FMEA

[jafar akbari]

پيش نويس FMEA

 

آناليز  و تحليل حالت خطاي بالقوه و نتايج  آن روشي سيستماتيک براي شناسايي و پيشگيري از وقوع خطاهاي بالقوه موجود در طرح محصول، محصول و فرآيند توليد آن ميباشد. اين روش بيشتر بر پيشگيري از بروز عيب و افزايش ايمني تمرکز دارد.

 

در FMEA سنتي ابتدا خطاهاي بالقوه يا خرابيهاي احتمالي موجود به وسيله عدد الويت ريسک        (Risk Priority Number) الويت بندي ميشوند و سپس بر اساس الويت هر خطا، اقدامات اصلاحي لازم در راستاي بر طرف نمودن آن صورت ميگيرد.

 

عدد الويت ريسک(RPN) با حاصلضرب سه شاخص: رخداد (Occurrence)، وخامت (Severity) و کشف (Detection) معرفي شده است.

 

تخصيص امتياز به دو شاخص وخامت و کشف كاري کاملا ً تئوري و بدون مقياس جهاني است. همچنين عدد الويت ريسک (RPN) حاصلضرب سه عدد تئوريك مي باشد که به عنوان يک معيار نمي شود بر آن تكيه  کرد. ولي در عين حال با وجود  محدوديتها و مشکلاتي که FMEA سنتي دارد، بسياري از صنايع از آن استفاده ميکنند.

 

اين مقاله، در خصوص عيوب FMEA سنتي و معرفي روش جديدي از FMEA مبتني بر هزينه دوره عمر بحث مي شود به طوريکه در اين روش ريسک خطا با معيار هزينه اندازه گيري ميشود. خطايي که منجر به هزينه بالاتري شود، در الويت اقدام اصلاحي قرار ميگيرد.

 

1- مقدمه

 

1-1- مقدمه اي بر FMEA

 

حدودا  45 سال از کاربرد روش FMEA در دنيا ميگذرد. تلاش به منظور جلوگيري از رخداد خطا در هنگام طراحي، ايجاد و توسعه محصولات توليدي و فرآيندها و نيز پيش بيني خطا و پيدا کردن کم هزينه ترين راه حل براي جلوگيري از بروز خطا از اهم دلايل بکار گيري اين روش ميباشد.

 

تجزيه و تحليل حالات خرابي بالقوه و اثرات آن (FMEA) ابزاري است که در صنايعي چون صنعت خودروسازي، صنايع هوايي، صنعت الکترونيک و ساير صنايع به طور وسيعي مورد استفاده قرار ميگيرد. از اين ابزار براي شناسايي، الويت بندي، برطرف نمودن خرابيهاي بالقوه شناسايي شده، مشکلات و خطاهاي يک سيستم در دست طراحي يا توليد استفاده ميشود.

 

كه بدين ترتيب  از عدد الويت ريسک (RPN) جهت اندازه گيري ريسک و وخامت خطاي بالقوه استفاده ميشود. RPN حاصلضرب سه آيتم رخداد (O) ، وخامت (S) و کشف (D) ميباشد.

 

كارشناسان  عموما ً " علل ريشه اي" و " اثرات نهايي" خطاهاي بالقوه زير سيستمها يا اجزاء يک سيستم را تجزيه و تحليل ميکنند ولي نوعا ً ارتباط دقيقي بين اين دو برقرار نميکنند. بنابراين با بکارگيري FMEA اين تجزيه و تحليل پيرامون  حالات خطاهاي بالقوه سازماندهي ميشود، به طوريکه بين علل موجود و اثرات ناشي از آنها ارتباط موثري برقرار ميگردد.

 

اصولا، يک آناليز  دقيق و کامل مثل FMEA سناريو محور، ميتواند جهت درک کليه اثرات مياني موجود بين علل اوليه و اثرات نهايي آنها مورد استفاده قرار گيرد.

 

1-2- عيوب  FMEA سنتي

 

بطور جداگانه دو تعريف مجزا براي  آيتم کشف D در FMEA وجود دارد:

 

1- خطا اگر قبل از رسيدن به دست مشتري مورد شناسايي قرار بگيرد، احتمال آن چقدر است؟

 

2- خطا قبل از اينکه منجر به بروز خرابي گردد، و توسط مشتري شناسايي گردد، احتمال آن چقدر است؟

 

كه اين دو تعريف، کاربران FMEA را هنگام امتيازدهي به شاخص کشف(D) سردرگم ميکند. ما سعي داريم چه چيزي را اندازه گيري يا مشخص کنيم؟

 

چقدر آسان است که خطا را کشف کنيم؟    جاييکه خطا انجام خواهد شد؟

 

