Jednym z celów zastosowania analizy FMEA w przedsiębiorstwie

prof. dr hab. inż. Eugeniusz Krzemień
mgr inż. Radosław Wolniak
Wpływ zastosowania metody FMEA na koszty jakości w przedsiębiorstwie.
Wprowadzenie
Zwiększanie jakości produktów i usług oferowanych przez firmy musi być połączone
z analizą kosztów podjętych działań. Musimy pamiętać, że wzrost jakości powinien nie tylko
służyć zadowoleniu klienta i pracowników firmy, chociaż te aspekty są oczywiście bardzo
ważne i nie wolno o nich zapominać, ale musi przynieść konkretne, wymierne efekty, wiążące
się z ograniczeniem kosztów i wzrostem zysków w przedsiębiorstwie. Badania
przeprowadzane w wielu krajach świata wskazują, że zła jakość ma duży wpływ na wzrost
kosztów produkcji. Zdaniem specjalistów od zarządzania to nie jakość a brak jakości
przyczynia się do wzrostu kosztów w przedsiębiorstwie.
Datujące się od przełomu lat 40/50 zastosowanie metody FMEA przynosi dla
przedsiębiorstwa różnorodne korzyści. Skutki wynikające z zastosowania metody FMEA
powodują konkretne efekty liczbowe, przyczyniające się do ograniczenia kosztów jakości.
Zastosowanie metody FMEA ma nie tylko wpływ na obniżenie sumarycznej wartości
kosztów jakości ale także dogłębnie zmienia strukturę tych kosztów w przedsiębiorstwie. W
niniejszym artykule zaprezentujemy wpływ analizy FMEA na ograniczanie kosztów jakości
na przykładzie wirnika silnika indukcyjnego trójfazowego w wybranym przedsiębiorstwie.
Koszty jakości w przedsiębiorstwie
Przeprowadzenie analiz dotyczących kosztów jakości wymaga określenia modelu
kosztów którym posłużono się przy przeprowadzaniu niniejszej analizy. Wszystkie koszty
jakości można podzielić na dwie grupy: koszty sterowania jakością i koszty związane ze
stratami na brakach. Podział ten możemy uszczegółowić poprzez rozbicie tych grup na
kolejne kategorie i podkategorie. Szczegółowy model podziału kosztów jakości został
przedstawiony na rysunku 1. Poniżej zdefiniujemy podstawowe kategorie kosztów jakości:
• Koszty prewencji - wszystkie działania związane z zapobieganiem wadom przed ich
wystąpieniem. Do grupy tej zaliczamy zarówno koszty szkoleń pracowników, jak i koszty
związane z opracowywaniem procedur jakościowych, planami jakości i poprawą jakości
projektowania wyrobów.
• Koszty badań i oceny - koszty wszelkich działań badających wystąpienie błędu
począwszy od etapu produkcji, poprzez etap badań końcowych, aż do badań
przeprowadzanych u klienta. Do tej grupy zaliczamy koszty pracowników
zaangażowanych w działania badawcze, zakupu i utrzymania narzędzi badawczych, koszt
badań zleconych w laboratoriach, itp.
• Straty na brakach wewnętrznych - są to wszelkie koszty związane z występowaniem
braków, które zostały stwierdzone zanim dostarczono dany wyrób do klienta. Do
omawianej grupy zaliczamy koszty związane ze stratą surowców, złomowaniem
wadliwych produktów, koniecznością dodatkowych napraw lub sprzedaży wyrobów
niższej jakości po obniżonej cenie.
• Straty na brakach zewnętrznych - koszty ujawniające się dopiero po dostarczeniu
wyrobu do klienta. Możemy tu wymienić: koszty napraw, odszkodowań a także koszty
związane ze stratą zaufania klienta do firmy oferującej wadliwy wyrób.
