<< Пред. стр.

стр. 33
(общее количество: 60)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

• для каждого выделенного критического нарушения, принимая его возник
новение в качестве «вершинного события», строят дерево отказов, охваты
вающее отказы элементов всех уровней разукрупнения, вплоть до нижнего
уровня, установленного планом анализа;
• с помощью построенного дерева выделяют одиночные элементы, приводя
щие к критическому нарушению функции изделия, и сочетания элементов,
совместные отказы которых ведут к указанному нарушению;
• оценивают вероятности отказов одиночных элементов и вероятности выде
ленных комбинаций отказов элементов, с использованием которых при про
ведении FMEA рассчитывают показатели критичности соответствующих от
казов (сочетаний отказов);
• составляют перечни критичных элементов.
Для сложных объектов FMEA проводят, как правило, комбинированными ме
тодами, сочетающими элементы структурных и функциональных методов.
Учитывая формализм расчета критичности отказов и высокую наглядность
подхода, начиная с 1970 х годов интенсивно развиваются компьютерные методы
4.2. Анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA) 301

FMEA. Так как для сложных систем необходимо провести много предваритель
ных расчетов и оформить большое число документов, то применение компьюте
ров оказывается весьма полезным [7].
Одно из новых направлений FMEA связано с применением теории нечетких
множеств для расчета критичности отказов [7]. Перспективность этого подхода
обусловлена тем, что расчет критичности во многом основан на экспертных оцен
ках (особенно на ранних стадиях проектирования), что не позволяет оперировать
точно заданными величинами. Применение методологии нечетких множеств обес
печивает подключение мощного аппарата экспертных систем в FMEA, что повы
шает его эффективность.

4.2.4. Последовательность проведения FMEA
Организация и содержание работ при проведении FMEA рассмотрены в [5–12].
В ГОСТ Р 51814.2 2001 [12] 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 (DFMEA1) в команду обычно входят кон
структор (разработчик изучаемой конструкции), технологи по механообработке
и сборке, испытатель, представители служб маркетинга, сервиса, УК. При FMEA
процесса (PFMEA2) в команду обычно входят технолог (разработчик изучаемого
процесса), конструктор, представители служб сервиса, организации производства,
управления качеством (УК).
FMEA команда (межфункциональная команда) представляет собой времен
ный 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 опыт
ные специалисты из других организаций.
В своей работе FMEA команды применяют метод «мозгового штурма»; реко
мендуемое время работы — 3–6 часов в день. Для эффективной работы все члены
FMEA команды должны иметь практический опыт и высокий профессиональ
ный уровень. Этот опыт предполагает для каждого члена команды значительную
работу в прошлом с аналогичными техническими объектами.
Рекомендуемое число участников FMEA команды — 4–8 человек. Полный со
став участников FMEA команды для работы с данным техническим объектом
должен быть неизменным, однако в отдельные дни в работе FMEA команды мо
жет принимать участие неполный ее состав, что определяется целесообразностью
присутствия тех или иных специалистов при рассмотрении текущего вопроса.
Рекомендуется, чтобы члены DFMEA команды в совокупности имели практи
ческий опыт в следующих областях деятельности:
• конструирование аналогичных технических объектов, различные конструктор
ские решения;
• процессы производства компонентов и их сборка;

1
DFMEA — Potential failure mode and effects analysis in design (Design FMEA).
2
PFMEA — Potential failure mode and effects analysis in manufacturing and assembly processes
(Processes FMEA).
Глава 4. Методы и инструменты управления качеством
302

• технология контроля в ходе изготовления;
• техническое обслуживание и ремонт;
• испытания;
• анализ поведения аналогичных технических объектов в эксплуатации.
Рекомендуется, чтобы члены PFMEA команды в совокупности имели практи
ческий опыт в следующих областях деятельности:
• конструирование аналогичных технических объектов;
• процессы производства компонентов и их сборка;
• технология контроля в ходе изготовления;
• анализ соответствующих технологических процессов, возможные альтерна
тивные технологические процессы;
• анализ частоты дефектов и контроля работы соответствующего оборудова
ния и персонала.
ПРИМЕЧАНИЕ ________________________________________________________
При необходимости в состав FMEA команд привлекаются также специалисты с прак
тическим опытом в других областях деятельности.

