Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství
Katedra managementu kvality
Aplikace metody FMEA na vybrané operace montáže zadní skupinové svítilny
DIPLOMOVÁ PRÁCE
2018 Bc. Jitka Tomsová
Poděkování
Ráda bych poděkovala mému vedoucímu diplomové práce prof. Ing. Jiřímu Plurovi, CSc. za jeho cenné připomínky, vstřícný přístup a trpělivost při zpracování této práce.
Dále bych ráda poděkovala Ing. Jaroslavu Schwarzovi za jeho věcné rady, věnovaný čas, poskytnuté podklady a ochotný přístup.
V neposlední řadě bych ráda poděkovala zaměstnancům společnosti Hella za jejich rady a vstřícný přístup a mé rodině za trpělivost a podporu.
Abstrakt
Tato diplomová práce se zabývá aplikací metody FMEA na vybrané operace montáže zadní skupinové svítilny.
V teoretické části této jsou popsány přístupy k plánování kvality se zaměřením na procesní FMEA dle metodiky VDA 4. Praktická část práce je věnována aplikaci metody FMEA na vybrané operace montáže zadní skupinové svítilny. V závěru práce jsou vyhodnocena nejvyšší rizika a jsou navržena nápravná opatření.
Klíčová slova: plánování kvality, týmová analýza, FMEA procesu, kvalita
Abstract
These diploma thesis deals with the application to FMEA method on assembly operations of the rear combination lamp.
The theoretical part of this thesis describes the approach to quality planning with a focus on Process FMEA. The practical part is devoted to the application of the FMEA method to selected assembly operations of the rear combination lamp. At the end of the work the highest risks are evaluated and corrective actions are proposed.
Key Words: Quality planning, Team analysis, Process FMEA, Quality
Seznam použitých zkratek
AIAG Automotive Industry Action Group
APIS APIS Informationstechnologien GmbH,( IQ-RM) APQP Advanced Product Quality Planning
BOM Bill of Material
DAMIC Definice, Analýza, Rozhodnutí o opatření, Implementace, Komunikace D Detection
DMC Kód produktu
DVP Design Verification Plan and Report EPA Elektrostaticky chráněná zóna ESD Electro Static Discharge FIFO First In First Out
FMEA Failure Mode and Effects Analysis FTA Failure Tree Analysis
IATF International Automotive Task Force IMDS International Material Data Systém ITAC Systém pro podporu výroby
IQ-RM Software pro tvorbu FMEA od APIS
ISO International Organization for Standardization LED Light-Emitting Diode
O Occurrence
PCB Printed Circuit Board
PPAP Production Part Approval Process PPF Produktionsprozess und Produktfreigabe QPA Quality product assurance
RPN Risk Priority Number S Severity
THP Technicko-hospodářský pracovník VDA Verband der Automobilindustrie
Obsah
Úvod ... 1
1 Metoda FMEA a přístupy k plánování kvality produktů ... 2
1.1 Plánování kvality v koncepci managementu kvality ... 2
1.1.1 Koncepce ISO řady 9000 ... 2
1.1.2 Koncepce odvětvových standardů ... 3
1.1.3 Koncepce TQM ... 4
1.2 Plánování kvality ... 4
1.2.1 Význam plánování kvality ... 5
1.3 Plánování kvality produktů ... 6
1.3.1 Pokročilé plánování kvality produktu a plán kontroly a řízení (APQP) ……….6
1.3.2 Plánování kvality produktu dle VDA 4 ... 8
1.3.3 Procesy schvalování dílů do sériové výroby (PPAP, PFF) ... 8
1.3.4 Plán kontroly a řízení ... 9
1.4 Nástroje a metody pro plánování kvality produktů ... 11
1.4.1 Paretův diagram ... 11
1.4.2 Vývojový diagram ... 11
1.4.3 Metoda QFD ... 11
1.5 Metoda FMEA ... 12
1.5.1 Postup realizace FMEA dle VDA 4 ... 14
1.5.2 Srovnání metody FMEA dle VDA 4 a metody FMEA dle AIAG .... 24
1.5.3 Pokročilé přístupy k metodě FMEA ... 25
2 Představení společnosti HELLA AUTOTECHNIK NOVA s. r. o. ... 29
2.1 Charakteristika společnosti Hella ... 29
2.2 Proces vzniku výrobku ve společnosti Hella ... 30
3 Představení zadní skupinové svítilny ... 33
3.1 Světelné zdroje zadních skupinových svítilen ... 35
3.2 Standard společnosti Hella pro posuzování vzhledu výrobku ... 35
3.3 Zkoušky prototypů svítilen ... 37
4 Analýza současného stavu provádění metody FMEA u výrobce
automobilové techniky ... 40
4.1 Popis procesu montáže zadní skupinové svítilny ... 40
4.2 Vybrané operace montáže zadní skupinové svítilny ... 42
4.3 Postup aplikace metody FMEA na vybrané operace zadní skupinové svítilny ... 44
4.4 Analýza a hodnocení současného stavu... 45
4.5 Vyhodnocení možných vad a souvisejících příčin pomocí Pareto analýzy ………48
5 Návrh opatření ke zmírnění rizik ... 52
6 Diskuze dosažených výsledků ... 54
Závěr ... 55
Seznam použité literatury ... 57
Seznam obrázků ... 60
Seznam tabulek ... 61
Seznam příloh ... 62
1
Úvod
V současné době musí každá organizace odolávat různým tlakům a ohrožením ze strany konkurence, ať už na národním nebo mezinárodním trhu. V posledních letech došlo k výrazným změnám v ekonomice, například z důvodu převahy nabídky nad poptávkou, rychle se šířících znalostí, globalizace podnikatelského prostředí a proto se dramaticky zvýšil význam plánování kvality v celosvětovém měřítku. Úspěšný chod jakékoli organizace závisí na rychlosti a schopnosti přizpůsobit se přáním a požadavkům ze strany zákazníka. Pro udržení společnosti na trhu a dosažení co nevyšší kvality zavádí organizace systém managementu kvality. Systém managementu kvality je navržen tak, aby neustále zlepšoval výkonnost organizace a zároveň bral v potaz potřeby všech zainteresovaných stran.
Důležitým hlediskem, které vstupuje do rozhodování zákazníka, je kvalita výrobku a zároveň i jeho nízká cena. Potřeba vytvářet dokonalé výrobky již v předvýrobních etapách se promítla i do přístupů plánování kvality a různých podpůrných metod. Jednou z významných metod, které napomáhají plánování kvality produktů, je metoda FMEA.
Metoda FMEA umožňuje předejít velkému počtu vad produktu již v jeho samotném návrhu. Včasné odhalení vad může předejít vysokým ztrátám, jak z finančního hlediska, tak z hlediska času potřebného k odstranění vzniklých nedostatků. V nejhorším možném důsledku by mohlo v případě nekvalitních výrobků dojít ke ztrátě zákazníků, či dokonce k ohrožení jejich zdraví.
Teoretická část diplomové práce je věnována přístupům k plánování kvality produktů.
Jsou zde zmíněny některé základní metody využívané při plánování kvality. S ohledem na další řešení této práce bude podrobněji popsána metoda FMEA procesu podle metodiky VDA.
Praktická část je v úvodu zaměřena na představení společnosti Hella a zadní skupinové svítilny. Je zde zmíněno rozdělení svítilen dle světelného zdroje, jejich posouzení z dekorativního hlediska a zkoušky svítilen.
V další části následuje analýza současného stavu provádění metody FMEA u výrobce světelné techniky, kdy je nejdříve popsán proces montáže konkrétní zadní skupinové svítilny. Následuje detailnější popis tří vybraných operací montáže a poté je rozebrán postup při aplikaci metody FMEA na tyto vybrané operace.
V poslední části této práce jsou vyhodnocena nejvyšší rizika a navržena nápravná opatření pro pět nejvyšších rizik.
2
1 Metoda FMEA a přístupy k plánování kvality produktů
V první kapitole jsou popsány přístupy k plánování kvality produktů, metody používané k plánování kvality a je popsán postup zpracování FMEA.
1.1 Plánování kvality v koncepci managementu kvality
Plánování kvality produktů je podstatnou součástí požadavků různých přístupů managementu kvality. V současnosti existují tři hlavní koncepce managementu kvality, které rozvíjejí principy managementu kvality. Těmito koncepcemi jsou [1].
