile, coroziunea și slăbirea îmbinărilor montajelor în timp. Importanța acestor defectări este moderată, deoarece unul dintre efectele lor este doar scăderea eficienței sistemului, care nu este la fel de gravă ca o problemă de siguranță a utilizatorului. Dacă presiunea mare a fluidelor poate să fie periculoasă pentru om, o scurgere nu ar putea fi fatală pentru utilizator, și nici nu va avea un impact major asupra celorlalte componente. Unele defectări ale montajelor hidraulice pot fi puse pe seama firelor avariate şi a pieselor cu margini îndoite, sau mai ales, instalării necorespunzătoare a acestora.Probabilitatea de apariție a acestor elemente este mare doar dacă în timpul montării și instalării

10

lipsește atenția și nu sunt luate măsuri de precauție. Cele mai bune măsuri de prevenție a acestordefectări sunt examinarea montajelor în timpul montării, precum și folosirea unei pompe pentru a verifica dacă există scurgeri în întregul sistem, după instalare. Scurgerile sunt ușor de detectat pentru că sunt vizibile, însă nu se poate spune același lucru despre coroziune, care este destul de greu de detectat înainte de eventualele defectări. În plus, pentru prevenirea acestor defectări, este recomandatămanevrarea corespunzătoare a montajelor, precum și folosirea unui cuplu de torsiune în timpul

montării, pentru ca montajele să fie îndeajuns de bine strânse.

11

Tabelul 2.1. Analiza ZAPComponente Funcții/scop Felul

defectăriiEfectul defectării Cauzele defectării Controale/Teste Recomandări I A D CR

