CC BY
76УДК 658.562 DOI: 10.12737/18313
О.А. Горленко, В.В. Мирошников, Н.М. Борбаць
МЕНЕДЖМЕНТ КАЧЕСТВА КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО FMEA-АНАЛИЗА
Рассмотрен комплексный подход к применению ЕМБЛ-анализа в области конструкторско-технологической подготовки производства машиностроительной продукции, включающий БЕМБЛ-анализ конструкции изделия и РЕМБЛ-анализ технологии его производства. Приведены схема и алгоритм комплексной ЕМБЛ-методологии. Дана рекомендуемая шкала баллов для определения степени значимости последствий отказов Б, их воз-
никновения О и обнаружения Б для БЕМБА конструкции и РЕМБЛ технологии, с помощью которой может быть определено приоритетное число риска для дефектов и их причин.
Ключевые слова: менеджмент качества, конструкторско-технологическая подготовка производства, ЕМБЛ-анализ, БЕМБЛ-анализ, РЕМБЛ-анализ, приоритетное число риска.
O.A. Gorlenko, V.V. Miroshnikov, N.M. Borbats
QUALITY MANAGEMENT IN DESIGN-TECHNOLOGICAL PREPARATION OF ENGINEERING PRODUCE MANUFACTURING BASED ON COMPLEX FMEA-ANALYSIS
Under present-day conditions the main constituent in the competitiveness of any enterprise - a capacity for ensuring ever-growing requirements of a consumer market and concrete customers to produce quality. One of the ways to solve this not simple problem is the development and introduction of an ever-improving system of quality management (SQM) meeting the highest international requirements. A significant requirement of international standards is the application in SQM a procedure of the FMEA-analysis of kinds and consequences of failures which is used for more than half a century abroad at the creation of complex engineering systems.
To date a considerable urgency gains the introduction of the complex FMEA-methodology including the fulfillment of a product design analysis, the PFMEA-analysis of the product manufacturing method and the MFMEA-analysis of equipment (rigging). The peculiarity of such a complex analysis consists in the hierarchy and consistency of the fulfillment various
Введение
Одним из основных направлений совершенствования управления качеством продукции и повышения конкурентоспособности предприятий машиностроения в последние годы была разработка, внедрение и сертификация систем менеджмента качества (СМК) в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО серии 9000. При этом некоторая часть из них не получила ожидаемых результатов в улучшении качества и конкурентоспособ-
kinds of FMEA: FMEA of product - FMEA of an assembly (A) - FMEA of a part. All kinds of FMEA are connected and depend on each other. The FMEA result of product and assembly design is a basis for the FMEA of product and unit assembly. It is evident that the last should be carried out after the introduction of changes in the design of a unit according to the FMEA results of design. The FMEA of equipment should be carried out after the introduction of changes in an engineering procedure according to the FMEA results of a process. Taking into account this, first should be carried out the FMEA of a design and the FMEA of a process and the FMEA of equipment should complete the consistency of tests. The paper reports thoroughly the first two stages of the complex FMEA-analysis.
Key words: quality management, design-technological preparation of production, FMEA-analysis, DFMEA-analysis, PFMEA-analysis, priority risk number.
ности выпускаемой продукции. Основной причиной этого являются, на наш взгляд, недостатки используемой в настоящее время методологии менеджмента качества. Так, в системе менеджмента качества, построенной на основе стандартов ИСО серии 9000, недостаточно прорабатываются и регламентируются процессы конструк-торско-технологической подготовки производства, вследствие чего возникает нестыковка процессов менеджмента качества
и процессов конструкторско-
технологического обеспечения качества продукции и производственных процессов.
В этой связи важным является использование рассматриваемого в статье методологического подхода к обеспечению качества продукции на различных стадиях её жизненного цикла, основанного, в частности, на применении такого инструмента менеджмента качества, как БМЕЛ-анализ (метод анализа видов и последствий потенциальных отказов) [1]. В автомобилестроении, например, накоплен значительный опыт применения такого анализа [2].
