При розробці і виробництві різного обладнання періодично виникають дефекти. Що в результаті? Виробник несе значні збитки, пов'язані з додатковими тестами, перевірками і змінами проекту. Однак це — не безконтрольний процес. Оцінити можливі загрози та вразливості, а також проаналізувати потенційні дефекти, які можуть перешкодити роботі обладнання, можна з допомогою аналізу FMEA. Вперше даний метод аналізу був використаний в США в 1949 році. Тоді його застосовували виключно у військовій промисловості при проектуванні нового озброєння. Проте вже в 70-х ідеї FMEA опинилися в поле зору великих корпорацій. Однією з перших дану технологію впровадила компанія Ford (на той момент — найбільший виробник автомобілів).


В наші дні метод FMEA-аналізу використовується практично всіма машинобудівними підприємствами. Основні принципи ризик-менеджменту та аналізу причин відмов описані в ГОСТ Р 5190112-2007.

Визначення і суть методу

FMEA — абревіатура від Failure Mode and Effect Analysis. Це — технологія аналізу різновидів та наслідків можливих відмов (дефектів, причини яких об'єкт втрачає можливість виконувати свої функції). Чим хороший цей метод? Він дає підприємству можливість передбачити можливі проблеми і негаразди ще на етапі проектування. В ході аналізу виробник отримує таку інформацію:

перелік потенційних дефектів і несправностей;

аналіз причин їх виникнення, тяжкості та наслідків;

рекомендації по зниженню ризиків в порядку пріоритетності;

загальна оцінка безпеки та надійності продукції та системи в цілому.

Дані, отримані в результаті аналізу, документуються. Всі виявлені і вивчені відмови класифікують за ступенем критичності, легкості виявлення, ремонтопридатності та частоті виникнення. Основне завдання — виявити проблеми до того, як вони виникнуть і почнуть впливати на клієнтів компанії.

Сфера застосування FMEA-аналізу

Цей спосіб дослідження активно використовується практично у всіх технічних галузях, таких як:

автомобіле - і суднобудування;

авіаційна і космічна промисловість;

хімічна і нафтопереробна;

будівництво;

виготовлення промислового устаткування і механізмів.

В останні роки цей метод оцінки ризиків все частіше застосовується і в невиробничій сфері — наприклад в менеджменті і маркетингу. FMEA може проводитися на всіх етапах життєвого циклу товару. Однак найчастіше аналіз виконується на етапі розробки і модифікації продукції, а також при використанні вже існуючих конструкцій у новому середовищі.

Види

За допомогою технології FMEA вивчають не тільки різні механізми та пристрої, а також процеси управління компанією, виробництва та експлуатації продукції. У кожному випадку метод має свої специфічні особливості. Об'єктом аналізу можуть бути:

технічні системи;

конструкції та вироби;

процеси виробництва, комплектації, встановлення та обслуговування продукції.

При обстеженні механізмів визначають ризик невідповідності нормам, виникнення неполадок в процесі роботи, а також поломки і зниження терміну служби. При цьому враховуються властивості матеріалів, геометрії конструкції, її характеристики, інтерфейси взаємодії з іншими системами.
FMEA-аналіз процесу дозволяє виявити невідповідності, що впливають на якість і безпека продукції. Також враховуються задоволеність покупців і екологічні ризики. Тут проблеми можуть виникати з боку людини (зокрема працівників підприємства), технології виробництва, сировини і устаткування, вимірювальних систем, впливу на навколишнє середовище. При проведенні дослідження використовуються різні підходи:

"зверху вниз" (від великих систем до дрібних деталей і елементів);

"знизу вгору" (від окремих виробів та їх частин до виробничої системи).

Вибір залежить від цілей проведення аналізу. Він може бути частиною комплексного дослідження в доповнення до інших методів або застосовуватися як самостійний інструмент.

Етапи проведення

Незалежно від конкретних завдань, FMEA-аналіз причин та наслідків виникнення відмов проводиться за універсальним алгоритмом. Розглянемо детальніше цей процес.

