o no n no n o MAKINA-IMALAT TEKNOLOJİLERİ SEMPOZYUMU BİLDİRİLER KİTABI Editör: Y. Doç. Dr. Mete KALYONCU MMO Yayın No: 228 14-15 EKİM 1999 KONYA
tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sokak. No: 36/1-A Demirtepe, 06440 - ANKARA Tel : (0.312)231 31 59-231 31 64-231 80 23-231 80 98 Fax : (0.312) 231 31 65 e-posta: mmo@mmo.org.tr http://www.mmo.org.tr MMO Yayın No :228 ISBN :975-395-331-3 Bu yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odası'na aittir. Kitabın hiçbir bölümü değiştirilemez. MMO 'nun izni olmadan kitabın hiçbir bölümü elektronik, mekanik vb. yollarla kopya edilip kullanılamaz. Kaynak gösterilmek kaydı ile alıntı yapılabilir. KAPAK TASARIMI : Y. Doç. Dr. Mete KALYONCU DİZGİ : TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI KONYA ŞUBESİ BASKI : HÜNER-İŞ MATBAACILIK - KONYA Tel: (332) 353 45 17
Makina-lmalat Teknolojileri Sempozyumu, 14-15 Ekim 1999, KONYA ORTA ÖLÇEKLİ BİR İŞLETMEDE HATA TÜRÜ VE ETKİLERİ ANALİZİ (FMEA) UYGULAMASI M Emin BAYSAL 1, M. Seçil BAŞKAN 2 'Selçuk Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü 42031 Kampus/Konya Tlf: 0332.2410041/1920 e-posta:mebaysal@selcuk.edu.tr "Selçuk Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü 42031 Kampus/Konya Tlf: 0332.2410041/1920 e-posta:msbaskan@hotmail.com Özet- Bu çalışmada, kalite iyileştirme çalışmaları çerçevesinde karşımıza çıkan FMEA (Failure Modc and Efiect Analysis) ya da diğer adıyla HTEA (Hata Türü ve Etkileri Analizi) tekniği ele alınmıştır. HTEA, hataları ortaya çıkmadan önlemeye yönelik çok güçlü bir sayısal analiz tekniği olup, özellikle toplam kalite yönetimi uygulamalarında önemli bir yere sahiptir. 1980! li yılların başınd;:ıı beri kalite alanında yapılan çalışmaların, : stem veya üriin-hizmet oluşturulmasının her aşamasında karşılaşılacak sorunları belirleyip, ortadan kaldıracak, böylece hem güvenliği artıracak, hem de kalite de sürekli iyileştirme sağlayacak teknikler geliştirme üzerinde yoğunlaştığı görülmektedir. Sürekli gelişme, geçmişteki sorunlann öğrenilerek, gelecekte onlann yeniden ortaya çıkmalannın önlenmesiyle gerçekleşecektir. HTEA ile üretim sırasında ve ürünün son kullanım aşamalannda ortaya çıkabilecek olası hatalar belirlenir ve bunlar sistemden elimine edilerek sistem güvenilirliği arttırılır. Bu çerçevede orta ölçekli bir sanayi işletmesinde HTEA tekniklerinin uygulanabilirliği araşünlmıştır. Anahtar sözcükler: Hata Türü ve Eti ieri Analizi, Kalite, Proses l.giriş: HTEA (FMEA) TEKNİĞİNİN TANIMI FMEA tanımı. ya da Türkçe kısaltılmış haliyle "H.T.E.A" yani Hata Türü ve Etkileri Analizi tanımı, en temel olarak "Meydana gelebilecek hataları önceden tahmin ederek önlemeye yönelik güçlü bir teknik" olup yukandaki tanımlanan amaca hizmet eder. HTEA. hataların ortaya çıkmasıyla meydana gelebilecek problemlerin kullanıcıya (müşteriye) olan etkilerini, kullanıcı (müşteri) gözüyle analiz etme prensibine dayanır. FMEA ile hatalar incelenirken üç etken göz önünde bulundurulur. Bunlar: Hatanın ortaya çıkma durumu (frekans) Hatanın etkisi (ağırlığı) Hatanın tespiti (saptama) Bu üç etken doğrultusunda söz konusu hataya ait Risk Öncelik Göstergesi (RÖG) hesaplanır. RÖG 1 ile 1000 arasında değişen bir kritiklik göstergesidir. Bu sayı hesaplanarak, öncelikle ele alınması gereken hata kaynaklan belirlenir ve' düzeltici faaliyetler bu sıraya göre gerçekleştirilir. Amaç, RÖG'ü l'e doğru çekmek için çeşitli önleyici faaliyetler geliştirmektir. Bir FMEA uygulamasınm optimum düzeyde etkili olabilmesi için, çalışma mümkün olan en erken zamanda başlatılmalıdır. Ancak çoğu kez eldeki verilerin yetersiz olduğu düşünülerek bu yapılmamakta ve FMEA çalışmasına hiç başlanmamaktadır. Bu ise,özellikle toplam kalite yönetimi felsefesini uygulayan işletmeler açısından zararlı sonuçlar doğurmaktadır. FMEA uygulamasına başlanmadan önce yönetimin desteği kesinlikle sağlanmalıdır. HTEA'nın birtakım çalışması olduğu düşünülerek, oluşturulan FMEA proje grubunu, projenin sonuna kadar yaşatabilmek için (motivasyon) animatör, toplantılar esnasında uyulması gereken kuralların üzerinde hassasiyetle durmalıdır. Grup oluşturulurken, incelenecek prosesle ilgili herkesin gruba dahil edilmesi sağlanmalıdır. Bu şekilde daha nesnel sonuçlara ulaşılabilecektir. - 148-
2. HTEA (FMEA) ÇEŞİTLERİ Genci olarak dört çeşit FMEA olduğu kabul edilmektedir. [5] Buna göre; Sistem FMEA, Tasanın FMEA, Proses FMEA ve Servis FMEA olarak ortaya çıkmaktadır. Ancak temel olarak Hata Türü ve Etkileri Analizi iki şekilde yapılabilir: ' 31 FMEA Ürün - Projc( Tasanın) bazında FMEA Ürün - Proses bazında 3. HTEA UYGULAMA SÜRECİ [3) Başlangıç (Hazırlık çalışmaları) Sistem analizi Analiz sonuçlarını değerlendirme Takip - uygulama Doğrulama TABLO 1. HTEA çalışmasının nedenleri PROSES Biliniyor, hedefleri belli Bilinmiyor ve / veya hedefler belli değil Mevcut Proseste değişiklik Yeni ÇEVRE ŞARTLARI Biliniyor Bilinmiyor Mevcut çevrede değişiklik Yeni HTEA HAYIR EVET EVET EVET Bir FMEA çalışma grubunun oluşturulması: Grup lideri (Animatör) seçilmelidir. Grubu oluşturan üye sayısı 5-8 kişi i arasında olmalıdır. (Yeterli sayıda fikir üretebilecek ve kor» yu dağıtmayacak şekilde) Grup sorumlu ve konu hakkında deneyimli kişilerden oluşmalıdır. Mühendislik, kalite güvence, imalat bölümündeki üyeler doğal üyelerdir. İhtiyaç olduğu takdirde diğer bölümlerden geçici veya sürekli seçilir. Bir HTEA çalışması 2 aylık bir süreyi aşmamalıdır. Toplantılar 3 saatten fazla olmamalıdır. Çalışmanın sınırlan belirlenmelidir. Toplantılar HTEA çahşmalan sonuna kadar periyodik olarak sürdürülmelidir. Olumlu sonuçların alınabilmesi için üst yönetimden kişilerin de grupta yer alması sağlanmalıdır. 3.1. Olası Hata Şekli Hata şekli hatanın gözükme şeklidir. Bu şekil bir fonksiyona bağlıdır. Dolayısıyla hata şekli bir sistemin fonksiyonlan yerine getirememe durumu veya normal olmayan işleyişidir. Başanlı bir hata şekli analizi yapabilmek için; Parçanın spesifıkasyonlan karşılayamadığı durumlar nelerdir? Tasarımla veya prosesle ilgili olası sorun nedir? Bir sonraki veya daha sonraki operatör neyi kötü olarak değerlendirecektir? Son kullanıcı (müşteri) neyi kabul edilemez olarak nitelendirecektir? vb. sorularına verilen cevaplar tam ve doğru olmalıdır. Hata şeklini belirlemek için; Garanti verileri, Test raporlan, Müşteri şikayet raporları, Benzer ürün ve sistem verileri. - 149-