В случае, когда этапы проектирования конструкции и процессов производ
ства данного технического объекта разделять нецелесообразно, формируют общую
FMEA команду. Члены этой команды в совокупности должны иметь практи
ческий опыт во всех областях деятельности, перечисленных выше.
В случае, когда для данного технического объекта отдельно формируют DFMEA
команду и PFMEA команду, рекомендуется в их состав включать одних и тех же
физических лиц следующих специальностей: конструктор, технолог, сборщик, ис
пытатель, контролер.
В команде должен быть определен ведущий, которым может быть любой из чле
нов команды, признаваемый остальными как лидер в рассматриваемых вопросах.
Профессионально ответственным в DFMEA команде является конструктор,
а в PFMEA команде — технолог.
Алгоритм работы FMEA команды представлен на рис. 4.14 [12].
Планирование FMEA осуществляют по п. 5.3 ГОСТ 27.310.
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 доку
ментов 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 отчет
ности по результатам анализа;
• порядок контроля над проведением и реализацией результатов анализа со
стороны руководства организации разработчика и заказчика (потребителя).
4.2. Анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA) 303




Рис. 4.14. Алгоритм работы FMEA команды
Глава 4. Методы и инструменты управления качеством
304

Анализ начинают с возможно более ранних этапов разработки объекта и систе
матически 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 предусмот
рена 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 уста
навливать на основе существующих для объекта данного вида классификаторов
отказов и неисправностей, дополняя их при необходимости видами отказов, специ
фичными для рассматриваемого объекта.
Рассмотрим основные этапы FMEA в соответствии с приведенным выше ри
сунком (см. рис. 4.14).
Ознакомление с предложенными проектами конструкции и/или технологи
ческого процесса.
Ведущий FMEA команды представляет для ознакомления членам своей коман
ды 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 пред
шествующим опытом) все возможные виды дефектов. Описание каждого вида де
фекта 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 приведе
на в приложении A ГОСТ Р51814.2 2001.
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 тер
минах, а не в виде внешних признаков (симптомов), заметных потребителю.

Для всех описанных видов потенциальных дефектов определяют их послед
ствия 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.
ПРИМЕЧАНИЕ ________________________________________________________
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 потреби
тель 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.
4.2. Анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA) 305

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. Для
конкретного предприятия эта таблица должна быть пересмотрена в соответствии
со спецификой предприятия и конкретными последствиями дефектов.
Типовые значения баллов значимости приведены в табл. 4.1.
В дальнейшем при работе FMEA команды и выставлении ПЧР используют
один максимальный балл значимости S из всех последствий данного дефекта.
Таблица 4.1. Оценка последствий отказов (дефектов) [6]
Описание последствий отказов Оценка последствий в баллах S
1
Отказ не приводит к заметным последствиям,
потребитель, вероятно, не обнаружит наличие
неисправности
2–3
Последствия отказа незначительны, но потребитель
может выразить недовольство его появлением
4–6
Отказ приводит к заметному для потребителя
снижению эксплуатационных характеристик и/или
к неудобству применения изделия
7–8
Высокая степень недовольства потребителя,
изделие не может быть использовано по
назначению, но угрозы безопасности отказ не
представляет
9–10
Отказ представляет угрозу безопасности людей или
окружающей среды

Для каждого дефекта определяют потенциальные причины. Для одного дефек
та может быть выявлено несколько потенциальных причин, все они должны быть
по возможности полно описаны и рассмотрены отдельно.
Примеры причин дефектов: использован другой материал, неадекватное пред
положение о жизнеспособности конструкции, перегрузка, недостаточные возмож
ности смазки, неполные инструкции по обслуживанию, слабая защита от небла
гоприятных условий среды.
Причинами (механизмами) дефектов могут быть, например: текучесть, ползу
честь, нестабильность материала, усталость, износ, коррозия.
Для каждой потенциальной причины дефекта экспертно определяют балл веро
ятности возникновения О. При этом рассматривается предполагаемый процесс из
готовления и экспертно оценивается частота данной причины, приводящей к рас
сматриваемому 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. 4.2.
Для данного дефекта и каждой отдельной причины определяют балл вероятно
сти обнаружения D данного дефекта или его причины в ходе предполагаемого
процесса изготовления.
Балл обнаружения изменяется от 10 для практически не обнаруживаемых де
фектов (причин) до 1 — для практически достоверно обнаруживаемых дефектов
(причин).
Глава 4. Методы и инструменты управления качеством
306