1) Koncepce norem řady ISO 9000 2) Koncepce odvětvových standardů 3) Koncepce TQM
1.1.1 Koncepce ISO řady 9000
Normy řady ISO 9000 jsou od roku 1987 vydávány Mezinárodní organizací pro standardizaci (ISO = International Organization for Standardization). Souborně se zabývají požadavky managementu kvality a jsou navrženy tak, že je bez ohledu na velikost a zaměření může využívat jakákoliv organizace. Normy ISO 9001 a ISO 9004 z roku 2000 začaly systémy managementu kvality chápat jako soustavu na sebe navazujících procesů, přičemž tento princip zobrazují za pomoci tzv. procesního modelu [1].
Norma ISO 9001:2015 je normou, která je určena k certifikaci organizací a v současné době je celosvětově rozšířená. ISO 9001:2015 je implementována více než milionem organizací, ve více než 170 zemích světa [2].
Tato norma specifikuje požadavky na systém management kvality v případě, kdy společnost potřebuje prokázat svoji schopnost trvale poskytovat produkt nebo službu, které splňují požadavky zákazníka a příslušné požadavky předpisů a také v případě, kdy má v úmyslu zvyšovat spokojenost zákazníků efektivní aplikací systému, včetně procesu neustálého zlepšování [3].
Podle J. Nenadála je norma ISO 9001 chápána jako minimum možného, je nepříliš povedená a je již překonána z pohledu vývojových trendů [1].
Norma ISO 9004:2009 poskytuje společnosti návod, který slouží jako podpora dosahování trvale udržitelného úspěchu jakékoliv organizace, která působí v neustále měnícím se prostředí. Tato norma se zaměřuje na systémy managementu kvality v širším
3
pohledu ne6 norma ISO 9001 a rozpracovává některá dílčí témata, jako je například management znalostí a inovace.
Norma ISO 9000:2015 popisuje základní pojmy a zásady managementu kvality.
Tato norma definovala osm základních principů managementu kvality, které by měly vést ke zlepšení výkonnosti organizace [2].
1.1.2 Koncepce odvětvových standardů
Odvětvové standardy vznikly mnohem dříve, než standardy ISO řady 9000. Mezi nejstarší odvětvové standardy pro zabezpečování kvality se řadí postupy GMP (Good Manufacturing Practise – Správná výrobní praxe), které byly využívány ve farmacii.
Dalšími standardy jsou například standardy API pro zabezpečování kvality při výrobě olejářských trubek nebo také standardy APQP řady 2100 pro management kvality dodavatelů armád členů NATO [1].
V současné době je mnoho odvětvových standardů založeno na ISO 9001. Zahrnují požadavky ISO 9001 a dále je rozšiřují o požadavky, které jsou specifické pro dané odvětví. Některé odvětvové standardy do sebe integrují navíc i požadavky týkající se životního prostředí a požadavky na bezpečnost a ochranu zdraví zaměstnanců [1].
V automobilovém průmyslu byly vytvořeny oborové normy, které jsou založeny na ISO 9001. Těmi normami byly americká norma QS 9000 a německá norma, označována VDA. Harmonizací těchto dvou zmíněných přístupů k zabezpečování kvality vznikla norma ISO/TS 16949:2009 [4].
Norma ISO/TS 16949 vznikla za účelem vytvořit jedinou a zároveň celosvětově uznávanou odvětvovou normu pro automobilový průmysl. Norma byla vytvořena IATF (International Automotive Task Force) – Mezinárodní pracovní skupinou pro automobilový průmysl. IATF je zástupce výrobců automobilového průmyslu a průmyslových svazů (např. AIAG, VDA). Součástí normy ISO/TS 16949:2009 bylo plné znění normy ISO 9001 z roku 2008 [5].
Nástupnickou normou normy ISO/TS 16949:2009 se stala norma IATF 16949:2016. Tato norma systému managementu kvality pro automobilový průmysl, spolu s požadavky normy ISO 9000:2015, ISO 9001:2015 a se specifickými požadavky zákazníka automobilového průmyslu, stanovuje základní rámec požadavků na systém managementu kvality pro společnosti, které zajišťují sériovou výrobu a výrobu náhradních dílů pro automobilový průmysl. Tato norma představuje inovativní dokument, v kterém je zaměřena orientace primárně na zákazníka [5].
4
Nová verze standardu IATF 16949:2016 nahradila existující normu ISO/TS 16949:2009. Je nezbytné, aby všechny společnosti, které mají v současnosti certifikát o shodě s ISO/TS 16949:2009, učinily přechod na novou normu do září roku 2018 [6].
1.1.3 Koncepce TQM
Přístupem, označovaný jako Total Quality Management (TQM), není tak striktně vymezen rozsah požadavků norem, jak je to v případě koncepce ISO 9000 a koncepce odvětvových standardů, ale jedná se spíše o velmi otevřenou filozofii managementu organizací. Na základě filozofie TQM byly vytvořeny modely excelence organizací (např.
EFQM model excelence), které slouží jako podpora uvádění do praxe [1].
Vhodným východiskem pro tuto koncepci je koncepce norem ISO řady 9000 a je tím pádem i časově náročnější. Koncepce TQM je zaměřena spíše na tzv. měkké prvky, neboli schopnosti lidí, oproti tzv. tvrdým prvkům, tedy měřitelným atributům a pevným instrukcím. Přístup TQM chápe důležitost zákazníka, uplatňuje procesní přístup k odstranění plýtvání, zhodnocení materiálu a lidského faktoru a vyzdvihuje úlohu vedení jako lídra [7].
1.2 Plánování kvality
Plánování kvality bylo charakterizováno americkým odborníkem J. M. Juranem jako: „Proces formování cílů kvality a vývoje prostředků pro splnění těchto cílů“[8].
Plánování kvality je dle Juranovy trilogie jedním ze tří základních procesů – plánování kvality, řízení kvality a zlepšování kvality [8].
Výsledkem plánování kvality by měl být postup, který je vhodný k dosažení cílů.
V průběhu řízení kvality se realizují a hodnotí činnosti, které byly stanoveny ve fázi plánování kvality a srovnávají se dosažené výsledky s plánovanými cíli. Proces zlepšování kvality se soustředí na zlepšování současného stavu a jeho výsledkem by mělo být dosažení vyšší úrovně kvality, než bylo plánováno.
Potřeba plánování kvality se nejvíce uplatňuje v situacích, jako je vývoj nového výrobku nebo procesu, před změnami výrobků či procesů anebo jako reakce po zjištění nedostatků v kvalitě výrobků či procesů.
Plánování kvality zahrnuje aktivity, pomocí nichž se stanovují a dosahují cíle v oblasti kvality. Jsou jimi například [8]:
Určení cílů kvality
Plánování systému managementu kvality
5
Zpracování plánu kvality
Plánování znaků kvality výrobků
Plánování postupů měření a monitorování kvality produktů
Plánování kvality procesů a ověření jejich způsobilosti
Plánování harmonogramu průběhu jednotlivých aktivit
Plánování způsobu sběru dat
Plánování zdrojů (finančních, informačních, lidských,..)
Plánování opatření a aktivit zlepšování kvality.
1.2.1 Význam plánování kvality
Význam plánování kvality neustále narůstá a jeho činnosti podstatně ovlivňují konkurenceschopnost společností. V oblasti managementu kvality byly zaznamenány dva hlavní trendy, které podporují význam plánování kvality.
Prvním z nich je přechod od strategie detekce, neboli zaměření se na optimalizaci metod následné kontroly ve výrobě, ke strategii prevence, která se zaměřuje na to, aby se nastavily takové podmínky, aby neshodné výrobky vůbec nevznikaly.
Druhý trend souvisí s prvním a jde převážně o přesunutí péče o kvalitu z etapy výroby do etapy vývoje. Použitím vhodných metod lze předcházet nekvalitě ve fázi výroby [8].
Velká část aktivit plánování kvality se dnes realizuje převážně v předvýrobních etapách, neboť tyto etapy leží na samém počátku životního cyklu výrobku a v jejich průběhu se realizují rozhodnutí o tom, zda výrobek bude splňovat požadavky zákazníka, zda bude konkurenceschopný a zda zajistí výrobci očekávaný zisk.
V minulosti se považovala za rozhodující etapu z hlediska kvality výrobku vlastní výroba. V současnosti se již za stěžejní fázi uznává fáze vývoje, neboť se v ní o kvalitě produktu rozhoduje přibližně z osmdesáti procent. Právě v předvýrobních etapách dochází k většímu výskytu neshod než ve fázi vlastní výroby [8].
