FMEA -- Failure Mode and Effect Analysis

Co to jest FMEA?

FMEA to zorganizowana analiza potencjalnych błędów, które mogą wystąpić w procesie, skutków ich wystąpienia oraz przyczyn powstania.
Analiza FMEA przyjmuje postać zestawienia, w którym wyszczególnione są poszczególne kroki procesu, potencjalne błędy, które mogą wystąpić, potencjalne efekty, które mogą wystąpić w wyniku błędu, częstotliwość występowania oraz stopień zagrożenia tym spowodowany.
Uwagę zwraca powszechność określenia potencjalny. Dlaczego? Ano dlatego, że FMEA to narzędzie wykorzystywane w prewencji. A jak wiadomo -- lepiej zapobiegać niż leczyć. Dlatego FMEA tworzy się dla potencjalnych problemów, których występowanie możemy identyfikować, nie zaś do błędów, które już wystąpiły.
Analiza FMEA to najczęściej tabela, w której zestawione są kolejne kroki procesu, poszczególne błędy, które mogą w tym kroku wystąpić, oraz potencjalne efekty, które taki błąd wywoła. Warto zauważyć, że jeden błąd może wywołać kilka problemów, ale nie musi. Nie zawsze skręcona kostka uniemożliwia chodzenie, prawda?

Potencjalny błąd.

Potencjalny błąd to inaczej niepowodzenie w spełnieniu wymagań danego procesu oraz spełnieniu założeń projektowych. Czyli -- wszystko to co, może (ale nie musi) pójść źle na danym kroku procesu. Żeby nie szukać daleko przykładu -- proces produkcyjny lampki biurowej. Jednym z kroków produkcyjnych będzie poprowadzenie przewodów wewnątrz obudowy -- przez włącznik do żarówki. Potencjalne błędy to:

• przebicie izolacji kabla podczas wkręcania śrubki
• złamanie kabla
• niepoprawne podłączenie

Bujna wyobraźnia pomaga.

Potencjalny efekt.

Czyli, co może się stać, jeśli dany krok procesu pójdzie źle. Dla przykładu z uszkodzeniem izolacji:

• Odsłonięty przewodnik będzie dotykał masy, spowoduje zwarcie.
• Odsłonięty przewodnik będzie dotykał obudowy, spowoduje porażenie użytkownika.

"Srogość" efektu.

Surowość, "srogość" (ang. severity) oznacza stopień zagrożenia, jaki niesie ze sobą potencjalny błąd, jeśli wystąpi. W powyższym przykładzie -- zwarcie jest mniej groźne niż porażenie -- w tym pierwszym zapewne spali się bezpiecznik (bądź wyłączy), w tym drugim -- być może ktoś zginie. Srogość określa się w skali 1-10, dla każdego potencjalnego efektu osobno. 1 -- małe zagrożenie, 10 -- duże. Skala jest subiektywna, różne osoby mogą różnie ocenić to samo zagrożenie.
Ja bym ocenił zwarcie na 4 punkty, porażenie -- na 10 (w końcu na szali jest życie ludzkie, które trudno wycenić -- chociaż Ford próbował, co na dobre mu nie wyszło). Skala może różnić się w zależności od branży -- branża motoryzacyjna ma dość wyśrubowane standardy, lotnicza zapewne jeszcze bardziej a branża garncarska zapewne mniej. :)

Przyczyny potencjalnych błędów.

Czyli podajemy przyczyny, które mogą spowodować błąd. Dla uszkodzonego kabelka -- krzywo wkręcana śrubka, kabelek przemieścił się przed skręcaniem, itp.
Przyda się tu metoda 5WHY, Wykres Ishikawy (czyli Fishbone -- Wykres Rybich Ości) czy też klasyczna Burza Mózgów.
Oczywiście -- jedna przyczyna może spowodować kilka błędów, tak samo błąd może mieć kilka przyczyn.

Częstość występowania błędu.

Occurence -- jak często występuje potencjalny błąd spowodowany zaistnieniem danej przyczyny. Określana najczęściej w PPMach -- Parts per Milion, ilość wadliwych sztuk na milion. Okreslana w skali 1-10. 1 -- występowanie wyeliminowane, np. przez Poka-Yoke. 10 -- bardzo częste. Dokładne stopnie skali określane są w zależności od branży i konkretnej firmy. W Automotive -- 10 punktów to więcej niż 100 000 PPMów. Jeśli krzywo wkręcona śrubka zdarza się często -- to oceniamy to na 10.

