Pre účely popisu tejto metódy je potrebné zadefinovať dva pojmy, a to:

Porucha (Failure) – koniec schopnosti objektu vykonávať požadovanú funkciu (po poruche má objekt chybu, ktorá môže byť  čiastková alebo celková). Porucha je udalosť, chyba, stav.

Chyba (Fault) – stav objektu charakterizovaný jeho neschopnosťou vykonávať požadovanú funkciu okrem neschopnosti z dôvodov preventívnej údržby alebo iných plánovaných činností alebo z dôvodu chýbajúcich vonkajších zdrojov. Z hľadiska kvality výrobku – chyba je stav, kedy produkt alebo služba nespĺňa požiadavky zákazníka.

Charakteristika tejto metódy závisí od jej histórie a účelu jej aplikácie. Je možné ju členiť minimálne na dve oblasti využitia:

• Štúdie porúch systémov
• Sledovanie potenciálnych chýb v procesoch

a) Metóda FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) je induktívna metóda, ktorá bola vyvinutá pre potreby štúdie porúch v systémoch. Je možné ju aplikovať na rôzne systémy (elektrické, hydraulické, mechanické a pod.) a na ich kombinácie. Umožňuje identifikovať poruchy s významnými následkami, ktoré ovplyvňujú funkcie systému. Vo všeobecnosti platí, že každý systém sa správa ako reťaz. Poruchy  ľubovoľného prvku systému negatívne ovplyvňujú funkčnosť celého systému. Metódu FMEA je možné uplatniť na  konkrétnej úrovni systému, pre ktoré sú  k dispozícii kritériá porúch.  Postup tejto metódy vychádza z charakteristiky poruchy základného prvku (môže to byť zariadenie, uzol, prvok a pod.) a z funkčnej štruktúry prvku. Stanovuje sa vzťah medzi poruchami prvku a poruchami systému, alebo zlyhanie funkcie prvku, resp. systému.

FMEA môže byť zložitá a zdĺhavá v prípade rozsiahlych systémov, ktoré majú mnoho funkcií a pozostávajú z mnohých prvkov. Je to spôsobené tým, že je nutné zvažovať veľké množstvo informácií o systéme. Množstvo informácií sa zväčšuje aj s množstvom vykonávaných činností údržby. Interakcia medzi človekom a strojom sa skúma špeciálnymi metódami. Ľudské chyby sa v prevádzke objavujú v určitej postupnosti, ktorú je vhodné analyzovať metódami popisujúcimi kauzálnu závislosť správania sa  človeka. FMEA určí slabé miesta systému, ktoré sú citlivé na  ľudský faktor. Ďalším obmedzením je vplyv prostredia. Uvažovanie vplyvu prostredia vyžaduje dokonalú znalosť charakteristík prostredia.

b) Ako nástroj pre zlepšovanie v manažérskych systémoch je FMEA definovaná ako  súbor doporučených postupov pre identifikáciu potenciálnych problémov a výskytu chýb v procesoch. Podľa normy VDA 4.2  je to systémový nástroj, ktorý je aplikovaný najmä v predvýrobnej  etape, resp. v etape návrhu a slúži na odhalenie takých chýb v procesoch, ktoré majú zásadný vplyv na kvalitu výrobku. V tomto kontexte je FMEA definovaná ako tzv. systémová FMEA.

Vývoj metódy

FMEA výrobku skúma všetky možné chyby výrobku, analyzuje ich a zlepšuje. FMEA procesu skúma všetky chyby procesu výroby a montáže a ich príčiny. Pri riešení problémov FMEA využíva tzv.  systémový prístup, t.j. chápe výrobok alebo proces zo systémového hľadiska. Zaoberá sa chybami vznikajúcimi v prvkoch procesu, resp. aj chybami pri vstupe a výstupe z  procesu a ich vzájomnými väzbami. Systémová FMEA skúma chyby v intenciách životného cyklu výrobku. Používa sa prevažne v predvýrobných etapách. Vychádza z predpokladu, že pre každý prejav poruchy na najnižšej úrovni (uzol, súčiastka) sa analyzujú možné lokálne alebo systémové následky. Posudzovanie sa vykonáva tímovou prácou za účasti odborníkov z rôznych útvarov (napr. vývoj, výroba, kvalita, bezpečnosť, predaj a pod.). Jej aplikácia sa stala základným nástrojom manažérstva kvality.