Pro podporu plánování kvality v předvýrobních etapách může posloužit ekonomické hledisko, protože platí, že v čím dřívějších fázích životního cyklu výrobku se podaří možné neshody odhalit, tím menší jsou výdaje, které jsou potřeba na jejich odstranění. V praxi se objevil poznatek, že výdaje na odstranění neshod rostou exponenciálně v závislosti na tom, v jaké fázi životního cyklu výrobku bude daná neshoda zjištěna [8].
6
Význam plánování kvality lze doložit těmito argumenty [8]:
Rozhoduje o konečné spokojenosti zákazníka
Předchází vzniku neshod při realizaci výrobku a jeho následném užívání
Nejvíce chyb vzniká právě v předvýrobních etapách
Odstranění neshody v průběhu plánování vyžaduje jen zlomek nákladů, které jsou nezbytné k odstraňování neshod, než odstranění neshody ve fázi realizace a samotného užití
Tím, že organizace využívala metody a postupy plánování kvality v předvýrobních etapách a uplatňovala prostředky k prevenci neshod, zvyšuje důvěru zákazníků ve výrobky společnosti
Správně provedená realizace plánování kvality je silnou stránkou společnosti z hlediska konkurenceschopnosti.
1.3 Plánování kvality produktů
Jak již bylo řečeno výše, plánování kvality je realizováno v předvýrobních etapách a to z důvodu, že právě v těchto etapách vzniká riziko velkého množství chyb, které je možné vhodnými opatřeními eliminovat. V předvýrobních etapách jsou náklady na odstranění chyb jen zlomkem nákladů oproti tomu, jaké náklady na odstranění chyb by vznikly při sériové výrobě [8].
Postupy plánování kvality se mohou lišit. Profesor Plura uvádí následující postupy:
plánování kvality produktu dle metodiky VDA 4.3
plánování kvality produktu postupem APQP
Postup plánování kvality výrobku dle metodiky VDA 4, tak i postupem APQP vychází z obecného postupu, který byl navržen J. M. Juranem. Tento postup je založen na sekvenci činností, a to od určení zákazníků a jejich potřeb, přes transformaci těchto potřeb do měřitelných parametrů produktu a procesu až do konečného zajištění způsobilosti procesu a převodu požadavků zákazníka do výrobních instrukcí. Plánování kvality produktu dle metodiky VDA 4 nebo postupem APQP je pak konkrétní aplikací tohoto obecného postupu [8].
1.3.1 Pokročilé plánování kvality produktu a plán kontroly a řízení (APQP) Používané metodické postupy vysoce ovlivňují plánování kvality produktů.
V současné době patří k těm nejpropracovanějším metodikám metody používané v automobilovém průmyslu. Pro příklad je uvedena metodika APQP, která byla vyvinuta
7
společnostmi Chrysler, Ford a Generals Motors v roce 2008. V této metodice je plánování kvality produktu charakterizováno jako definování a zavedení kroků, které jsou nutné k zabezpečení spokojenosti zákazníka s výrobkem [9]. Hlavní přínosy této metody spočívají v tom, že zdroje jsou orientovány na uspokojování zákazníků, funguje jako koncepce včasné výstrahy (včasné odhalení potřebných změn), předchází pozdním změnám, pomáhá vytvářet výrobky dobré kvality včas a s nejnižšími náklady [8].
Proces plánování kvality se dle této metodiky skládá z pěti základních etap [10]:
1. Plánování a definování programu
V první etapě je důležité zajistit pochopení požadavků a očekávání zákazníka.
Všechny aktivity jsou prováděny s ohledem na zákazníka.
Vstupy pro tuto fázi mohou být například: hlas zákazníka, údaje z benchmarkingu, předpoklady produktu a procesu, podnikatelský plán a marketingová strategie a vstupy od zákazníka.
Výstupy z této fáze jsou cíle návrhu, cíle spolehlivosti a kvality, předběžný rozpis materiálu, předběžný vývojový diagram procesu, identifikování zvláštních znaků kvality produktu a procesu, plán zabezpečování produktu, podpora vedení.
2. Návrh a vývoj produktu
Druhá etapa se zaměřuje na podrobné přezkoumání technických požadavků. Vstupy do této etapy odpovídají výstupům z předchozí fáze. Výstupy jsou rozděleny na výstupy návrhu a výstupy APQP.
Výstupy návrhu jsou FMEA návrhu produktu, ověřování návrhu, přezkoumání návrhu, výroba prototypu, technické výkresy a specifikace, materiálová specifikace.
Výstupy APQP jsou požadavky na nové vybavení, nástroje zařízení, zvláštní znaky produktu a procesu, požadavky na měřidla zkušební zařízení.
3. Návrh a vývoj procesu
Třetí fáze se věnuje hlavním znakům vývoje výrobního systému, který musí zajistit splnění požadavků zákazníků.
Výstupem z této fáze jsou normy a specifikace pro balení, přezkoumání systému managementu kvality výrobního místa, vývojový diagram procesu, plán uspořádání
8
výrobních prostorů, matice znaků, FMEA procesu, plán kontroly a řízení pro ověřovací sérii, instrukce pro proces, plán MSA, podpora vedení.
4. Validace produktu a procesu
Validace produktu a procesu se provede na základě vyhodnocení ověřovací výroby.
V jejím průběhu by měl tým plánování kvality validovat, že proces probíhá dle návrhu, kontroly probíhají dle Plánu kontroly a řízení a produkty splňují všechny požadavky zákazníka. Vstupy této fáze odpovídají výstupům z předchozí fáze.
Výstupy z této fáze jsou významná výrobní dávka, MSA, předběžná způsobilost procesu, schvalování dílů do sériové výroby, zkoušení při validaci výroby, hodnocení balení, plán kontroly a řízení pro výrobu, závěrečný protokol o výsledcích plánování kvality produktu
5. Vyhodnocení zpětné vazby a nápravná opatření
Poslední fáze nekončí validací procesu, ale tvoří i součást výrobní fáze, kdy mohou být hodnoceny výstupy procesu při působení náhodných i vymezitelných příčin variability.
Následně může být vyhodnocena i efektivnost plánování kvality produktu.
Výstupem je snížení variability, spokojenost zákazníka, dodání a servis.
1.3.2 Plánování kvality produktu dle VDA 4
Plánování kvality produktu dle metodiky VDA 4 vychází z požadavků německého sdružení automobilového průmyslu, neboli VDA. Svazek 4, nazvaný Zajištění kvality před sériovou výrobou obsahuje vybrané metody, které vedou k zajištění předsériové kvality.
Plánování kvality produktu je dle tohoto svazku rozděleno do sedmi překrývajících se částí. Těmi jsou koncepce, vývoj a ověřování výrobku, plánování a ověřování výrobního procesu, převzetí výrobku z hlediska zákazníka, nakupování výrobních zdrojů, výroba a proces neustálého zlepšování [11].
1.3.3 Procesy schvalování dílů do sériové výroby (PPAP, PFF)
Procesy pro schvalování dílů do sériové výroby jsou součástí jak přístupu APQP, tak i VDA. Ve své podstatě se jedná o přesně definované body v kontrolním seznamu, které musí být splněny. Účelem je prokázání porozumění požadavkům zákazníka a prokazování schopnosti výrobního procesu vyrábět produkty, které trvale plní tyto požadavky [12].
9
Proces schvalování dílů do sériové výroby (PPAP) je v automobilovém průmyslu uplatňován v rámci standardu QS 9000. Účelem tohoto procesu je určit, zda organizace dodavatele rozumí všem požadavkům, které vyplývají z dokumentace a specifikací zákazníka. Dále je třeba určit, zda proces dodavatele je způsobilý trvale vyrábět výrobky, které splňují tyto požadavky při požadovaném kapacitním výkonu. Zákazníkovi jsou tímto předány důkazy o připravenosti dodavatele k zahájení sériové výroby. Proces PPAP by měl být aplikován, když se jedná například o nový produkt nebo produkt, na kterém proběhla technická změna, nebo výměnu subdodavatele [13].
Splnění PPAP je třeba doložit na základě získaných údajů o produktech vyrobených při ověřovací výrobě. V rámci ověřovací výroby je třeba vyrobit významnou výrobní dávku. Ta musí být z výroby, která trvá 1 – 8 hodin, musí být vyrobeno nejméně 300 po sobě jdoucích dílů. Musí být vyrobena za podmínek, které odpovídají sériové výrobě, na stejném výrobním místě, při stejném kapacitním výkonu za pomoci pracovníků, výrobních nástrojů, měřidel a materiálů [13].