Таблица 4.2. Оценка вероятностей возникновения отказов (дефектов) [6]
Виды отказов по вероятности Ожидаемая Оценка
возникновения за время эксплуатации вероятность вероятности
отказов, оцененная отказа в баллах О
расчетом или
экспериментальным
путем
Отказ практически невероятен Менее 0,00005 1
Отказ маловероятен От 0,00005 до 0,001 2
Отказ имеет малую вероятность, От 0,001 до 0,005 3
обусловленную только точностью расчета
Умеренная вероятность отказа От 0,005 до 0,001 4
Отказы возможны, но при испытаниях или От 0,001 до 0,005 5
в эксплуатации аналогичных изделий не
наблюдались
Отказы возможны, наблюдались при От 0,001 до 0,005 6
испытаниях и в эксплуатации аналогичных
изделий
Отказы вполне вероятны От 0,005 до 0,01 7
Высокая вероятность отказов От 0,01 до 0,10 8
Вероятны повторные отказы Более 0,11 10

Типовые значения балла обнаружения приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3. Оценка вероятностей обнаружения отказов (дефектов)
до поставки изделия потребителю

Виды отказов по вероятности обнаружения Вероятность Оценка
до поставки обнаружения вероятности
отказа, оцененная отказа в баллах D
расчетным или
экспертным путем
Очень высокая вероятность выявления отказа Более 0,95 1
при контроле, сборке, испытаниях
Высокая вероятность выявления отказа при От 0,95 до 0,85 2–3
контроле, сборке, испытаниях
Умеренная вероятность выявления отказа при От 0,85 до 0,45 4–6
контроле, сборке, испытаниях
Высокая вероятность поставки потребителю От 0,45 до 0,25 7–8
дефектного изделия
Очень высокая вероятность поставки Менее 0,25 9–10
потребителю дефектного изделия

После получения экспертных оценок S, О, D вычисляют приоритетное число
риска ПЧР по формуле:
. (4.2)
4.2. Анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA) 307

Для дефектов, имеющих несколько причин, определяют соответственно не
сколько ПЧР. Каждое ПЧР может иметь значения от 1 до 1000.
Для приоритетного числа риска должна быть заранее установлена критичес
кая граница (ПЧРгр) в пределах от 100 до 125. По усмотрению службы маркетин
га и других служб предприятия для некоторых возможных дефектов значение
ПЧРгр может быть установлено менее 100. Снижение ПЧРгр соответствует созда
нию более высококачественных и надежных объектов и процессов. Некоторые
зарубежные предприятия лидеры, давно использующие методологию FMEA, сей
час работают с ПЧРгр = 30–50.
Количественному анализу последствий отказов с помощью ПЧР может предше
ствовать их качественный анализ с помощью рекомендованной МЭК классификаци
онной матрицы оценки частоты и значимости отказов по категориям I–IV (табл. 4.4).
Таблица 4.4. Матрица «вероятность отказа — тяжесть последствий»
для ранжирования отказов при FMEA
Ожидаемая Категория отказа
частота Катастрофи- Существенный Промежуточный Несущественный
отказа ческий отказ отказ отказ отказ
(категория I) (категория II) (категория III) (категория IV)
Частый А А А С
Вероятный А А В С
Редкий А В В D
Очень
А В В D
редкий
Невероятный В С С D

При классификации ожидаемой частоты отказа могут быть использованы ре
комендации, приведенные в табл. 4.5.
Таблица 4.5. Качественные и количественные оценки частоты отказов
Ожидаемая Качественное описание частоты для: Вероятность
частота наступления
Индивидуального Совокупности
отказа отказа, Р
изделия изделий
Частый Вероятно частое Наблюдается Р > 0,2
возникновение постоянно
Вероятный Будет наблюдаться несколько Вероятно частое 0,1 < P < 0,2
раз за срок службы изделия возникновение
Редкий Возможно одно наблюдение Наблюдается 0,01 < P < 0,1
несколько раз
данного отказа за срок
службы
Очень редкий Отказ маловероятен, но Вполне возможен 0,001 < P < 0,01
хотя бы один раз
возможен хотя бы раз за срок
службы
Невероятный Отказ настолько Отказ маловероятен, P < 0,001
маловероятен, что вряд ли но возможен хотя бы
один раз
будет наблюдаться даже один
раз за срок службы
Глава 4. Методы и инструменты управления качеством
308

