System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

1

Nowe FMEA AIAG&VDA vs. stare FMEA

Magdalena Murdzek, www.akademiajakosci.com, Kraków, luty 2020

Wprowadzenie

Analiza FMEA jest niezastąpiona w kontekście spełnienia wymagań zawartych w

normie ISO 9001:2015 oraz IATF 16949:2016 (punkt 6.1 – działania odnoszące się do

ryzyka i szans). Normy ta narzucają obowiązek oceny ryzyka w poszczególnych procesach

realizowanych w przedsiębiorstwie. Wspomniany punkt normy może zostać spełniony

stosując inne narzędzia niż FMEA, lecz należy mieć na uwadze fakt, iż FMEA jest

najskuteczniejszą i stosunkowo nieskomplikowaną metodą analizy ryzyka.

1. FMEA – Cel stosowania

FMEA (z ang. Failure Mode and Effects Analysis) – celem analizy jest systematyczne i

skuteczne rozpoznanie potencjalnych przyczyn i określenie skutków wad wyrobu oraz

podjęcie działań, których celem jest minimalizacja bądź całkowita eliminacja przyczyn

powstawania niezgodności w procesie [1].

Analiza FMEA sprawdza się doskonale na etapie projektowania wyrobu oraz procesu,

znajduje zastosowanie także w procesach doskonalenie, jest niezastąpiona w analizie

przyczyn wystąpienia wad, które zgłaszane są przykładowo w ramach reklamacji.

Właściwe stosowanie metodologii FMEA wymaga szczegółowej znajomości analizowanego

procesu, pozwalającej na określenie możliwych niezgodności z wymaganiami,

uwzględniając sposób funkcjonowania procesu, stosowane dotychczas działania kontrolne,

wykorzystywane technologie, używane w procesie produkcji komponenty i sposoby

połączenia poszczególnych elementów składowych. Metoda FMEA wymaga więc zarówno

szerokiej wiedzy i bycia ekspertem w tej dziedzinie, jak również szczegółowej orientacji w

temacie będącym przedmiotem analizy [1,2].

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

2

2. FMEA – Początki

Metoda FMEA została opracowana i wydana w USA pod nazwą „Procedure for

Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis”. Stosowano ją początkowo w

przemyśle zbrojeniowym, wykorzystując w opracowaniu i budowie rakiet, następnie

wykorzystywana była także przez NASA w programach kosmicznych, gdzie sukces tej

metody sprawił, że znalazła ona zastosowania także w przemyśle motoryzacyjnym,

lotniczym, elektronicznym i jądrowym [1].

3. FMEA – Zastosowanie

Metoda FMEA z powodzeniem stosowana jest w przemyśle motoryzacyjnym

z następujących powodów:

metoda ta pozwala na planowanie jakości oraz związanych z tym kosztów kontroli,

jej stosowanie eliminuje powtarzalność tych samych wad i błędów,

inne metody, które mogą zastąpić analizę ryzyka w organizacji, nie pozwalają w tak

skuteczny i prosty sposób na wskazanie słabych punktów wyrobu bądź procesu,

FMEA umożliwia wykrywanie wad, które potencjalnie mogą się pojawić, już na

wczesnym etapie pracy koncepcyjnej,

metoda ta pozwala zapobiegać niezgodnością, a nie jedynie na ich wykrywanie,

metoda FMEA umożliwia redukcję kosztów wprowadzenia zmian w projekcie

wyrobu, bądź procesu (zmiany przede wszystkim odbywają się za pośrednictwem

arkusza FMEA).

Analizę FMEA stosuje się zwykle na wczesnym etapie wdrożenia wyrobu. Jeżeli dany

proces już funkcjonuje, bez wykonanej uprzednio analizy FMEA, to nie jest to przeszkodą

aby takową analizę dla już funkcjonującego procesu wykonać. Natomiast istotną korzyścią

wczesnego wykrywania wad w procesie jest ograniczenie kosztów dla przedsiębiorstwa.

Koszty usuwania niezgodności wzrastają wykładniczo wraz ze wzrostem liczby faz

funkcjonowania wyrobu, od momentu wykrycia wady do czasu jej usunięcia. Im później

zostanie wykryta niezgodność, tym droższy będzie koszt jej usunięcia. Omawialiśmy już to

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

3

zjawisko w artykule dotyczącym systemu zarządzania jakością w przedsiębiorstwie

produkcyjnym [2,3].

