P-FMEA , 공정 FMEA 활용으로 공정 품질 개선

P-FMEA (Process FMEA)는 공정 FMEA라고도 하며 제품 제조 프로세스의 잠재적인 고장모드 해석 (Failure Mode Effects Analysis)을 위한 품질 관리 기법입니다. System FMEA (S-FMEA), Design FMEA (D-FMEA)와 더불어 제품 개발의 단계별로 품질을 향상하기 위해 사용하는 Tool입니다.

 

 

금번 포스팅에서는 Process FMEA (P-FMEA)를 통해 공정 품질을 개선하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

 

P-FMEA 활용으로 공정품질 개선

 

P-FMEA의 개념 및 중요성

P-FMEA는 공정에서 발생할 수 있는 잠재적인 위험요소를 사전에 예방하기 위한 기법으로, 공정의 안전성과 품질 향상을 위해 많이 활용되고 있습니다.

P-FMEA를 통해 제품을 제작하는 공정상의 고장 모드를 확인하고 그 고장 모드가 사용자에게 미치는 영향을 평가합니다.

사용자에게 미치는 영향을 평가하는 지표는 식별된 위험 요소들의 발생 가능성, 심각성, 검출 가능성으로 구분되며, 각 항목에 대해 측정하고 종합하여 우선순위를 매기게 됩니다.

이를 통해 높은 위험도를 가진 항목에 대해 우선적으로 개선 조치를 취하여 품질 개선에 기여할 수 있습니다.

또한, P-FMEA는 제품의 전체 수명 주기 동안 공정의 위험 요소들을 최소화하고, 제품 품질 관리 비용도 효율적으로 운영될 수 있도록 도와줍니다.

 

 

P-FMEA의 수행 절차

P-FMEA는 주로 다음과 같은 단계들로 이루어집니다.

첫 번째, 공정의 각 단계에서 발생할 수 있는 위험 모드를 식별합니다.

공정의 각 단계라 함은 제품을 구성하는 부품 공정부터 조립 공정까지의 모든 제조 오퍼레이션을 고려해야 합니다.

즉, 자재 운송, 입고, 보관, 컨베이어, 라벨링 등과 같은 제조 및 조립 작업에 영향을 줄 수 있는 플랜트 내의 모든 공정과

공정의 Input 요소 (예, 온도, 압력, 혼합비 등)를 의미합니다.   

 

두 번째, 각 요인들에 의한 위험 모드의 중요도를 평가합니다.

중요도 평가를 위해 우선 잠재적인 결함이 발생할 수 있는 가능성인 발생 확률을 평가합니다.

이는 동일한 결함이 얼마나 자주 발생하는가를 의미하며 발생 확률이 높을수록 자주 재발되는 고질 불량이므로 적극적인 대응이 필요합니다.  

 

그리고 위험 모드가 발생했을 때 미치는 영향력의 크기를 평가합니다.

Back Cover 한 귀퉁이에 들어가는 작은 Screw가 한 개 빠진 것과 전원 회로부에서 발생하는 열을 배출하기 위한 Heat sink가 누락된 것은 제품의 품질에 미치는 영향도가 확연하게 다른 것이므로 이를 정확하게 평가해야 합니다.

 

위험 모드를 검출할 수 있는 능력도 평가합니다. 

특정 부품에 과도한 전류가 흐르고 있어 Hard Fail이 발생할 가능성이 있는 상황을 가정해 보면, 우리가 이 위험을 개발 과정 중에 빠르게 인지하고 검출할 수 있는 능력이 있다면 사전 조치를 통해 심각한 문제가 발생하기 전에 조치를 취할 수 있습니다.

각 요인들의 위험 모드 중요도는 위에서 평가한 3개 항목 (발생 가능성, 심각성, 검출 가능성)을 곱하여 종합 위험도(Risk Priority Number, RPN) 지표를 계산합니다.

 

세 번째, 종합 위험도인 RPN 값이 높은 항목부터 우선 개선 조치를 계획하고, 실행하여 그 결과를 추적합니다.

