DFMEA:превентивное выявление рисков для предотвращения сбоев системы

Что такое режим отказа?

Режим отказа — это все, что приводит к тому, что продукт или процесс работают за пределами ожидаемых параметров. Это может варьироваться от очень незначительной ошибки, которая едва заметна и никак не влияет на производительность, до серьезного сбоя, приводящего к отзыву продукции и остановке производственной линии. В наиболее серьезных случаях режим сбоя может привести к травмам конечных пользователей или даже к судебным искам.

Объяснение анализа последствий режима отказа (FMEA)

Определение режима отказа важно, но это только первый шаг в анализе последствий режима отказа.

Цель FMEA — определить, почему произошел сбой, насколько важно его исправить, а затем принять меры для предотвращения повторения сбоя в будущем. Независимо от того, рассматриваете ли вы процесс, проект или всю систему, FMEA является важнейшим компонентом обеспечения максимального времени безотказной работы, безопасности и удовлетворенности конечных пользователей.

5 ключевых этапов FMEA

В самом простом случае проведение FMEA состоит из 5 основных шагов.

1. Определение потенциальных сбоев и последствий.
2. Оценка серьезности сбоя
3. Прогнозирование вероятности возникновения сбоя
4. Процессы обнаружения сбоев
5. Определение приоритета риска

Какова цель DFMEA?

Целью DFMEA является выявление и устранение любых угроз эффективности, качеству и безопасности производства. Таким образом вы оптимизируете процессы, повысите безопасность предприятия, повысите экономическую эффективность, сохраните качество продукции и повысите удовлетворенность клиентов.

Вот почему процесс DFMEA является важным инструментом оценки и снижения рисков для самых разных отраслей, включая производство, здравоохранение, коммунальные услуги и строительство.

Преимущества DFMEA при разработке продуктов

DFMEA — это практический инструмент для улучшения дизайна продукции и снижения долгосрочных затрат. Основные преимущества:

• Выявление недостатков дизайна до начала производства — значительно менее затратный вариант, чем их исправление в дальнейшем.
• Систематическое устранение проектных рисков, что обеспечивает более долговечную и стабильную продукцию.
• Облегчение сотрудничества между инженерами, специалистами по техническому обслуживанию и отделом качества.
• Поддержка будущих аудитов и итераций с помощью созданной DFMEA записи логики проектирования и стратегий смягчения последствий.

Уменьшение проблем, связанных с проектированием, что приводит к улучшению пользовательского опыта и уменьшению количества претензий по гарантии.Отрасли, использующие DFMEA

Существует мнение, что DFMEA ограничен аэрокосмической или автомобильной промышленностью, но на самом деле его охват гораздо шире. Любая отрасль, разрабатывающая сложные продукты или системы, может получить выгоду от внедрения DFMEA. Например, в производстве его обычно используют для оценки механических компонентов, электрических систем и узлов перед началом производства. В электронике это помогает командам обнаруживать недостатки в схемах. Производители медицинского оборудования регулярно применяют DFMEA для выявления конкретных проблем проектирования, которые могут привести к угрозам безопасности, избегая дальнейших проверок со стороны регулирующих органов.

В секторе энергетики и коммунальных услуг DFMEA поддерживает проектирование турбин, трансформаторов и другой инфраструктуры. Компании, производящие потребительские товары, полагаются на него для повышения надежности продукции и сокращения гарантийных претензий. Даже в таких отраслях, как сельское хозяйство, оборона и строительная техника, принципы DFMEA применяются для снижения риска сбоев и обеспечения долгосрочной эффективности активов.

Как работает DFMEA?

Анализ видов и последствий отказов конструкции осуществляется путем объединения группы людей, обладающих опытом в анализируемой конструкции. Вместе эти люди обсуждают все возможные варианты неудачного дизайна.

Члены команды могут вспомнить прошлый опыт и использовать свои знания, чтобы подумать о том, как могут произойти неудачи и каковы могут быть результаты этих неудач. Для существующих проектов DFMEA может использовать прошлые данные, чтобы определить сбои и их последствия.

Затем команда совместно принимает решение о превентивных решениях проблем. Это может включать внесение изменений в конструкцию, детали, материалы или другие элементы процесса проектирования и производства. Такие инструменты, как компьютеризированная система управления техническим обслуживанием (CMMS), могут поддерживать этот процесс, централизуя исторические данные об отказах и тенденции производительности активов, помогая командам принимать более обоснованные проектные решения.