Benzer ürünler için daha önceden yapılmış HTEA çalışmaları sonuçlan Simülasyon çalışmaları sonuçlan kullanılır. 3.2.OI:ısi Hata Sebebi Olası hata sebebi, olası hata şeklini oluşturabilecek ilk anormallik olarak tanımlanır. Hata sebepleri tasarım veya proses esnasında sorunların ortaya çıkma nedenlerini gösterir. Hata sebeplerinin belirlenmesinde en yaygın bir yöntem olarak balık-kılçığı (neden-sonuç, Ishıka\va) diyagramı kullanılır. 4M+1İ (makine, malzeme, metot, insan ve bilgi(ortam ölçüm)) olarak tanımlanan hata kaynaklarına göre nedenler beyin fırtınası yöntemi ile tespit edilir. HTEA tekniğinde grup üyelerinin tecrübelerinden azami ölçüde yararlanma söz konusudur. 3.3. Olası Hata Etkisi (Önem) Bir hatanın muhtemel etkisi, bir müşterinin hissiyat ifadesidir. Hata etkisi hata şekliyle bağlantılı olup, her bir hata şekliyle neden olunan, sistemin fonksiyonelliğindeki değişikliği gösterir. 112 ' Olası hata etkisi, hatanın ortaya çıktığı kabul edildiğinde, müşterinin neyin farkında olacağı ile ilgilidir. Buradaki müşteri bir sonraki bölüm ya da işlem yapacak kişi veya son kullanıcı olabilir. 3.4. Tespit (Saptama) HTEA Tekniği'nde tespit, hatanın nedeni veya şekli oluştuğunda bu hatanın müşteriye ulaşmaması için öngörülen olarak tanımlanır. Hataların saptanmasında temel yaklaşım kontroldür. Ancak hatalar sadece kontrol ile bulunamaz. Sistem veya ürünün oluşturulması aşamalarında gerçekleştirilen diğer faaliyetler ile de hatalar fark edilebilir. Örneğin, tasanın aşamasındaki, malzeme dayanımlarının hesaplan, bitmiş parçalar üzerinde yapılan hesaplamalar, deneyler, ön üretimde yapılan denemeler etkin hata tespit yöntemleridir. 4. DEĞERLENDİRME HTEA Yöntemi'nde değerlendirmenin amacı; muhtemel risklerin sayısal olarak ifadesi ve sınırlandmlmasıdır. Bu aşamada her bir olası hatanın risk esasına göre kritiklikleri belirlenir. Kritikliği belirleyen ölçüt, kritiklik sayısı veya onun eşdeğeri olan Risk Öncelik Göstergesidir. RÖG risk faktörlerinin olasılık değerleri kullanılarak hesaplanır. Ancak uygulamada işlem kolaylığı sağlamak amacıyla kritiklik, olasılık bir değer yerine sayısal olarak ifade edilir. Risk Öncelik Göstergesi veya Risk Öncelik Sayısı olarak adlandırılan bu sayı, hata ortaya çıkma ve bulunabilirlik risk faktörlerinin olasılık ile ağırlık risk faktörünün sözel olarak tanımlanan değerlerine belirli aralıkta yer ala sayılar atanıp matematiksel işlem uygulanması sonucu bulunur. RÖG sayısı hatalann kritiklik yönünden göreceli olarak sıralanmasını ve karşılaştınlnıasını sağlar. 4.1. Hatanın Ortaya Çıkması (Sıklık-Frekans) Frekans indisi muhtemel nedenin ve bunun yol açtığı hata şeklinin gerçekleşmesi olasılığıdır. 