1
Koszty jakości
Koszty sterowania
jakością
Koszty
prewencji
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Szkolenia w zakresie
jakości
Planowanie jakościowe
Badanie zdolności
jakościowej
Ocena poddostawcy
Planowanie badań
Audit jakości
Kierowanie sprawami
jakości
Programy projakościowe
Opracowanie i wdrożenie
procedur
Straty na brakach
Koszty badań i
oceny
•
•
•
•
Straty na brakach
wewnętrznych
Badania odbiorcze
(końcowe)
Badania w toku produkcji
Badania kwalifikacyjne
Badania jakości podczas
montażu u klienta
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Strata surowców
Koszty złomowania
Konieczność dodatkowej
obróbki
Dodatkowe sortowanie
Ponowne badania
Przestoje spowodowane
brakiem jakości
Obniżenie ceny produktu
Straty na brakach
zewnętrznych
•
•
•
•
Koszty reklamacji
Odszkodowania
Utrata image
Utracone rynki zbytu
Zakup środków
badawczych
Utrzymanie środków
badawczych
Ekspertyzy jakościowe
Badania laboratoryjne
Koszty personelu
laboratoriów badawczych
Dokumentacja prac
badawczych
Rysunek 1. Model struktury kosztów jakości w przedsiębiorstwie
Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1,8].
Koszty jakości w wielu przedsiębiorstwach są niebagatelne i mogą sięgać 10% obrotów,
a często nawet więcej. Według Feigenbauma w przedsiębiorstwach nie mających wdrożonego
TQM udział poszczególnych grup kosztów jakości w strukturze kosztów przedsiębiorstwa
kształtuje się następująco: [6,8]
• koszty prewencji
60-70%
• koszty badań i oceny
20-25%
• koszty związane z zapobieganiem wad
5-10%.
Wraz ze zmianą podejścia przedsiębiorstwa w kierunku projakościowego zarządzania
zmianie ulega struktura kosztów jakości. Zjawisku zmniejszania ogólnych kosztów jakości
towarzyszy znaczące zmniejszanie się jednych grup kosztów, przy pewnym zwiększeniu
kosztów należących do innej grupy. Zmiany dotyczą głównie następujących grup kosztów:
• Koszty związane z zapobieganiem wad zmniejszają się wraz ze wzrostem poziomu
jakości w przedsiębiorstwie i będą wraz z rozwojem zarządzania jakością dążyły do
zera.
• Koszty badań i oceny w początkowym etapie rosną, jednakże po osiągnięciu
wysokiego poziomu zarządzania jakością ich wartość stabilizuje się, a nawet może
2
•
zacząć spadać ponieważ do utrzymania wysokiej jakości nie będą już potrzebne
ciągłe badania, kontrole i sprawdzanie wszystkich działań.
Udział kosztów prewencji rośnie wraz z rozwojem zarządzania jakością.
Koszty
Koszty badań i oceny
Koszty jakości
Straty na
brakach
Koszty prewencji
Jakość
Brak jakości
Kontrola
jakości
Zarządzanie
jakością
TQM
Rysunek 2. Zmiana struktury kosztów jakości wraz ze wzrostem poziomu jakości w przedsiębiorstwie.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie:[1].
Przeprowadzenie analizy FMEA
Analizę FMEA przeprowadzono dla wirnika silnika indukcyjnego trójfazowego w
wybranym przedsiębiorstwie. Główną przesłanką podjęcia analizy była rosnąca liczba
reklamacji i towarzyszący temu wzrost kosztów napraw gwarancyjnych produktu.
Niekorzystny trend kształtujący się w ostatnim czasie spowodował, że zdecydowano się
skorzystać z analizy FMEA w celu ustalenia przyczyn zaistniałej sytuacji. W
przedsiębiorstwie powołano zespół roboczy i przeprowadzono wymagane analizy. Wyniki
przeprowadzonej analizy FMEA dla poszczególnych elementów silnika przedstawiono na
rysunku 3.