Acumulator lateral-sus

Stocare fluidela presiune

mare

Scurgeride fluid

Reducereaeficienței

Lărgirea uneicrăpături

Inspecțiafabricantului

- 4 2 9 72

Scurgeride azot

Pierdereapresiunii/funcțiilor



- 7 2 9 126




- 3 2 9 54

Rupere Pericol pentruutilizator

Încărcare ciclică Inspecțiafabricantului

- 10 1 9 90

Blocareapistonului


Examinare fizică Nu trebuie forțat 7 4 6 168

Motor Transforareaenergiei

fluidelor în energie

mecanică

Scurgeride fluid


Slăbirea îmbinărilor Verificareapompei de mână

- 4 5 1 20

Găuri Reducereaeficienței

Bule de aer în fluid Verificare Adăugarea de fluidîn sistem

6 4 1 24

Blocaj Oprireafuncționării

Supraîncălzire Măsurareatemperaturii

Adăugarea uneisistem de ventilație

4 7 4 112

Lipireacomponentelor

interne

- - 8 2 7 112

Pompa de frână Presurizare fluide

Scurgeri de fluid

Reducerea eficienței

Slăbirea îmbinărilor Verificarea pompei de mână

- 4 5 1 20

Găuri Reducerea eficienței

Bule de aer în fluid Verificare Adăugarea de fluid în sistem

6 4 1 24

Blocaj Oprirea vehiculului

Supraîncălzire Măsurarea temperaturii

Adăugarea unei sistem de ventilație

4 7 4 112

Lipirea componentelor

interne

- - 10 2 7 140

Balamale Susținereacarcasei

Rupere Pericol pentruutilizator și pentru

celelalte componente

Curbarea datorităîndoirii

Analiza forței Teste de durabilitate 10 2 8 160

Uzură din cauza multiplelor încărcăriși lărgirii crăpăturilor


15

Materialul se îndoaie din cauza

supraîncărcării


Necentralizare dincauza instalării

necorespunzătoare

Examinare fizică - 10 5 2 100

Instabilitate din cauza încărcăturii

neechilibrate

Analiza forței - 10 2 2 40

Acumulator lateral-jos

Stocare fluidela presiune

mică

Scurgeride fluid


Slăbirea îmbinărilor Verificareapompei de mână

Folosirea unui cuplude torsiune

4 5 1 20

Intrareaaerului în

sistem


Dop de aerisire prostinstalat

Verificare - 6 6 1 36

Coroziune Scurgeri de fluid Degradarea materialului

Inspecția fabricantului

- 4 1 10 40

Canal hidraulic Transportare fluid

Scurgeri de fluid

Reducerea eficienței

Slăbirea îmbinărilor Verificarea pompei de mână

Folosirea unui cuplu de torsiune

4 5 1 20

Ruperi Pericol pentru utilizator

Presiunea este mai mare decât poatesusține canalului

Măsurarea presiunii

Adăugarea unor elemente de

siguranță

10 2 2 40

Coroziune Scurgeri de fluid Degradareamaterialului


- 4 1 10 40

Montaj hidraulic Conectareacomponentelor

Scurgeride fluid


Fire avariate șimargini strâmbe

Examinare fizică Manevrarecorespunzătoare

4 9 5 180

Coroziune Scurgeri de fluid Degradareamaterialului


- 4 1 10 40

Slabire întimp

Scurgeri de fluid Fire avariate șimargini strâmbe

Examinare fizică Manevrarecorespunzătoare

4 9 5 180

Strângere insuficientăîn timpul instalării

Verificareapompei de mână

Folosirea unui cuplude torsiune

4 8 1 32

Senzori de frână/accelerație

Punerea înmișcare a sistemului

Scurt-circuit

Acționareacontinuă a sistemului

Contact permanentîntre metale

Testare cuvoltmetrul

- 9 2 4 72

Circuit deschis

Nicio acționare asupra sistemului

Defectarea firelor din cauza uzurii

Testare cu voltmetrul

- 8 4 4 128

13

Efect Punctaj

Hazardat –fără avertizare

10

Hazardat –cu avertizare

9

Foarte mare 8Mare 7Moderat 6Redus 5Foarte redus 4Minor 3Foarte minor 2Inexistent 1

Probabilitatea dedefectare

Punctaj

Foarte mare: defectarea este aproape inevitabilă

109

Mare: defectărirepetate

87

Moderată: defectăriocazionale

654

Redusă: defectărirelativ puţine

32

Foarte mică:defectarea este improbabilă

1

Detecţie Punctaj

Incertitudine absolută

10

Foarte puţinprobabilă

9

Puţin probabilă 8Foarte redusă 7Redusă 6Moderată 5Medie 4Mare 3Foarte mare 2Aproape sigură 1

2.2.Analiza fiabilităţii rulmenţilor prin metoda FMEA

În cazul rulmenţilor, complexitatea analizei rezultă nu din structura produsului, care este relativ simplă (inele, corpuri de rostogolire, colivii, elemente de etanşare) ci din varietatea fenomenelor tipice de deteriorare şi multitudinea cauzelor care le pot genera.

Pentru efectuarea analizei fiabilităţii rulmenţilor este necesară cunoaşterea şi luarea în considerare a condiţiilor de funcţionare şi a modalităţilor de defectare ale acestora.

Condiţiile de funcţionare pot fi înglobate în sistemul mecanic al rulmenţilor dacă aceştia suntconsideraţi ca fiind sisteme alcătuite din cinci elemente convenţionale, respectiv: - material şi tehnologie,- montaj (şi piese conjugate),- sarcină (şi mod de aplicare),- ungere,- mediu.

În ceea ce priveşte modurile de defectare ale rulmenţilor, pentru o analiză de fiabilitate pot fi luate în considerare următoarele: - oboseală,- uzare abrazivă,- uzare adezivă,- corodare chimică,- corodare prin contact,- deformare plastică,- fisurare, spargere,- supraîncălzire,- erodare electrică.

În urma prelucrării informaţiilor privind rulmenţii ca sisteme alcătuite din elementele convenţionale prezentate, funcţiile acestora şi modurile de defectare posibile în condiţii de funcţionare date (mediu contaminat cu particule solide), în cadrul unui colectiv de specialişti, a rezultat analiza sintetizată în tabelul 2.5.

Tabelul 2.2. Tabelul de importanţă Tabelul 2.3.Tabelul ratei de apariţie Tabelul 2.4. Tabelul de detecţie

14

Tabelul 2.5. Tabel centralizator FMEA – RULMENEŢI - MEDII CONTAMINATE

Mod de

defectare

potenţial

Efecte

potenţiale ale

defectăriiI

Element

convenţional

Cauze

potenţiale

ale defectării A

Controale curente

(Prevenire/ Detecţie)

