Ⅱ. FMEA의 이해

1. FMEA 의 정의 고장형태 및 영향분석[FMEA]은 제품 및 공정의 잠재적 고장형태를 규명하고, 이를 제거하기 위하여 체계적인 기법을 사용하는 분석도구 이다.

심각도 × 발생도 × 검출도 = RPN (Risk Priority Number) 1) 위험의 분석 선택과 위험 (3차원) 심각도 × 발생도 × 검출도 = RPN (Risk Priority Number) 검출도: Z좌표 발생도 : Y좌표 중요도(심각도) : X좌표 높은 위험!

2) FMEA의 구조 그 영향은 무엇인가 얼마나 나쁜가 무엇을 해야 하는가 -설계변경 -공정변경 -특별관리 -표준, 절차 지침의 변경 기능,특징 또는 요구사항은 무엇인가 조치한 내용은 무엇이고 조치결과는 어떤가 추가 개선조치가 필요한가 그 원인은 무엇인가 얼마나 자주 일어나는가 무엇이 잘못 될 수 있는가 -기능상실 -저하된 기능 -간헐적 기능 -의도되지 않은 기능 그것을 어떻게 예방 및 검출 할 수 있는가 언제/누가 조치할 것인가 검출은 얼마나 신뢰할 수 있는가

2. FMEA 의 종류 ◆ TS-16949 및 ISO/QS-9000의 분류 ① 설계 FMEA (DFMEA) ② 공정 FMEA (PFMEA) FMEA의 종류와 단계별 실시 제품 설계 공정 설계 양 산 Control Plan 설계 FMEA 공정 FMEA (관리계획서) 설계대로 만들면 되는지? 설계대로 만들 수 있는 공정인지? 이렇게 만들면

무결함(Zero Defect)를 달성하기 위해서는 모든 알려진 고장유형이 도출되고, 목록화되어야 한다. 1) 분석의 초점 : 설계FMEA Vs. 공정FMEA 설계 FMEA 제품이 고객의 의도된 사용목적을 충족할 수 있도록 하는 제품의 설계 및 설정된 사양(Spec)개발에 초점을 둔다 공정 FMEA 제품이 설계도면의 사양(Spec)대로 반복적으로 제품이 생산될 수 있도록 하는 제조공정에 초점을 둔다. 잠재적 공정의 고장형태를 규명하고 이를 제거하기 위해서는 공정의 지식 및 공정데이터 이력을 활용하여야 한다. 무결함(Zero Defect)를 달성하기 위해서는 모든 알려진 고장유형이 도출되고, 목록화되어야 한다.

3. FMEA 의 작성 FMEA 종류에 따른 작성 주관 및 참여 제품 설계 담당자 또는 공정 설계 담당자 : 작성 및 관리와 배포를 책임짐 팀에 의한 작성 : 설계, 시험, 시작, 생산, 품질, 정비, 구매, 업체 전문가 참석 납품 업체 책임 부품(Black/Gray Box)에 대해서는 업체가 작성 : 설계/공정FMEA 제조업체 책임 부품(White Box)에 대해서도 업체가 작성 : 공정FMEA

1) TEAM APPROACH ● 책임있는 엔지니어로 모든 관련부문의 직접적이고 실질적인 대표자가 ● 책임있는 엔지니어로 모든 관련부문의 직접적이고 실질적인 대표자가 포함되어야 한다 (설계, 제조, 자재, 품질, 영업, 서비스, 구매 등) ● FMEA는 관련기능 부문들 사이에서 상호 아이디어를 촉진 시키는 촉매 역할을 할 수 있는 팀 활동임. ● ” The FMEA is a Living Document ” - 설계 개념 (Design concept)의 마무리 시점이나 그 이전에 시작하고, - 변경사항이 발생하거나 제품개발단계를 통하여 추가 정보가 얻어질 때 지속적으로 갱신되고, - 양산이후의 조치사항을 포함하여 항상 최근의 조치도 반영해야 한다.

정보의 순서 및 흐름이 매우 중요함 2) FMEA 정보의 흐름 설계 FMEA는 고객의 문제점 관점에서 데이터를 분류한다. → 4 WALL OPERATIONAL SEQUENCE 설계 FMEA와 공정 FMEA의 연결 및 결합

3) FMEA 개발의 핵심 포인트 정확한 FMEA를 개발하는 데는 매우 많은 시간이 소요된다. PFMEA가 적절히 완성되었을 때 다양한 목적에 적용할 수 있는 기반으로 사용될 수 있다. 회사 전체의 경험을 축적하는 저장매체의 역할을 한다. 역동적인 프로세스로 운영되어야 한다. 지속적으로 경험을 통해 습득한 지식들을 반영하여야 한다. 예방활동을 추진하게 하는 핵심적인 힘이다. 문제발생 전에 대응하는 예방적 수단이다. 높은 위험우선수[RPN]를 식별함으로써 회사가 어디에 집중을 해야 하는지 명확하게 보여준다.