Отнесение отказов к одной из групп (А, B, С, D, см. табл. 4.4) требует следую
щих действий FMEA команды:
• А — обязателен углубленный количественный анализ критичности;
• В — желателен количественный анализ критичности;
• С — можно ограничиться качественным анализом;
• D — анализ не требуется.
Причины отказов, попавших в группу A, подлежат безусловному устранению
при проектировании путем изменения конструкции, увеличения соответствую
щих 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 техническо
го 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 доработ
ку конструкции и/или производственного процесса.
Для каждого дефекта (причины) с ПЧР > ПЧРгр команда должна прилагать
усилия для снижения этого расчетного показателя посредством доработки кон
струкции и/или производственного процесса.
После того как действия по доработке определены, необходимо оценить и за
писать значения баллов значимости S, возникновения O и обнаружения D для
нового предложенного варианта конструкции и/или производственного процес
са. Следует проанализировать новый предложенный вариант и подсчитать и за
писать значение нового ПЧР по схеме в соответствии с приведенным выше ри
сунком (см. рис. 4.14).
Все новые значения ПЧР следует рассмотреть, и, если необходимо дальнейшее
их снижение, повторить предыдущие действия.
Ответственный за разработку конструкции и/или производственного процес
са инженер должен подтвердить, что все предложения членов команды по дора
ботке были рассмотрены.
В конце работы FMEA команды должен быть составлен и подписан прото
кол, в котором отражают основные результаты работы команды, включающие
как минимум:
• состав FMEA команды;
• описание технического объекта и его функций;
• перечень дефектов и/или причин для первоначально предложенного вари
анта конструкции и/или производственного процесса;
• экспертные баллы S, О, D и ПЧР для каждого дефекта и причины перво
начально предложенного варианта конструкции и/или технологического
процесса;
4.2. Анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA) 309

• предложенные в ходе работы FMEA команды корректирующие действия по
доработке первоначально предложенного варианта конструкции и/или про
изводственного процесса;
• экспертные баллы S, О, D и ПЧР для каждого дефекта и причины доработан
ного варианта конструкции и/или производственного процесса.
Рекомендуемая форма протокола приведена в приложении А ГОСТ Р 51814.2 2001.
При необходимости к протоколу работы FMEA команды прилагают соответ
ствующие чертежи, таблицы, результаты расчета и т. д.
4.2.5. Распространение и эффективность FMEA
В мире накоплен примерно 25 летний опыт разработки и успешного применения
FMEA. На русском языке информация об этом методе впервые опубликована в [6, 7].
В настоящее время основные положения этого метода отражены в военном стан
дарте США MIL STD 1692А; германском стандарте немецкой ассоциации авто
производителей VDA 6.1; российском стандарте ГОСТ Р 51814.2 2001. Наиболее
широко методология FMEA распространена в автомобилестроении. Первый ва
риант международного стандарта автопроизводителей QS 9000 содержал в числе
других приложений методику FMEA [8]. Последняя версия [13] этого стандарта
не содержит прямых ссылок на указанные приложения, но требования к их при
менению сохраняются. По состоянию на начало 2000 года более 13 тыс. постав
щиков автомобильной промышленности во всем мире подтвердили соответствие
СМК требованиям QS 9000 и более 20 тыс. — требованиям VDA 6.1 [14]. Опыт
преуспевающих предприятий мира показывает, что успешно решить проблемы
разработки и постановки продукции на производство можно только силами груп
пы разнородных специалистов — межфункциональной FMEA команды, которая
работает по специальной методике. По оценке журнала Quality Progress, сегодня
в развитых странах не менее 80 % разработок технических изделий и технологий
их производства проводится с применением FMEA методологии [10].
Может показаться, что работа FMEА команды — это лишь модная «накрутка»
на годами проверенный, традиционный подход к проектированию. «Зачем все
это? — спросит скептик. — Ведь существует же сегодня, например, согласование
на технологичность при разработке конструкции. И другие виды согласования
также есть. Нужны просто очень грамотные специалисты».
Однако, как показывает опыт, именно работа командой дает качественно другой
результат. Неоднократно приходилось наблюдать, когда очень опытные специали

<< Пред. стр.

стр. 33
(общее количество: 60)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>