DFMEA a PFMEA to pytanie o przedmiot analizy. DFMEA, czyli analiza rodzajów i skutków potencjalnych wad konstrukcji, sprawdza, w jaki sposób konstrukcja wyrobu może nie spełnić wymagań. PFMEA, czyli analiza rodzajów i skutków potencjalnych wad procesu, sprawdza, w jaki sposób proces produkcji lub montażu może nie wytworzyć wyrobu zgodnie z konstrukcją. Potrzebne są obie analizy, właśnie w tej kolejności.
Obie metody opierają się na tej samej logice: funkcje, rodzaje wad, skutki, przyczyny, środki kontroli i ocena ryzyka. Różnią się zakresem, osobą odpowiedzialną, danymi wejściowymi i wynikami. W tym przewodniku wyjaśniamy, czym jest każda z nich, zestawiamy je ze sobą, pokazujemy, jak w obu stosuje się 7 kroków AIAG-VDA i priorytet działań, oraz omawiamy krótki przykład, w którym ryzyko konstrukcyjne przekłada się na środek kontroli procesu.
- DFMEA analizuje konstrukcję wyrobu. PFMEA analizuje proces, w którym ten wyrób powstaje.
- DFMEA zakłada, że część jest wykonana zgodnie z rysunkiem. PFMEA zakłada, że konstrukcja jest prawidłowa, i sprawdza, gdzie może zawieść proces.
- Punktem wyjścia DFMEA są schemat blokowy i P-diagramy. Punktem wyjścia PFMEA jest diagram przepływu procesu.
- Charakterystyki specjalne i skutki przechodzą z DFMEA do PFMEA, a następnie do planu kontroli.
Czym jest DFMEA?
DFMEA to skrót od design failure mode and effects analysis, czyli analizy rodzajów i skutków potencjalnych wad konstrukcji. To uporządkowana analiza ryzyka wyrobu, systemu, podsystemu lub komponentu jeszcze na etapie projektowania. Zespół wymienia funkcje i wymagania konstrukcji, a następnie ustala, w jaki sposób każda funkcja może zawieść, jaki byłby skutek dla użytkownika końcowego i co w konstrukcji mogłoby to spowodować.
Typowymi przyczynami w DFMEA są decyzje konstrukcyjne: zbyt cienka ścianka, materiał, który zbyt szybko starzeje się w wysokiej temperaturze, łańcuch tolerancji, który dopuszcza kolizję, lub brakujące wymaganie. Środki kontroli to środki kontroli konstrukcji. Środki zapobiegawcze to na przykład zasady konstruowania, sprawdzone rozwiązania i symulacje. Środki wykrywania to badania i analizy, które ujawniają słabą konstrukcję przed jej zatwierdzeniem, na przykład badania prototypów lub weryfikacja konstrukcji.
DFMEA pozwala znaleźć sposoby, w jakie konstrukcja wyrobu może zawieść, zanim zostanie zatwierdzona, dzięki czemu zespół może zmienić konstrukcję, zamiast usuwać problemy w produkcji lub w eksploatacji.
Czym jest PFMEA?
PFMEA to skrót od process failure mode and effects analysis, czyli analizy rodzajów i skutków potencjalnych wad procesu. Obejmuje każdy krok procesu produkcji lub montażu, w tym przyjęcie materiału, transport, magazynowanie, naprawy i kontrolę. Dla każdego kroku zespół ustala, w jaki sposób może on nie zapewnić wymaganej charakterystyki wyrobu, jaki jest skutek dla kolejnej operacji, zakładu, klienta i użytkownika końcowego oraz jaka przyczyna w procesie za tym stoi.