4. FMEA – PODEJŚCIE DO OCENY RYZKA WEDŁUG RPN

Przebieg procesu tworzenia FMEA polega na obserwacji i szczegółowej analizie

obiektu będącego przedmiotem rozważań, określeniu wszelkich potencjalnych

niezgodności, które mogą się pojawić, a także ich przyczyn. Następnie przyczyny te

szereguje się pod względem znaczenia dla organizacji i eliminuję w miarę możliwości,

zaczynając od tych najbardziej istotnych.

Dokumentowanie skutków niezgodności, jak i cały proces zbierania danych do analizy,

odbywa się z wykorzystaniem arkusza FMEA. W praktyce w przedsiębiorstwach spotyka

się trzy podejścia do punktowania oceny ryzyka:

1. Zgodne z podręcznikiem wydanym przez AIAG, który reprezentuje amerykański

standard motoryzacyjny.

2. Podejście według podręcznika VDA 4, który reprezentuje niemiecki standard

motoryzacyjny.

3. Podejście opracowane w organizacji, na potrzeby klienta wewnętrznego, bądź

narzucone przez klienta zewnętrznego.

Poniżej arkusz FMEA:

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

4

Rys.1 Arkusz FMEA wg. AIAG. Źródło: opracowanie własne na podstawie AIAG wyd. 4.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

5

4.1. FMEA – liczba priorytetu ryzyka RPN (Risk Priority Number)

Poziom ryzyka dla zdefiniowanych niezgodności oceniany w ramach analizy FMEA ma

trzy składowe, których wartość jest szacowana podczas pracy grupowej,

interdyscyplinarnego zespołu – tzw. liczba priorytetowa ryzyka (RPN).

Wyróżniamy:

wskaźnik określający skutek niezgodności dla klienta (S- Severity ),

wskaźnik określający częstotliwość występowania danej przyczyny wady (O –

Occurence ),

wskaźnik określający wykrywalność wady, bądź przyczyny przed dostawą gotowego

wyrobu do klienta (D – Detection ).

Iloczyn tych czynników obrazuje jak duże ryzyko jest związane z danym problemem oraz

czy konieczne są działania doskonalące, przyczyniające się do jego obniżenia.

PRN = ZNACZENIE* WYSTĘPOWANIE * WYKRYWALNOŚĆ

Wskaźnik RPN pozwala na określenie, które potencjalne zagrożenia niosą największe

ryzyko oraz określa kolejność (hierarchię), od jakiej powinno się rozpocząć działania

zapobiegawcze. Oczywiście największe wartości RPN należy traktować priorytetowo [1].

4.2. FMEA – Dotkliwości skutków (znaczenia) wady

Pierwszym składnikiem iloczynu liczby priorytetowej RPN stanowi znaczenie niezgodności

dla klienta (dotkliwość). Oznaczana jest zwykle symbolem S. Skala oceny zaczyna się od

wartości 1, co oznacza skutek nieodczuwalny dla klienta, zaś 10 niezgodność, która ma

duży wpływ na bezpieczeństwo, bądź przeprowadzenie wymogów prawnych.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

6

Tabela 1: Ocena znaczenia wady dla Klienta. Źródło: opracowanie własne na podstawie FMEA AIAG wyd.4.

4.3. FMEA- Prawdopodobieństwo

Prawdopodobieństwo wystąpienia niezgodności określono w skali 1 do 10, gdzie: 1-

detekcja wady 100% pewna, 10 – wady nie da się wykryć. Prawdopodobieństwo

wystąpienia wady określane jest poprzez zadanie pytania: Jakie jest prawdopodobieństwo

powstania niezgodności spowodowanej wystąpieniem danej przyczyny?

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

7

Tabela 2: Ocena prawdopodobieństwa wystąpienia wady. Źródło: opracowanie własne na podstawie FMEA

AIAG wyd.4.

4.4. FMEA – Wykrywalność

Prawdopodobieństwo detekcji niezgodności określana jest w skali od 1 do 10, gdzie 1

oznacza, że detekcja wady jest w 100% pewna, natomiast 10 oznacza, że wady nie można

wykryć (nie ma wdrożonych działań kontrolnych).

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

8

Tabela 3: Ocena wykrywalności wady. Źródło: opracowanie własne na podstawie FMEA AIAG wyd.4.

Działania zapobiegawcze powinny odnosić się do sposobu obniżenia

prawdopodobieństwa wystąpienia przyczyny powstania danej niezgodności, bądź

poprawienia wykrywalności już powstałej wady. Należy mieć na uwadze, że nie można

swoimi działaniami zmieniać znaczenia wady dla klienta. Można ją jedynie zmienić

poprzez wprowadzenie zmian konstrukcyjnych w wyrobie.