Požadavky automobilového průmyslu, které vychází ze 4. vydání příručky pro PPAP, vydané skupinou amerických automobilek (Ford, General Motors, Daimler, Chrysler), mají v seznamu požadavků celkem 18 položek [13].
V rámci německých automobilových zákazníků a dodavatelů je požadavek na uvolnění prvních zkušebních kusů uplatňován dle postupu VDA 2, který je označován také zkratkou PPF. Výsledkem PPF je (obdobně jako u PPAP) soubor dokumentů předkládaných zákazníkovi se vzorky výrobků, na základě kterých pak zákazník uvolní díl do sériové výroby [13], [14].
PPF je v praxi realizováno tak, že dodavatel musí před sériovou výrobou předložit zákazníkovi první kusy a s nimi i požadované dokumenty a záznamy, které v rámci PPF vznikly. Zákazník pak dodané kusy a předložené podklady posoudí. Výsledkem je schválení, podmíněné schválení nebo zamítnutí prvních kusů. Informaci o tom uvede zástupce zákazníka na krycím listě PPF, který podepíše a potvrdí razítkem. PPF má ve svém seznamu 22 bodů, které se ve velké míře shodují s PPAP [13].
Nedílnou součástí plnění požadavků zákazníka dle těchto dvou metodik pro schvalování dílů je i mimo jiných provedení FMEA návrhu produktu a FMEA procesu [14].
1.3.4 Plán kontroly a řízení
Součástí plánování kvality produktů je i plánování kontroly znaků kvality produktů nebo i parametrů procesu, kde je hlavním cílem optimálně řídit proces realizace produktu a
10
ověřovat přitom dosahovanou kvalitu produktů. Plán kontroly a řízení je dokument, v němž je definován systém kontroly řízení produktů a procesů. Zpracování plánu kontroly a řízení je požadováno standardem pro dodavatele automobilového průmyslu IATF 16949:2016. Je zde uvedeno, že organizace musí mít vypracován plán kontroly a řízení pro ověřovací sérii a sériovou výrobu a obsahuje informace z analýzy rizik návrhu (pokud ji zákazník dodal), vývojového diagramu procesu a výstupy z analýzy rizik výrobního procesu (např. FMEA).
Je zároveň i jedním z důkazů, který vypovídá o připravenosti dodavatele k zahájení sériové výroby, které jsou vyžadovány v rámci procesu schvalování dílů pro sériovou výrobu (PPAP, PPF) [13].
Metodika pro plány kontroly a řízení je součástí pokročilého plánování kvality produktů (APQP), která je uplatňována v automobilovém průmyslu v rámci standardu QS 9000. Je to živý dokument, který reaguje na aktuální stav vývoje kvality produktů a měl by být dle potřeby aktualizován spolu s používanými systémy měření a také se zlepšováním používaných kontrolních postupů. Používání plánu kontroly a řízení vede ke snížení ztrát, zlepšení kvality produktů v průběhu návrhu, výroby a montáže [16].
Pokud organizace vyrábí nějaký produkt pro automobilový průmysl, vytváří Plán kontroly a řízení jako samostatný dokument a to z těchto důvodů:
Je to požadavek normy IATF 16949:2016, která stanovuje požadavky na jeho obsah ve své příloze.
Technologický postup ve výrobních operacích obsahuje i know-how firmy, které není dobré pouštět mimo firmu
Zákazník většinou požaduje po dodavateli předložení Plánu kontroly a řízení ke schválení např. v rámci PPAP [13].
Podkladem pro tvorbu Plánu kontroly a řízení je postupový diagram realizace výrobku, který obsahuje výrobní i kontrolní operace. Dalším podkladem jsou výstupy z FMEA, které se rovněž musí promítnout do Plánu kontroly a řízení a i požadavky zákazníka, který může požadovat měření některých charakteristik s požadovanou četností.
Před tvorbou plánu kontroly a řízení je vhodné zaměřit se i na výsledky z přezkoumání návrhu, zvláštní znaky a výsledky aplikace optimalizačních metod (například QFD).
Postupový diagram procesu výroby, FMEA a Plán kontroly a řízení na sebe musí navazovat [13].
11
1.4 Nástroje a metody pro plánování kvality produktů
Ať se jedná o metodiku dle VDA nebo metodiku APQP, pokaždé je vhodné použít některé nástroje nebo metody plánování kvality.
1.4.1 Paretův diagram
Paretova analýza je nástroj, který umožňuje identifikovat prioritní problémy, protože všechny problémy nemohou být řešeny současně. Tento nástroj je prostředek, pomocí kterého lze vyjádřit relativní významnost jednotlivých příčin, vad či zdrojů nevyhovující kvality. Z hlediska produktivity nebo kvality platí, že více než 50% určitých nedostatků je často následkem jediné příčiny. Paretův princip tento poměr vyjadřuje ve smyslu, že 80% výskytu jistého jevu je spojeno s 20% souvisejících příčin [15].
Z tohoto hlediska je efektivnější identifikovat nejprve nejvýznamnější položky a na ty zaměřit svou pozornost prioritně, něž-li se stejnou mírou zabývat všemi položkami najednou. Odstranění nejvýznamnějších příčin může zlepšit produktivitu, kvalitu a v neposlední řadě i samotnou ziskovost podniku [15].
1.4.2 Vývojový diagram
Vývojový diagram je grafickým znázorněním procesu, algoritmu nebo postupu.
Cílem tohoto nástroje je znázornit sekvenci kroků procesu od začátku až do jeho konce grafickým způsobem, který je v mnoha případech lépe pochopitelný než jen pouhý slovní popis. Tento diagram využívá jednoduché geometrické symboly, pomocí kterých lze zobrazit různé elementy popisovaného procesu. Klíčovými prvky procesu jsou start, činnost, rozhodnutí a konec [16].
Pomocí vývojového diagramu lze vytvořit například popis procesu, popis pracovního postupu, popis výrobního procesu nebo popis algoritmu počítačového programu [16].
1.4.3 Metoda QFD
QFD (Quality Function Deployment) je metoda, která je součástí rámce APQP.
Metoda pochází z Japonska, vymyslel a popsal ji Yoji Akao a její zavádění spadá do poloviny 70. let. Tato metoda se využívá již v etapě návrhu výrobku, při zlepšování výrobků nebo při optimalizaci procesů. Je to jedna z doporučených metod používaných v automobilovém průmyslu. QFD je systematický proces, který se využívá k identifikaci požadavků zákazníka a přenáší je do požadavků na produkt. Hlavním cílem této metody je objasnit požadavky, které jsou kladeny na produkt, stručně je prezentovat a určit priority a vytyčit cíle, které odpovídají požadavkům zákazníka [19].
12
Hlavním přínosem metody QFD je získání takového plánovacího nástroje, který napomáhá ke zkrácení času dodávek a efektivnějšímu využívání zdrojů. Použitím metody QFD se sníží množství změn při návrhu, a to zejména těch změn, které by byly objeveny až ve fázi výroby. Rovněž také náklady na reklamace budou nižší [16].
Metoda QFD využívá maticového zobracení pro určení vztahů mezi zákaznickými požadavky a cestami, jak mohou být uspokojeny. Jak je uvedeno v knize Efektivní výroba:
„QFD umožňuje stanovení a přehledné zobrazení důležitosti každého požadavku ze strany zákazníka a sílu vzájemného vztahu mezi požadavky a způsobem jejich dosažení“ [18].
Nejznámějším zobrazením metody QFD je Dům kvality, který se používá při přenesení požadavků na výrobek do cílových hodnot měřitelných znaků kvality výrobku [17].
S ohledem na téma diplomové práce bude blíže popsána metoda FMEA, která je jednou z nejvýznamnějších metod používaných v plánování kvality produktu.
1.5 Metoda FMEA
Metoda FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) v překladu znamená Analýzu možnosti vzniku vad a jejich následků. FMEA je týmová metoda k analýze možnosti vzniku vad ve fázi návrhu produktu či procesu, k hodnocení rizik vzniku těchto vad a k návrhu a realizaci opatření, která povedou ke zlepšení kvality návrhu produktu či procesu [16]. Tato metoda je považována za základní metodu plánování a zlepšování kvality.
Správně aplikovanou metodou FMEA je možné odhalit až 90% možných vad [8].