Cieľ a popis metódy FMEA

Pri rozhodovaní o rozsahu a spôsobe aplikácie FMEA v konkrétnom systéme a na konkrétnom prvku je nutné uvažovať, pre ktoré špecifické účely sa metóda má použiť a v ktorej  časovej fáze vzhľadom k celkovej životnosti systému ako aj ostatným činnostiam.  Je potrebné zvážiť aj požadovaný stupeň poznania nežiaducich javov, porúch a ich dôsledkov. Na základe týchto úvah je možné rozhodnúť o hĺbke analýzy na konkrétnej úrovni systému (systém, podsystém, diel, prvok).

Cieľom FMEA  je analyzovať potenciálne chyby/poruchy v konkrétnom systéme vo zvolenom  časovom úseku životnosti systému tak, aby bolo možné prijať nápravné opatrenia na zníženie rizika, ktoré so sebou vznik chýb prináša.

Prostriedky dosiahnutie podnikových cieľov sú:

• zvyšovanie bezpečnosti funkcií a spoľahlivosti výrobkov (odhalenie kritických miest),
• znižovanie záručných a servisných nákladov,
• skrátenie procesu vývoja,
• nábehy sérií s menšími chybami,
• lepšie dodržanie plánovaných termínov,
• hospodárna výroba,
• kvalitnejšie služby,
• lepšia vnútropodniková komunikácia.

Pri kvantifikácii rizika FMEA používa ukazovateľ, ktorý dáva do vzájomnej väzby význam chyby, pravdepodobnosť výskytu a pravdepodobnosť odhalenia chyby. Umožňuje tak porovnanie jednotlivých chýb a sústredenie sa na najdôležitejšie príčiny, ktoré spôsobujú vznik chyby. Nemecká norma automobilového priemyslu VDA 4.2. označuje tento ukazovateľ ako MR/P – miera rizika / priorita. V niektorej literatúre sa môžeme stretnúť s označením tohto ukazovateľa ako rizikové prioritné číslo RPČ (alebo Risk Priority Number- RPN).

FMEA alebo FMECA?

Medzinárodná norma,  venovaná metóde  FMEA, popisuje dve alternatívy metódy; metódu FMEA – „analýzu spôsobov a dôsledku porúch“ a jej rozšírenú podobu metódu FMECA – „analýzu spôsobov, dôsledkov a kritičnosti porúch“. Podľa tejto normy metóda FMEA nezahŕňa hodnotenie rizika možných spôsobov porúch vyvolaných určitými príčinami. Predstavuje len kvalitatívnu metódu. Metóda FMECA je doplnená o hodnotenie závažnosti dôsledkov porúch a pravdepodobnosti ich výskytu. Dá sa povedať, že FMEA je vymedzený pojem pre postup, ktorý neobsahuje „hodnotenie kritičnosti“.

Poznámka: Hodnotenie  kritičnosti v tomto význame sa chápe ako hodnotenie rizika, teda súčin pravdepodobnosti vzniku danej poruchy a  dôsledku, ktorý daná porucha má na definovaný systém.

Postup FMEA, FMECA podľa normy STN IEC 60812

1. Definícia  systému  a určenie jeho funkčných a minimálnych prevádzkových požiadaviek.
2. Vypracovanie funkčných a spoľahlivostných blokových diagramov, matematických modelov a popisov.
3. Stanovenie základných princípov a príslušnej dokumentácie potrebnej pre analýzu.
4. Identifikácia spôsobu porúch, ich príčin a dôsledkov a ich relatívne dôležitosti a postupnosti. Nástroje zlepšovania kvality
5. Identifikácia metód a spôsobov k detekcii a izolácii porúch.
6. Identifikácia konštrukčných a iných prevádzkových opatrení na zabránenie zvlášť negatívnych javov.
7. Určenie kritičnosti, rizikovosti poruchy (len FMECA).
8. Vyhodnotenie pravdepodobnosti poruchy (len FMECA).
9. Vyšetrenie špecifických kombinácií  viacnásobných porúch, ktoré sa majú podľa potreby uvažovať.
10. Odporúčania.