W literaturze podaje się, że wskaźnik RPN nie powinien przekraczać wartości 70,
dlatego też dla tych elementów silnika, w przypadku których liczba priorytetowa ryzyka RPN
przekraczała wartość siedemdziesiąt opracowano działania korygujące wśród których
możemy wymienić:
• dodatkowe szkolenia pracowników,
• dodatkowa kontrola wybranych elementów po ich zamocowaniu przez pracownika,
• dla elementów w przypadku których główną przyczyną powstawania wad była wadliwość
materiału postanowiono zakupić materiały wyższej jakości oraz zdecydowano się na
przeprowadzanie testów wytrzymałościowych,
• postanowiono zwrócić większą uwagę na wykonanie wszystkich operacji zgodnie z
przyjętymi procedurami, itp. [2]
3
RPN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
250
200
W ał
Pierścień dociskowy wirnika
Blacha wirnika
Pierścień osadniczy sprężynujący
150
Pręt klatki pracy
Pierścień zwierający klatki pracy
Pręt klatki rozruchowej
Pierścień zwierający klatki rozruchowej 100
Tarcza wyważników
W yważnik
W kręt
50
Tuleja ślizgowa
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rysunek 3. Liczba Priorytetowa Ryzyka dla poszczególnych elementów silnika przed wykonaniem działań
zapobiegawczych.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
Przeprowadzenie określonych w poprzednim etapie działań spowodowało
ograniczenie Liczby Priorytetowej Ryzyka dla większości elementów silnika. Podjęte
działania wykazały, że przy użyciu stosunkowo prostych środków zapobiegawczych udało się
znacznie ograniczyć wartości liczb RPN. Nowe wartości wskaźnika RPN po przeprowadzeniu
działań naprawczych zostały przedstawione na rysunku numer 4.
RPN
80
70
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Wał
Pierścień dociskowy wirnika
Blacha wirnika
Pierścień osadniczy sprężynujący
Pręt klatki pracy
Pierścień zwierający klatki pracy
Pręt klatki rozruchowej
Pierścień zwierający klatki rozruchowej
Tarcza wyważników
Wyważnik
Wkręt
Tuleja ślizgowa
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rysunek 4. Liczba Priorytetowa Ryzyka dla poszczególnych elementów silnika po wykonaniu działań
zapobiegawczych.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
4
11
12
Koszty jakości przed zastosowaniem metody FMEA w badanym przedsiębiorstwie.
W badanym przedsiębiorstwie poszczególne grupy kosztów przed i po zastosowaniu
metody FMEA przyjmowały wartości zebrane w tabeli 1.1
Koszty przed
zastosowaniem metody
FMEA
[j.p.]
9642
1703
Koszty po
zastosowaniu
metody FMEA
[j.p.]
7004
2638
920
380
540
783
783
1426
589
837
1212
1212
2. Straty na brakach
7939
4366
2.1 Straty na brakach wewnętrznych
2.1.1 Koszty straty surowców
2.1.2 Koszty złomowania
2.1.3 Koszty badań po przeróbkach
2.2 Straty na brakach zewnętrznych
2.2.1 Koszty reklamacji
1356
954
137
265
6583
6583
745
524
75
146
3621
3621
Grupa kosztów
Ogólne koszty jakości
1. Koszty sterowania
1.1 Koszty prewencji
1.1.1 Koszt planowania jakości
1.1.2 Koszty szkolenia pracowników
1.2 Koszty badań i oceny
1.2.1 Koszty odbiorczych badań surowców i
materiałów
Tabela 1. Porównanie kosztów jakości przed i po zastosowaniu analizy FMEA.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
Struktura kosztów jakości przed przeprowadzeniem analizy FMEA pozwala wyodrębnić
trzy główne grupy kosztów:
• koszty reklamacji- stanowiące 68% łącznych kosztów jakości,
• koszty straty surowców - stanowiące 10% łącznych kosztów jakości,
• koszty odbiorczych badań jakości surowców i materiałów - stanowiące 8% łącznych
kosztów jakości.
Występująca sytuacja jest bardzo negatywna z punktu widzenia przedsiębiorstwa.
Największą grupę kosztów stanowią koszty reklamacji, a więc koszty związane z usuwaniem
już powstałych wad. Natomiast łącznie wszystkie koszty związane ze stratami na brakach
zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych osiągnęły wartość 82%. Przedsiębiorstwo zamiast
skoncentrować się na zapobieganiu wadom swą uwagę koncentrowało na usuwaniu już
powstałych wad, które uwidoczniły się podczas użytkowania produktu przez końcowego
klienta. Istniejąca sytuacja powoduje następujące negatywne konsekwencje:
• Przedsiębiorstwo ponosi koszty wyprodukowania złych wyrobów oraz koszty
związane z ich marketingiem i dystrybucją.