Цель данной работы - разработка комплексного подхода к применению FMEA-анализа в области конструкторско-
технологической подготовки производства, который включает проведение DFMEA-анализа конструкции изделия и PFMEA-анализа технологии его производства. Особенность такого комплексного анализа заключается в соподчинённости и последовательности выполнения различных видов БМЕЛ: БМЕЛ изделия - БМЕЛ сборочной единицы (СЕ) - БМЕЛ детали. Все виды БМЕЛ связаны и зависят один от другого (рис. 1) [3]. Результат БМЕЛ конструкции изделия, узла является основой для БМЕЛ процесса сборки изделия, узла. Очевидно, что последний должен проводиться после внесения изменений в конструкцию узла по результатам DFMEA-анализа.
Возможные дефекты
Рекомендации по изменению детали
Рис. 1. Схема комплексной ГМЕЛ-методологии
1. БЕМЕЛ-анализ конструкции
Предложенный конструкторами эскизный вариант конструкции (изделия, узла, детали) подвергается всестороннему анализу членами межфункциональной DFMEA-команды, в которую, как правило, входят: конструктор; технолог; представитель маркетинговой службы, знающий, как подобные изделия ведут себя в эксплуатации и сервисной мастерской; представитель службы качества; испытатель, имевший дело с подобными конструкциями;
представитель производства; представитель потребителя; представители других подразделений, полезные при рассмотрении конструкции.
Согласно предлагаемому авторами алгоритму работы DFMEA-команды, DFMEA- анализ складывается из следую -щих основных этапов:
1. Ознакомление с технической документацией предложенного проекта конструкции (изделия, узла, детали).
2. Определение видов потенциаль-
ных дефектов, их последствий и причин. Для конкретного технического объекта с его конкретной функцией определяют, пользуясь имеющейся информацией и предшествующим опытом, все возможные виды дефектов. Описание каждого вида дефекта заносят в протокол анализа видов, причин и последствий потенциальных дефектов, составленный, например, в виде таблицы (форма протокола должна быть предварительно утверждена).
3. Для всех описанных видов потенциальных дефектов определяют их последствия на основе опыта и знаний DFMEA-команды. Для каждого вида дефекта может быть несколько потенциальных последствий, все они должны быть занесены в протокол.
4. Для каждого последствия дефекта экспертно определяют балл значимости Б при помощи таблицы баллов значимости. Балл значимости изменяется от 1 (для наименее значимых по ущербу дефектов)
Рекомендуемая шкала баллов значимости
до 10 (для наиболее значимых по ущербу дефектов). Для конкретного предприятия эта таблица должна быть пересмотрена в соответствии с его спецификой и конкретными последствиями дефектов.
При составлении таких таблиц необходимо иметь в виду, что по мере снижения значимости последствий дефектов при их описании следует переходить от терминов безопасности и экологии к терминам утраты основных функций объекта, далее к терминам потерь (на устранение дефекта и др.), затем к терминам неудовольствия (неудобства) потребителя, включая в число потребителей и персонал, участвующий в процессе изготовления, а также персонал, обслуживающий технический объект в эксплуатации. Типовые значения баллов значимости приведены в табл. 1 [4]. В дальнейшем при работе DFMEA-команды используется один, максимальный балл значимости Б из всех баллов для последствий данного дефекта.
