FMEA: analýza selhání, hodnocení rizik a meze čísla RPN

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis, česky analýza možných způsobů selhání a jejich důsledků) zkoumá, jak produkt nebo proces může selhat, co se tím stane a kde se dá zasáhnout dřív, než vada dojde k zákazníkovi. ASQ popisuje způsob selhání jako cestu, kterou může něco selhat, a selháním nazývá každou chybu nebo vadu, zejména takovou, která zasáhne zákazníka.

Norma a příručka

Metodu popisuje mezinárodní norma IEC 60812. České vydání ČSN EN IEC 60812 ed. 2 vyšlo v dubnu 2019 pod názvem Analýza způsobů a důsledků poruch (FMEA a FMECA); katalog ji dnes vede jako neplatnou, proto platné znění ověřte u ČNI. Katalogový popis uvádí, že norma platí pro technické prostředky, software a procesy včetně lidské činnosti. V automobilovém průmyslu se ve smlouvách s odběrateli obvykle odkazuje na příručku AIAG a VDA, kterou nabízí i VDA QMC. Podle popisu vydavatele jde o první vydání z června 2019, které se věnuje konstrukční a procesní FMEA. Je to pomůcka pro dodavatele a sama žádné požadavky nedefinuje.

Řetězec, který umožní jednat

První chyba bývá míchání tří různých věcí. Funkce je to, co má díl nebo operace dělat. Způsob selhání je to, jak funkci nesplní. Důsledek říká, co to znamená pro další operaci nebo zákazníka. Příčina je mechanismus, který selhání umožnil.

Tabulka ukazuje způsob uvažování a žádnému skutečnému procesu hodnoty nepřiřazuje.

Proč číslo RPN samo nestačí

Tradiční postup hodnotí každý řádek třemi známkami od 1 do 10: závažnost (S), výskyt (O) a odhalitelnost (D). Jejich součin je rizikové číslo RPN. Slabinu popisuje přehledová studie Juhásze: dvě různé kombinace známek mohou dát stejný součin, ačkoli se jejich povaha liší, a známky navíc vznikají odhadem, ne měřením.

Vlastní výpočet: řádek A má S = 9, O = 2, D = 3, tedy RPN = 54. Řádek B má S = 3, O = 6, D = 3 a také RPN = 54. U řádku A hrozí těžký následek, byť vzácný. U řádku B jde o častý, ale lehký následek. Společný práh, například „řešit od 100“, obě řádky vynechá. Proto lze závažnost navíc hlídat samostatně, třeba pravidlem „každé S od 9 se řeší vždy, bez ohledu na součin“.

Co s číslem dál

Odhalitelnost lze na rozdíl od ostatních známek ověřit daty o výrobě. Při 300 kusech za hodinu a vizuální kontrole jednou za hodinu se může mezi dvěma kontrolami vyrobit až 300 kusů, než se vada najde. Ověřit se to dá z dat o výrobě: kolik kusů vzniklo mezi kontrolami a kolik by jich bylo při nálezu nutné prověřit.

Praktický pomocník je sloupec „kdy a podle čeho se řádek znovu otevře“. Řádek přehodnoťte po každé reklamaci, po změně nástroje, materiálu nebo dodavatele. Po zavedení opatření ho znovu ohodnoťte až poté, co se potvrdí jeho účinnost, ne v den, kdy se opatření napíše.

Konstrukční a procesní FMEA

Rozlišují se alespoň dvě varianty. Konstrukční FMEA (DFMEA) zkoumá, jak může selhat samotný výrobek: špatně zvolený materiál, tolerance, rozhraní mezi díly. Procesní FMEA (PFMEA) se ptá, jak může selhat výroba: chybné seřízení, zapomenutá operace, špatně vložený díl. Maďarský článek o FMEA v autoprůmyslu uvádí navíc FMEA systému a připomíná, že její použití souvisí s požadavky IATF 16949. Pro linku, na které se rozhoduje o prostojích a zmetcích, je nejužitečnější procesní varianta. Vstupem do ní jsou hlášené zmetky podle příčin a údaje o tom, kdy a kde se objevily.

Maďarský článek popisuje postup jako čtyři hlavní kroky: nejprve se vytvoří struktura, třeba blokový diagram nebo jednoduchý procesní diagram, pak se k jejím prvkům přiřadí funkce, poté se rozebírají selhání a nakonec se hodnotí rizika a stanoví opatření. FMEA musí být v souladu s kontrolním plánem (Control Plan), který uvádí všechny kroky výroby s jejich znaky, a souvisí s řešením problémů metodou 8D. Hodnocení rizik je tedy až poslední krok. Kdo po prvním kroku rovnou vyplňuje známky, přeskočí práci, která dává známkám smysl.

Příklad: když se změní odhalitelnost

Vlastní výpočet na stejném řádku s otřepem: závažnost 7, výskyt 4, odhalitelnost 6 (vizuální kontrola jednou za hodinu), RPN = 168. Po zavedení kontroly každého dílu měřidlem na lince klesne odhalitelnost na 2, a RPN je 7 × 4 × 2 = 56. Číselně jde o pokles o dvě třetiny, ale výskyt zůstal stejný. Vada se tedy dál vyrábí, jen se odhalí dřív. Pokud prvotní příčinou je opotřebená hrana, opatření na straně prevence, například výměna nástroje po stanoveném počtu zdvihů, sníží výskyt a snižuje i počet kusů, které se musí vyřadit. Obě opatření mají smysl, ale neřeší totéž, a RPN je zcela nerozliší.

Jak na analýzu v praxi

Pracuje tým, ne jednotlivec. Konstruktér, technolog, kvalitář a seřizovač vidí každý jinou stranu věci. Začněte jedním procesem, jednou linkou a omezeným počtem znaků. Odkazy na předchozí reklamace a zmetkovitost dodají skutečné příklady místo domněnek. Diplomová práce z VŠB-TU Ostrava o zavedení FMEA ve firmě SEEIF Ceramic popisuje rozbor výrobního procesu jako první krok praktické části a hodnocení po zavedení opatření jako poslední.

FMEA není jednorázový dokument pro audit. Pokud se po reklamaci nevrátí do tabulky, přestane odrážet skutečnost a zůstane jen soubor.

Zdroje

1. ASQ (asq.org)
2. ČSN EN IEC 60812 ed. 2 (technickenormy.cz)
3. VDA QMC (webshop.vda.de)
4. přehledová studie Juhásze (repulestudomany.hu)
5. o FMEA v autoprůmyslu (bk.bgk.uni-obuda.hu)
6. zavedení FMEA ve firmě SEEIF Ceramic (dspace.vsb.cz)

Související: Ishikawa diagram · APQP · Poka-yoke

O autorovi

Christian Fieg

Head of Sales SYMESTIC a Six Sigma Black Belt. Přes 25 let ve výrobním průmyslu se zaměřením na Lean, Operational Excellence, Shopfloor Management a neustálé zlepšování v diskrétní výrobě. Profil na LinkedIn