• Muszą zostać poniesione koszty związane z usunięciem zaistniałych wad.
• Powstaje także trzecia grupa kosztów, najbardziej niewymierna (której nie
uwzględniliśmy w przedstawianej analizie kosztów), jednak przypuszczalnie w
dłuższej perspektywie czasowej mająca najistotniejszy wpływ na istnienie
przedsiębiorstwa. Klient, któremu dostarczyliśmy produkt złej jakości zniechęca się
1
Z uwagi na konieczność utajnienia danych przez badane przedsiębiorstwo koszty zostały podane w
hipotetycznych jednostkach pieniężnych. Jednostki te powstały z przemnożenia kosztów rzeczywistych o stały,
wybrany współczynnik.
5
do zakupionego produktu. W sytuacji dużej konkurencji na rynku, szczególnie w
przypadku produktów przemysłowych takich jak na przykład omawiany w niniejszym
artykule wirnik silnika indukcyjnego trójfazowego, o stosunkowo dużej cenie może
okazać się, że klient będzie czuł się rozczarowany i nie wybierze ponownie produktu
naszej firmy nawet pomimo likwidacji usterki.
• Wreszcie ostatnią grupą kosztów, w sytuacji wystąpienia reklamacji są koszty
ponoszone nie przez sprzedawcę a przez klienta. Do tej grupy kosztów możemy
zaliczyć koszty związane z dostarczeniem przedmiotu reklamacji, jego odbiorem, w
przepadku maszyn i urządzeń przemysłowych są to także koszty przestojów w
produkcji.
Niewielki udział w strukturze kosztów jakości mają koszty prewencji, które łącznie
osiągają wartość 10%. Tak niski udział kosztów prewencji wskazuje, że przedsiębiorstwo
przywiązuje niewielką wagę do działań projakościowych na etapie planowania produktu i
szkolenia pracowników, które to działania mogą spowodować najlepsze efekty.
Analiza struktury kosztów jakości przed przeprowadzeniem analizy FMEA potwierdza
wartości poszczególnych grup kosztów zaobserwowane przez Feigenbauma w
przedsiębiorstwach nie posiadających TQM. Można nawet zauważyć, że dla badanego
wyrobu sytuacja jest jeszcze gorsza niż w modelu Feigenbauma. Koszty związane z
badaniami odbiorczymi są mniejsze, natomiast straty na brakach przekraczają określone przez
Feigenbauma wartości.
4%
6%
Koszt planowania jakości
8%
Koszty szkolenia pracowników
Koszty odbiorczych badań jakości surowców
i materiałów
Koszty straty surowców
10%
Koszty złomowania
1%
Koszty badań po przeróbkach
3%
68%
Koszty reklamacji
Rysunek 5. Struktura kosztów jakości przed zastosowaniem metody FMEA.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
Koszty jakości po zastosowaniu metody FMEA
Zastosowanie metody FMEA do analizy wirnika silnika indukcyjnego trójfazowego
miało bardzo istotny wpływ na ograniczenie kosztów jakości. Łącznie po zastosowaniu
określonych za pomocą metody FMEA akcji korekcyjnych koszty jakości spadły o 2638 j. p.
Spadek kosztów całkowitych został spowodowany głównie ograniczaniem strat na brakach,
co jest zjawiskiem zdecydowanie pozytywnym, ponieważ wzrost tych strat, o którym donosił
dział reklamacji, był głównym motorem podjęcia analizy FMEA w zakładzie.
6
Grupa kosztów
Ogólne koszty jakości
1. Koszty sterowania
Zmiana w jednostkach
pieniężnych
[j.p.]