131 Bunu belirlemek için iki farklı yaklaşım vardır. Birincisi bir hata türü (veya nedeni) için ortaya çıkma olasılık değerini belirlemektir. Diğerinde ise olasılık değeri hata nedeni ile onun sonucunda ortaya hata türünün ilişkilcndirilmesi ile bulunur. Neden oluşursa, hata türünün de oluşacağı esas alınır. Bu durumda olasılık değeri, hata nedeni ortaya çıkma olasılığı Pl ile hata nedeni oluştuktan sonra bunun hata türüne yol açması koşullu olasılığı P2IV in çarpımı ile bulunur. 131 Hata nedenin oluşma olasılığı istatistiksel yöntemler ve benzer ürünlerden yararlanılarak belirlenir. Veri tabanlan oluşturulmamışsa veya hesaplama yöntemleri kullanılmıyorsa grup üyelerinin deneyimlerinden faydalanılır. 4.2. Hatanın Önemi (Ağırlığı) HTEA yöntemi'nde hatanın önemi hatanın müşteriye yansıyan sonuçlarını ifade eder. Hatanın etki düzeyi arttıkça önem de artar. Hata şekillerinin olası sonuçlarını niteliksel bir ölçü ile değerlendirebilmek amacıyla sınıflandırma yapılır. Önem sınıflandırması olarak adlandınlan bu sınıflandırmada analiz edilen her birimin, ürünün veya sistemin hata türünün sonuçlarının kayıp ile ifadesidir. Kayıplar sistemin hasar görmesi, fonksiyonunun yitirmesi, can kaybı, yaralanma şeklinde ortaya çıkar. Kayıp miktar ve çeşitleri, hata etkisinin derecesini belirler. - 150-
Etki derecelerine göre bir önem sınıflandırması aşağıda verilmiştir 131 l.dcrece: Güvenlik problemleri Ani arızalar, Hayat kaybına neden olan, Ürün hizmetin çıktısını ciddi olarak azalta^ 2.Derece: Bflyfik Hoşnutsuzluk ve Tamir Masraflarına Yol Açan Hata Aniden ortaya çıkan arızalar, Bakım görevlileri tarafından tamir edilemeyen arızalar, Çalışanların yaralanmasına yol açan 3.Derece: Hoşnutsuzluğa Sebebiyet Veren Hata Performansı düşüren, Küçük sistem hasarına yol açan, 4.Derece: Müşteriyi Zor Durumda Bırakan Hata Anza öncesi belirtiler, Müşteri tercihlerim etkileyecek hatalar, 5. Derece: Performansı Düşürmeyen Hafif rahatsızlığa neden olan, Planlanmamış bakım veya tamirle giderilebilecek olanlar 6.Derece: Farkına Varılmayan Ufak arıza, Sistemin bozulmasına yol açacak kadar ciddi olmayan 4.3. Hata Tespiti (Saptama) Tespit indisi ile ortaya çıktığı varsayılan hata sebebinin (ya da şeklinin) müşteriye ulaşabilme olasılığı bulunur. Bazı işletmelerin bu olasılık değerini hatanın müşteriye ulaşmama olasılığı olarak aldığı görülmektedir. 4.4. Risk Öncelik Göstergesi (Sayısı) Risk öncelik Sayısı (RÖS), kritiktik sayısı göstergesidir. HTEA' da her hata nedeni yukarıda tanımlanan şu üç indis ile kıyaslanır önem (ağırlık) Frekans (sıklık) Tespit (saptama) RÖS değerinin hesaplanmasında, sözel veya olasılık olarak tanımlanan risk faktörlerinin belirli bir sayı aralığında tanımlanan değerleri alınır. RÖS değeri ile her bir hata türü için riskler tanımlandığından en büyük RÖS 'ye sahip olandan başlayarak uzun dönemde ortadan kaldırılması kısa dönemde en azlanması için alınacak düzeltici önlemler belirlenir. önem, tespit, frekans indislerine sayısal değer atamada kullanılan sayı aralığının büyüklüğüne ilişkin bir standart yoktur. Bugün uygulamalarda sıkça Vııl1 an.