Prewencja

Aktualnie stosowane metody prewencyjne -- przeglądy maszyn, poka-yoke, szkolenia, instrukcje pracy, itd. Wszystko to, co obecnie robimy, żeby uniemożliwić powstanie błędu.
W lampce -- śrubkę wkręcamy w kołnierz.

Detekcja

Co, aktualnie robimy, żeby wykryć błędy, zanim wyślemy produkt do klienta? Testery, kontrole elektryczne, manualne, wizualne, metody statystyczne (SPC), szablony.
Detekcję również oceniamy w skali 1-10. 10 -- brak możliwości wykrycia, 2 -- wykrycie każdego bubla (lampka nie świeci). 1 -- jeśli błąd nie może wystąpić, ponieważ wyeliminowaliśmy przyczynę. Skala -- tak jak poprzednie -- subiektywna i zależy od branży.
Lampkę zapewne sprawdzimy na testerze, czy świeci i czy nie powoduje zwarcia.

Współczynnik Ryzyka -- RPN

Risk Priority Number to wynik naszej analizy:
RPN = Srogość * Częstość występowania * Detekcja RPN oznacza ogólne ryzyko analizowanego procesu i jest parametrem, na który szczególną uwagę zwracają audytorzy. Jeśli współczynnik jest za wysoki -- musimy wprowadzić akcje korekcyjne. Wysokość tego parametru jest (a jakże) inna w różnych branżach. Najczęściej RPN>100 wymaga akcji. No chyba, że Srogość będzie wysoka (>8) -- to wtedy graniczny RPN jest niższy -- błąd, który się często powtarza a grozi życiu ludzkiemu, nawet często wykrywany -- wymaga reakcji. Bo jeśli jednak się nam bubel prześlizgnie -- może być niewesoło.

Akcje korekcyjne

Jeśli zdecydujemy się podjąć akcje korekcyjne -- definiujemy możliwe do wdrożenia akcje, wybieramy te, które wdrażamy (nie wszystko co można zrobić zawsze zrobimy -- bo efekt niewielki, bo za drogo, bo zbyt utrudni pracę, itp).
Dla wdrożonej akcji ponownie definiujemy wszystkie 3 parametry oraz obliczamy RPN. Jeśli jest odpowiednio niski -- jest ok. Jeśli nie -- kombinujemy dalej.

DFMEA, PFMEA, MFMEA.

Ponieważ ludzie jakoś zawsze ludzie wszystko dzielić i kategoryzować -- to FMEA również da się podzielić.

• PFMEA - Process FMEA -- to FMEA dotyczące istniejącego procesu, linii montażowej.
• DFMEA - Design FMEA -- dotyczy etapu projektowego, kiedy stanowiska, procesy są ciągle na etapie projektowania -- poprawne zdefiniowanie potencjalnych problemów na tym etapie może oszczędzić olbrzymią kasę w przyszłości -- bo taniej poprawić projekt w Autocadzie niż przerabiać istniejące stanowiska.
• MFMEA - Machine dotyczy pracy maszyny -- czyli lista potencjalnych awarii i usterek, jakim maszyna może ulec.

FMEA nie jest, oczywiście, kompletnym zestawieniem wszelkich możliwych błędów ani panaceum na wszelakie zagrożenia. Jest kolejnym narzędziem, które pozwala zarządzać Jakością produkowanych wyrobów. Wskazuje nam miejsca krytyczne procesu, którym trzeba się przyjrzeć. Jest też dokumentem, który podlega ewidencji, archiwizacji i jest sprawdzany przez klienta -- zwłaszcza w przypadku "grubych" reklamacji -- czy byliśmy świadomi zagrożenia i co zrobiliśmy, żeby je wyeliminować.
FMEA znajduje zastosowanie nie tylko w przemyśle -- można je zastosować do wielu dziedzin, także życia codziennego. Ja na zaliczenie szkolenia zrobiłem pobieżne FMEA dla ścianki wspinaczkowej, słyszałem też o wędkarzu, który na zaliczenie tego samego szkolenia zanalizował proces łowienia ryby. :)

