Современные методы и инструменты управления качеством

• выделяют критические нарушения функции, тяжесть возможных последствий которых или ущерб от которых превосходит пределы, установленные планом анализа;

• для каждого выделенного критического нарушения, принимая его возникновение в качестве «вершинного события», строят дерево отказов, охватывающее отказы элементов всех уровней разукрупнения, вплоть до нижнего уровня, установленного планом анализа;

• с помощью построенного дерева выделяют одиночные элементы, приводящие к критическому нарушению функции изделия, и сочетания элементов, совместные отказы которых ведут к указанному нарушению;

• оценивают вероятности отказов одиночных элементов и вероятности выделенных комбинаций отказов элементов, с использованием которых при проведении FMEA рассчитывают показатели критичности соответствующих отказов (сочетаний отказов);

• составляют перечни критичных элементов.

Для сложных объектов FMEA проводят, как правило, комбинированными методами, сочетающими элементы структурных  и функциональных методов.

Учитывая формализм  расчета критичности отказов  и высокую наглядность подхода, начиная с 1970-х годов интенсивно развиваются компьютерные методы FMEA. Так как для сложных систем необходимо провести много предварительных расчетов и оформить большое число документов, то применение компьютеров оказывается весьма полезным.

Одно из новых направлений FMEA связано с применением теории нечетких множеств для расчета критичности отказов. Перспективность этого подхода обусловлена тем, что расчет критичности во многом основан на экспертных оценках (особенно на ранних стадиях проектирования), что не позволяет оперировать точно заданными величинами. Применение методологии нечетких множеств обеспечивает подключение мощного аппарата экспертных систем в FMEA, что повышает его эффективность.

 

2.4. Последовательность проведения FMEA

 

В ГОСТ Р 51814.2-2001 [4] обобщен современный опыт применения FMEA, и его рекомендации положены в основу данного раздела.

Для выполнения FMEA создается FMEA-команда, состав которой определяется видом FMEA. При FMEA конструкции (DFMEA) в команду обычно входят конструктор (разработчик изучаемой конструкции), технологи по механообработке и сборке, испытатель, представители служб маркетинга, сервиса, УК. При FMEA процесса (PFMEA) в команду обычно входят технолог (разработчик изучаемого процесса), конструктор, представители служб сервиса, организации производства, управления качеством (УК).

FMEA-команда (межфункциональная  команда) представляет собой временный коллектив из разных специалистов, созданный специально для цели анализа и доработки конструкции и/или процесса изготовления данного технического объекта. При необходимости в состав FMEA-команды могут приглашаться опытные специалисты из других организаций.

В своей работе FMEA-команды  применяют метод «мозгового штурма»; рекомендуемое время работы — 3–6 часов в день. Для эффективной работы все члены FMEA-команды должны иметь практический опыт и высокий профессиональный уровень. Этот опыт предполагает для каждого члена команды значительную работу в прошлом с аналогичными техническими объектами.

Рекомендуемое число  участников FMEA-команды — 4–8 человек.

 

Алгоритм работы FMEA-команды  представлен на рис. 2.2 [4].

 

Планирование FMEA осуществляют по п. 5.3 ГОСТ 27.310 [3].

План проведения FMEA должен устанавливать:

• стадии жизненного цикла объекта и соответствующие им этапы видов работ, на которых проводят анализ (в дальнейшем — этапы анализа, или этапы);

• виды и методы анализа на каждом этапе со ссылками на соответствующие нормативные документы и методики. При отсутствии необходимых документов план должен предусматривать разработку соответствующих методик FMEA рассматриваемого объекта;

• уровни разукрупнения объекта, начиная с которого (до которого) проводят анализ на каждом этапе;

• сроки проведения анализа на каждом этапе, распределение ответственности за его проведение и реализацию результатов, сроки, формы и правила отчетности по результатам анализа;

• порядок контроля над проведением и реализацией результатов анализа со стороны руководства организации-разработчика и заказчика (потребителя).

