FMEA: что такое анализ видов и последствий отказов и как считают приоритет риска

FMEA (Failure Modes and Effects Analysis) представляет собой таблицу, в которой команда заранее перечисляет возможные способы отказа узла или операции, оценивает их последствия и ранжирует по приоритету. Разбор проводят до запуска изделия или процесса, пока исправление стоит дешевле, чем отзыв партии. Метод получил распространение в автомобилестроении, авиации, медицинской технике и электронике, поскольку превращает вопрос «какие отказы возможны и чем они опасны» в перечень конкретных мер с ответственными и сроками.

Происхождение метода

Первой формальной процедурой стал военный стандарт США MIL-P-1629, выпущенный в 1949 году. В 1960-х метод применяли в космических программах NASA, где отказ в полете нельзя исправить на месте. В 1993 году Automotive Industry Action Group выпустила первое руководство для поставщиков Ford, GM и Chrysler, а в 2019 году AIAG и немецкая VDA издали согласованный справочник, который заменил расчет по числу приоритета риска таблицами приоритета действий.

Как работает метод

Для каждого вида отказа эксперты ставят три оценки по шкале от 1 до 10: значимость последствий (S), вероятность возникновения причины (O) и вероятность обнаружения отказа до потребителя (D), причем высокий балл D означает плохое обнаружение. Произведение трех оценок дает число приоритета риска, RPN, от 1 до 1000. Расчет имеет ограничение. Условный редкий отказ с тяжелыми последствиями (S=10, O=1, D=2) получает RPN 20, а малозначимый частый дефект (S=2, O=8, D=5) получает 80 и занимает более высокую позицию в ранжировании. Поэтому отказы с наивысшей значимостью целесообразно рассматривать отдельно от общего ранжирования.

Разбор на примере

Агарвал, Тьяги и Джайн в 2014 году опубликовали в International Journal of Engineering Research and Technology разбор залипания стрелки механического спидометра двухколесных машин. Главным видом отказа стала ослабленная посадка нижнего подшипника при обжиме: S=7, O=5, D=7, RPN 245. В качестве причины указано давление воздуха при обжиме, из-за которого возникал зазор и перекос оси. После установки давления от 2 до 3 кгс на квадратный сантиметр RPN снизился до 98, доля брака уменьшилась примерно с 5 до 0,9 процента, а уровень брака сократился с 51 275 до 9 062 штук на миллион. Уточнение: это единичное исследование одного предприятия, и вклад самой таблицы невозможно отделить от технической меры.

Границы применимости

Основное ограничение связано с субъективностью: оценки S, O и D присваивают эксперты, и разные группы назначают для одного узла разные баллы. Одинаковое произведение скрывает разные риски, поэтому RPN 120 от S=10 и RPN 120 от S=3 требуют разных решений, а шкала порядковая, и арифметика над ней некорректна. В справочнике 2019 года RPN заменили приоритетом действий, где значимость весит больше остальных оценок. Таблица фиксирует только те отказы, которые команда сумела предвидеть, и устаревает при смене поставщика или технологии. Для связанных цепочек отказов точнее подходит дерево отказов.

Место в методике АЦТ

В методике АЦТ метод закреплен под кодом A4-03 в группе А4 «Статистические и математические методы»: теория 12 часов, практика 24 часа, всего 36 часов, категория сложности «сложный». Анализ возможностей процессов, код A4-01, дает данные для оценки вероятности, статистический контроль, код A4-02, подтверждает рост стабильности после мер, а диаграмма Исикавы, код A1-06, помогает выявить причины отказов.

Вывод

Ценность метода состоит в том, что команда обсуждает отказ до его появления и закрепляет решение письменно, пока исправление обходится недорого. RPN при этом служит инструментом ранжирования, и отказы с тяжелыми последствиями нужно рассматривать независимо от значения произведения.

На практике оценки стоит присваивать группой из конструктора, технолога и представителя качества, а результат мер проверять данными, например долей брака до и после, как в приведенном примере. Субъективность оценок тогда ограничивается обсуждением, а итог подтверждается измерением.