First Time Quality - FTQ

First Time Quality (tłumaczone jako "Jakość za pierwszym razem") jest metodą, która umożliwia detekcję błędów i problemów procesu montażowego już u samego źródła (albo najbliżej źródła, jak to tylko możliwe) -- czyli na stanowisku montażowym.
Jakość za pierwszym razem wskazuje, w jakim stopniu jesteśmy w stanie produkować wyrób pozbawiony błędów, tak, żeby nie trzeba było go dokładnie kontrolować, przerabiać czy wymieniać.
Oczywiście, nigdy nie uda nam się wyeliminować wszystkich możliwych błędów, dlatego powinien być ustalony jakiś akceptowalny poziom wadliwych PPMów (Part per milion czyli ile produkujemy bubli na każdy milion wyprodukowanych części). Ten poziom może być różny, zależy od różnych czynników, ale większość firm, które ma wdrożone LEAN oraz zaawansowane metody zarządzania jakością, dąży do poziomu 3,4 PPM (jak ktoś ciekawy, czemu akurat tyle -- polecam poczytać o 6 Sigma).
Żeby poprawnie zmontować wyrób, potrzeba:

• Przeszkolonego operatora (bądź kilku).
• Sprawnych maszyn, na których odbywa się montaż
• Komponentów, z których będziemy go składać

Za pierwsze -- odpowiadają odpowiednie szkolenia. Za drugie -- okresowe przeglądy i konserwacja maszyn (Preventive Maintenance). Za trzecie -- właśnie FTQ.
Użycie wadliwego komponentu będzie skutkowało wyprodukowanym brakiem. Dlatego staramy się wykrywać wadliwe części jak najwcześniej, np. poprzez kontrolę wejściową -- czy dostawca nie przysyła nam bubli. Ale oczywiście wszystkiego w ten sposób nie sprawdzimy. Zwłaszcza, jeśli sami sobie wytwarzamy komponenty do dalszego użycia. Oprócz tego sam proces montażu może wytwarzać braki -- niedokręcone śrubki, źle zatrzaśnięte klipsy, zarysowania w czasie montażu, itp.
Pierwszą "linią obrony" jest sam operator montażu. Kiedy zauważy brak, jakikolwiek, czy to podzespołu, czy to źle zmontowany półprodukt -- odkłada go do wydzielonego pojemnika na braki (scrap-box) i zapisuje informację o tym, jaka części była wadliwa, datę oraz typ wykrytej wady (np: wada wizualna, odkształcenia, zły montaż w poprzednim kroku procesu).
Dane te następnie są analizowane przez Dział Jakości. Najczęściej robione są też analizy statystyczne, co pozwala wykryć niektóre problemy procesu w samym zalążku. Np jeśli widzimy, że zatrzask, (zatrzaskiwany prasce) w ostatnim okresie coraz częściej jest źle zatrzaśnięty (zawsze był jeden na zmianę a ostatnio mamy po dwa-trzy) to czas się przyjrzeć prasce -- może się zużywa?
Oczywiście, możemy (a wręcz powinniśmy) ustalić limit braków dla każdego procesu, po przekroczeniu którego -- bezwarunkowo maszyny STOP i analizujemy problem. Lepiej zatrzymać linię i nie robić bubli niż potem je przerabiać , próbować odzyskać z nich części, albo (co najgorsze) wysłać do klienta.

FTQ a Kaizen

Oczywiście, z punktu widzenia Kaizen, operator zapisujący w dzienniczku informacje o wadzie -- to strata. Operator ma produkować, każda działalność niecykliczna (noncycling activity) jest stratą czasu. A ponieważ czas to pieniądz to warto tą stratę wyeliminować.
Podzielmy sobie możliwe wady na danym stanowisku na grupy. Np. wada wizualna, uszkodzona część, zły półprodukt z poprzedniego procesu, część odkształcona, brak funkcjonalności (jeśli mamy jakiś tester, który ją wykryje). Do każdej grupy -- zróbmy kartę (zwykła, papierową) z opisem wady. Ilość kart dla danej wady -- taka sama jaki mamy dopuszczalny poziom braków. Karty zawieśmy na stanowisku, tak, żeby operator miał do nich łatwy dostęp.
Po wykryciu braku -- operator wrzuca go do scrap-boxu i równocześnie wkłada odpowiednią kartę do stosownej kieszonki. W ten sposób, niemal nie tracimy czasu operatora na opisywanie błędu. Jeśli zużyte zostaną wszystkie karty danego braku -- wiadomo, trzeba zatrzymać linię, co operator zgłasza brygadziście.
Odłożone karty oraz odrzucone braki są opisywane przez operatora jakości, który zapisuje wszelkie niezbędne informacje o zdarzeniu do dziennika. Jeśli trzeba -- braki można zabrać do dokładniejszej analizy.
W ten sposób wprowadzenie systemu Kart FTQ powoduje, że i Kaizen syte i Jakość cała.