Typowymi przyczynami w PFMEA są przyczyny procesowe: niewłaściwa nastawa maszyny, zużyte narzędzie, brakująca część, niewłaściwa część lub błąd operatora. Środki kontroli to środki kontroli procesu, takie jak poka-yoke, sprawdzanie ustawień, monitorowanie parametrów, pomiary i kontrola. W przewodniku po planie kontroli i PFMEA szczegółowo wyjaśniamy, jak przełożyć te środki na instrukcje dla hali produkcyjnej.
Czym różni się DFMEA od PFMEA?
W skrócie: DFMEA odpowiada na pytanie, czy wyrób będzie działał, jeśli zostanie prawidłowo wykonany. PFMEA odpowiada na pytanie, czy proces wykona go prawidłowo. W tabeli porównujemy obie metody punkt po punkcie.
| Aspekt | DFMEA | PFMEA |
|---|---|---|
| Przedmiot analizy | Konstrukcja wyrobu: system, podsystem, komponent, interfejsy | Proces produkcji i montażu, krok po kroku |
| Główne pytanie | W jaki sposób konstrukcja może nie spełnić swoich funkcji i wymagań? | W jaki sposób proces może nie wytworzyć wyrobu zgodnie z konstrukcją? |
| Podstawowe założenie | Część jest wykonana zgodnie z rysunkiem i specyfikacją | Konstrukcja jest prawidłowa i spełnia wymagania |
| Odpowiedzialność i zespół | Inżynier odpowiedzialny za konstrukcję, z udziałem działu badań, działu jakości, inżynierów procesu i dostawców | Inżynier procesu lub inżynier produkcji, z udziałem działu jakości, produkcji, utrzymania ruchu, operatorów i konstruktorów |
| Początek i koniec | Rozpoczyna się na etapie koncepcji konstrukcji, kończy przed zatwierdzeniem konstrukcji do wykonania oprzyrządowania | Rozpoczyna się, gdy znane są koncepcja i przebieg procesu, kończy przed zatwierdzeniem procesu do produkcji seryjnej |
| Dane wejściowe do analizy struktury | Schemat blokowy lub diagram granic, P-diagram, wymagania, macierz interfejsów | Diagram przepływu procesu, wykaz wyposażenia, DFMEA, charakterystyki specjalne |
| Typowe przyczyny | Geometria, materiał, tolerancje, nieprzestrzeganie zasad konstruowania | Nastawy, narzędzia, przyrządy mocujące, transport i składowanie materiału, metoda pracy operatora |
| Środki kontroli | Zasady konstruowania, symulacje, badania weryfikacyjne i walidacyjne konstrukcji | Poka-yoke, sprawdzanie ustawień, monitorowanie parametrów, kontrola i pomiary |
| Główne wyniki | Zmiany konstrukcyjne, plan badań, charakterystyki specjalne na rysunku | Zmiany procesu, poka-yoke, plan kontroli i instrukcje stanowiskowe |
W obu analizach ocenia się znaczenie, występowanie i wykrywalność, ale każda z nich ma własne skale ocen. W DFMEA występowanie określa, jak prawdopodobna jest przyczyna konstrukcyjna przy istniejących środkach kontroli konstrukcji. W PFMEA występowanie określa, jak prawdopodobna jest przyczyna procesowa przy istniejących środkach kontroli procesu. Wykrywalność w DFMEA oznacza wykrycie słabego punktu w badaniach przed zatwierdzeniem konstrukcji. Wykrywalność w PFMEA oznacza wykrycie wady lub jej przyczyny w zakładzie, zanim część go opuści.
Kiedy stosować DFMEA, a kiedy PFMEA?
DFMEA stosuje się wtedy, gdy firma odpowiada za konstrukcję: przy nowym wyrobie, zmianie konstrukcji, nowym zastosowaniu istniejącej konstrukcji lub nowych warunkach eksploatacji. Dostawca, który wytwarza wyrób według rysunku klienta, zwykle nie ma własnej DFMEA, ale nadal potrzebuje PFMEA dla swojego procesu.