ılan iki aralık 1 S ve 1 10 aralıklarıdır. 1 S aralığının kullanılması yorumlama kolaylığı sağlamasına rağmen duyarlılık yönünden yetersizdir. Yaygın olarak inıllânılan aralık 1-10 aralığıdır. Sayılara karşılık gelen olasılıklar ve sözel ifadeler işletmelerin yapışma ve müşterilerin beklentilerine göre değişmektedir. 4.4.1.Frekans (sıklık) Değerinin Atanması Bu çalışmada sıklık (frekans) olasılıklarına değer atamada, olasılık değerlerinin en küçüğü için "1" ve en büyüğü için "10" sayısal değerleri kullanılmıştır. 4.4 3. Hata Ağırlıklarına Değer Atanması İL ta ajhriımarnıa değer atanmasında "1" en düşük önemi "10" en büyük önemi gösterir. Bu önemliliklere atanan değer, hoşnutsuzluğa, tamir matraflanna, can güvenliğinin tehlikede olup Almamalına bağlı olarak artacaktır. 4.4.4. Hata Tespitlerine Değer Atanman Ortaya çıktığı varsayılan hatanın müşteriye ulasm» olasılığıdır. Hata saptama değeri müşteriye ulaşma olasılığına göre değerlendirilirse, en büyük olduğunu gösteren değer "10", hatanın müşteriye ulaşmana olasılığına göre değerlendirilirse en küçük olduğunu gösteren değer T olacaktır. - 151
4.4.5. Risk Öncelik Göstergesinin (Sayısının) Hesaplanması Risk Öncelik Göstergesi ( RÖG ), Önem, Frekans ve Tespit değerlerine atanan değerlere çarpma işleminin uygulanması ile hesaplanır. RÖG=ÖxFxT RÖG değeri hesaplanırken Ö, F ve T için atanan değerler 1' den 10 ' a kadar değer aldığından RÖG sayısının değeri 1 ile 1000 arasında değişecektir. Bir HTEA uygulamasında hesaplanan RÖG değeri için aşağıdaki şartlar geçerlidir, [3] Ö =Değiştirilemez T =Kontrol mekanizmalarının etkinliğinin araştırılması Pl =P1 'i aşağıya çekmek için ürün hatasına hakim olmak gerekir. P2 /1= P2 /I 'e hakim olmak tasarımda değişikliği gerektirir veya tanımda değişikliği gerektirir. ( Toleransların değişimi, malzeme değişimi, form değişimi vb.) 5. DÜZELTİCİ FAALİYETLER Düzeltici faaliyetler, RÖG değerleri daha önceden belirlenmiş bir seviyeyi aşan hata nedenleri için uygulanır. Düzeltici önlemler ile RÖG değerleri aşağıya çekilmeye çalışılır. Bu değerlerin küçültülmesi önem, frekans ve tespit gibi risk faktörlerine atanan değerlerin küçültülmesi ile mümkün olacaktır. 5.1. Takip-Uygulama FMEA'nın bu safhasındaki amaç, eşik değeri üzerinde bulunan RÖG katsayılarını, eşik değerin altına çekilmesini takip etmek ve bunun devamını sağlamaktır. Bu aşamada kritik RÖG değerlerinin aşağıya çekilmesi için, düzeltici önlemlerin kesinlikle alınması sağlanır, bunların azaltıldığı doğrulanır ve gerçekleştirilen iyileştirmeler korunur. Bu amaçla organizasyonda, akış diyagramında ve imalatta kullanılan araçlarda değişiklikler yapılır. Bir HTEA çalışmasında takip aşaması olmazsa, proje çekmecedeki bir HTEA projesi olarak kalır ve hedefe hiçbir zaman ulaşılmaz. 