Robin E. McDermott [19] popisuje FMEA následovně: „FMEA je systematickou metodou identifikace a prevence problémů s výrobkem a procesem předtím, než k nim dojde. FMEA se zaměřuje na prevenci vad, zvyšování bezpečnosti a zvyšování spokojenosti zákazníků. V ideálním případě je FMEA prováděna ve fázi vývoje výrobku nebo procesu, ačkoli provádění FMEA na stávajících produktech a procesu může také přinést značné výhody“.
Základním účelem této analýzy je zjištění potenciálního místa vzniku vady, jejich příčin a důsledků a na základě těchto získaných informací navrhnout taková opatření, která povedou ke snížení rizik. V ideálním případě k jejich úplné eliminaci. Díky včasnému odhalení míst s možným rizikem vzniku vad a jejich odstranění se snižuje zmetkovitost i podíl potenciálních reklamací, což má kladný vliv na finanční stránku společnosti [20].
Původně byla FMEA využívána v rámci vesmírných programů NASA. Později se začala využívat i ve výrobních závodech pro výrobu „civilních“ produktů. V současné
13
době se tento nástroj využívá obecně pro hledání rizik v různých oblastech, například v oblasti životního prostředí, bezpečnosti apod., kdy je velice dobrým podkladem pro tvorbu Havarijních plánů [13].
Cílem metody FMEA je již v předvýrobních etapách vypracovat podrobný rozbor celého výrobku z hlediska jeho poruchovosti a navrhnout nápravná opatření již ve stadiu konstrukce a technické přípravy výroby, aby bylo dosaženo produkce výrobku podle předem stanovených požadavků s minimálními ztrátami [15].
V současné době je metoda FMEA požadována v rámci mnoha přístupů vedoucích ke zlepšování, např. Pokročilé plánování kvality produktu (APQP), Proces schvalování dílů do sériové výroby (PPAP), normy ISO řady 9000, QS 9000 a IATF 16949. Dále je zakotvena v systémech managementu pro automobilový průmysl, například ve svazcích VDA 6.1 Systémový audit a VDA 6.4 Audit systému managementu kvality – Výrobní prostředky. K metodě FMEA se přihlíží i v dalších svazcích VDA, například ve svazku VDA 1 Dokumentace a archivování, kde se po společnosti požaduje v rámci zabezpečení bezpečnosti zařízení a produktu provést posouzení produktu s cílem nalézt a analyzovat rizika a nebezpečí [11], [21].
Je důležité zmínit, že organizace v automobilovém průmyslu využívají pro tvorbu FMEA dokumentace i různé referenční příručky analýzy poruch. Pro příklad ze skupiny amerických automobilek AIAG automobilka Ford Motor Company vydala příručku Ford Motor Company FMEA Handbook. Další příručky vydané jako podpora ke tvorbě FMEA dokumentace pocházejí například od automobilek PSA, Renault, Volvo, JLR… [37].
FMEA je živým dokumentem, který je pravidelně aktualizován a vyhodnocují se rizika i efektivnost stanovených opatření sloužících k eliminaci těchto rizik.
Tým FMEA
FMEA je prováděna týmem osob, které mají své odpovědnosti a kompetence.
Úroveň jejich znalostí FMEA by měla odpovídat jejich roli. Tým pro realizaci FMEA by měl být tvořen zadavatelem projektu, pracovníkem, který je za FMEA odpovědný, moderátorem FMEA, členy týmu a potřebnými odborníky [11].
FMEA a požadavky na kvalitu
Požadavky na kvalitu a provádění realizace produktu jsou jedním z hlavních vstupů pro plánování kvality. To platí i pro FMEA, u které je potřeba mít vyjasněné požadavky vstupující do vývoje produktu. Podle toho, od které zainteresované strany požadavky pocházejí, je lze kategorizovat následovně [22]:
14
Požadavky legislativy a předpisů
Požadavky zákazníka
Požadavky ze strany dodavatele
Rozdělení FMEA
V literatuře lze najít různé způsoby rozdělení metody FMEA. Podle D. H.
Stamatise jsou rozlišeny čtyři základní typy FMEA [21]:
FMEA návrhu produktu
FMEA procesu
FMEA systému
FMEA služby
FMEA návrhu produktu je dále rozdělena na FMEA strojů, FMEA softwaru, FMEA prostředí a FMEA logistiky [21].
FMEA systému analyzuje systémy a subsystémy již v raném stádiu a je zaměřena na interakce mezi systémy a elementy systému [21].
Všechny tyto typy FMEA i další vycházejí ze dvou základních typů, od kterých jsou odvozeny výše uvedené typy FMEA. Jsou jimi:
FMEA produktu
FMEA procesu
FMEA produktu hodnotí požadované funkce systému a produktu až k vysvětlení (interpretaci) vlastností a charakteristik (znaků). Přitom jsou posuzovány možné odchylky a jsou definována opatření ke splnění požadavků.
FMEA procesu hodnotí všechny postupy vedoucí k výrobě produktů a systémů až k požadavkům na různé faktory, které ovlivňují samotný proces. Současně jsou posuzovány možné odchylky a jsou definována opatření ke splnění postupů a charakteristik (znaků) [11].
V současné době jsou v automobilovém průmyslu uplatňovány dva přístupy k metodě FMEA – metodologie dle německého standardu VDA 4.2, kap. FMEA produktu, FMEA procesu a metodologie dle amerického standardu QS 9000 od AIAG. S ohledem na praktickou část této práce bude dále popsána metoda FMEA dle metodiky VDA 4.
1.5.1 Postup realizace FMEA dle VDA 4
Jak už bylo popsáno výše, FMEA procesu je zaměřena na posouzení postupů ve výrobě ve výrobě produktů a systémů. Vypracování FMEA by mělo proběhnout v co
15
možná nejranějším okamžiku. Časový průběh je nutné zkoordinovat s plánem projektu a je potřeba zapojit zákazníka i dodavatelé [11].
Cílem FMEA je úspěšném zvládnutí vysokých nároků zákazníka na trvalou kvalitu a optimalizace nákladů na proces a produkt. K posuzování slouží jednotný model, který vede k efektivnímu vypracování FMEA. Procesní model DAMIC souží jako návod pro realizaci metody v organizaci [11].
Tabulka 1 Model DAMIC a jeho fáze [11], [29]
Fáze DEFINICE
V této fázi jsou nejdříve stanoveny mezní podmínky a předpoklady k efektivnímu provedení FMEA. Mezi tyto podmínky je možno zařadit [11]:
Stanovení rozsahu a cíle FMEA
Nastavení časového rámce FMEA, který bude zasazen do harmonogramu projektu
Zadání (dohody a obstarání pracovních podkladů - např. technologické postupy, montážní a kontrolní plány, specifické hodnotící tabulky, zákonné předpisy, výsledky z předchozích analýz – QFD, analýza nebezpečí)
Rozsah činností - rozdělení úkolů ve fázi definice - vedoucí projektu, odpovědná osoba za tuto fázi, moderátor FMEA a členové týmu
vytvoření týmu FMEA
Zajištění zdrojů a podpory vedení
Určení podpůrných nástrojů - pracovní prostředky (vývojový diagram, aktualizace, archivace, šíření informací během FMEA) a metody (kontrolní seznamy, myšlenkové mapy, brainstorming)
Definování dokumentace
Způsoby komunikace
16 Fáze ANALÝZA
Časově nejnáročnější, ale zároveň nejvýznamnější, je fáze analýzy. Při aplikaci metody FMEA je analyzovaný proces považován za systém, který se skládá z řady prvků.
Každý prvek v systému plní určité funkce. Cílem této analýzy je systematické zjišťování požadavků a rizik.
Fáze analýza je rozložena do pěti kroků [11]:
1. Analýza struktury systému 2. Analýza funkcí systému
3. Analýza vadných funkcí systému 4. Analýza akcí
5. Optimalizace
1. Krok – Analýza struktury
První krok by měl dát určitý přehled o pozorovaném procesu, mělo by být jasné ohraničení a popis rozhraní a také stanoveny odpovědnosti. Na úrovni pozorování procesu je systém rozložen do několika prvků. Tyto prvky jsou hierarchicky uspořádány a proto je možno je užít k popisu strukturálních souvislostí. Do jaké míry se bude struktura dále podrobně analyzovat, záleží na mnoha faktorech. V procesní FMEA lze za nejnižší úroveň pokládat takzvaná 5M (člověk, stroj, materiál, metoda, prostředí) a těmi znázornit všechny důležité faktory vlivů [11].