PFMEA stosuje się przy każdym nowym lub zmienionym procesie produkcyjnym: nowej linii, nowym zakładzie, nowym narzędziu, zmianie procesu lub przeniesieniu produkcji do innej lokalizacji. W rozwoju wyrobu DFMEA powstaje jako pierwsza, a prace nad PFMEA zaczynają się, gdy tylko znany jest przebieg procesu. W branży motoryzacyjnej obie analizy są wynikami APQP: DFMEA w fazie 2, a PFMEA w fazie 3. Obie zachodzą na siebie i obie trzeba aktualizować przez cały cykl życia wyrobu.
Na czym polega podejście AIAG-VDA w 7 krokach?
Większość dostawców branży motoryzacyjnej stosuje dziś podręcznik FMEA AIAG i VDA, wydany po raz pierwszy w 2019 roku. Opisano w nim jedną metodę w siedmiu krokach, stosowaną zarówno w DFMEA, jak i w PFMEA. Zmienia się tylko treść poszczególnych kroków.
- Planowanie i przygotowanieOkreślić zakres, zespół, zadania i narzędzia. W podręczniku ujęto to jako 5T: cel (intent), harmonogram (timing), zespół (team), zadania (tasks) i narzędzia (tools).
- Analiza strukturyDFMEA: podzielić wyrób na system, podsystem i komponent, zwykle za pomocą schematu blokowego. PFMEA: podzielić proces na kroki i elementy pracy, takie jak maszyna, materiał, metoda i człowiek.
- Analiza funkcjiDFMEA: nazwać funkcje i wymagania każdego elementu, często za pomocą P-diagramu. PFMEA: określić, co musi osiągnąć każdy krok procesu, oraz charakterystyki wyrobu i procesu.
- Analiza wadDla każdej funkcji opracować łańcuch wady: skutek wady, rodzaj wady i przyczynę wady.
- Analiza ryzykaZapisać obecne środki zapobiegawcze i środki wykrywania. Ocenić znaczenie, występowanie i wykrywalność, a następnie odczytać z tabeli priorytet działań.
- OptymalizacjaZaplanować działania dla pozycji o wysokim i średnim priorytecie, wyznaczyć osobę odpowiedzialną i termin, a po wykonaniu działań ponownie ocenić ryzyko.
- Dokumentacja wynikówPrzedstawić wyniki i podjęte działania kierownictwu oraz, w razie potrzeby, klientowi.
Dlaczego zamiast RPN stosuje się priorytet działań?
W starszych podręcznikach FMEA ryzyka szeregowano według liczby priorytetowej ryzyka, czyli RPN: iloczynu znaczenia, występowania i wykrywalności. Słabość tej metody polega na tym, że bardzo różne ryzyka mogą otrzymać tę samą wartość RPN. Rzadka wada o skutkach dla bezpieczeństwa mogła uzyskać niższy wynik niż częsta wada wizualna.
W podręczniku AIAG-VDA liczbę RPN zastąpiono priorytetem działań, czyli AP. W tabeli każdej kombinacji znaczenia, występowania i wykrywalności przypisano priorytet wysoki, średni lub niski. Największą wagę ma znaczenie, następnie występowanie, a na końcu wykrywalność. Wysoki priorytet oznacza, że zespół musi podjąć działania albo udokumentować, dlaczego obecne środki kontroli są wystarczające. Ta sama logika obowiązuje w DFMEA i w PFMEA, z osobnymi tabelami ocen dla każdej z nich.
Niski priorytet działań, który wynika wyłącznie z dobrej oceny wykrywalności, to sygnał ostrzegawczy. Zarówno w DFMEA, jak i w PFMEA zapobieganie obniża ryzyko u źródła. Wykrywanie pozwala jedynie znaleźć problem, który już powstał.
Interim management w firmach produkcyjnych: przewodnik
Kiedy warto sięgnąć po eksperta ds. jakości w modelu interim przy uruchomieniu produkcji, audycie lub eskalacji klienta oraz jak przygotować dla niego brief.