D CRAcţiuni

corective

1. OBOSEALĂ Zgomot,

vibraţii,

încălzire

8 1.1. Material şi tehnologie

1.1.1. Compoziţie chimicănecorespunzătoare

2 Analiză material

4 64 Schimbare material

1.1.2. Puritate necorespunzătoare

2 Analiză material 4 64 Schimbare material

1.1.3. Fisuri în semifabricat 4 Analizăsemifabricat

2 64 Schimbare semifabricat

1.1.4. Tratament termic necorespunzător

4 Analiză piese după tratament termic

2 64 Verificare şi corectare proceduri tratament termic

1.1.5. Prelucrări mecanice necorespunzătoare

2 Măsurare dimensiuni şi abateri

4 64 Verificare şi corectare proceduri prelucrare mecanică

Detensionare interoperaţii

1.2. Montaj şi piese conjugate

1.2.1. Montaj incorect 2 Aspectare rulment şi piese conjugate

4 64 Refacere montaj

1.2.2. Impurităţi 4 4 128 Curăţire, înlocuire lubrifiant

1.2.3. Ajustaj prea strâns 4 Măsurare dimensiuni rulment şi piese conjugate

6 192 Prelucrare piese conjugate

1.2.4. Rigiditate prea mică 4 Verificare rigiditate piese conjugate

6 192 Modificare configuraţie sau material piese conjugate

1.2.5. Abateri de formă 6 Măsurareabateri de formăpiese conjugate

2 96 Schimbare piese conjugate

1.2.6. Abateri de la coaxialitate

4 Măsurare abateri piese conjugate

4 128 Aliniere piese conjugate

1.3. Sarcină şi mod de aplicare

1.3.1. Sarcină normală 2 Verificare încărcare

6 96

1.3.2. Sarcină prea mare 6 Verificare încărcare

6 288 Reducere sarcină sau alegere alt rulment

1.4. Ungere 1.4.1 Lubrifiant

necorespunzător

4 Analiză lubrifiant

4 128 Curăţire, înlocuire lubrifiant

1.4.2. Lubrifiant degradat 10 Analizălubrifiant


1.4.3. Lubrifiant insuficient 10 Verificare cantitate lubrifiant

4 320 Suplimentare lubrifiant

1.5. Mediu 1.5.1. Particule solide 10 Analizălubrifiant

4 320 Curăţire, înlocuire lubrifiant,îmbunătăţire etanşare

1.5.2. Apă, agenţi corosivi 8 Analizălubrifiant


1.5.3. Căldură 6 Măsurare temperatură

4 112 Eliminare sursă de căldură îmbunătăţire răcire lagăr

15

Tabelul 2.5. Tabel centralizator FMEA – RULMENEI – MEDII CONTAMINATE (continuare)

Mod de

defectare

potenţial

Efecte

potenţiale ale

defectării

IElement

convenţional

Cauze

potenţiale

ale defectării A

Controale curente


D CRAcţiuni

corective

2. UZARE ABRAZIVĂ

Zgomot, vibraţii

6 2.2. Montaj şi piese conjugate

2.2.1. Impurităţi 4 Analizălubrifiant


2.5. Mediu de lucru

2.5.1. Particule solide 10 Analizălubrifiant


3. UZARE ADEZIVĂ

Zgomot, vibraţii, încălzire,

blocare







2 80 Verificare şi corectare proceduri prelucrare mecanică Detensionare interoperaţii








3.2.6. Abateri de formă 6 Măsurare abateri piese conjugate


3.2.7.Abateri de la coaxialitate

4 Măsurare abateri piese conjugate

4 160 Aliniere piese conjugate

3. 3.Sarcină şi mod de aplicare

3.3.4. Gocuri 6 Verificare încărcare

4 240 Eliminare şocuri sau alegere alt rulment

3.3.6. Turaţie prea mare 4 Verificare tura+ie

4 160 Reducere turaţie sau alegere alt rulment

3.4. Ungere 3.4.1. Lubrifiant necorespunzător

4 Analizălubrifiant








3.5.2. Apă, agenţi corosivi 8 Analizălubrifiant

4 320 Curăţire, înlocuire lubrifiant,îmbunătăţire etanşare.