4. FMEA 프로세스 출력물 무결함 제품 설계 FMEA = → 설계의 유효성 확인 → 제품의 검증(TEST) 규격 및 사양 = 무결함 제품설계 공정 FMEA = → 공정의 유효성 확인 → 관리계획서 (Control Plan) = 무결함 제조공정

FMEA의 구현 지식의 축적 및 유지 5. PFMEA 의 구현 핵심 사항 구역화된 공정운영 흐름 [4 WALL OPERATIONAL SEQUENCE] 인과계 사슬 개념 과다, 과소, 누락, 오류 사용하는 언어가 중요하다. [구체적이고 상세한 공통의 언어]

1) 공정운영 흐름 공정운영 흐름 번호체계는 공정흐름도, 공정FMEA 및 관리계획서의 번호체계와 동일하여야 한다. 동일 부품번호를 위한 문서상에서 동일한 번호가 중복 되어서는 안 된다. 즉, 입고공정에 대하여 공정번호 #10을 사용하는 경우, 서브조립공정, 주 조립공정, 출하공정에서는 #10을 사용하는 것이 허용되지 않는다.

구역화된 공정운영 흐름 자재의 입고검사로부터 시작한다. 2차 외주업체의 문서 및 데이터 요구사항을 지정한다. 공장 내에서 이루어지는 모든 과정 및 작업을 따라간다. 모든 데이터 기록/수집 포인트를 문서화한다. 부품이 고객의 조립공장에 도달하는 과정을 모두 포괄한다.

생산현장 구역 설정계획 입고(10) 저장창고(20) 수동 프레스공정(40) 외주업체(60) 기계가공 공정(50) Dock 1 입고(10) 저장창고(20) 수동 프레스공정(40) 외주업체(60) 기계가공 공정(50) 출하공정(90) 1차 작업공정(30) 서브 조립공정(70) 최종 조립공정(80) 사무실 Dock 2 Dock 3

작업센터 번호 테이블(사례) 10 입고공정 40 수동 프레스 공정 60 외주 임가공 11 Dock 1에서 원자재 입고 42 90톤 프레스 62 외주 플레이트 가공 12 Dock 1 대기 43 재공품 저장 64 외주 서브 조립 13 Dock 2에서 부품 입고 44 150톤 프레스 66 외주 서브 기계가공 14 Dock 2 대기 45 70 서브 조립공정 15 Dock 3에서 외주임가공 부품 입고 46 200톤 프레스 80 최종 조립공정 16 Dock 3 대기 47 90 출하공정 19 격리된 대기자재의 입고 48 캘리브레이션 프레스 91 양산초기 봉쇄(GP 12) 20 일반 창고 저장 49 92 완제품 저장 30 1차 작업공정 50 기계가공 공정 98 출하 장소(Dock) 32 절단 59 99 출하 검사 지역 33 34 Romat 35 36 300톤 프로그레시브 프레스 37 38 Rosler 39

안쪽 도어 판넬에 적용하는 모서리 부위 왁스 규격이 너무 낮음 2) 인과계 사슬 개념 : 고객 영향분석 설계 및 공정 FMEA 인과사례 고장형태 고장의 영향 잠재적 원인 Design 도어의 열화가 다음을 초래한다. · 시간경과에 따라 페인트 녹 발생으로 외관이 만족스럽지 못하게 된다. · 내부 도어 하드웨어 기능이 손상된다. 안쪽 도어 판넬에 적용하는 모서리 부위 왁스 규격이 너무 낮음 내부하단도어 판넬 부식 Process 도어의 열화가 다음을 초래한다. · 시간경과에 따라 페인트 녹 발생으로 외관이 만족스럽지 못하게 된다. · 내부 도어 하드웨어 기능이 손상된다. 작업자가 스프레이 헤드를 충분한 깊이로 삽입하지 못한다. 지정된 표면의 왁스 도포막이 불충분함.