5. NOWE FMEA AIAG&VDA

Podręcznik FMEA AIAG&VDA jest wynikiem współpracy producentów z branży

motoryzacyjnej, dostawców oraz członków AIAG (Automotive Industry Group) i VDA

(Verband der Automobilindustrie) – niemieckiego stowarzyszenia producentów

samochodów. Podręcznik AIAG i VDA ma zastąpić zarówno podręcznik FMEA AIAG 4,

jak również podręcznik VDA Product and Process FMEA tom 4 (Rys.2).

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

9

Rys.2 Połączenie i ujednolicenie wymagań AIAG i VDA zawarte w jeden podręcznik FMEA. Źródło:

opracowanie własne.

5.1. FMEA AIAG&VDA – najważniejsze zmiany

Podejście oparte o 7 kroków

Nowe tabele znaczenia,występowania i wykrywania

Tabele Action Priority (AP)

Arkusze formularzy i widoki raportów

Uzupełniające FMEA – MSR

5.2. Nowe FMEA AIAG&VDA – podejście oparte o 7 kroków

Nowe FMEA według AIAG&VDA zostało przekształcone w siedmiostopniowy proces.

Większość kroków znamy już ze starego podejścia do FMEA. Nowością jest definiowanie

zakresu analizy FMEA oraz dodatkowe udokumentowanie wyników. Oczywiście w starym

podejściu do FMEA również dokumentowaliśmy wyniki np. w postaci action planu –

przypisywaliśmy obowiązki i terminy wykonania działań, czyli to co obecnie znajduje się

w kroku 6. Nowością jest dodatkowe dokumentowanie wyników działań i wyciąganie

wniosków z przeprowadzonych analiz – tzn. lessons learned.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

10

Rys. 3 Podejście nowego FMEA oparte o 7 kroków. Źródło: Opracowanie własne.

Etap planowania zasadniczo obejmuje określenie zakresu projektu, rodzaju FMEA,

wyznaczenie granic czasowych analizy FMEA i określenie podstaw dla dalszych etapów

procesu według 5T:

Team (zespół FMEA)

Timing (plan czasowy)

inTent (cel FMEA)

Tools (narzędzia)

Tasks (zadania)

Natomiast postępując zgodnie z siódmym krokiem w procesie FMEA AIAG&VDA, należy

udoskonalić dokumentację i przekazywać wyniki w postaci raportu FMEA. Raport FMEA

to przede wszystkim podsumowanie ustaleń, przegląd analizy ryzyka i potwierdzenie, że

działania zostały zakończone.

Istnieją dwa podstawowe podejścia do stosowania FMEA. Są to: FMEA projektu

(DFMEA), które koncentruje analizę na funkcjach produktu oraz FMEA procesu (PFMEA),

które analizuje etapy procesu. Podręcznik AIAG&VDA FMEA opisuje oba podejścia, a

dodatkową nowością jest FMEA-MSR (FMEA for Monitoring and System Response).

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

11

5.3 Action Priority (AP) vs. RPN

Poprzednie metody FMEA stosowały liczbę priorytetu ryzyka (RPN), by określić

priorytet działań. Jednakże nie przedstawiały uzasadnienia, które było ważne dla wszystkich

kombinacji znaczenia , występowania i wykrycia.

Wykorzystanie wskaźnika RPN ma bowiem swoją wadę – spłaszcza obraz ryzyka związany

z niezgodnością. Dla przykładu: dwie identyczne wartości RPN przy różnych wartościach

S, O, D:

1) S=9, O=2, D=3, zatem RPN=54

2) S=2, O=3, D=9, zatem RPN=54

Mimo, że wynik RPN jest taki sam, to ta sytuacja z punktu widzenia klienta wygląda

inaczej. Niezgodność nr 1 jest istotna dla klienta, może się pojawić i nie ma pewności co do

jej zaobserwowania, co stanowi poważny problem. Niezgodność nr 2 będzie prawie

niezauważalna przez klientów i choć zostanie praktycznie nie wykryta, to pojawi się rzadko,

przez co nie będzie stanowić dużego problemu.

Nowa metodologia jest nie tylko bardziej kompleksowym procesem skoncentrowanym na

zapobieganiu, ale także zapewnia lepszą metodę ustalania priorytetów działań. Nowa

metoda FMEA AIAG&VDA zastosowała logikę priorytetów zadań oraz podsumowanie

podstawowych danych w tabelach ocen.

Tabela AP zawiera do dyspozycji logiczne zestawienie 1000 możliwych kombinacji S, O,

D. Fragment tabeli dla PFMEA poniżej.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

12

Tabela 4: Obliczanie współczynnika AP. Źródło: FMEA Handbook.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

13

Tabela 5: Obliczanie znaczenia wady według nowego FMEA. Źródło: FMEA Handbook.