Підготовка експертної групи

Насамперед потрібно визначитися, хто буде проводити дослідження. Командна робота — один з ключових принципів FMEA. Тільки такий формат забезпечує якість та об'єктивність експертизи, а також створює простір для нестандартних ідей. Як правило, команда складається з 5-9 осіб. У неї входять:

керівник проекту;

інженер-технолог, що виконує розробку технологічного процесу;

інженер-конструктор;

представник виробництва або служби контролю якості;

співробітник відділу роботи із споживачами.

У разі необхідності для аналізу конструкцій і процесів можуть залучатися кваліфіковані спеціалісти зі сторонніх організацій. Обговорення можливих проблем і шляхів їх вирішення відбувається на серії засідань тривалістю до 15 годин. Вони можуть проводитися як у повному, так і в неповному складі (якщо присутність певних експертів не потрібно для вирішення поточних питань).

Вивчення проекту

Для проведення аналізу FMEA потрібно чітко визначити об'єкт дослідження та його межі. Якщо ми говоримо про технологічному процесі, слід позначити початкове і завершальне події. Для обладнання та конструкцій все простіше — можна розглядати їх як комплексні системи або зосередитися на конкретних механізмах і елементах. Невідповідності можна розглядати з урахуванням потреб споживача, етапу життєвого циклу товару, географії використання і т. д. На цьому етапі члени експертної групи мають отримати докладний опис об'єкта, його функцій та принципів роботи. Пояснення повинні бути доступними і зрозумілими всім членам команди. Зазвичай на першій сесії проводяться презентації, експерти вивчають інструкції з виготовлення і експлуатації конструкцій, планові параметри, нормативну документацію, креслення.

#3: Складання списку потенційних дефектів

Після теоретичної частини команда приступає до оцінки можливих відмов. Складається повний перелік всіх можливих невідповідностей і дефектів, які можуть виникнути на об'єкті. Вони можуть бути пов'язані з поломкою окремих елементів або їх неправильним функціонуванням (недостатня потужність, неточність, мала продуктивність). При аналізі процесів потрібно перерахувати конкретні технологічні операції, при виконанні яких є ризик помилок — наприклад невиконання або неправильне виконання.

Опис причин і наслідків

Наступний крок — поглиблений аналіз подібних ситуацій. Основне завдання — зрозуміти, що може призвести до виникненню тих чи інших помилок, а також те, як виявлені дефекти можуть вплинути на працівників, споживачів і компанію в цілому. Для визначення імовірних причин дефектів команда вивчає опису операцій, затверджені вимоги до їх виконання, а також статистичні звіти. У протоколі FMEA-аналізу також можна вказати фактори ризику, які підприємство може коригувати. Одночасно команда обмірковує, що можна зробити, щоб виключити шанс виникнення дефектів, пропонує методи контролю і оптимальну періодичність перевірок.

Експертні оцінки

Що далі? Учасники FMEA-команди починають аналізувати кожну відмову по трьом основним критеріям:

S — Severity/Значущість. Визначає, наскільки важкими будуть наслідки даного дефекту для споживача. Оцінюється за 10-бальною шкалою (1 — практично не впливають, 10 — катастрофічні, при яких виробник або постачальник може понести кримінальне покарання).

O — Occurrence/Ймовірність. Показує, як часто виникає певне порушення і чи може повторитися ситуація (1 — вкрай малоймовірно, 10 — відмова спостерігається більш ніж у 10% випадків).

D — Detection/Виявлення. Параметр для оцінки методів контролю: чи допоможуть вони своєчасно виявити невідповідність (1 — майже гарантовано виявлять, 10 — прихований дефект, який неможливо виявити до настання наслідків).