Анализ начинают с  возможно более ранних этапов разработки объекта и систематически повторяют на последующих этапах по мере отработки конструкции и технологии изготовления объекта, накопления исходных данных для анализа.

При проведении FMEA на последующих  этапах разработки должна быть предусмотрена проверка полноты реализации и эффективности мероприятий по доработкам, рекомендованных на предыдущих этапах.

На всех этапах анализ начинают с проведения FMEA объекта, по результатам которого принимают решения о необходимости углубленного количественного анализа и оценки критичности отдельных видов отказов.

Для обеспечения полноты  и объективности анализа возможные  виды отказов составных частей и объекта в целом при FMEA целесообразно первоначально устанавливать на основе существующих для объекта данного вида классификаторов отказов и неисправностей, дополняя их при необходимости видами отказов, специфичными для рассматриваемого объекта.

 

Рассмотрим основные этапы FMEA в соответствии с приведенным  выше рисунком (см. рис. 2.2).

Ознакомление с предложенными проектами конструкции и/или технологического процесса.

 

Рис. 2.2. Алгоритм работы FMEA-команды

 

Ведущий FMEA-команды представляет для ознакомления членам своей команды  комплект документов по предложенному  проекту конструкции или (и) проекту технологического процесса.

Определение видов потенциальных  дефектов, их последствий и причин.

Для конкретного технического объекта и/или производственного  процесса с его конкретной функцией определяют (пользуясь имеющейся информацией и предшествующим опытом) все возможные виды дефектов. Описание каждого вида дефекта заносят в протокол анализа видов, причин и последствий потенциальных дефектов, составленный, например, в виде таблицы. Форма протокола должна быть предварительно выбрана и утверждена. Рекомендуемая форма протокола приведена в приложении A ГОСТ  Р 51814.2-2001 [4].

Примеры видов дефектов технического объекта: растрескивание, деформация, люфт, течь, прокол, короткое замыкание, окисление, перелом.

Примеры видов дефектов технологического процесса: недостаточная толщина покрытия, пропуск операции установки шплинта, применение другого материала.

Примечание: Виды потенциальных  дефектов следует описывать в  физических или технических терминах, а не в виде внешних признаков (симптомов), заметных потребителю.

Для всех описанных видов  потенциальных дефектов определяют их последствия на основе опыта и знаний FMEA-команды.

Примеры последствий  дефектов: шум, неправильная работа, плохой внешний вид, неустойчивость, прерывистая  работа, шероховатость, неработоспособность, плохой запах, повреждение управления.

Для каждого вида дефекта  может быть несколько потенциальных  последствий, все они должны быть описаны. Последствия дефектов следует описывать признаками, которые может заметить и ощутить потребитель, причем имеется в виду, что потребитель может быть как внутренним (на последующих операциях создания объекта), так и внешним. Последствия дефектов следует излагать в конкретных терминах системы, подсистемы пли компонента, подвергаемых анализу.

Для каждого последствия дефекта экспертно определяют балл значимости S при помощи таблицы баллов значимости. Балл значимости изменяется от 1 для наименее значимых по ущербу дефектов до 10 — для наиболее значимых.

Типовые значения баллов значимости приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Оценка последствий  отказов (дефектов)

В дальнейшем при работе FMEA-команды и выставлении ПЧР  используют один максимальный балл значимости S из всех последствий данного дефекта.

 

Для каждого дефекта  определяют потенциальные причины. Для одного дефекта может быть выявлено несколько потенциальных причин, все они должны быть по возможности полно описаны и рассмотрены отдельно.

Примеры причин дефектов: использован другой материал, неадекватное предположение о жизнеспособности конструкции, перегрузка, недостаточные возможности смазки, неполные инструкции по обслуживанию, слабая защита от неблагоприятных условий среды.

Причинами (механизмами) дефектов могут быть, например: текучесть, ползучесть, нестабильность материала, усталость, износ, коррозия.