-2638
Zmiana procentowa
udziału w całkowitych
kosztach jakości
-
935
506
209
297
429
429
20%
11%
4%
6%
9%
9%
-3573
-611
-430
-62
-119
-2962
-2962
-20%
-3%
-2%
0%
-1%
-17%
-17%
1.1 Koszty prewencji
1.1.1 Koszt planowania jakości
1.1.2 Koszty szkolenia pracowników
1.2 Koszty badań i oceny
1.2.1 Koszty odbiorczych badań surowców i
materiałów
2. Straty na brakach
2.1 Straty na brakach wewnętrznych
2.1.1 Koszty straty surowców
2.1.2 Koszty złomowania
2.1.3 Koszty badań po przeróbkach
2.2 Straty na brakach zewnętrznych
2.2.1 Koszty reklamacji
Tabela 2. Porównanie bezwzględnych i względnych zmian w kosztach i strukturze kosztów jakości po
zastosowaniu metody FMEA.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
Po przeprowadzeniu analizy FMEA możemy zaobserwować znaczne zmiany, jakie
wystąpiły w strukturze kosztów jakości dla analizowanego wyrobu:
• Udział kosztów reklamacji w kosztach jakości zmniejszył się z pierwotnej wielkości 68%
do 53 %. Znaczące zmniejszenie kosztów z tej grupy prowadzi do ogólnej obniżki
kosztów jakości dla danego wyrobu. Ograniczenie reklamacji powinno także poprawić
wizerunek firmy wśród klientów. Jednakże ciągle jest tu wiele do zrobienia, ponieważ
koszty reklamacji są nadal zbyt duże i ich zmniejszenie powinno stanowić wyzwanie na
przyszłość dla firmy.
• Drugim składnikiem struktury kosztów są po wykonaniu analizy FMEA koszty
odbiorczych badań jakości surowców i materiałów. Ich udział w strukturze kosztów
jakości wzrósł od 8% do 17%. Stosunkowo duży udział kosztów badań odbiorczych
można dwojako interpretować:
• Z jednej strony większa dokładność badań odbiorczych powoduje większą
wykrywalność wad i dzięki temu zmniejszyła się liczba reklamacji, co ma wymowę
pozytywną.
• Jednak omawiana sytuacja ma także odwrotną, negatywną stronę. Można się
zastanawiać czy najlepszą metodą ograniczania liczby i kosztów reklamacji jest
kontrola końcowego produktu. Kontrola końcowa jest na pewno ważna, jednakże nie
do końca odpowiada dzisiejszemu rozumieniu zarządzania jakością. Około 20-30 lat
temu kładziono nacisk na kontrolę jakości, obecnie natomiast zauważa się
ograniczenia tej techniki. Trzeba zauważyć, że w przypadku kontroli jakości finalnych
produktów nadal produkujemy wadliwy wyrób, z tym tylko że nie dostarczamy go
klientowi. Obecnie większy nacisk kładzie się na zapobieganie wadom już na etapie
projektowania wyrobu i samego procesu produkcji, aby "wyłapać" usterki przed
wyprodukowaniem wyrobu.
• Pozytywnym zjawiskiem jest wzrost udziału kosztów związanych ze szkoleniami
pracowników (z 6% do 12%) i kosztów planowania jakości (z 4% do 8%) w strukturze
kosztów. Zwiększenie tych dwóch grup kosztów dowodzi, że ograniczenie kosztów
związanych z reklamacją nie było związane tylko i wyłącznie z lepszą kontrolą, ale miało
7
•
swe źródła także w poprawie planowania wyrobu już na etapie projektowania i w lepszym
znajomości przez pracowników zagadnień związanych z jakością.
8%
Koszt planowania jakości
12%
Koszty szkolenia pracowników
Koszty odbiorczych badań jakości surowców
i materiałów
Koszty straty surowców
53%
Koszty złomowania
17%
Koszty badań po przeróbkach
Koszty reklamacji
2% 1%
7%
Rysunek 6. Struktura kosztów jakości po zastosowaniu metody FMEA.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie: [2].