- Kiedy interim manager się opłaca
- Jak napisać mandat
- Pierwsze 30 dni, tydzień po tygodniu
Jak DFMEA dostarcza danych wejściowych do PFMEA i planu kontroli?
DFMEA, PFMEA i plan kontroli tworzą jeden łańcuch. Potrzeby klienta trafiają do konstrukcji, na przykład dzięki metodzie rozwinięcia funkcji jakości. DFMEA pokazuje, które charakterystyki wyrobu są krytyczne dla bezpieczeństwa, zgodności z przepisami lub działania wyrobu. Stają się one charakterystykami specjalnymi na rysunku.
PFMEA przejmuje te charakterystyki. Dla każdego kroku procesu, w którym charakterystyka specjalna powstaje lub się zmienia, zespół analizuje, w jaki sposób proces może jej nie zapewnić. Skutki z DFMEA wykorzystuje się ponownie, dlatego znaczenie skutku dla użytkownika końcowego powinno być w obu dokumentach takie samo. Środki kontroli procesu z PFMEA trafiają następnie do planu kontroli, wraz z licznością próbki, częstotliwością i planem reakcji.
- Wymagania: wymagania klienta i wymagania prawne, funkcje i interfejsy.
- DFMEA: ryzyka konstrukcyjne, środki kontroli konstrukcji i charakterystyki specjalne.
- Rysunek i specyfikacja: charakterystyki specjalne oznaczone uzgodnionymi symbolami.
- Diagram przepływu procesu i PFMEA: ryzyka procesowe dla każdego kroku, z tymi samymi charakterystykami specjalnymi.
- Plan kontroli: sposób realizacji każdego środka kontroli procesu w produkcji seryjnej.
Powiązanie działa także w drugą stronę. Gdy PFMEA pokazuje, że planowanym procesem nie da się niezawodnie uzyskać danej charakterystyki, zespół konstrukcyjny powinien się o tym dowiedzieć, póki konstrukcję można jeszcze zmienić. Gdy wada dotrze do klienta, wyniki rozwiązywania problemu, na przykład raportu 8D, powinny trafić do PFMEA, a jeśli przyczyna leży w konstrukcji, także do DFMEA.
Jak wygląda przykład DFMEA i PFMEA?
Ten krótki przykład ma charakter poglądowy i nie dotyczy projektu klienta. Wyrobem jest formowany wtryskowo klips z tworzywa sztucznego, który mocuje wiązkę przewodów do panelu nadwozia samochodu. Jego zadaniem jest utrzymanie przewodów na miejscu przy drganiach i w wysokiej temperaturze przez cały okres eksploatacji pojazdu.
| Element | DFMEA, konstrukcja klipsa | PFMEA, formowanie klipsa |
|---|---|---|
| Funkcja | Utrzymanie wiązki przewodów z minimalną siłą trzymania przy drganiach i w wysokiej temperaturze | Uformowanie ramienia zatrzasku o określonej grubości |
| Rodzaj wady | Zbyt mała siła trzymania | Ramię zatrzasku cieńsze niż określono lub niecałkowite wypełnienie formy |
| Skutek | Przewody poluzowują się, grzechoczą i mogą ocierać się o nadwozie | Ten sam skutek dla użytkownika końcowego, a dodatkowo braki i sortowanie w zakładzie |
| Przyczyna | Grubość ramienia zatrzasku określona jako zbyt mała dla materiału po starzeniu cieplnym | Zbyt niskie ciśnienie docisku lub zużyta wkładka formy |
| Środek zapobiegawczy | Wytyczne konstrukcyjne dla połączeń zatrzaskowych, symulacja wytrzymałościowa | Monitorowanie parametrów wtrysku, planowa konserwacja formy |
| Środek wykrywania | Próba wyrywania na prototypach po starzeniu cieplnym | Badanie siły trzymania na próbkach, kontrola zatrzasku kamerą |
| Wynik | Grubsze ramię zatrzasku, grubość oznaczona jako charakterystyka specjalna | Grubość i siła trzymania dodane do planu kontroli |
Obie analizy ujmują tę samą wadę z dwóch punktów widzenia. W DFMEA usunięto słaby punkt konstrukcji, a grubość ramienia zatrzasku uznano za charakterystykę specjalną. W PFMEA zadbano o to, aby proces formowania zapewniał tę grubość, a plan kontroli określa, jak sprawdza się ją w produkcji seryjnej.