3.5.3. Căldură 6 Măsurare temperatură

4 240 Eliminare sursă de căldură, îmbunătăţire răcire lagăr

16


Mod de

defectare

potenţial

Efectepotenţiale

ale defectării I

Element

convenţional

Cauze

potenţiale

ale defectării A

Controale curente

(Prevenire/ Detecţie) D CR

Acţiuni

corective

4. CORODARE CHIMICĂ

Zgomot,

vibraţii

6 4.4. Ungere 4.4.1. Lubrifiant necorespunzător





4.5. Mediu 4.5.2. Apă, agenţi corosivi 8 Analizălubrifiant


5. CORODARE PRIN CONTACT

Zgomot,

vibra+ii

4 5.2. Montaj şi piese conjugate

5.2.4.Ajustaj prea larg 4 Măsurare dimensiuni rulment şi piese conjugate

4 64 Refacere ajustaj

5.2.5.Rigiditate prea mică 4 Verificare rigiditate piese conjugate


5.2.6. Abateri de formă 6 Măsurare abateri piese conjugate


5. 3. Sarcină şi mod de aplicare

5.3.5. Vibraţii 6 Măsurare vibraţii

4 96 Eliminare vibraţii sau reproiectare lagăr

6.DEFORMARE PLASTICĂ

Zgomot,

vibra+ii


6.1.1.Compoziţie chimicănecorespunzătoare






4 96 Curăţare, înlocuire lubrifiant




6.3.2. Sarcină prea mare 6 Verificare încărcare

6 216 Reducere sarcină sau alegere alt rulment





17


Mod de

defectare

potenţial

Efecte

potenţiale ale

defectării

I

Element

convenţional

Cauze

potenţiale

ale defectării A

Controale curente


D CRAcţiuni

corective

7. FISURARE, SPARGERE

Zgomot, vibraţii,

blocare


7.1.1. Compoziţie chimică necorespunzătoare


7.1.2. Puritate necorespunzătoare


7.1.3. Fisuri în semifabricat 2 Analizăsemifabricat

2 80 Schimbare semifabricat






4 80 Verificare şi corectare proceduri prelucrare mecanică

Detensionare interoperaţii




7.2.2. Ajustaj prea strâns 4 Măsurare dimesiuni rulment şi piese conjugate


7.2.3. Rigiditate prea mică 4 Verificare rigiditate piese conjugate





8. SUPRAÎN- CĂLZIRE

Înc(lzire 8 8.2. Montaj şi piese conjugate




8.3.6. Turaţie prea mare 4 Verificare turaţie

4 128 Reducere turaţie sau alegere alt rulment

8.4. Ungere 8.4.1. Lubrifiant necorespunzător




4 320 Curăţare, înlocuire lubrifiant



8.4.4. Exces de lubrifiant 4 Verificare cantitate de lubrifiant

4 128 Redozare lubrifiant

8.5. Mediu 8.5.3. Căldură 6 Măsurare temperatură

4 192 Eliminare sursă de căldură sau îmbunătăţire răcire lagăr

9. ERODARE ELECTRICĂ

Zgomot, vibraţii

4 9.5. Mediu 9.5.4. Curent electric 6 Verificare trecere curent electric

4 96 Eliminare sursă de curent sau izolare rulment

18

Având în vedere că modurile de defectare sunt caracteristice rulmentului (ansamblului) şi nuelementelor convenţionale, numai cauzele fiind asociate cu acestea, coloana privind elementele a fost inserată înaintea coloanei cu cauzele potenţiale ale defectării.

Tabelul 2.5 este valabil pentru orice fel de rulment, exceptând coloanele I, A, D şi CR, valorile acestor indicatori fiind dependenţi de condiţiile de funcţionare ale rulmentului, respectiv de locul de utilizare al acestuia.

Pentru rulmenţii de uz general utilizaţi în medii contaminate cu particule solide (lăgăruirea rolelor transportoarelor cu bandă), valorile pentru I, A, D şi respectiv CR sunt cele prezentate în tabelul 2.5.

Se poate constata că diferitele cauze potenţiale de defectare, au diferite grade de risc. Aşezând în ordinea descrescătoare a punctajelor CR, cauzele potenţiale de defectare se pot evidenţia cele care comportă cel mai mare grad de risc. Având în vedere că oricare dintre aceste cauze, dacă se produc, conduc inevitabil la defectarea rulmentului, identificarea cauzelor cu cel mai mare grad de risc înseamnă şi identificarea modului de defectare cu cele mai mari posibilităţi de apariţie. Acestea sunt prezentate în tabelul 2.6.

Elementele convenţionale care prezintă cauzele cu cel mai mare grad de risc, în ordinea descrescătoare a riscului, sunt prezentate în tabelul 2.7. Modurile de defectare cu cel mai mare grad de risc, în ordinea descrescătoare a riscului sunt date în tabelul 2.8. În ambele cazuri s-a luat în considerare riscul cu punctaj maxim.

Tabelul 2.6. Cauzele potenţiale de defectare cu cel mai mare grad de risc

Nr. crt.