Podsumowanie
Badania nad wpływem zastosowania metody FMEA na koszty jakości pozwoliły na
sformułowanie następujących wniosków:
• zastosowanie metody przyczyniło się do zmniejszenia kosztów jakości. a w
szczególności:
• pozwoliło znacząco ograniczyć ogólne koszty jakości o 2638 j. p.,
• spadek ogólnych kosztów jakości został spowodowany głównie obniżeniem
kosztów na brakach,
• zmieniła się struktura kosztów jakości w badanym przedsiębiorstwie,
• zmniejszył się udział strat na brakach w strukturze kosztów jakości o 20%,
• nastąpił wzrost udziału kosztów badań i oceny o 9%,
• wzrosły także koszty prewencji o 11%.
Przeprowadzona analiza dobitnie pokazała, że wprowadzenie nawet pojedynczej i
stosunkowo prostej metody zarządzania jakością może istotnie wpłynąć na koszty jakości w
przedsiębiorstwie. Uważamy, że obniżenie kosztów jakości, jest sprawą niebagatelną i dlatego
warto stosować metody zarządzania jakością eliminujące błędy zanim one powstaną i w
efekcie przyczyniające się do obniżki kosztów.
Wymienione korzyści nie powinny jednak powodować nadmiernego
samozadowolenia i uznania, że w dziedzinie jakości produktu nie można zrobić nic więcej.
Metoda FMEA sama w sobie przynosi duże efekty, jednak nie rozwiąże wszystkich
problemów związanych z wyrobem o czym przekonuje wysoki udział kosztów reklamacji
pomimo zastosowania metody. Po pierwsze powinna być ona stosowana periodyczne,
zgodnie z zasadą ciągłego dążenia do doskonałości. Poza tym metodę FMEA najlepiej
stosować w połączeniu z innymi narzędziami zarządzania jakością na przykład metodą QFD.
8
Literatura:
Książki i czasopisma.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Bank J.: Zarzadzanie przez jakość. Felberg SJA, Warszawa 1999.
Bednarski G.: Wpływ wykorzystania analizy FMEA na obniżkę kosztów na podstawie przedsiębiorstwa X.
Praca dyplomowa napisana pod kierunkiem naukowym prof. dr hab. inż. Eugeniusza Krzemienia,
Besterfield D. H.: Quality Control. Prentice – Hall International, 1994.
Ciechan-Kujawa M.: Koszty jakości w polskich przedsiębiorstwach - struktura i wielkość. "Problemy
Jakości", nr 10, 2000, s. 19-22.
Dahlgaard J. J., Kristensen K., Kanji G. K.: Podstawy zarządzania jakością. PWN, Warszawa 2000.
Feigenbaum A. V.: Total Quality Control, New York 1986.
George S., Weimerskirch A.: Total Quality Management. Strategies and Techniques Prover at Today’s
Most Succesful Companies, John Wiley & Sons, New York 1994.
Gerberich C. W., Silberg I.: Zarządzanie kosztami jakości. w L. Ralph: "Praktyczne zarządzanie jakością
tom I", styczeń 1997.
Hamrol A., Mantura W.: Zarządzanie jakością. Teoria i praktyka. PWN, Warszawa-Poznań 1998.
Indebski R.:FMEA - analiza skutków i potencjalnych przyczyn błędów (Failure Mode and Effects Analysis)
w ISO 9000. w: Łatwy i skuteczny sposób uzyskania certyfikatu jakości tom 1. Forum, Poznań 1999.
Jednoróg A., Koch T., Zadrożny R.: Metody i techniki zapewnienia jakości o szczególnym znaczeniu dla
przemysłu motoryzacyjnego. "Problemy Jakości", nr 1, 2000.
Meller A: Metoda analizy przyczyn i skutków wad (FMEA), "Przegląd Organizacji", nr 4, 1994.
Pawlak J.: Koszty a efektywność w firmie zarządzanej przez jakość. "Problemy jakości", nr 1, 2001, s. 39-42.
Scheucher F.: Analiza przyczyn i skutków wad FMEA (FMEA - Failure Mode and Effects Analysis) w
Praktyczne zarzadzanie jakością, Weka, Warszawa, 1997.
Wawak T.: Zarządzanie przez jakość. Wydawnictwo Informacji Ekonomicznej UJ, Kraków 1996.
9