Jakie błędy w DFMEA i PFMEA zdarzają się najczęściej?
- Przyczyny procesowe w DFMEA: „operator nieprawidłowo montuje” to pozycja dla PFMEA. W DFMEA należy wskazywać przyczyny konstrukcyjne.
- Przyczyny konstrukcyjne w PFMEA: niewłaściwa tolerancja na rysunku to problem konstrukcyjny. Należy przekazać go zespołowi DFMEA.
- Różna ocena znaczenia dla tego samego skutku: skutek dla użytkownika końcowego i ocena jego znaczenia powinny być w obu dokumentach takie same.
- Charakterystyki specjalne gubione po drodze: charakterystyka oznaczona w DFMEA nie występuje w PFMEA lub w planie kontroli.
- FMEA jako formalność: DFMEA wypełniona po zatwierdzeniu konstrukcji lub PFMEA przygotowana wyłącznie na potrzeby audytu klienta niczego nie zmieni.
- Formularz wypełnia jedna osoba: bez interdyscyplinarnego zespołu analizie brakuje wiedzy konstruktorów, produkcji i działu badań.
- Brak aktualizacji po zmianach lub reklamacjach: oba dokumenty należy aktualizować po każdej zmianie konstrukcji lub procesu oraz po każdej reklamacji z eksploatacji lub od klienta.
Jak może pomóc inżynier FMEA lub inżynier jakości w modelu interim?
W wielu zakładach analizy FMEA istnieją tylko na papierze i nie zapobiegają wadom. DFMEA i PFMEA opracowały różne zespoły, charakterystyki specjalne się nie zgadzają, a plan kontroli jest nieaktualny. Doświadczony moderator FMEA lub interim manager może poprowadzić warsztaty, uspójnić DFMEA, PFMEA i plan kontroli dla rodziny wyrobów, przenieść analizę do formatu AIAG-VDA i przeszkolić Państwa inżynierów tak, aby utrzymywali ją na bieżąco.
Od 2011 roku GQ Interim zrealizowała 1 550+ projektów w firmach produkcyjnych i przemysłowych w Europie Środkowej i Wschodniej, dla takich klientów jak Stellantis, Porsche, Siemens, Valeo i Magna. Nasza baza obejmuje 7 500+ zweryfikowanych ekspertów, w tym moderatorów FMEA, inżynierów jakości i inżynierów jakości dostawców. Posiadamy certyfikaty ISO 9001 i TISAX. Zapraszamy do zapoznania się z usługą doradztwo w zakresie FMEA.
Podsumowanie
DFMEA zapewnia niezawodność konstrukcji. PFMEA zapewnia, że proces jest w stanie tę konstrukcję wytworzyć. Warto stosować w obu analizach tę samą metodę 7 kroków i priorytet działań, zacząć DFMEA wcześnie, rozpocząć PFMEA, gdy tylko znany jest przebieg procesu, i przenieść charakterystyki specjalne aż do planu kontroli. Wtedy obie analizy tworzą jeden system, który zapobiega wadom.
Ekspert FMEA do DFMEA i PFMEA jeszcze w tym tygodniu
Wystarczy podać wyrób, klienta i termin. Odpowiemy, przesyłając profile ekspertów, którzy realizowali już podobne projekty.