Дополнительные технические рекомендации по использованию этого метода крупными командами можно найти в Справочнике системного проектирования НАСА по FMEA.

Пример DFMEA

Допустим, инженер разрабатывает актив, который будет использоваться при упаковке конечного продукта. Во время испытаний прототипа DFMEA обнаруживает неисправность в механизме раздачи ленты. Это происходит примерно через 100 часов использования и приводит к тому, что лента не распределяется должным образом. В свою очередь, около 50% упаковок запечатываются неправильно, а в некоторых случаях товар высыпается из упаковки и приходит в негодность.

Это серьезная проблема. Во время DFMEA команда оценивает частоту возникновения на 7, серьезность на 10 и обнаружение на 2. В результате RPN равен 140, и команда определяет, что проблему необходимо решить.

После проверки команда обнаруживает, что проблема вызвана неисправностью подшипников, которые позволяют дозатору свободно вращаться. Команда может решить эту проблему, рекомендуя регулярную смазку и техническое обслуживание, заменяя материалы, используемые в дозаторе, или внося какие-либо другие изменения, чтобы снизить вероятность того, что конечный пользователь актива столкнется с этим сбоем.Определение объема DFMEA:что включить

Прежде чем приступить к присвоению оценок риска, вам следует определить область действия вашего DFMEA. Какие части дизайна вы анализируете? Какие режимы отказа вы можете контролировать?

Хорошо продуманный DFMEA позволяет избежать напрасных усилий и сосредоточить внимание на рисках. Вы убедитесь, что не дублируете работу, уже описанную в PFMEA или анализе на системном уровне. Начните с определения границ проекта, предполагаемой функции и любых требований, специфичных для клиента. Затем определите интерфейсы, в которых наиболее вероятны сбои.

Выбор области действия напрямую влияет на качество и актуальность результатов. Если объем работы слишком широк, ваша команда может запутаться в вопросах низкого приоритета. Если ваша область действия слишком узка, вы можете пропустить важные взаимодействия между частями.

Кто будет проводить DFMEA?

DFMEA работает лучше всего, когда вы объединяете профессионалов, которые понимают дизайн с разных точек зрения. Обычно это инженеры-проектировщики, руководители производства, специалисты по качеству и, возможно, обслуживающий или выездной персонал.

Распространенные ошибки DFMEA, которых следует избегать

DFMEA работает лучше всего, когда процесс последовательный. Но несколько распространенных ошибок могут снизить его ценность. Слишком долго ждать, чтобы провести DFMEA. Если вы начнете анализировать риски только после того, как производство уже запущено, вы упустите шанс внести какие-либо существенные изменения. Еще одна ловушка — отсутствие участия межфункциональной команды. Инженеры, работающие в одиночку, могут упустить практическую информацию, которую могут предложить команды по техническому обслуживанию, эксплуатации или качеству.

Некоторые команды также попадают в ловушку присвоения оценок серьезности, возникновения и обнаружения без четких определений. Если рейтинги не согласованы заранее, RPN становятся менее надежными. Другие пропускают документирование рекомендуемых действий или не принимают последующих мер после их реализации. Кроме того, DFMEA, которые никогда не пересматриваются, могут быстро устареть. В этом рецензируемом исследовании подчеркиваются улучшения, цитирующие более 200 журнальных статей, а также методы, позволяющие улучшить обнаружение, уменьшить изменчивость и повысить надежность конструкции.

Когда следует использовать DFMEA?

DFMEA наиболее ценен на ранней стадии проектирования, до того, как прототипы будут завершены или инструменты будут введены в эксплуатацию. Однако это тоже полезно:

• При внесении серьезных изменений в уже существующий дизайн.
• После серьезного сбоя или неполадки на месте.
• Во время проектов по сокращению затрат, влияющих на материалы или компоненты.
• В рамках постоянных программ повышения качества.

Цель состоит в том, чтобы предотвратить перерастание проблем, связанных с конструкцией, в проблемы производства, отзыва или безопасности.

DFMEA против PFMEA

Анализ видов и последствий отказов процесса (PFMEA) и DFMEA являются ветвями более широкого анализа режимов и последствий отказов или FMEA.