 

 

ويا زمانيکه خطا اتفاق خواهد افتاد . ( زمانيکه محصول نزد سازمان يا در اختيار مشتري است.)؟

 

يا از طرفي آيا ما سعي داريم ميزان مشکل يا آسان بودن جلوگيري از بروز خطا را اندازه گيري کنيم؟

 

پارامتر هاي که براي محاسبه RPN استفاده ميشوند متغيرهايي با مقياس تئوريك هستند که بيشتر در سرويسهاي خدماتي قابل رتبه بندي مثل هتلها، رستورانها، سينماها و غيره ...مرسوم هستند. داده هاي تئوري رتبه يا درجه را نشان ميدهند و به دليل عدم وجود رابطه اي تابع مانند، نميتوان اعدادي که در فاصله بين دو رتبه قرار دارند را به آنها نسبت داد. بنابراين RPN که در آن حالت حاصلضربي از سه متغير مستقل است، نمي تواند شاخصي دقيق و مناسب براي اندازه گيري ريسک خطا باشد.

 

دربررسي هاوتحقيقات اخير  FMEAبر روي محدوديتهاي FMEA سنتي، با بکارگيري مدل هاي اندازه گيري مختلف، توجه به سناريوهاي خطاي چندگانه و ترکيب کردن تجزيه و تحليل حساسيت، تمرکز دارند.

 

اين نگرشهاي  جديد FMEA به برخي از مشکلات مطرح شده در قسمت قبل پرداخته اند ولي هنوز به طور روشن و کافي چگونگي: 1- مشخص شدن  هزينه خطا، 2- بررسي وتجزيه و تحليل حساسيت كار، 3- روش مناسب در خصوص تشخيص امتياز شاخص کشف، را بيان ننموده اند.

 

بررسي  که در اين مقاله ارائه شده است طبق آخرين مطالعات انجام شده بر اساس وزن دهي به هزينه طول عمر مورد انتظار خطاي بالقوه، طي اولين مراحل طراحي و ساخت ميباشد.

 

لذا با معرفي هزينه به عنوان شاخصي براي اندازه گيري ريسک خطا، عيبهاي  FMEA سنتي تا حدودي برطرف خواهند شد.

 

خطاها ممکن است در هر مرحله اي از دوره عمر محصول يا خدمت رخ دهند. دوره عمر در اينجا مراحلي نظير: طراحي، توليد يا ارائه نمونه زني آزمايشي، آماده سازي و توليد انبوه فرض شده است. در صورتيکه پيدايش و کشف خطا در مراحل جداگانه و دورتري نسبت به هم رخ دهند، هزينه خطا    بيشتر ميشود.

 

2- روش  FMEA

 

2-1- RPN سنتي

 

از RPN جهت ارزيابي ريسک خطا، در FMEA سنتي از سه شاخص رخداد، وخامت و کشف استفاده ميشود. امتيازدهي به هر يک از اين شاخصها عددي بين 1 و 10 ميباشد.

 

آيتم رخداد از احتمال رخ دادن خطا و علت بروز خطا سرچشمه ميگيرد. رخداد طي سالهاي اخير توسط تعداد زيادي از صنايع الکترونيک و خودروسازي امتيازدهي شده است. عدد 10 در جدول امتيازدهي رخداد معادل اينست که خطا حتما ً رخ ميدهد (در تمام موارد رخ ميدهد) و عدد 1 معادل اينست که خطا بسيار بعيد يا غيرممکن است که رخ دهد ( يک خطا در يک ميليون مورد).

 

آيتم  وخامت به اثر نهايي خطا اختصاص دارد و آن را اندازه گيري ميکند. در تعيين مقدار شاخص وخامت عدد 1 معادل اين است که خطا اثري بر هيچ چيز يا هيچ کس ندارد. عدد 10 معادل اين است که اثر خطا، خطر جاني يا توقف کارکرد طرح يا ط توليد را به دنبال دارد.

 

آيتم کشف، بر اساس احتمال کشف خطا از طريق بازنگري طرح، بازرسي و آزمون حين فرآيند و کنترل کيفيت محصول مي باشد. در امتيازدهي به شاخص کشف، عدد 1 معادل اين است که حالت خطا حتما ً شناسايي ميشود و عدد 10 معادل اين است که کشف حالت خطا غيرممکن است.

 

نتيجه حاصلضرب اين سه شاخص ( رخداد، وخامت و کشف) RPN يا عدد الويت ريسک را در اختيارمان ميگذارد. عدد RPN نشان دهنده ريسک هر حالت خطا مي باشد و هر خطايي که داراي RPN بيشتري باشد داراي ريسک بيشتري است و در الويت بررسي و اقدامات اصلاحي قرار دارد.