Najczęściej zadawane pytania
Co oznacza DFMEA?
DFMEA oznacza design failure mode and effects analysis, czyli analizę rodzajów i skutków potencjalnych wad konstrukcji. To uporządkowana metoda, która pozwala ustalić, w jaki sposób konstrukcja wyrobu może zawieść, jakie byłyby skutki i jakie przyczyny konstrukcyjne za tym stoją, aby można było ją poprawić przed zatwierdzeniem.
Na czym polega główna różnica między PFMEA a DFMEA?
DFMEA analizuje konstrukcję wyrobu i zakłada, że część jest wykonana prawidłowo. PFMEA analizuje proces produkcji i montażu oraz zakłada, że konstrukcja jest prawidłowa. Wynikiem DFMEA są zmiany konstrukcji i badania. Wynikiem PFMEA są środki kontroli procesu i plan kontroli.
Którą analizę rozpoczyna się najpierw: DFMEA czy PFMEA?
Najpierw rozpoczyna się DFMEA, na etapie koncepcji konstrukcji. PFMEA rozpoczyna się, gdy znany jest przebieg procesu, i wykorzystuje DFMEA jako dane wejściowe. W praktyce obie analizy zachodzą na siebie i są aktualizowane razem w fazie rozwoju i w produkcji seryjnej.
Kto odpowiada za DFMEA i PFMEA?
Za DFMEA odpowiada inżynier odpowiedzialny za konstrukcję, a za PFMEA inżynier procesu lub inżynier produkcji. Obie analizy wymagają interdyscyplinarnego zespołu z udziałem działu jakości, działu badań, produkcji oraz, tam gdzie to istotne, dostawców i klientów.
Czy ocena znaczenia jest taka sama w DFMEA i PFMEA?
W przypadku tego samego skutku dla użytkownika końcowego powinna być taka sama. PFMEA przejmuje skutki z DFMEA, dlatego ocena znaczenia dla użytkownika końcowego powinna być zgodna. W PFMEA ocenia się też skutki, których DFMEA nie obejmuje, takie jak braki, naprawy lub zatrzymanie produkcji w zakładzie.
Czym różnią się DFMEA, PFMEA i FMEA systemu?
FMEA systemu dotyczy całego systemu i interfejsów między jego podsystemami. To FMEA konstrukcji na najwyższym poziomie. W podręczniku AIAG-VDA opisano także uzupełniającą FMEA monitorowania i reakcji systemu, czyli FMEA-MSR, dla wad, które system pojazdu wykrywa podczas eksploatacji i na które reaguje.
Czy IATF 16949 wymaga DFMEA i PFMEA?
Tak, w organizacjach, których te analizy dotyczą. IATF 16949 wymienia analizę ryzyka konstrukcji wyrobu, czyli FMEA, wśród wyników projektowania w punkcie 8.3.5.1, a FMEA procesu wśród wyników projektowania procesu produkcyjnego w punkcie 8.3.5.2. Dostawca bez odpowiedzialności za konstrukcję nadal potrzebuje PFMEA.
Jakie normy FMEA stosuje się oprócz podręcznika AIAG-VDA?
SAE J1739 to norma SAE dotycząca FMEA konstrukcji i procesu, stosowana głównie w amerykańskiej branży motoryzacyjnej. IEC 60812 to ogólna międzynarodowa norma dotycząca FMEA. Wielu klientów ma ponadto własne wymagania dotyczące FMEA.
Czy do DFMEA i PFMEA można używać tego samego oprogramowania?
Tak. Specjalistyczne oprogramowanie do FMEA obsługuje obie analizy i łączy DFMEA, PFMEA, charakterystyki specjalne i plan kontroli w jednej bazie danych, dzięki czemu zmianę w jednym dokumencie można przenieść do pozostałych. Wiele zakładów nadal korzysta z arkuszy kalkulacyjnych, co utrudnia utrzymanie tego powiązania.