6. DOĞRULAMA HTEA Tekniği' nin bu aşamasında amaç, düzeltici önlemlerin uygulanmasının ve sistemin zaman içinde değişime uğramamasının doğrulanmasıdır. Doğrulama aşamasında, uygulama sırasında kullanılan tüm HTEA sentez formları, bütün kabul ve koşullar ve sonuçlar dokümante edilerek, raporlanmalıdır. Bu raporlar, sonraki HTEA çalışmalarında kaynak oluşturması amacıyla ilgili birimlere dağıtılmalıdır. Bu belgeler yaşayan doküman olmalı ve sürekli güncelleştirilmelidir. HTEA Tekniğinin en olumlu yanı, zorluğunun bir ürün veya sistem için bir kez hazırlandıktan sonra sona ermesidir. Yeni ürünler için yapılacak HTEA çalışması, mevcut proses ya da ürün için yapılmış çalışmaların güncelleştirilmesi şeklinde olacaktır. 7.SONUÇ Bu çalışmada HTEA Tekniği geniş bir şekilde analiz edilerek, orta ölçekli bir sanayi işletmesinde, bağa imalatı üzerinde bir proses HTEA uygulaması yapılmıştır. İşletme için yeni bir imalat olan Bağa imalatı etraflı bir şekilde analiz edilerek olası hata sebepleri - şekilleri, etkileri ve mevcut saptama yöntemleri belirlenerek, Risk öncelik Göstergesi hesaplanmış ve hesaplanan bu RÖG'e göre düzeltici/önleyici önlemler (yeni kontrol planlarının hazırlanması, mevcut hata saptama yöntemlerinin geliştirilmesi vb.) alınmasına karar verilmiştir. REFERANSLAR 1- YILMAZ, A., 1997. Hata Türü ve Etki Analizi, İstanbul Teknik Üniversitesi F.B.E. Endüstri Mühendisi Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, İstanbul. 1997 2- KASA, H. BORAN, S., 1993. FMEA ve Toplam Kalite Yönetimi İçin Önemi, YA / EM Ulusal Kongresi Bildiriler Kitabı 3- AMDEC (ANALYSE des MODES des DEFAILLANCE, de leurs EFFECTS, et de leur CRITIC1TE) Uygulama Seminer Notlan, 1992. Renault-Oyak A.Ş., Sapanca. 4- MİL- STD 1629A 1984. (revised) Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis, Department of Defence, USA. 5- STAMATIS, D. BL, 1995b. Failure Mode And Effect Analysis (FMEA), ASQC 49* Annual Gjuality Congress Proceedings, Ohio. - 152-
6- KARA ZATTRI, C, KELLER, A.Z., BARODY, I., FLEMİG, P.V., 1991. An Improved FMEA Methodology, Proceedings Annual Reliability and Maintability Synıposium, Orlando, USA, Publ. by IEEE. 7- PRASAD, S., 1990. Improving Manufacluring Reliability in IC Package Assembly Using FMEA Technique, 9* IEEE / CHMT Intemalional Electronics Manufacturing Teclınology Synıposium, Washington, USA, Publ by IEEE. 8- ASHLEY, S., 1993. Failure Analysis Beats Murphy ' s Law, Jour. Meclıanical Engineering. 9- LIEBERMAN, P.1990, Design FMEA and TIıc Industry, Jour. Automative Engincering. 10- SAHNI, A., 1993. Using Failure Mode and Effect Analysis to Inıprove Manufacturing Proccsses, Jour. Medical Device Diagnostic. 11- DALE, B.G., SHAW, P., 1990. Failure Modc andeffects Analysis in The U.K. Motor Industry : A. State of the Art Study. Jour. Quality and Reliability Engineering International. 12- PUGH, D.R, HUNT J.E. PRICE C.J., 1994. Augmentüıg Raphael with Behaviour Charls, Proc. AAAI Workshop on Functional Reasoning. 13- MC KINNEY, B.T., 1991. FMECA The Right Way, Proceedings Annual Reliability and Maintability Symposium, Orlondo, USA, Public by IEEE: 14- ALP, M.Ş. 1999. Motor Supapları Montajı Anzalan Sebepleri, Supar A.Ş. Konya. - 153 -