PFMEA анализирует весь процесс и выявляет потенциальные сбои в системе. Например, на производстве PFMEA может искать сбои в таких процессах, как покраска, сборка или доставка продукта.

Однако анализ видов и последствий отказов конструкции фокусируется на отказах в конкретных областях конструкции. Что касается разработки продукта, DFMEA исследует, почему продукт может выйти из строя, например, когда он используется определенным образом или подвергается воздействию определенных температур. Активы, используемые при производстве этих продуктов, также могут пройти DFMEA, чтобы гарантировать, что активы работают должным образом.

Как выполнить DFMEA

Выполнение DFMEA может оказаться очень сложным и трудоемким процессом, но обнаружение ошибок проектирования и их исправление до того, как они приведут к серьезным проблемам, невероятно важно. Вот как начать:

1. Выберите дизайн для анализа.

Как только вы полностью интегрируете процесс DFMEA в жизненный цикл вашего продукта, вы сможете использовать его в каждом проекте. Но сейчас выбирайте дизайн на любом этапе процесса разработки продукта:тот, который находится на ранней стадии разработки, новый дизайн или уже находится на этапе производства.

2. Соберите многофункциональную команду экспертов, знакомых с различными областями дизайна.

Сплоченная и разнообразная команда обеспечит наиболее полные результаты. В идеале в вашу команду по анализу DFMEA должны входить инженеры по качеству (инженеры по качеству продукции, анализу испытаний и инженерам по материалам), а также команды из производства, обслуживания и логистики.

Каждый член команды может определить потенциальные виды сбоев в своих конкретных областях деятельности. Они также могут просматривать виды сбоев, обнаруженные другими командами. Вся команда должна оценить причины и последствия каждого вида сбоя, а также оценить уровень серьезности, уровень возникновения и уровень обнаружения.

3. Определите все возможные виды сбоев.

При определении потенциальных видов отказа важно понимать, что «отказ» не всегда означает полный провал. К потенциальным сбоям относятся:

• Периодические сбои: Режимы сбоев, которые являются нерегулярными, прерывистыми или иным образом непредсказуемыми.
• Функциональные сбои: Виды сбоев, которые могут затруднить, но не полностью поставить под угрозу основную функцию объекта.
• Полные ошибки: Режимы катастрофических сбоев системы, которые прекращают работу.

К любому из этих сбоев может привести широкий спектр проблем. Вот почему ваш следующий шаг — определить основные причины всех потенциальных видов сбоев.

4. Определите основную причину каждого режима сбоя.

Прежде чем переходить к решениям и даже до того, как расставить приоритеты в различных режимах сбоев, обнаруженных вашей командой, вы должны понять причины сбоев. Основные причины включают в себя:

• Ошибки вычислений: Неправильные расчеты в процессе проектирования могут привести к каскадным сбоям на протяжении всего производства.
• Экологические нарушения: Изменения температуры, влажности и других условий окружающей среды могут повлиять на проектные решения.
• Недостаток материала: Неправильный выбор материала может привести к потенциальным рискам и повреждениям на любом этапе процесса производства и сборки.
• Ошибки тестирования: Недостаточное тестирование на этапе проектирования может вызвать проблемы на любом этапе жизненного цикла продукта, включая сбои в безопасности и надежности продукта.
• Ухудшение качества: Последовательное использование приводит к деградации активов, что может привести к ухудшению режимов сбоев.
• Непреднамеренные сбои: Когда объект выходит из строя из-за отказа другой детали или актива, это считается непреднамеренным сбоем.

Один сбой может иметь несколько основных причин. Вот почему так важно привлечь всю межфункциональную команду к анализу и оценке всех потенциальных видов сбоев.

5. Определите последствия каждого режима сбоя.

Для эффективного управления рисками важно провести полную оценку последствий отказов. Вам необходимо понимать как мелкие, так и критические проблемы, что позволит вам создать комплексную стратегию снижения рисков.

Примеры потенциальных последствий включают повреждение деталей, активов, продуктов, упаковки, оборудования или безопасности работников. Эти последствия могут варьироваться от незначительных (например, недорогой ремонт или замена) до серьезных (например, катастрофический материальный ущерб, серьезные травмы или гибель людей).