인과계 사슬관계: 5WHY 메카니즘 예방조치방안 HOW Source Inspection (Poka-yoke) 근본원인 Effect Cause 고장형태 Effect Cause C1 Effect Cause C2 Effect Cause Why？ Because Effect Root Cause C3 Why ？ Because C4 Why ？ Because Cn 예방조치방안 HOW Why ？ Because 메카니즘 Source Inspection (Poka-yoke) Why ？ Because 근본원인 직접원인관계

구제적이고 공통으로 사용할 수 있는 기술적 용어를 사용하여야 한다. 4) 사용되는 언어의 중요성 사용되는 언어가 FMEA를 개발하는데 중요하다. · 무게 측정 1 OZ. = 28.34그램 · 부피 측정 1 OZ = .125 컵 구제적이고 공통으로 사용할 수 있는 기술적 용어를 사용하여야 한다.

6. PFMEA 예비실습 팀을 4-7명으로 구성하고, 워크숍 주관자[Facilitator]를 선임한다. 모든 팀은 필요한 모든 재료 및 자재, 도구 및 설비, 작업인원을 갖추고 있다 고 가정한다. 첫 번째 실습은 모든 재료 및 자재를 구매/입고시키는 과정에 서부터 최종적으로 고객에게 완성된 제품을 인도하는 시점까지 요구되는 모든 활동을 브레인스토밍을 통하여 도출하는 것이다. 각 팀원들은 공정흐름도, PFMEA, 관리계획서를 논리의 흐름으로 기술한다. 우선은 논리의 흐름을 실제화 시켜보는 것이므로 상대방의 의견에 비판하지 않고 주어진 정보를 이용하여 작성해 본다.

공정흐름도→ FMEA→ 관리계획서→ 작업지침서 PFMMEA 관리계획서 상호 연계성 공정흐름도 OPER MOVE STORE INSP. STEP # 1 2 3 4 5 6 7 PFMEA’s JOB 공정의 “그림” 공정의 흐름묘사 PFMEA, 관리계획서, 공정배치게획도의 기본 토대 관리계획서 각 공정의 기술 현재의 공정관리 기술 권고조치사항에 따라 관리를 강화 KPC's,PQC, KCC's에 대한 특별한 관리 각 공정별로: 검사의 주기 게이지 및 검사도구 부적합품에 대한 이상조치대응게획 작업지침서 각 공정별로: 표준작업개시 검사의 주기 게이지 및 검사도구 부적합품에 대한 이상조치 대응계획

고장형태→특성요인→ FTA→ PFMEA 작성

1) 공정흐름도 공정 흐름도의 중요성 공정의 시각적 도식표현이 의사소통에 도움을 준다. 지속적으로 팀이 집중할 수 있도록 유지해 준다. 공정의 진행과정을 보여준다. 개략적으로 기술된 내용이 세부사항을 도출하고, 구성하는 데 도움을 준다. [공정흐름도를 세부적으로 작성하는 것을 의미하는 것이 아니다. 세부사항을 다음단계에서 다룬다] 공정의 특성(제품과 공정)을 작성하는데 집중한다. [물리적 형태보다 기능에 집중] 필요에 따라 특성 매트릭스등의 보조 분석방법을 이용한다.

공정 흐름도에 대하여 권장되는 기본 요구사항들 제조공정의 명칭 번호 부여 및 코드명명 체계 모든 작업공정의 포함 - 측정 및 제품특성관련 작업 공정들 - 재작업 장소 - 부적합품 격리 장소 - 출하 선적 기호사용의 핵심 : 일관된 동일 기호의 사용

공정 흐름도가 어떻게 P-FMEA와 연결되는가? ▶ 즉 공정흐름도의 기본 배치는 공정작업 별 고장형태의 근본원인 분석 및 예방조치를 도출하기 위한 기본 선행작업으로 사용된다. 공정흐름도는 공정작업 요소 별로 작업단계를 목록화 하기 위한 논리적 방법을 제공해 준다. 공정흐름도는 제조공정의 전체를 가시화할 수 있는 방식으로 구성된다. P-FMEA는 공정흐름도에서 제조공정을 가시적으로 도식화한 순서로 구성된다.

2) 공정 FMEA 실습 공정흐름도의 공정순서를 P-FMEA의 공정기능/요구사항 항목으로 전환한다. 브레인스토밍 과정에서 주관자는 목적하는 제품을 만드는 공정에서 문제를 유 발하거나, 고객에게 불만족을 가져오거나, 고객에게 해를 끼치거나, 정부의 규 제를 어기거나 또는 안전에 유해한 영향을 미칠 수 있는 잘못될 수 있는 사항 에 대한 아이디어를 기술한다. 각 고장형태에 대한 잠재적 원인을 [4M1E]의 범주에서 기술한다. 필요한 경우 5whys, 특성요인도 또는 약식 Fault Tree Analysis 사용. 하나의 고장형태는 다수의 원인을 가질 수 있음을 명심한다. 위험우선수 [RPN]는 고장원인 별로 하나씩 존재하며, 각 원인의 예상 발생빈 도 및 현재 관리의 검출 가능성, 고객영향의 심각성으로부터 산출한다. 이를 통하여 위험의 정도를 우선 순위화 한다.