 

[위험 우선순위 결정을 위한 RPN값 산정기준 예시] (RPN 값은 각 항목의 점수를 곱한 값임) 

심각도(Severity)			발생도(Occurrence)			검출도(Detection)
심각도	심각정도	점수	발생도	공정능력 (Ppk)	점수	검출도	검출가능성	점수
경고없는 위험	설비, 작업자 위험(경고없음)	10	매우높음 (지속적 고장)	＜ 0.55	10	거의 불가능	검출, 체크불가	10
경고있는 위험	설비, 작업자 위험(경고있음)	9		≥ 0.55	9	매우 희박	간접, 랜덤체크로 가능	9
매우 높음	해당 생산품 100% 폐기	8	높음 (빈번한 고장)	≥ 0.78	8	희박	육안검사로 가능	8
높음	일부선별 가능 100% 미만폐기	7		≥ 0.86	7	매우 낮음	이중의 육안 검사로 가능	7
보통	일부 선별없이 폐기가능	6	보통 (가끔고장)	≥ 0.94	6	낮음	관리도로 검출 가능	6
낮음	100% 재작업 가능	5		≥ 1.00	5	보통	작업장외 전수검사로 가능	5
매우 낮음	폐기없음 일부 재작업	4		≥ 1.10	4	다소 높음	후공정에서 검출가능	4
경미	폐기없음 라인 Stop없음	3	낮음 (적은 고장)	≥ 1.20	3	높음	작업장내 에러 검출가능	3
매우 경미	작업장외 재작업 가능	2		≥ 1.30	2	매우 높음	자동측정장치로 검출가능	2
없음	영향없음	1	희박	≥ 1.67	1	거의 확실	불량이 거의없음	1

위의 사례는 단순화한 사례이므로 현업 적용 시는 회사의 제품특성에 맞게 변형하여 사용하셔야 합니다. 

 

 

P-FMEA의 효과적인 적용 방안

P-FMEA는 다양한 산업 분야에서 활용되고 있으며, 특히 자동차, 전자, 의료, 화학 등의 공정 중심 산업에서 높은 효과를 발휘하고 있습니다.

P-FMEA를 현장에 적용하는 전략으로는 프로세스의 완전한 이해를 통한 정확한 위험 모드 식별, 주기적인 P-FMEA의 업데이트 및 개선, 그리고 전사적인 품질 문화와 연계한 P-FMEA 운영 등이 있습니다.

 

P-FMEA는 제품이 단종되어 생산을 중지할 때까지 지속적으로 관리하고 전개해야 하는 특성이 있으므로 일회성이라는 생각을 버리고 개발 이벤트 (Milestone 또는 Design Review)의 일부분이라는 인식으로 진행해야 합니다.   

이를 통해 기업은 제품의 품질을 획기적으로 개선하고, 생산 비용의 절감도 이룰 수 있습니다.

 

 

P-FMEA는 공정의 위험 요소를 체계적으로 관리하고 문제를 사전에 예방하는데 도움을 주는 방법론입니다.

이를 통해 기업은 제품의 품질을 높이고, 비용 절감을 이루어 시장 경쟁력을 확보할 수 있습니다.

앞으로도 P-FMEA의 지속적인 활용과 현장 적용 전략을 통해 산업 현장의 품질 개선에 이바지함은 물론, 전반적인 기업의 성장을 이끌어낼 것으로 기대됩니다.

 

금번까지 FMEA 시리즈로 S-FMEA, D-FMEA, P-FMEA의 대해 정리해 보았습니다.

 

D-FMEA 바로가기

 

개발의 진행 단계에 따라서 또 분석 대상인 고장 모드의 범위 (Scope)에 따라서 명칭은 다르게 불리지만 이 3개의 FMEA Tool은 한 몸과 같이 상호 연계되어 운영되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.

최종 완성품 레벨에서 부품을 만드는 세부 공정의 입력 조건까지 마치 베틀의 씨줄과 날줄과 같이 촘촘하게 연계되어 운영될 때 회사의 경쟁력은 최고가 될 것이라고 종합 정리해 봅니다.

 

※ P-FMEA 전개 양식이 필요하시면 하기 파일을 참조하십시오.

P_FMEA 양식.xlsx

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