Таблица 1
(ствий отказов Б для DFMEA конструкции
Последствие Критерии значимости последствия Балл Б
Опасное без предупреждения Вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы конструкции и/или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии без предупреждения 10
Опасное с предупреждением Вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы конструкции или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии с предупреждением 9
Очень важное Конструкция неработоспособна с потерей основной функции 8
Важное Конструкция работоспособна, но снижен уровень эффективности. Потребитель не удовлетворён 7
Умеренное Конструкция работоспособна, но потребитель испытывает дискомфорт 6
Слабое Конструкция работоспособна, но потребитель испытывает некоторое неудовлетворение 5
Очень слабое Конструкция изделия не соответствует ожиданиям потребителя. Дефект замечает большинство потребителей 4
Незначительное Конструкция изделия не соответствует ожиданиям потребителя. Дефект замечает обычный потребитель 3
Очень незначительное Конструкция изделия не соответствует ожиданиям потребителя. Дефект замечают придирчивые потребители 2
Отсутствует Нет последствий 1
5. Для каждого дефекта определяют потенциальные причины. Для одного дефекта может быть выявлено несколько потенциальных причин, все они должны быть по возможности полно описаны и рассмотрены отдельно.
6. Для каждой потенциальной причины дефекта экспертно определяют балл
Рекомендуемая шкала баллов воз]
возникновения О. При этом экспертно оценивается частота данной причины, приводящей к рассматриваемому дефекту. Балл возникновения изменяется от 1 (для самых редко возникающих дефектов) до 10 (для дефектов, возникающих почти всегда). Типовые значения баллов возникновения приведены в табл. 2 [4].
Таблица 2
зения О для ОБМЕЛ конструкции
Вероятность дефекта Возможные частоты дефектов Балл О
Очень высокая: дефект почти неизбежен Более 1 из 2 1 из 3 10 9
Высокая: повторяющиеся дефекты Более 1 из 8 1 из 20 8 7
Умеренная: случайные дефекты Более 1 из 80 1 из 400 1 из 2 000 6 5 4
Низкая: относительно мало дефектов Более 1 из 15 000 1 из 150 000 3 2
Малая: дефект маловероятен Менее 1 из 1 500 000 1
7. Для данного дефекта и каждой отдельной причины определяют балл обнаружения Б в ходе предполагаемого процесса изготовления. Балл обнаружения изменяется от 10 (для практически необна-руживаемых дефектов и причин) до 1 (для практически достоверно обнаруживаемых дефектов и причин). Типовые значения баллов обнаружения приведены в табл. 3
[4].
8. После получения экспертных оценок Б, О, Б вычисляют приоритетное число риска (ПЧР) по формуле
ПЧР = БОБ.
9. Для приоритетного числа риска должна быть заранее установлена критическая граница (ПЧРгр). На практике обычно применяют ПЧРгр в пределах от 100 до 125. По усмотрению службы маркетинга и других служб предприятия для некоторых возможных дефектов может быть установлено значение ПЧР менее 100. Снижение ПЧРгр соответствует созданию более жёстких требований для обеспечения высоко-
качественных и надёжных объектов и процессов.
10. Составляют перечень дефектов и причин, для которых значение ПЧР превышает ПЧРгр. Именно для них и следует далее вести доработку конструкции.
Для каждого дефекта или причины с ПЧР > ПЧРгр команда должна прилагать усилия к снижению этого расчётного показателя посредством доработки конструкции.
11. После того как действия по доработке определены, необходимо оценить и записать значения баллов значимости Б, возникновения О и обнаружения Б для нового предложенного варианта конструкции. Следует проанализировать новый предложенный вариант и подсчитать и записать новое значение ПЧР. При этом руководитель БЕМЕЛ-команды должен подтвердить, что все предложения членов команды по доработке конструкции были рассмотрены.