На основі цих оцінок визначають пріоритетний число ризиків (ПЧР) для кожного виду відмови. Це узагальнений показник, який дозволяє з'ясувати, які поломки та порушення несуть в собі найбільшу загрозу для фірми та її клієнтів. Розраховується за формулою:

ПЧР = S x O x D

Чим вище ПЧР — тим небезпечніше порушення і більш руйнівною його наслідки. В першу чергу необхідно усунути або знизити ризик дефектів і неполадок, у яких дане значення перевищує 100-125. Від 40 до 100 балів набирають порушення, що мають середній рівень загрози, а ПЧР менше 40 говорить про те, що збій незначний, виникає рідко і може бути без проблем виявлено.

Розробка пропозицій і рекомендацій

Після оцінки відхилень та їх наслідків, робоча група FMEA визначає пріоритетні напрями роботи. Першочергове завдання полягає в тому, щоб скласти план коригувальних заходів для "вузьких місць" — елементів та операцій з найвищими показниками ПЧР. Щоб знизити рівень загрози, необхідно вплинути на один або кілька параметрів:

усунути первісну причину виникнення відмови, змінивши конструкцію чи процес (оцінка O);

запобігти появі дефекту за допомогою методів статистичного регулювання (оцінка);

пом'якшити негативні наслідки для покупців і замовників, наприклад знизити ціни на браковану продукцію (оцінка S);

запровадити нові інструменти для своєчасного виявлення несправностей та подальшого ремонту (оцінка D).

Щоб підприємство могло відразу приступити до виконання рекомендацій, команда FMEA одночасно розробляє план їх впровадження із зазначенням послідовності і термінів виконання кожного виду робіт. У цьому ж документі міститься інформація про виконавців і відповідальних за проведення коригуючих заходів, джерела фінансування.

Підведення підсумків

Заключний етап — підготовка звіту для керівників компанії. Які розділи він повинен містити?

Огляд і докладні замітки про хід дослідження.

Потенційні причини виникнення дефектів при виробництві/експлуатації обладнання і виконання технологічних операцій.

Список ймовірних наслідків для співробітників і споживачів — окремо для кожного порушення.

Оцінка рівня ризику (наскільки небезпечні можливі порушення, які з них можуть призвести до серйозних наслідків).

Перелік рекомендацій для служби техобслуговування, проектувальників і фахівців у сфері планування.

Графік проведення і звіти про проведення коригувальних заходів на основі результатів аналізу.

Список потенційних загроз і наслідків, які вдалося вирішити за рахунок зміни проекту.

До звіту прикладають всі таблиці, графіки і діаграми, які служать для візуалізації інформації про основні проблеми. Також робоча група повинна надати використані схеми оцінки невідповідностей за значимістю, частоті і ймовірності виявлення з докладною розшифровкою шкали (що означає те або інша кількість балів).

Як заповнювати протокол FMEA?

В ході дослідження всі дані повинні фіксуватися в спеціальному документі. Це «Протокол аналізу причин і наслідків FMEA». Він являє собою універсальну таблицю, куди вноситься вся інформація про ймовірні дефекти. Дана форма підходить для дослідження будь-яких систем, об'єктів і процесів у будь-яких галузях промисловості. Перша частина заповнюється на основі особистих спостережень членів команди, вивчення статистики підприємства, робочих інструкцій та іншої документації. Основне завдання – зрозуміти, що може перешкодити роботі механізму або виконання якої-небудь задачі. На засіданнях робоча група повинна оцінити наслідки цих порушень, відповісти, наскільки вони небезпечні для працівників і споживачів, і яка ймовірність, що дефект буде виявлений ще на стадії виробництва.

Аналіз потенційних ризиків



Елемент/Процес



Можливий дефект/Проблеми при виконанні



Ймовірні причини



Наслідки потенційної невідповідності



S



O



D



ПЧР

































У другій частині протоколу описуються варіанти запобігання та усунення невідповідностей, перелік заходів, розроблених FMEA-командою. Передбачена окрема графа для призначення відповідальних за реалізацію тих або інших задач, а після внесення коригувань у конструкцію або організацію бізнес-процесу, керівник зазначає у протоколі список виконаних робіт. Заключний етап – повторне виставлення оцінок з урахуванням всіх змін. Порівнявши початкові та підсумкові показники, можна зробити висновок про ефективність обраної стратегії.

