APQP - planowanie jakości w projektach. APQP metoda, przykłady, szkolenia

APQP co to?

W przemyśle motoryzacyjnym (automotive) wykrywanie błędów dopiero w końcowym etapie procesu produkcyjnego, czyli na końcu linii produkcyjnej generuje ogromne straty. Z tego też względu, liderzy działający na rynku, starają się zapobiegać problemom u źródeł, projektując jakość bezpośrednio w wyrobie i procesie. Narzędziem, które to umożliwia, jest metoda APQP.

APQP (Advanced Product Quality Planning), czyli Zaawansowane Planowanie Jakości Produktu, to ustrukturyzowana metoda opracowywania wyrobów i procesów. Ułatwia ona współpracę i komunikację między marketingiem, inżynierią, zakupami, jakością a dostawcami.

Standard ten powstał w latach 80. XX wieku z inicjatywy takich koncernów jak; Ford, GM i Chrysler, a dziś stanowi fundament wymagań normy IATF 16949. Mimo iż bezpośrednio wywodzi się z przemysłu motoryzacyjnego, to z powodzeniem stosowany jest również w innych mniej lub bardziej wymagających sektorach, jak chociażby lotnictwo, przemysł medyczny, obronny czy elektroniczny.

Główną filozofią APQP jest zapobieganie wadom na etapie koncepcji. Zależność tę obrazuje reguła dziesięciokrotności (zasada 1-10-100-1000) opracowana przez Josepha Jurana. Określa ona koszty usunięcia wady na różnych etapach funkcjonowania procesu:

Projektowanie i planowanie: $1,
Prototypowanie: $10,
Seryjna produkcja próbna: $100,
Eksploatacja u klienta końcowego: $1000.
Ponadto skuteczne wdrożenie APQP pozwala na eliminację tego ryzyka, zapewniając tym samym bezpieczny start produkcji seryjnej (Safe Launch).

Fazy APQP: Krok po kroku od koncepcji do produkcji masowej

APQP to sekwencyjny cykl, który został podzielony na 6 etapów. Fazę przygotowawczą (często określaną również jako Fazę 0) oraz 5 kroków głównych:

Faza 0: Pre-planning (Przed planowanie)

Na tym etapie, zespół ekspertów przewidzianych do wdrożenia projektu, gromadzi wiedzę technologiczną, analizuje założenia i zbiera wnioski z poprzednich projektów (tzw. Lessons Learned). W ten sposób określa wymagane do zrealizowania projektu inwestycje oraz konieczne zmiany w parku maszynowym.

Faza 1: Plan and Define Program (Planowanie i definiowanie programu)

Faza ta koncentruje się na zrozumieniu wymagań i oczekiwań klienta - tzw. Głosu Klienta (Voice of the Customer - VOC). Do kluczowych działań w tej fazie należy określenie celów jakościowych, niezawodnościowych i kosztowych. Efektem końcowym tej fazy jest wstępna lista zebranych charakterystyk krytycznych i specjalnych (Critical Characteristics - CC, Special Characteristics - SC) wyrobu oraz zarys schematu przepływu procesu (Process Flow).

Faza 2: Product Design and Development (Projektowanie i rozwój produktu)

Na tym etapie założenia i wizje inżynieryjne zostają przekształcone w fizyczny wymiar. Przyjmują one postać rysunków technicznych, specyfikacji oraz modeli 3D. W tej fazie przeprowadzana jest również szczegółowa analiza potencjalnych przyczyn i skutków występowania wad DFMEA (Design Failure Mode and Effects Analysis). Przeprowadzana jest ona w celu eliminacji wad konstrukcyjnych, budowy i testowania prototypów. Pozwala również na opracowanie prototypowego planu kontroli (Prototype Control Plan).

Faza 3: Process Design and Development (Projektowanie i rozwój procesu)

Faza ta służy zaprojektowaniu stabilnego i powtarzalnego systemu produkcyjnego. Bazuje ona na wiedzy i wnioskach wyciągniętych z fazy poprzedzającej. Na tym etapie powstaje ostateczny zarys procesu wytwórczego w postaci diagram przepływu procesu (Flow Chart), jak również opracowywana zostaje analiza ryzyka procesu - PFMEA (Process Failure Mode and Effects Analysis). Faza kończy się przygotowaniem przedprodukcyjnego planu kontroli (Pre-launch Control Plan) oraz instrukcji stanowiskowych. Dzięki tej fazie powstaje ogólny zarys funkcjonowania procesu produkcyjnego.