CR Cauzele potenţiale de defectare Element convenţional

Mod de defectare

1 400 (3.4.2) Lubrifiant degradat Ungere Uzare adezivă(3.4.3) Lubrifiant insuficient(3.5.1) Particule solide Mediu

2 320 (1.4.2) Lubrifiant degradat Ungere Oboseală(1.4.3) Lubrifiant insuficient(1.5.1) Particule solide Mediu(3.5.2) Apă, agenţi corosivi Mediu Uzare adezivă(8.4.2) Lubrifiant degradat Ungere Supraîncălzire(8.4.3) Lubrifiant insuficient

3 288 (1.3.2) Sarcină prea mare Sarcină Oboseală4 256 (1.5.2) Apă, agenţi corosivi Mediu Oboseală5 240 (2.5.1) Particule solide Mediu Uzare abrazivă

(3.2.3) Ajustaj prea strâns Montaj Uzare adezivă(3.3.4) Gocuri Sarcină(3.5.3) Căldură Mediu(4.4.2) Lubrifiant degradat Ungere Corodare chimică(6.5.1) Particule solide Mediu Deformare

plastică(7.2.3) Ajustaj prea strâns Montaj Fisurare, spargere(7.2.5) Rigiditate prea mică(7.3.4) Gocuri Sarcină

Tabelul 2.7. Ordonarea după gradul de risc a elementelor convenţionale

Nr. crt.

Element convenţional CR

1-2 Ungere - Mediu 4003 Sarcină 2884 Montaj 240

Tabelul 2.8. Ordonarea după gradul de risc a modurilor de defectare

Nr. crt.

Mod de defectare CR

1 Uzare adezivă 4002-3 Oboseală – Supraîncălzire 320

4-5-6-7 Uzare abrazivă– Corodarechimică -Deformare plastică – Fisurare, spargere

240

Se constată că modurile de defectare cele mai probabile pentru cazul funcţionării în medii contaminate cu particule solide, sunt: • uzarea adezivă (griparea, blocarea) şi• oboseala de contact şi supraîncălzirea.

Totodată, se poate observa că elementele convenţionale cele mai susceptibile de a provoca defectarea rulmenţilor în cazul funcţionării în medii contaminate cu particule solide, sunt: • ungerea, mediul şi• sarcina.

2.3. Studiul FMEA pentru un proces de aplicare a unui strat de parafină de protecţie pe în interiorul uşii unui autovehicul în cadrul procesului de asamblare a caroseriei

Operaţia de aplicare a unui strat de parafină de protecţie pe în interiorul uşii unui autovehicul în cadrul procesului de asamblare a caroseriei are ca scop protejarea împotriva coroziunii a suprafeţelor interioare ale uşii şi se realizează cu ajutorul unui dispozitiv special (un pistol) de acoperire cu parafină.

Pentru această funcţie a procesului au fost identificate un mod de defectare potenţial şi efectele potenţial ale defectării, respectiv a realizării necorespunzătoare a operaţiei de protecţie prin acoperire cu parafină. Punctajul de severitate acordat a fost 7, corespunzător unui efect mare, considerându-se că nivelul de performanţă al procesului este necorespunzător.

În continuare au fost identificate un număr de 4 cauze potenţiale de defectare, care au

fost cuantificate din punct de vedere al apariţiei. Au fost definite sistemele de control pentru

fiecare cauză specificată şi s-au acordat punctajele de detecţie, rezultând numerele de prioritate –

risc pentru stadiul iniţial de analiză FMEA. 20

Clasificarea riscurilor în stadiul iniţial, a pus în evidenţă 3 cauze cu risc ridicat (R) şi o

cauză cu risc scăzut (S). În stadiul optimizat după aplicarea şi evaluarea acţiunilor corective, s-

au înregistrat două cauze de defectare cu risc mediu (M) şi 2 cauze cu risc scăzut (S). Histograma

cauzelor de defectare în funcţie de CR, în stadiul iniţial şi în stadiul optimizat, este redată în

figura 2.2.

Figura 2.2. – Histograma cauzelor de defectare în funcţie de CR

Aplicând pentru exemplul nostru zonele de risc discutate anterior, rezultă o imagine a

procesului în stadiul optimizat, acum toate caracteristicile având un CR sub 100, procesul

situându-se în zonele de risc mediu şi scăzut, ceea ce denotă o îmbunătăţire a

performanţelor.

Figura 2.3. Zonele de risc ale procesului

21

fmea

Documents