2. Krok – Funkční analýza
Vypracování FMEA procesu pokračuje identifikováním funkcí (požadavků) týkajících se každého procesu (každé funkce). Požadavky (funkce) jsou výstupem každé operace a vztahují se k požadavkům na produkt. Tyto požadavky poskytují popis toho, čeho by se v každé operaci mělo dosáhnout. Požadavky poskytují týmu základ pro identifikování možných způsobů poruch [11].
Mezi hlavní cíle této analýzy patří vytvořit přehled o postupech v procesu, dále přehled o vztazích příčina – následek, ověření oproti plánování procesu a položení základu pro analýzu chybných funkcí či vad. Díky struktuře systému popsané pomocí systémových prvků je možno každý systémový prvek analyzovat tak, jak je třeba s ohledem na jeho funkce a chybné funkce, které se týkají průběhu v systému. Když bude působit několik
17
systémových prvků společně, je třeba stanovit např. strom funkcí, vývojové diagramy, funkční síť [11].
Mezi zdroje informací, které jsou pro tým užitečné při směřování a vedení diskuzí o příslušných požadavcích patří [11]:
D-FMEA
Výkresy a projektová dokumentace (BOM, Explosion drawing)
Rozpiska procesu
Matice vztahů (charakteristik)
Interní a zákaznické neshody, tj. známé způsoby poruch vycházející z minulosti (interní scrap, PPM)
Údaje o kvalitě a bezporuchovosti z minulosti
Po stanovení předmětu analýzy tým přezkoumá informace z předchozích projektů.
Oblasti přezkoumání by měly zahrnovat:
Získané poznatky z předchozí realizace návrhu produktu a procesu.
Jakékoli dostupné informace, které tvoří nejlepší praktiky (směrnice, normy), identifikace standardních dílů nebo metody ochrany proti chybám [11].
Tým použije dostupné informace o charakteristikách kvality z podobných projektů v minulosti např. First Time Quality (FTQ), First Time Through (FTT), způsobilosti procesu (Cpk a Ppk), které jsou užitečným vstupem pro stanovení hodnocení závažnosti, výskytu a detekce [11].
3. Krok – Analýza vad
Cílem této analýzy je nalezení možných chybných funkcí, které budou přiřazeny ke struktuře systému a funkcím a propojení chybných funkcí ke strukturám chybných funkcí.
Analýza vad je základ pro obrázek chybných funkcí ve formuláři. Pro každý systémový prvek je nutné provést analýzu vad. Chybná funkce musí být jednoznačně popsána.
Potencionální vadu je třeba posoudit a zhodnotit pro každý procesní krok. V tomto kroku je vhodné použít Brainstorming a týmovou práci, protože lidé na různých pozicích mají odlišný pohled na výrobek a proces. Bereme v úvahu pouze relevantní potencionální vady, které mohou nastat na konkrétním procesním kroku, tzn. bereme v úvahu 100 % vstup. Po analýze potencionálních vad definujeme následky a pátráme po příčinách. Ve FMEA procesu je třeba brát v úvahu v každém kroku struktury 5 kategorií, kde budou
18
analyzovány kořenové příčiny, a to: Man (operátor), Machine (stroj), Material (materiál), Method (metoda) a Environment (prostředí) [11], [23].
4M+E
MAN (ČLOVĚK)
MATERIAL (MATERIÁL)
METHOD (METODA)
MACHINE (STROJ)
ENVIRONMENT (PROSTŘEDÍ)
Obrázek 1 Zobrazení kategorií 4M+E
Preventivní opatření
Preventivní opatření jsou vztažena k potencionální příčině a díky nim je možné stanovit hodnotu pravděpodobnosti výskytu pro sériový proces včetně doložitelnosti (opatření, kdo a kdy). Po užití opatření k odhalení v procesu a také prokázání účinnosti opatření k zamezení, se hodnocení výskytu potvrdí nebo upraví dle výsledku opatření k odhalení. To znamená, že výskyt je snížen nebo zvýšen v případě detekce s výsledkem NOK – tzn. potvrdí se porucha (vada). Příklady preventivních opatření pro 5 kategorií (stroj, operátor, materiál, metoda, prostředí) jsou uvedeny níže [11], [23]:
Stroj:
plán údržby (stroje, přípravky apod.)
školení seřizovače
školení operátora
šablona na přípravku
uvolnění výroby prvního kusu
DUMMY vzorky
19
konstrukce přípravku navržena jako Poka – Yoke
způsobilost výrobního zařízení (Cmk)
způsobilost procesu (Ppk, Cpk)
kontrola uvolnění výroby dle vzorkovníku etiket Operátor:
školení operátora
školení manipulanta
tréninkové pracoviště
pracovní a ochranné pomůcky (BOZP, šablony apod.)
vizuální pomůcky, kalibry, přípravky, měřidla
znalostní databáze (Lessons Learned)
pracovní postupy/instrukce
Design for Manufacturimg
Design for Assembly
katalog vad
pracovní list pro dekorativní hodnocení Materiál:
materiálový list pro dodavatele
definice pozice a velikost DMC/QR kódu pro dodavatele
balící předpis interní nebo pro dodavatele a jeho schválení
FIFO, logistické pokyny
důkladná specifikace a schválení materiálu pro dodavatele Metoda:
pracovní postupy doporučené zákazníkem nebo dodavatelem
historicky ověřené metody/parametry technologických celků nebo strojů
Poka – Yoke
Environment (prostředí):
5S
monitoring pracovního klimatu (vlhkost, teplota, osvětlení)
ESD oblečení, pracoviště
ESD audit pracoviště
20 Opatření detekce
Pomocí opatření detekce je možné stanovit hodnotu odhalitelnosti v sériovém procesu včetně doložitelnosti (opatření, kdo a kdy). Pro příklad jsou uvedeny opatření detekce [11], [23]:
Vizuální kontrola / Dvojitá vizuální kontrola
Senzor / čidlo (přítomnost dílů, správná poloha dílů apod.)
3D Měření (SPC)
100 % test těsnosti
100 % kontrola elektrických funkcí
Kontrola přítomnosti značek: těsnost (D), el. test (E), čistící stanice (R)
Automatický sken štítku
Automatické sledování parametrů stroje
Odhalitelnost je třeba také brát v úvahu při tvorbě plánu kontroly a řízení. U hodnoty detekce bereme také v úvahu, kdy a jak účinně jsme schopni odhalit potencionální poruchu/vadu např. v rámci A-Sample (prototyp) nebo B-Sample (ALU nástroje) nebo C- Sample (sériové nástroje/materiály a montážní linka) [23].
4. Krok - Analýza opatření
Hlavním smyslem preventivních opatření je připravit se na potencionální rizika.
Cílem je omezit TOP rizika na definovanou úroveň. Opatření se posuzují vždy z pohledu kvalita – čas – cena. Nejčastěji se pracuje s riziky TOP 5, TOP 10, Paretovou analýzou nebo Maticí rizik. Zákazník je o TOP rizicích informován formou krycího listu. Ten podepisuje jak zákazník, tak tým. Je možné setkat se s hodnotou definovanou zákazníkem, která vymezuje hranici pro nastavení nápravných opatření (např. RPN=80 u FMEA procesu). Každé opatření (preventivní, detekce, nápravné) musí mít odpovědnou osobu, termín, status a popis opatření. Mezi hlavní cíle této fáze patří zajištění opatření pro snížení rizika buď zlepšením odhalitelnosti nebo snížením pravděpodobnosti výskytu (prevence) nebo obojího [11], [23].
a) Opatření k zamezení
Toto opatření ve vývoji slouží k optimálnímu plánování procesu, aby pravděpodobnost výskytu možné vady byla co nejmenší.
Mezi tato opatření k zamezení při plánování procesu lze například zařadit [11]:
21
Následující díl nelze nasadit
Tvarově vázaná poloha
Obouruční ovládání u strojů aj.
b) Opatření k odhalení
Díky tomuto opatření k odhalení při plánování procesu budou nalezeny možné vady nebo příčiny. Tato opatření musí být jednoznačně popsána a zároveň musí být zajištěna sledovatelnost, například prostřednictvím odkazu na Plán kontroly a řízení.