Postup systémovej FMEA

V minulosti pri používaní FMEA,  či už konštrukčnej alebo procesnej, dochádzalo k týmto základným nedostatkom:

• Pri konštrukčnej FMEA sa poruchy skúmali iba na úrovni dielov. Neskúmali sa vzájomné funkčné súvislosti jednotlivých dielov.
• Pri procesnej FMEA sa možné poruchy skúmali len v jednotlivých operáciách procesu.
• Nevykonávala sa systematicky  členená potrebná analýza až po vybavenie, nástroje a stroj.
• Nebol zohľadnený vplyv  človeka, resp. prostredia, do akej miery sa podieľal na vzniku porúch.

Tieto nedostatky si vyžiadali ďalší vývoj metódy v smere systémová FMEA výrobku, systémová FMEA procesu. Pri spracovaní systémovej FMEA výrobkov alebo procesov sú popri doterajších konštrukčných, alebo procesných FMEA vykonávané nasledujúce kroky:

• štruktúrovanie skúmaného systému  na prvky a znázornenie vzájomných funkčných súvislosti týchto prvkov,
• určenie možných porúch prvkov systému,  vyplývajúcich z uvedených funkcií systému,
• na to nadväzujú logické reťazce súvisiacich chybných funkcií rôznych prvkov systému, aby tým bolo umožnené v systémovej FMEA stanoviť analyzované možné následky porúch, poruchy  a príčiny porúch.

Zlepšovanie – optimalizácia

Hodnota  MR/P (RPN) ako aj hodnoty Vy, Vz, Od vyjadrujú riziko systému. Pre prípady vysokých hodnôt MR/P alebo vysokých dielčích hodnôt je potrebné zaviesť účinné opatrenia na ich zlepšenie.

Zlepšovanie sa vykonáva podľa nasledujúcich priorít:

1. Zmena koncepcie smerom k vylúčeniu príčiny poruchy, prípadne  k obmedzeniu významu následkov.
2. Zvýšenie spoľahlivosti koncepcie k minimalizácii výskytu príčiny poruchy.
3. Účinné odhalenia príčin porúch (čo najviac sa vyhýbať zavádzaniu prídavných kontrol).

Na formulári FMEA sa vždy uvádzajú zodpovední pracovníci a termín realizácie. Po stanovení opatrení na zvýšenie spoľahlivosti alebo na účinnejšie odhalenie nasleduje predbežné, nové hodnotenia rizika. Konečné hodnotenie sa spravidla vykonáva po realizácii opatrení a po preskúšaní ich účinnosti pomocou vypočítania novej hodnoty MR/P. V prípade hlbokých  zmien koncepcie sa pre postihnuté čiastočné systémy vykonáva opätovne všetkých päť krokov systémovej FMEA. Na stanovenie počiatočných bodov na určenie optimalizačných opatrení v mnohých prípadoch nestačí iba hodnotenie absolútnych hodnôt MR/P. Taktiež nemá zmysel stanoviť medznú hodnotu MR/P pre celý podnik, pretože v každej systémovej FMEA môžu byť podľa rozdielnych kritérií hodnoty rozdielne. Keďže táto metóda je tímová, treba mať na pamäti jej subjektívnosť pri hodnotení jednotlivých parametrov MR/P, a preto  je vhodné pre zobjektívnenie metódy pracovať na jednej prevádzke (resp. viacerých) s jedným a tým istým obsadením ľudí v tíme FMEA.

Dokumentácia (formulár) FMEA

Celá FMEA analýza podľa VDA 4.2 je realizovaná na jednom formulári, vrátane hodnotenia rizík. Inak je to v ponímaní normy STN IEC 60812, kde na jednom formulári sa vykoná kvalitatívna analýza príčin, spôsobov a dôsledkov porúch a potom sa pre každý prvok pomocou sieťového grafu vykoná analýza kritičnosti. Je zrejmé, že je efektívnejšie a prehľadnejšie, ak sa analýza rizík vykoná spolu s analýzou porúch na jednom formulári.