Вам необходим всесторонний анализ всех потенциальных последствий, поскольку вы будете использовать эту информацию для ранжирования режимов сбоя и определения приоритетности решений.

6. Назначьте каждому сбою уровень серьезности, возникновения и обнаружения.

Начните с рейтинга серьезности. Если произойдет этот режим отказа, насколько серьезными будут последствия? Учитывайте такие факторы, как повреждение оборудования, материальный ущерб, финансовые потери и проблемы безопасности. Обычно вы оцениваете это по шкале от 1 до 10. Оценка серьезности 1 указывает на незначительную проблему, а 10 – на самую серьезную.

Затем присвойте рейтинг возникновения. Это измеряет вероятность возникновения каждого вида отказа при нормальных обстоятельствах. По шкале от 1 до 10 1 означает, что сбой маловероятен, а 10 означает, что сбой почти наверняка произойдет.

Наконец, определите рейтинг обнаружения. Если этот сбой произойдет, легко ли его обнаружить? Присвойте рейтинг обнаружения 1, если сбой легко обнаружить, 10, если его чрезвычайно сложно обнаружить, или где-то посередине.

Для получения наиболее точных результатов не забудьте привлечь к процессу ранжирования всю свою команду. Например, менеджер по продукту, вероятно, не поймет, как легко обнаружить сбой оборудования. Аналогичным образом, ваш менеджер склада может наблюдать неисправности упаковки, но может не иметь опыта работы с материалами или дизайном, чтобы назначить рейтинг возникновения.

7. Определите номер приоритета риска (RPN).

Если в 27 продуктах существует 100 потенциальных режимов отказа, трудно понять, с чего начать. Какие решения наиболее важны и как вы определяете порядок важности?

Ответом является ваш номер приоритета риска (RPN). Вместо того, чтобы пытаться рассчитать правильный баланс серьезности, возникновения и обнаружения в начале каждого рабочего дня, вы назначите один RPN для каждого потенциального режима сбоя.

К счастью, после того как вы присвоили рейтинги серьезности, возникновению и обнаружению, эти рейтинги можно легко преобразовать в ваш RPN.

RPN =рейтинг серьезности x рейтинг возникновения x рейтинг обнаружения

Ваши сбои с высоким риском будут иметь самые высокие RPN, а сбои с низким риском будут иметь более низкие RPN. Используя эту стратегию оценки рисков, команды разработчиков начнут с самого высокого RPN и будут постепенно снижаться.

8. Внедрите системный подход и план действий по снижению или устранению риска сбоя.

Для каждого потенциального вида отказа определите соответствующий план действий с конкретными, измеримыми корректирующими действиями. Рассмотрите возможность внесения изменений в существующие средства предотвращения сбоев (средства предотвращения сбоев) и средства управления обнаружением (средства обнаружения сбоев), а также новые действия и процессы разработки для улучшения RPN.

Вам могут понадобиться дополнительные инструменты и ресурсы для новых мер по снижению рисков и корректирующих действий. Оцените бюджетные потребности, процессы закупок и другие важные компоненты успеха вашего плана действий.

9. После внедрения проведите повторную оценку RPN и примените подход к постоянному совершенствованию DFMEA.

Процесс DFMEA не является разовым решением. Интеграция регулярного анализа отказов в процесс проектирования и производства помогает обеспечить оптимальную эффективность, соответствие нормативным требованиям отраслевым стандартам, контроль качества, безопасность продукции и удовлетворенность клиентов.

Регулярно выявляя виды сбоев и внедряя систематический процесс решения любых проблем, вы поможете уменьшить и предотвратить дорогостоящие сбои. Когда вы подходите к DFMEA как к итеративному процессу, вы меняете свой подход от реактивного устранения неполадок к упреждающему, постоянному совершенствованию.

Компьютеризированная программа управления техническим обслуживанием (CMMS) может стать ключом к повышению надежности и улучшению показателей RPN. Отслеживая активы и собирая данные о производительности, ваша команда будет хорошо подготовлена к проведению тщательного анализа оборудования и повышению производительности за счет целенаправленного обслуживания.



Объяснение порки карандашом:риски, влияние и стратегии предотвращения Лучшее программное обеспечение CMMS:4 ключевые функции для бесперебойного управления техническим обслуживани…