Mezi tato opatření k odhalení lze uvést například [11]:
Výběrovou kontrolu
Vizuální kontrolu pomocí katalogu vad
Zkoušku rozměrů pomocí posuvného měřítka Za stav resp. status opatření lze považovat [11]:
a) Neupraveno – probíhá shromáždění nápadů, zatím nebyla započata realizace opatření.
b) V rozhodování – opatření je nadefinováno, ale zatím o něm není rozhodnuto, tzn. je vypracován návrh k rozhodnutí o opatření
c) V úpravě – opatření již bylo rozhodnuto, ale zatím není zrealizováno
d) Ukončeno – tato uzavřená opatření jsou zrealizována. Je prokázána a zdokumentována jejich účinnost a také proběhlo jejich následné hodnocení
e) Zamítnuto – pokud jsou tyto opatření zamítnuta, je třeba je zdokumentovat Hodnocení
Při samotném hodnocení se vyhodnotí riziko, které je spojeno s každou příčinou vady. Ve stavu vývoje a plánování se k hodnocení rizika přiberou již zaznamenaná opatření k odhalení a odstranění.
Značení
S … význam vady
O … pravděpodobnost výskytu příčiny vady
D … pravděpodobnost odhalení vzniklé příčiny vady, vady nebo následku vady Je zde použita hodnotící stupnice od 1 - 10, přičemž číslo 10 odpovídá nejvyššímu možnému příspěvku k riziku [11].
22 Význam
Toto hodnotící číslo se stanovuje pomocí významu následku vady. Například se přiřadí číslo 10 nebo 9 v případě, kdy vada narušuje bezpečnost, porušuje se dodržování zákonných předpisů nebo představuje ohrožující riziko (ohrožení operátora). Číslo 1 je přiřazeno tehdy, pokud následkem vady je velmi nepatrné narušení funkce [11].
Jsou vypracovány hodnotící katalogy pro sledovatelné hodnocení.
Opatření k odhalení /zamezení
Pro příčiny vady se zadají hodnoty pravděpodobnosti výskytu a odhalení dle účinnosti prováděných opatření k odhalení/zamezení [11].
Pravděpodobnost výskytu
Popisuje pravděpodobnost výskytu dané příčiny vady v procesu, přičemž jsou zohledněna příslušná opatření k zamezení. Hodnotící číslo – relativní odhad dle aktuálního stavu poznatků (například poznatky expertů, interní/externí reklamace). Například se přiřadí číslo 10, když se sledovaná příčina vady vyskytuje s vysokou pravděpodobností, neexistují žádná opatření k zamezení nebo není známa účinnost opatření [11].
Pravděpodobnost odhalení
Hodnocení pravděpodobnosti odhalení probíhá se zohledněním všech vypsaných opatření k odhalení v rámci celého výrobního procesu. Například se přiřadí číslo 10, pokud je nepravděpodobné nebo nemožné, že bude vada včas odhalena, nebo neexistují opatření k odhalení [11].
5. Krok - Optimalizace
Mezi hlavní cíle fáze optimalizace lze zahrnout zjištění opatření, která jsou nutná ke zlepšení, kontrola účinnosti realizovaných opatření a jejich dokumentace a odhad rizika.
Pokud vyplyne, že opatření nedosáhlo požadovaného výsledku, musí fáze optimalizace probíhat do té doby, než bude dosaženo akceptovatelného výsledku. Opatření jsou vždy posuzována z pohledu kvalita - čas - cena. Cílem je dostat RPN na definovanou úroveň danou zákazníkem nebo interním týmem.
Optimalizace probíhá v následujícím pořadí [11]:
Proběhne změna procesu, aby bylo možné vyloučit příčinu vady, popřípadě udržení následku vady s nepatrným významem
Zvýšení stability procesů, aby bylo možno minimalizovat pravděpodobnost výskytu příčiny vady
Účinnější odhalení chybných funkcí
23 Hodnocení rizik
Použije se hodnocení pro význam, pravděpodobnost výskytu a pravděpodobnost odhalení. Vysoká hodnota významu vady poukazuje na vysoký potenciální rozsah škody.
Vysoká hodnota pravděpodobnosti výskytu vady poukazuje na častý výskyt příčiny vady.
Vysoká hodnota pravděpodobnosti odhalení vady upozorňuje na to, že opatření k odhalení není vhodné k efektivnímu odhalení chybné funkce a nemůže tím pádem účinně potvrdit význam vady [11].
Matice rizik
Podstata hodnocení rizika spočívá v rozhodnutí, zda můžeme riziko přijmout, a pokud ne, jaká opatření musíme realizovat, abychom riziko odstranili nebo alespoň omezili na přijatelnou míru. Matice rizik umožňuje klasifikaci do tříd rizik pomocí tabulkového přiřazení, dle kterého lze také zohlednit nelinearity a rozdílné závažnosti škod. Tento způsob zobrazení umožňuje snadno určit priority, kterým je třeba věnovat se přednostně při účelné prevenci. Matice rizik je grafické zobrazení významu a výskytu; významu a detekce; významu, výskytu a detekce. Dosažené hodnoty pak charakterizují rozložení rizik v systému a umožňují vytipovat nejzávažnější rizika, na která by měla být soustředěna pozornost v prvé řadě [11], [24].
Úroveň priority rizika RPN
Součin třech hodnotících čísel . Může nabývat hodnot od 1 do 1000 [11].
Výsledek
Výsledkem fáze analýzy je dokumentace k FMEA, která existuje po ukončení této etapy [11]:
Termínový plán pro 2. až 5. krok FMEA
Stanovené rozsahy FMEA jsou zpracovány dle stanovení cíle
Struktura systému
Struktura funkce/funkční síť
Struktura chybové funkce/chybová síť
Katalogy hodnocení
Hodnocení
Optimalizace
24 Fáze ROZHODNUTÍ O OPATŘENÍ
V této fázi se posuzují možná opatření, která byla vypracována v týmu a posuzují se z hlediska času, nákladů a potřebných zdrojů. Výsledkem je plán realizace opatření, kdy jsou přiřazeny zdroje, termíny a odpovědnosti [11].
Fáze IMPLEMENTACE
V této fázi se provádí jednotlivá opatření, sleduje se termín realizace jednotlivých opatření a provádí se nová hodnocení. Pokud přinesla opatření očekávaný úspěch, je opatření uzavřeno. Pokud se opatření neobhájila, je nutné je znovu rozběhnout, sledovat termíny a nově hodnotit opatření. Výsledkem je závěrečná zpráva, jejímž obsahem jsou mimo jiné cíl FMEA, předpoklady, pomůcky, termínový rámec a účastníci, shrnutí důležitých poznatků a zbytková rizika [11].
Fáze KOMUNIKACE
V této fázi se komunikují, prezentují a zaznamenávají výsledky všech předcházejících fází. Součástí této fáze je vytváření znalostí a předávání těchto znalostí ostatním. Využívá se „péče o znalosti“ (aktualizace, strukturalizace) [11], [23].
1.5.2 Srovnání metody FMEA dle VDA 4 a metody FMEA dle AIAG Metoda FMEA dle VDA 4
V nové metodice VDA 4 je pro aplikaci metody FMEA navržen procesní model
„DAMIC“, který je složen z dílčích procesů – Definice, Analýza, Rozhodnutí o opatření, Realizace, Komunikace.
Pro každý z těchto dílčích procesů jsou blíže rozpracovány cíle, časový rámec, zadání, rozsah provádění činností pro jednotlivé zainteresované pracovníky, pracovní prostředky, metody, ukazatele (měřítka), dílčí kroky, hodnocení rizik a způsob, jakým bude probíhat komunikace dílčích a konečných výsledků. Toto rozpracování podává bližší informace pro praktickou realizaci dílčích procesů.
Na rozdíl od referenční příručky FMEA dle AIAG je třeba brát v úvahu v každém kroku struktury 5 kategorií, kde budou analyzovány kořenové příčiny, a to: Man (operátor), Machine (stroj), Material (vstupy – materiál), Method (metoda) a Environment (prostředí).
V této metodice se při rozhodování o realizaci opatření doporučuje použít:
- mezních hodnot jednotlivých kritérií, - matice rizik,
25 - Paretovy analýzy,
- úroveň RPN, z které se bude vycházet, pokud bude naplánováno opatření.
Za nedostatek z pohledu uživatele považuji obecně zpracované hodnotící tabulky [10].