Číslo uzla – slúži na presnú identifikáciu miesta poruchy vzhľadom na zariadenie alebo celkový proces. Pomocou neho je možné presne identifikovať, o ktorú časť zariadenia/procesu ide a aké je jej postavenie vzhľadom na celý systém.

Miesto chyby – určuje na ktorom  čiastkovom prvku došlo k poruche.

Prejav/spôsob chyby – určuje, akým spôsobom sa daná porucha prejaví, čiže to, ako pracovník zistí,  že došlo k poruche (napr. vizuálne zistí nejakú netesnosť, zacíti nejaký zápach, počuje nejaký neprimeraný hluk a pod.).

Dôsledok chyby – popisuje,  čo daná porucha spôsobí vzhľadom na proces/zariadenie (resp. okolie).

Príčina chyby –  charakterizuje stavy alebo  okolnosti,  činnosti, nedovolené prevádzkové stavy, alebo rozhodnutia osôb, ktoré podmienia, alebo urýchlia mechanizmus vzniku daného javu.

Vz, Vy, Od –  charakteristiky, ktoré určujú mieru rizika (závažnosť  poruchy a pravdepodobnosť, že k danej poruche dôjde), ich hodnoty sú volené podľa príslušných tabuliek  (matíc).

Bezpečnosť – B, Kvalita – Q, Enviroment – E:   slúži na presnejšiu špecifikáciu dôsledku poruchy, teda či daná porucha môže mať dopad  na  bezpečnosť, kvalitu a životné prostredie (ÁNO- A, NIE- N).

Formulár je vhodné doplniť o túto analýzu (B,Q,E) kvôli  tomu, že MR nemá až takú výpovednú hodnotu z hľadiska negatívneho dopadu. Napríklad, ak hodnota ukazovateľa MR je rovná 60, štandardne sa nepovažuje za príliš vysokú, vzhľadom na to, že maximálna hodnota ukazovateľa môže byť až 1000 (doporučená medza je MR=120). V  prípade, že táto hodnota  hovorí o tom, že sa jedná o poruchu, pri ktorej môže dôjsť k usmrteniu pracovníka (Vz = 10),  poruchu, ktorej predpokladaný výskyt  je síce malý (Vy=2) a ľahko odhaliteľný (Od=3), ale v závislosti od  ľudského faktora sa táto hodnota vôbec nejaví nízka. Prirodzene sa žiada navrhnúť nejaké opatrenia na zabránenie vzniku tejto poruchy. Inak by to bolo pri rovnakej hodnote MR= 60, ale pre Vz=2 Vy=6 Od=5. Preto je vhodné urobiť toto rozšírenie formulára o takúto analýzu. Ďalšou výhodou tohto rozšírenia je to, že  pri vyhodnotení je možné jednoduchšie vyselektovať aj pri nižších hodnotách MR prvky zariadení/procesov, ktorých poruchy by mohli viesť k  nežiaducim vplyvom na zdravie a životy ľudí, k závažným dopadom na životné prostredie alebo kvalitu výrobného procesu. Na základe toho je možné prioritne pre tieto prvky navrhnúť vhodné a efektívne opatrenia.

Prestoj  (P) – dĺžka trvania prestoja v hodinách.

MR – rizikové prioritné číslo vyjadruje mieru rizika (MR/P alebo RPN).

Odporúčané opatrenia – návrh opatrení, ktoré zamedzia vzniku negatívneho javu. K ich návrhu je možné pristupovať tiež na základe hodnoty MR alebo na základe dopadov. Pri veľmi nízkej hodnote MR (napr. MR=10) môže byť návrh opatrení neefektívny.

Zodpovedný – meno pracovníka zodpovedného za vykonanie opatrení.

Prevedené opatrenia – vykonané opatrenia na zlepšenie stavu.

Formulár je rozšírený aj o opätovné hodnotenie rizika po vykonaní doporučených opatrení. Formulár obsahuje  taktiež základné popisné údaje:

• ako názov zariadenia,
• evidenčné číslo formulára,
• dátum, atď.