UWAGA: Tabele oceny ryzyka dla DFMEA, PFMEA i FMEA-MSR SĄ

RÓŻNE (powyżej przykład dla severity). Istnieją więc do zastosowania trzy różne

tabele AP!

Nowe FMEA AIAG&VDA – Priorytetyzacja zadań według wskaźnika AP

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

14

Priorytet wysoki (H): najwyższy priorytet działań. Zespół musi zidentyfikować

odpowiednie działania, aby poprawić lub udokumentować Występowanie i/lub

Wykrycie, dlaczego brak jest niezbędnych lub możliwych działań doskonalących.

Priorytet średni(M): Średni priorytet działań. Zespół powinien identyfikować

odpowiednie działania, aby poprawić lub udokumentować Występowanie i/lub

Wykrywanie.

Priorytet niski (N): niski priorytet działań. Zespół może zidentyfikować działania w

celu poprawy Występowania i/lub Wykrycia [6].

Zwróć uwagę na kluczowe terminy stosowane w każdym z oznaczeń. Terminy opisowe

„musi, powinien i może” wyraźnie informują o pilnym problemie związanym z ryzykiem

projektowym lub procesowym. Priorytety zadań nie służą do priorytetowania wysokiego,

średniego lub niskiego ryzyka, ale do priorytetowania podjęcia niezbędnych działań w celu

zmniejszenia ryzyka.

Poniżej nowy formularz DFMEA AIAG&VDA:

Rys. 4 Nowy formularz DFMEA AIAG&VDA. Źródło: FMEA Handbook.

FMEA – MSR (Supplemental Method for Monitoring and System )

Podręcznik FMEA AIAG-VDA otworzył zupełnie nowy obszar analizy ryzyka jakim

jest FMEA for Monitoring and System Response. Zadaniem tej metodologii jest

oszacowanie, w jaki sposób systemy mogą zawieść, a także pomoc w utrzymywaniu

bezpieczeństwa oraz zgodności z przepisami prawnymi podczas użytkowania pojazdu przez

klienta finalnego. Ta nowa metodologia pozwala analizować i ograniczać usterki podczas

eksploatacji pojazdu lub maszyny przez użytkownika końcowego.

System Zarządzania Jakością w przemyśle motoryzacyjnym akademiajakości

15

Analiza FMEA-MSR obejmuje potencjalne awarie, możliwe do wystąpienia w warunkach

pracy oraz ich wpływ na system. Odpowiednie zastosowanie uzupełniającego FMEA-MSR

ma zapewnić ograniczenie ryzyka prowadzące do bezpieczniejszego użytkowania pojazdów

lub sprzętu przez klienta [6].

Siedmiostopniowy proces FMEA-MSR jest bardzo podobny do DFMEA, za wyjątkiem

metodologii etapu czwartego (Analiza awarii) i etapu piątego (Analiza ryzyka).

Podsumowanie

Nowa metodologia FMEA nie jest niczym skomplikowanym, a już na pewno nie

należy się jej obawiać. Większość kroków analizy masz już na pewno świetnie

przećwiczonych, gdyż nowością w samej metodologii jest jedynie krok 1 i 7. Zmianie

ulegają tebele wykrywalności, znaczenia i prawdopodobieństwa, na podstawie kombinacji

tych trzech wskaźników dobierany jest wskaźnik Action Priority (AP), który priorytetyzuje

podjęcia działań.

I to by było na tyle „rewolucji”. Nowa metodologia FMEA jest na pewno krokiem w

dobrym kierunku. Podobnie jak połączenie wymagań AIAG i VDA w przypadku IATFu,

tak i w przypadku nowego FMEA ujednolicono i stworzono jeden standard w oparciu, o

który działają wszystkie przedsiębiorstwa w branży motoryzacyjnej i nie tylko.

Zastosowanie wspólnego formatu i metodologii z pewnością przełoży się na poprawę

komunikacji pomiędzy istniejącymi dostawcami a klientami.

Literatura:

1. Greber T. „Analiza FMEA – kompendium wiedzy praktycznej”, Wrocław, 2017.

2. Wolniak R., Skotnicka B. „Metody i narzędzia zarządzania jakością”, Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.

3. Łuczak J., Matuszak-Flejszman A., „Metody i techniki zarządzania jakością.

Kompendium wiedzy”, Quality Progress, Poznań 2007.

4. Sęp J., Pacana A., „Metody i narzędzia zarządzania jakością”, Oficyna Wydawnicza

Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2001.

5. Wolniak R., Skotnicka B. „Metody i narzędzia zarządzania jakością”, Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.

6. FMEA Handbook.