Для каждой потенциальной причины дефекта экспертно определяют балл вероятности возникновения О. При этом рассматривается предполагаемый процесс изготовления и экспертно оценивается частота данной причины, приводящей к рассматриваемому дефекту.

Балл возникновения  изменяется от 1 для самых редко возникающих дефектов до 10 — для дефектов, возникающих почти всегда.

Типовые значения балла  вероятности возникновения приведены  в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Оценка вероятностей возникновения  отказов (дефектов)

Для данного дефекта и каждой отдельной причины определяют балл вероятности обнаружения D данного дефекта или его причины в ходе предполагаемого процесса изготовления.

Балл обнаружения изменяется от 10 для практически не обнаруживаемых дефектов (причин) до 1 — для практически достоверно обнаруживаемых дефектов (причин).

Типовые значения балла  обнаружения приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Оценка вероятностей возникновения  отказов (дефектов) до поставки

 изделия потребителю

 

После получения экспертных оценок S, О, D вычисляют приоритетное число риска ПЧР по формуле:

Для дефектов, имеющих  несколько причин, определяют соответственно несколько ПЧР. Каждое ПЧР может  иметь значения от 1 до 1000.

Для приоритетного числа риска  должна быть заранее установлена  критическая граница (ПЧРгр) в пределах от 100 до 125. По усмотрению службы маркетинга и других служб предприятия для некоторых возможных дефектов значение ПЧРгр может быть установлено менее 100. Снижение ПЧРгр соответствует созданию более высококачественных и надежных объектов и процессов. Некоторые зарубежные предприятия-лидеры, давно использующие методологию FMEA, сейчас работают с ПЧРгр = 30–50.

Количественному анализу последствий  отказов с помощью ПЧР может  предшествовать их качественный анализ с помощью рекомендованной МЭК классификационной матрицы оценки частоты и значимости отказов по категориям I–IV (табл. 2.4).

При классификации ожидаемой частоты  отказа могут быть использованы рекомендации, приведенные в табл. 2.5.

Отнесение отказов к одной из групп (А, B, С, D, см. табл. 2.4) требует следующих действий FMEA-команды:

• А — обязателен углубленный количественный анализ критичности;

• В — желателен количественный анализ критичности;

• С — можно ограничиться качественным анализом;

• D — анализ не требуется.

Таблица 2.4

Матрица «вероятность отказа — тяжесть последствий»

для ранжирования отказов  при FMEA

 

 

Таблица 2.5

Качественные и количественные оценки частоты отказов

Причины отказов, попавших в группу A, подлежат безусловному устранению при проектировании путем изменения конструкции, увеличения соответствующих запасов прочности, устойчивости и т. п., смягчения условий эксплуатации и пр. Причины отказов, попавших в группы B и C, требуют дальнейшего анализа, уточнения механизмов отказов, характера деградационных процессов и других факторов, важных для более полного описания отказа. В результате могут быть приняты решения о доработке оборудования, изменении регламента технического обслуживания и ремонта, увеличении частоты и глубины диагностирования или другие корректирующие меры. Отказы групп B и C вносятся в специальный перечень для последующего анализа и контроля. Причины отказов группы D не требуют дополнительного анализа.

После расчетов ПЧР составляют перечень дефектов (причин), для которых значение ПЧР превышает ПЧРгр. Именно для них и следует далее вести доработку конструкции и/или производственного процесса.

Для каждого дефекта (причины) с ПЧР > ПЧРгр команда должна прилагать усилия для снижения этого расчетного показателя посредством доработки конструкции и/или производственного процесса.

После того как действия по доработке определены, необходимо оценить и записать значения баллов значимости S, возникновения O и обнаружения D для

нового предложенного  варианта конструкции и/или производственного  процесса. Следует проанализировать новый предложенный вариант и подсчитать и записать значение нового ПЧР по схеме в соответствии с приведенным выше рисунком (см. рис. 2.2).