Таблица 3
Рекомендуемая шкала баллов обнаружения D для DFMEA конструкции
Обнаружение Возможность обнаружения при предполагаемом контроле Балл Б
Абсолютная неопределённость Предполагаемый контроль не может обнаружить потенциальную причину (механизм) и последующий вид дефекта или контроль не предусмотрен 10
Очень плохое Очень плохие шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 9
Плохое Плохие шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 8
Очень слабое Очень ограниченные шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 7
Слабое Ограниченные шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 6
Умеренное Умеренные шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 5
Умеренно хорошее Умеренно высокие шансы обнаружения потенциальной причины (механизма) и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле 4
Хорошее Высокие шансы 3
Очень хорошее Очень высокие шансы 2
Почти наверняка Проектируемые действия (контроль) почти наверняка обнаруживают потенциальную причину и последующий вид дефекта 1
12. В конце работы DFMEA-команды должен быть составлен и подписан протокол, в котором отражены основные результаты работы команды, включающие:
□ состав DFMEA-команды;
□ описание технического объекта и его функций;
□ перечень дефектов и/или причин для первоначально предложенного варианта конструкции;
□ экспертные баллы Б, О, D и ПЧР для каждого дефекта и причины первоначально предложенного варианта конструкции;
□ предложенные в ходе работы DFMEA-команды корректирующие действия по доработке первоначально предложенного варианта конструкции;
□ экспертные баллы Б, О, D и ПЧР для каждого дефекта и причины доработанного варианта конструкции.
При необходимости к протоколу работы DFMEA-команды прилагают соответствующие чертежи, таблицы, результаты расчёта и т. д.
2. РЕМЕЛ-анализ технологии Этап проектирования технологии производства необходим для всех предприятий, в том числе и для тех, которые используют готовые конструкции и технологии. Реализация даже идеальной технологии в новых условиях, с другими исполнителями, сырьём и т. д. может преподнести сюрпризы, поэтому в любом случае предложенная технология должна быть подвергнута PFMEA-анализу.
При проектировании технологии необходимо пройти два шага [4]:
1. Создание предварительного вари-
анта технологии.
2. Анализ и доработка технологии по методу PFMEA.
Эскизный вариант технологии подвергается всестороннему анализу по методу PFMEA. В соответствующую PFMEA-команду, как правило, входят: технолог -автор представленной технологии; цеховой технолог; конструктор; представитель службы качества; представитель производ-
Рекомендуемая шкала баллов значимости
ства; метролог; конструкторы технологической и метрологической оснастки; представители других подразделений, полезные при рассмотрении технологии.
Для каждого последствия дефекта экспертно определяют балл значимости Б при помощи таблицы баллов значимости. Типовые значения баллов значимости приведены в табл. 4 [4].
Таблица 4
Б для PFMEA технологического процесса
Последствие Критерии значимости последствия Балл Б
Опасное без предупреждения Вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы изделия и/или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии без предупреждения. Может подвергнуть опасности персонал у станка или на сборке 10
Опасное с предупреждением Вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы изделия и/или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии с предупреждением. Может подвергнуть опасности персонал у станка или на сборке 9
Очень важное Большие нарушения производственного процесса. Может браковаться до 100 % продукции. Изделие неработоспособно с потерей главной функции. Потребитель очень недоволен 8
Важное Небольшие нарушения производственного процесса. Часть продукции бракуется. Изделие работоспособно, но эффективность понижена. Потребитель не удовлетворён 7
Умеренное Небольшие нарушения производственного процесса. Часть продукции необходимо забраковать. Изделие (узел) работоспособно, но потребитель испытывает дискомфорт 6
Слабое Может потребоваться переделка продукции. Изделие (узел) работоспособно, но потребитель испытывает некоторое неудовлетворение 5
Очень слабое Небольшие нарушения производственного процесса. Может потребоваться частичная переделка продукции. Этот дефект замечает большинство потребителей 4
Незначительное Небольшие нарушения производственного процесса. Может потребоваться переделка части продукции на специальном участке. Отделка и шум-ность не соответствуют ожиданиям потребителя. Дефект замечает обычный потребитель 3
Очень незначительное Небольшие нарушения производственного процесса. Может потребоваться доработка части продукции. Отделка и шумность не соответствуют ожиданиям потребителя. Дефект замечает разборчивый потребитель 2
Отсутствует Нет последствий 1
Для каждой потенциальной причины дефекта экспертно определяют балл возникновения О. При этом рассматривается предполагаемый процесс изготовления и экспертно оценивается частота данной
причины, приводящей к рассматриваемому дефекту. Также учитывается статистический индекс Срк, который определяет возможности технологического процесса по обеспечению установленного допуска на
показатель качества. Типовые значения [4].