Результати



Методи корекції



Ф. В. О. виконавця



Проведені заходи



S нов



O нов



D нов



ПЧР нов





























Для кожного об'єкта створюється окремий протокол. У самому верху знаходиться назву документа — "Аналіз видів і наслідків потенційних дефектів". Трохи нижче зазначаються модель обладнання або назва процесу, дати проведення попередньої та наступної (за графіком) перевірок, актуальна дата, а також підписи всіх учасників робочої групи та її керівника.

Приклад FMEA-аналізу ("Тулиновский приладобудівний завод")

Розглянемо, як відбувається процес оцінки потенційних ризиків на досвіді великої російської промислової компанії. Свого часу керівництво "Тулиновского приладобудівного заводу (ВАТ "ТВЕС") зіткнулося з проблемою градуювання електронних ваг. Підприємство випускало великий відсоток некоректно працюючого обладнання, яке відділ технічного контролю був змушений відправляти назад. Після вивчення послідовності дій та вимог до процедури градуювання команда FMEA виділила чотири підпроцесів, які найсильніше впливали на якість і точність градуювання.

переміщення і встановлення приладу на стіл;

перевірка положення по рівню (ваги повинні розташовуватися 100% горизонтально);

розміщення вантажів у реперних точках платформи;

реєстрація частотних сигналів.

Які види відмов і несправностей були зафіксовані при виконанні даних операцій? Робоча група визначила основні ризики, проаналізувала причини їх виникнення та можливі наслідки. На основі експертних оцінок були розраховані показники ПЧР, що дало можливість визначити основні проблеми — відсутність чіткого контролю за виконанням робіт і станом обладнання (стенда, гир).

Етап



Сценарій відмови



Причини



Наслідки



S



O



D



ПЧР



Переміщення та встановлення ваг на стенд.



Ризик падіння ваги з-за великої ваги конструкції.



Відсутній спеціалізований транспорт.



Пошкодження або поломка пристрою.



8



2



1



16



Перевірка горизонтального положення по рівню (пристрій повинен стояти абсолютно рівне).



Некоректна градуювання.



Стільниця стенду не була вивірена по рівню.



ВТК повертає шлюб з-за метрологічного невідповідності.



6



3



1



18



Співробітники не слідують робочим інструкціям.



6



4



3



72



Розміщення вантажів у реперних точках платформи.



Використання вантажів невідповідного розміру.



Експлуатація старих, зношених гир.



ВТК повертає шлюб з-за метрологічного невідповідності.



9



2



3



54



Відсутність контролю за процесом розстановки.



6



7



7



252



Механізм або датчики стенду вийшли з ладу.



Гребінки рухомого каркаса перекошені.



Від постійного тертя гирі швидко зношуються.



6



2



8



96



Обірвався трос.



Призупинення виробництва.



10



1



1



10



Вийшов з ладу мотор-редуктор.



2



1



1



2



Не дотримується графік планових оглядів і ремонту.



6



1



2



12



Реєстрація частотних сигналів датчика. Програмування.



Втрата даних, які вносилися в запам'ятовуючий пристрій.



Перебої з електрикою.



Потрібно проводити градуювання повторно.



4



2



3



24

Для усунення факторів ризику були розроблені рекомендації по додатковому навчанню співробітників, модифікації стільниці стенду та придбання спеціального роликового контейнера для перевезення ваг. Купівля блоку безперебійного живлення вирішила проблему з втратою даних. А щоб попередити виникнення проблем з градуюванням в майбутньому, робоча група запропонувала нові графіки техобслуговування і планової калібрування гир — перевірки почали проводити частіше, за рахунок чого пошкодження збої можна виявити значно раніше.