Metoda FMEA dle AIAG
Referenční příručka FMEA slouží jako pomůcka při vypracování FMEA návrhu produktu a FMEA procesu. Tato příručka nedefinuje požadavky, ale napomáhá vysvětlit otázky týkající se vypracování obou FMEA. Metody DFMEA a PFMEA, které jsou popsány v tomto 4. vydání referenční příručky FMEA, zahrnují metody související s návrhem produktu a metody související s procesem ve výrobních a montážních operacích [25].
Čtvrté vydání metodiky FMEA z roku 2008 navazuje na metodické zpracování předchozích metodik v rámci standardu QS 9000. Jedním z přínosů této metodiky je, že jsou zde konkrétně vymezeny postupy ověřování návrhu procesu před uvolněním do sériové výroby – přehledné hodnotící tabulky. Dalším přínosem je přístup, který nedoporučuje rozhodovat o prioritách opatření ke zmírnění rizik pouze na základě porovnání hodnoty rizikového čísla s kritickou hodnotou. Je třeba provést komplexní vyhodnocení všech dílčích kritérií (význam, výskyt a odhalitelnost vady), s důrazem na význam vady. Přínosem této metodiky je i to, že dělá rozdíl mezi plánovaným a účinným opatřením [10].
1.5.3 Pokročilé přístupy k metodě FMEA Slabé stránky rizikového čísla (RPN)
Hodnota rizikového čísla umožňuje upozornit na takové vady, kterým by se měla věnovat pozornost prioritně. Vada s vysokým rizikovým číslem může v tom nejhorším případě ohrozit i lidský život. Samotný výpočet RPN má mnoho slabých stránek. Jedním z nedostatků je, že například u hodnocení všech tří kritérií hodnotou 4, je výslednou hodnotou RPN 64. Naopak příklad, kde kritéria jsou ohodnocena čísly 3,10,1, je výslednou hodnotou RPN 60. Při samotné analýze těchto vad a k nim příslušných kritérií pro výpočet RPN se přichází na to, že první příklad není až tak nepřípustný oproti příkladu druhému.
Pokud by bylo hodnoceno pouze RPN, je v prvním příkladě vyšší, než v druhém. Samotné hodnoty RPN nejsou až tak závažně hodnoceny na rozdíl od druhého příkladu. Zde je sice RPN nižší, ale výskyt je ohodnocen hodnotou 10, což znamená velmi vysokou pravděpodobnost výskytu vady ( sto na tisíc prvků/vozidel) [26].
26
Dalším slabou stránkou RPN je několikanásobná opakovatelnost hodnoty RPN, i když jednotlivé vady mají úplně odlišné hodnoty kritérií. Příkladem může být hodnota RPN 64, kterou je možné získat různými kombinacemi třech hodnotících kritérií [26].
Různé kombinace významu, výskytu a odhalitelnosti mohou vytvářet shodné hodnoty rizikového čísla (viz ukázka v tabulce 2), nicméně závažnost rizik může být zcela odlišná. Například pokud zvážíme dvě různé situace, kdy hodnoty kritérií jedné varianty jsou 4, 5, 2 a druhé varianty 2, 4, 5. Obě tyto varianty budou mít hodnotu RPN totožnou ( a ), avšak dopady těchto dvou situací nemusí být stejné. Shodná riziková čísla mohou mít za následek například plýtvání času a zdrojů anebo v některých případech nemusí být tyto situace s vysokým rizikem vůbec řešeny [26].
Tabulka 2 Modelové příklady při hodnocení rizika možných vad a potřebná opatření [8]
Klasická metoda FMEA a její způsob výpočtu rizikového čísla trpí některými nedostatky. Z tohoto důvodu bylo v literárních publikacích navrženo několik alternativních přístupů, které vedou k vyřešení některých nedostatků klasického způsobu výpočtu rizikového čísla [27].
Přístup fuzzy FMEA
Jedním z nových přístupů je využití fuzzy logiky. Tento přístup využívá hodnocení logických výroků mírou pravdivosti. Aplikace této logiky umožňuje využít namísto hodnocení kritérií čísly 1-10 slovního zápisu hodnocení. Tento způsob umožňuje snížit míru nejistoty jednotlivých zainteresovaných osob při stanovení úrovně jednotlivých kritérií. Jednotlivé proměnné této fuzzy logiky mohou nabývat nejen hodnot 0 nebo 1, ale i hodnotu spadající do jejich intervalu . Tedy stupeň pravdivosti ve fuzzy se
27
pohybuje mezi 0 a 1 a není omezen na dvě pravdivostní hodnoty (1 – pravda; 0 – nepravda), jako v klasické výrokové logice. Poskytuje více realistický rámec pro lidské rozhodování než dvouhodnotová logika. Nicméně, využití přístupu fuzzy logiky je zavádějící, poněvadž vývoj a testování fuzzy pravidel je vcelku složitá a hlavně časově náročná činnost [27].
Přístup Cost-based FMEA
Dnešní přístupy k FMEA vcelku opomíjí zahrnutí nákladů, které jsou spojeny s možností výskytu předdefinovaných vad a s jejich naložením, ačkoliv nezohlednění tohoto hlediska může vést k chybám při řešení důležitých otázek. Mohlo by jít například o definování preventivních a dalších opatření. Hlavním rozdílem oproti klasické FMEA je, že se kromě stanovených kritérií významu, výskytu a odhalitelnosti zohledňují i výdajové položky, které jsou spojeny s výskytem vad a náklady na jejich odstranění. Tato metoda je tedy vhodná pro porovnání a výběr různých alternativ návrhu, které napomáhají ke snížení celkových nákladů životního cyklu konkrétního systému [28].
Přístup vícekriteriálního rozhodování k metodě FMEA
Nedostatky spojené s malým počtem používaných kritérií v metodě FMEA (význam, výskyt, odhalitelnost), nemožnost zahrnout do výpočtu váhy a souvislosti mezi jednotlivými kritérii lze omezit využitím vícekriteriálních rozhodovacích metod. Zvýší se tím i specifičnost FMEA, protože se změní původní universální kritéria na kritéria, která jsou pro danou oblast specifická a změní se i počet kritérií, tzn. ze tří kritérií na počet, který je potřeba pro přesnější určení RPN v dané oblasti. Tímto se sice snižuje universálnost FMEA, ale za to je umožněno přesnějšího určení rizikového čísla. Při změně kritérií bude možné stanovit i kritéria dle oblasti, ve které bude metoda FMEA použita.
Přizpůsobením kritérií bude možné dosáhnout přesnějšího vyhodnocení rizikového čísla [28].
Vícekriteriální rozhodování
Posláním vícekriteriálního rozhodování je určit konečnou množinu variant, které jsou hodnoceny na základě stanovených kritérií. Dle způsobu zadání množiny přípustných variant lze rozdělit úlohy vícekriteriální rozhodování na [29]:
Úlohu vícekriteriálního hodnocení, přičemž množina přípustných variant je zadána ve formě konečného seznamu
Úlohu vícekriteriálního programování, přičemž množina přípustných variant je vymezena souborem podmínek, které musí splňovat rozhodovací alternativy, aby byly přípustné
28
Teorie vícekriteriálního rozhodování je založena na matematickém modelování.
Cílem rozhodování je vybrat takovou variantu, která je ohodnocena nejlépe dle daných kritérií, tzn. vybrat optimální variantu. Jeho snahou je potlačit intuitivní rozhodování.
Kromě seznamu kritérií, která nepřímo formulují cíl rozhodovací analýzy, je nutné mít i seznam variant, na základě kterého je vybráno rozhodnutí.
V případě malého počtu alternativ a kritérií poskytne nejlepší výsledky zkušený hodnotitel. Přínosem vícekriteriálního hodnocení je především to, že hodnotiteli umožní lepší orientaci ve velké množině alternativ.
Na začátku samotného rozhodování je třeba ujasnit si, o čem vlastně bude rozhodováno, jakých cílů se snažíme dosáhnout a jaká hlediska je potřeba při rozhodování zohlednit. K tomuto je nutné zvolit si i časový horizont, ke kterému bude výsledek rozhodování směřovat.
Nejnáročnějším krokem v rozhodovacím procesu je právě ta část, kdy je nutné vyjasnit, co je v dané situaci považováno za optimální řešení. Pro posouzení stupně optimality rozhodnutí se nabízí různá kritéria. Varianty je možné seřadit různými způsoby, například od nejlepší po nejhorší variantu nebo na efektivní a neefektivní varianty [35], [30].
Mezi metody vícekriteriálního hodnocení patří například metoda FMEA, metoda MAFMA a její AHP technika a spousta dalších [30].