баллов возникновения приведены в табл. 5
Таблица 5
Рекомендуемая шкала баллов возникновения О для РБМБА технологического процесса
Вероятность дефекта Возможные частоты дефектов Индекс Срк Балл О
Очень высокая: дефект почти неизбежен Более 1 из 2 1 из 3 Менее 0,33 0,33 10 9
Высокая: ассоциируется с аналогичными процессами Более 1 из 8 1 из 20 Менее 0,51 0,67 8 7
Умеренная: в общем ассоциируется с предыдущими процессами, при которых наблюдались случайные дефекты, но не в большой пропорции Более 1 из 80 1 из 400 1 из 2 000 Менее 0,83 1,00 1,17 6 5 4
Низкая: отдельные дефекты, связанные с подобными процессами Более 1 из 15 000 Менее 1,33 3
Очень низкая: отдельные дефекты, связанные с почти идентичными процессами Более 1 из 150 000 Менее 1,50 2
Малая: дефект маловероятен. Дефекты никогда не связаны с идентичными процессами Менее 1 из 1 500 000 Более 1,67 1
Для данного дефекта и каждой от- цесса изготовления. Типовые значения
дельной причины определяют балл обна- баллов обнаружения приведены в табл. 6
ружения Б в ходе предполагаемого про- [4].
Таблица 6
Рекомендуемая шкала баллов обнаружения Б для РБМБА технологического процесса
Обнаружение Критерии Балл Б
Почти невозможно Нет известного метода контроля для обнаружения вида дефекта в производственном процессе 10
Очень плохое Вероятность обнаружения вида или причины (ошибки) отказа невысокая 9
Плохое Обнаружение вида отказа после завершения процесса оператором с помощью органолептических методов 8
Очень слабое Обнаружение вида отказа оператором в ходе процесса с помощью органо-лептических методов или после завершения процесса с помощью контроля по альтернативному признаку 7
Слабое Обнаружение вида отказа по завершении процесса оператором с применением контроля по количественному признаку или на месте путём контроля по альтернативному признаку 6
Умеренное Обнаружение вида отказа или ошибки на месте оператором с применением контроля по количественному признаку или системой автоматического встроенного контроля, которая выявляет несоответствующие детали и предупреждает оператора 5
Умеренно хорошее Обнаружение вида отказа после завершения процесса автоматическим контролем, который блокирует несоответствующие детали, чтобы предотвратить их дальнейшую обработку 4
Окончание табл. 6
Обнаружение Критерии Балл Б
Хорошее Обнаружение причины (ошибки) отказа на месте автоматическим контролем 3
Очень хорошее Обнаружение причины (ошибки) отказа на месте автоматическим контролем и предотвращение производства отличающейся детали 2
Почти наверняка Предупреждение ошибки как результат проектирования оснастки, станков или деталей. Несоответствующие детали не производятся 1
После получения экспертных оценок Б, О, Б вычисляют приоритетное число риска. Для дефектов, имеющих несколько причин, определяют соответственно не-
сколько ПЧР.
DFMEA и PFMEA осуществляются по единому алгоритму (рис. 2).
Рис. 2. Блок-схема алгоритма проведения БГМЕЛ (РГМЕЛ)-анализа
185
Критическая граница ПЧРгр определяется по той же методике, что и в БЕМЕА-анализе.
Составляют перечень дефектов и причин, для которых значение ПЧР превышает ПЧРгр. Именно для них и следует далее вести доработку технологического процесса. Для каждого дефекта или причины с ПЧР > ПЧРгр команда должна прилагать усилия к снижению этого расчётного показателя посредством доработки технологического процесса.
В конце работы РБМЕА-команды должен быть составлен и подписан протокол, в котором отражены основные результаты работы команды.
Заключение
Предложен комплексный подход на основе БМЕА-методологии к повышению качества конструкторско-технологической
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ Р 51814.2 - 2001. Системы качества в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов.