3) 관리계획서 실습 공정흐름도 및 공정FMEA의 공정순서를 관리계획서의 공정순서 항목으로 전환한다. 팀장은 PFMEA에서 도출된 고장형태의 잠재적 원인들이 발생하는 작업지점에서 무엇을 할 필요가 있는지에 대한 아이디어를 기술한다. 목적은 부적합품의 발생을 예방하고, 고객에게 100% 적합제품만이 인도될 수 있도록 부적합품을 검출 하는데 있다.

3. 실습자료 (PFMEA) THEME : 빵 만들기 1) 제조공정 밀가루 보관 – 재료혼합 –반죽 – 가열 – 절단 – 포장 – 보관 – 배달 2) 제품특성 : 단맛, 부드러움, 무게, 색상 3) 과거 품질문제 분석 NO 불량유형 불량율 주요원인 1 맛 1% 1)밀가루 변질 2) 재료혼합비율 3) 반죽이 제대로 안됨 4) 보관기간 2 굳어짐 0.5% 1)반죽이 제대로 안됨 2)재료혼합 비율 특징 3) 보관기간 4)가열 3 무게틀림 0.2% 1)반죽이 제대로 안됨 2) 가열시 부풀림 부족 3) 절단이 잘못됨

4) 현 관리계획서

QFD(품질표#1) 도면 주요기능 요구사항 제품특성 중 요 도 절대 중요도 SPEC. 경쟁력

불량이력 조사표 순 불량유형 발생처 불량율 원인조사 대책내용 *불량율은 최근 3개월 불량수량/생산수량

고장원인 조사 고장형태 원인 계통도 발생 공정 1why 2why 3why 4why 5why

공정 블록도 품 명 : 차 종 : 작성자 : 작성일 : #10 #20 #30 #11 #21 #31 #12 #22 #32 #13 품 명 : 차 종 : 작성자 : 작성일 : 공정 블록도 #10 #20 #30 #11 #21 #31 #12 #22 #32 #13 #23 #33 #14 #24 #34 #15 #25 #35

공정 흐름도 공정 FLOW-CHART 차 종 표준NO 작 성 검 토 승 인 결 품 명 일 자 재 구 분 작성자 특성 특성 NO 공 정 명 제 품 특 성 공 정 특 성 비 고 외주 Main Sub 표시 표시

PFMEA 작성 N O 공정기능/ 요구사항 고장형태 고장영향 심각도 분류 고장원인과 발생구조 발생도 현공정관리 검출도 RPN 권고조치사항 예방 검출

설계 검증내용 고장형태 고장원인 가설 고장원인 검증방법 검증결과(원인,검증자료첨부) 담당자 . * 검증 내용 난에는 가설 자료의 수집방법 및 내용 또는 현장의 실제사례를 5WIH원칙에 입각해서 기록 * 가설의 검증이 끝나는 항목부터 검증과 병행해서 처방실시

관리 계획서 관리계획서 (CONTROL PLAN) 문서 NO : □ 시작품 □ 파이롯트 □ 양 산 담당자/TEL NO: □ 시작품 □ 파이롯트 □ 양 산 담당자/TEL NO: 최초작성일자 : 품번/차종 : 팀원명: 최근개정일자: 품명/공정명: 승인자/승인일자: 고객기술승인일자: 업체명: 기타승인/일자: 고객품질승인일자: 관련법규 공정 번호 공정흐름도 공정명/작업설명 설비명 관리항목 점검항목 M A I N S U B 외 주 특 성 중 요 도 담 당 이상 처리 관리 기준 측정방법 시료 수량 주기 기록양식 및 관리표준 방 법 NO 제·개정일 개정사유 작성 품보 생산 승인 고객

워크숍 팀 논의 및 실습 관찰결과 공정 흐름도와 공정FMEA의 논리를 이해하는 데 있어서 중요 포인트 : 왜 공정흐름도가 중요한가? 공정흐름도가 P-FMEA 개발에 어떻게 연결되는가? 공정흐름도 및 P-FMEA가 관리계획서 개발에 어떻게 연결되는가?