 

2-2- FMEA براساس هزينه چرخه عمر

 

جهت برطرف کردن ابهام موجود در اندازه گيري احتمال کشف و استدلال غيرمنطقي ضرب نمودن سه شاخص تئوريك ، روش جديدي با نام FMEA براساس هزينه دوره عمر ايجاد شده است تا عيب هاي روش قديمي را بر طرف نمايد. FMEA  براساس هزينه دوره عمر، ريسک خطا را بر اساس هزينه اندازه گيري مي کند. هزينه زباني عمومي و جهاني است که به سادگي مي تواند توسط مهندسان و سايرين درک شود.

 

بنابراين هزينه خطاهاي بالقوه شناسايي شده، مي تواند با استفاده از فرمول ساده زير محاسبه گردد:

 

Pi = احتمال رخداد يک خطاي خاص

 

Ci = هزينه مربوط به رخداد آن خطا

 

n = تعداد خطاهاي بالقوه شناسايي شده

كه شاخصهاي فوق را ميتوان در يك دياگرام  فراواني نيز نشان داد

فرض ميشود خطاهايي که از مرحله طراحي، ساخت نمونه آزمايشي، آماده سازي و نصب نشأت گرفته اند، جزو آن دسته رويدادهايي هستند که يک بار رخ ميدهند و احتمال رخدادشان به ستون فراواني اختصاص داده ميشود. خطاهايي که از مرحله مونتاژ يا توليد نشأت ميگيرند، ممکن است بيش از يکبار طي دوره عمر سيستم رخ دهند. بنابراين تواتر رخداد خطا طي يک دوره يک ساله، به ستون فراواني اختصاص داده ميشود.

 

شاخص رخداد مجدد خطا (Re-occurring) نشان دهنده اين است که آيا خطا طي دوره عمر يک بار رخ ميدهد يا ممکن است چندين بار رخ دهد. (مثلا ً مقدار رخداد مجدد براي خطايي که از مرحله طراحي نشأت گرفته است، برابر يک ميباشد.)

شاخص مرحله منشأ خطا (Failure Originate) نشان دهنده اين است که خطا اولين بار در کدام مرحله اتفاق افتاده و از کجا نشأت گرفته است.

شاخص مرحله کشف مرحله اي که خطا در آن شناسايي شده است را نشان ميدهد.

 

در مرحله هاي مختلف آغاز يا منشأ خطا ( طراحي، ساخت نمونه، آماده سازي و نصب و توليد) و مراحل کشف خطا( بازنگري طراحي، بازرسي، تست و آزمون، کاربري) قابل بررسي ميباشد.

به دليل خطاي طراحي، قطعه بايد دوباره طراحي شود، دوباره توليد آزمايشي شود و دوباره آماده سازي هاي لازم جهت توليد انبوه صورت گيرد. همچنين ممکن است بين هر کدام از اين فعاليتها تأخيري ايجاد شود. زمان بيکاري زماني است که سيستم به واسطه رخداد خطا قابل کابري نيست و اين زمان معادل از دست دادن فرصتها ميباشد.

عيوب وخطاها ممکن است در هر مرحله اي از دوره عمر اتفاق بيفتد. ولي ممکن است در همان مرحله و يا در مراحل بعدي کشف شود. در صورتيکه منشأ خطا و کشف آن در يک مرحله باشد، هزينه خطا به حداقل ميرسد. هرچه فاصله بيشتري بين مرحله نشأت گرفتن و کشف خطا باشد، هزينه خطا افزايش مي يابد.

 

هزينه خطا سه جزء اصلي دارد:1- هزينه نيروي کار(Labor Cost)،2- هزينه قطعه يا مواد (Material Cost)  3-هزينه فرصت (Opportunity Cost).

 

كه هزينه نيروي کار و فرصت را مي توان بر حسب حاصلضرب زمان و هزينه زمان اندازه گيري و به چهار جـزء مختلف تقسيم نمود: زمـان کشف (Detection Time)، زمـان تعمير(Fixing Time)، زمان انتظار(Delay Time).

 

- زمان کشف، زماني است که جهت درک و شناسايي خطاي بالقوه موجود و تشخيص محل دقيق آن صرف ميشود.

 

-  زمان تعمير، زماني است که جهت تعمير و برطرف نمودن مشکل صرف ميشود ( زمان واقعي براي تعمير هر جزء).

 

- زمان انتظار، زمان از دست رفته اي است که صرف فعاليتهاي بي ارزشي نظير انتظار براي دريافت پاسخ، برگرداندن سيستم به حالت يا وضعيت اولش، زمان تنظيم مجدد، زمان حمل و نقل و ارسال، ميشود.