2. Годлевский, В.Е. Применение метода анализа видов, причин и последствий потенциальных несоответствий (ЕМЕА) на различных этапах жизненного цикла автомобильной продукции / В.Е. Годлевский, А.Я. Дмитриев, Г.Н. Изюменко, А.В. Литвинов, Г.Л. Юнак. -Самара: Перспектива, 2012. - 160 с.
1. State Standard of Russia (SSR) 51814.2-2001. Quality Systems in Motor-car Construction. Method for Analysis of Defect Types and their Consequences.
2. Godlevsky, V.E., Application of Method for Analysis of Types, Reasons, and Consequences of Potential Discrepancies (FMEA) at Different Life Stages of Motor-car Produce / V.E. Godlevsky, A.Y. Dmitriev, G.N. Izyumenko, A.V. Litvinov, G.L. Yunak. - Samara: Perspective, - 2012. - pp. 160.
Сведения об авторах:
Горленко Олег Александрович, д.т.н., профессор, начальник Управления качеством образования в вузе Брянского государственного технического университета, тел:(4832) 56-62-11,е-таП: аоа[email protected].
подготовки производства машиностроительной продукции, включающий ББМЕА-анализ конструкции изделия и РБМЕА-анализ технологии его изготовления. Разработан алгоритм такого анализа и методика определения приоритетного числа риска для дефектов (несоответствий) и их причин. Данный подход апробирован на примере конструкторско-технологической подготовки производства электрических соединителей.
Применение на практике комплексной БМЕА-методологии, изложенной в настоящей статье, несомненно, будет способствовать повышению не только качества конструкторско-технологической подготовки производства машиностроительной продукции, но и в целом её качества и конкурентоспособности.
3. Мирошников, В.В. Управление качеством кон-структорско-технологической подготовки производства на основе применения комплексной FMEA-методологии / В.В. Мирошников, А. А. Филипчук // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2010. -№4. - С. 7 - 16.
4. Горленко, О.А. Управление качеством в производственно-технологических системах: учебник / О.А. Горленко, В.В. Мирошников, Н.М. Борбаць. - Брянск: БГТУ, 2009. - 312 с.
3. Miroshnokov, V.V., Quality management in design-technological preparation of production based on complex FMEA-methodology application / V.V. Miroshnikov, A.A. Filipchuk // Bulletin of Bryansk State Technical University. - 2010. - No 4. - pp. 716.
4. Gorlenko, O.A. Quality Management in Production-technological Systems: Text-book / O.A. Gorlenko, V.V. Miroshnikov, N.M. Borbats. - Bryansk: BSTU, 2009, -pp. 312.
Статья поступила в редколлегию 10.08.2015.
Рецензент: д.т.н., профессор Брянского государственного технического университета
Тихомиров В.П.
Мирошников Вячеслав Васильевич, д.т.н., профессор кафедры «Управление качеством, стандартизация и метрология» Брянского государственного технического университета, тел: (4832) 58-82-35, е-тай: [email protected].
Борбаць Николай Михайлович, к.т.н., доцент, начальник отдела мониторинга и анализа показателей процессов работы вуза Брянского государ-
Gorlenko Oleg Alexandrovich, D.Eng., Prof., Head of the Dep. for College Education Quality Bryansk State Technical University, Phone: :(4832) 56-62-11, e-mail: [email protected].
Miroshnikov Vyacheslav Vasilievich, D.Eng., Prof. of the Dep. "Quality management, Standardization and Metrology" Bryansk State Technical University,
ственного технического университета, тел: (4832) 5б-б2-11, e-mail: [email protected].
Phone: (4832) 58-82-35, e-mail:
Borbats Nikolay Mikhailovich, Can.Eng., Assistant Prof., Head of the Dep. "Monitoring and Analysis of College Functioning Indices", Phone: (4832) 56-62-11, e-mail: [email protected].