 

براي مثال از خطاهايي که طي مرحله طراحي رخ داده اند، مي توان از محاسبات غلط در طراحي، اعداد اشتباه در چاپ، انتخاب نادرست مواد، نام برد. اين اشتباهات ممکن است طي بازنگري طراحي (قبل از ساخت نمونه) و يا در مراحل بعدي کشف شوند.

 

البته اگر خطا و کشف آن در يک مرحله اتفاق بيفتند، هزينه خطا به حداقل ميرسد. پر هزينه ترين خطا، خطايي است که در مرحله طراحي رخ دهد و تا مرحله کاربري ( کشف توسط مشتري) کشف نشود.

 

مي توان از خطاهايي نظير اشتباه نيروي انساني، عدم کاليبراسيون و استفاده از مواد اشتباه به عنوان خطاهايي که     در مرحله ساخت ممکن است رخ دهند، نام برد. اين اشتباهات ممکن است طي مرحله بازرسي قطعات يا در مراحل بعدي کشف شوند.

 

مثالهايي از خطاهايي که ممکن است طي مرحله آماده سازي و نصب اتفاق بيفتند را ميتوان استفاده از روش اجرايي نادرست، اعمال نيروي بيشتر يا کمتر از حد لازم به ابزار هنگام سفت کردن گيره هاي نگهدارنده، آسيب رساندن به قسمتي از دستگاه و غيره نام برد.

 

هزينه نيروي کار ميتواند با استفاده از اطلاعات جدول FMEA که توسط تيم مهندسي سازمان تهيه شده است و با استفاده از فرمول زير محاسبه گردد:

 

 

 

+] تعداد کارگر* نرخ دستمزد کارگر* زمان کشف[ } ×R × F  = هزينه نيروي کار

 

+ ] تعداد کارگر* نرخ دستمزد کارگر* زمان تعمير[

 

(2)  { ] تعداد کارگر* نرخ دستمزد کارگر* زمان انتظار[

 

براي محاسبه هزينه قطعه يا مواد مي توان از فرمول زير استفاده نمود:

 

(3)    (قيمت هر واحد قطعه يا مواد) ×R × F = هزينه قطعه يا مواد

 

زمان بيکاري ماشين (Lost / Down Time) از رابطه زير بدست مي آيد:

 

(5)  (زمان انتظار+ زمان تعمير+ زمان کشف) = زمان بيکاري ماشين

 

وقتي خطايي مانع عملکرد اصلي يک سيستم و مانع ايجاد هر گونه ارزش افزوده در سيستم ميگردد، زماني را از دست ميدهيم که به آن هزينه فرصت گفته ميشود. براي محاسبه هزينه فرصت ميتوان از فرمول زير استفاده نمود:

 

(4) هزينه هر ساعت بيکاري ماشين × زمان بيکاري ماشين = هزينه فرصت

 

نتيجه گيري

 

هزينه نيروي کار، هزينه قطعه يا مواد و هزينه فرصت محاسبه ميشود و براي تمام خطاهاي بالقوه شناسايي شده خطاها بر اساس هزينه ها الويت بندي ميشوند. خطايي که بيشترين هزينه کل را داشته باشد در الويت براي اقدامات اصلاحي، جهت حذف علل بروز خطا قرار ميگيرد. تفاوت اين روش با روش سنتي FMEA در معيار الويت بندي خطاها است و ساير مراحل اين دو روش مشابه يکديگر ميباشند. بدين ترتيب با اجراي FMEA در راستاي حذف خطاهاي بالقوه موجود در سيستم و علل ريشه اي آنها و اثرات ناشي از آنها، قدم برميداريم.

 

كه اصولادراين روش اساسا ً هزينه هاي خطاهاي نشأت گرفته از مراحل طراحي، ساخت، آماده سازي و توليد يک سيستم  گردآوري ميشوند. طراحان مطمئنا ً ميتوانند تغييراتي را جهت بهبود تخمين هزينه دوره عمر در مدل اعمال کنند و همچنين ميتوانند با متمرکز نمودن تلاش هايشان بر روي علل ريشه اي بروز خطا، از هزينه هاي گزاف ناشي از بروز خطاي محصول، سيستم و اجزاء و فرايندهاي آن جلوگيري کنند.

كه از اين روش در تمام پروسه هاي تو ليدي ويا مراحل تعميرات  ويا پروژه ها مي توان  استفاده كردو به عبارتي FMEA را به زبان هزينه وپول بيان ميكنيم

 

گرد آورنده : جعفر اكبري