Faza 4: Product and Process Validation (Zatwierdzenie produktu i procesu)

Przed uruchomieniem produkcji, wymaganym jest by nastąpiła walidacja założeń dla procesu i produktu. Dokonuje się tego poprzez wyprodukowania podczas znaczącej próby produkcyjnej (Significant Production Run) Zazwyczaj zalecane jest wyprodukowanie min. 300 sztuk warunkach funkcjonowania produkcji seryjnej, o ile nie zostanie to określone inaczej w specyficznych wymaganiach klienta.

Na podstawie wykonanej próby oraz zgromadzonych danych dotyczących samego procesu jak i wytworzony wyrobów, przeprowadza się analizę systemów pomiarowych (MSA), wstępne badania zdolności procesu (SPC). Produktem końcowym tej fazy jest przeprowadzona procedura PPAP (Production Part Approval Process), która wymagana jest do zatwierdzenia części przez klienta. Na tym etapie powstaje również planu kontroli dla produkcji seryjnej (Production Control Plan), który jest również przedstawiony klientowi w ramach przeprowadzania procedury PPAP.

Faza 5: Feedback, Assessment and Corrective Action (Informacja zwrotna, ocena i działania korygujące)

Po skutecznym udokumentowaniu fazy walidacji procesu produkcyjnego, przedstawieniu wymaganych dokumentów do klienta i pozytywnym zatwierdzeniu (zwolnieniu) wyrobów przez klienta, następuje przejście do fazy 5, która definiuje działania jakie będą prowadzone przez cały cykl życia wyrobu w produkcji seryjnej oraz na rynku. Kluczowe na tym etapie jest monitorowanie wydajności, kontrola i redukcja zmienności w procesie, standaryzacja wprowadzonych rozwiązań i aktualizacja zgromadzonej wiedzy, poprzez aktualizację dokumentacji jaką jest PFMEA czy Control Plan.

Analiza APQP i integracja z Core Tools

Kompleksowa analiza APQP koordynuje użycie tzw. kluczowych narzędzi jakościowych (Core Tools):

1. FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)

Analiza przyczyn i skutków wad konstrukcji (DFMEA, Faza 2) oraz procesu (PFMEA, Faza 3) identyfikuje potencjalne ryzyka w projekcie i w procesie, oraz wskazuje krytyczne punkty kontroli. Integracja PFMEA m.in. z systemami MES pozwala prowadzić analizę i ocenę ryzyka w oparciu o rzeczywiste dane pochoodzące z produkcji.

2. MSA (Measurement Systems Analysis)

Weryfikuje wiarygodność zastosowanych przyrządów oraz metod pomiarowych przed dokonaniem oceny zdolności procesu. Badania stabilności, liniowości czy Gage R&R określają wpływ błędu pomiarowego na wyniki.

3. SPC (Statistical Process Control)

Dzięki SPC możliwe jest prowadzenie stałego monitorowania stabilność maszyn i procesów. Podczas walidacji wylicza się zdolność potencjalną Cp oraz rzeczywistą Cpk:

Dla charakterystyk standardowych przyjmuje się Cpk na poziomie 1.33.
Dla charakterystyk specjalnych (odpowiedzialnych np. za bezpieczeństwo) wartość Cpk, nie powinna być niższa niż 1.67.
W razie wykrycia odchyleń lub zmienności nienaturalnej w procesie, na podstawie wyników analizy SPC podejmowane są odpowiednie działania mające na celu skorygować proces.

4. PPAP (Production Part Approval Process)

PPAP stanowi formalne zatwierdzenie APQP i zwolnienie produkcji seryjnej. Jest on dowodem dla klienta, że dostawca potrafi jest w stanie wytwarzać wyrób stabilnie i seryjnie, zgodnie z przyjętą specyfikacją. W zależności od poziomu (level), w celu zatwierdzenia produkcji, klientowi przedkładane są m.in. próbki, raporty, wyniki MSA, SPC, PSW. Najczęściej stosowany jest Poziom 3 PPAP (Level 3), który zawiera kompletne informacje (19 elementów - PPAP checklist oraz 18 elementów głównych PPAP).

APQP przykłady - wdrożenia z życia wzięte

Przykład 1: Wtryskiwanie tworzyw sztucznych

Firma borykała się z 20-procentowym poziomem odrzutów (niedolewy, nadlewy). Dzięki APQP wdrożono rygorystyczne procedury studzenia tworzywa po procesie wtrysku (Faza 3). Przeprowadzone zostało MSA dla urządzeń pomiarowych i ustabilizowano parametry wtrysku przy na podstawie zgromadzonych danych, które zostały poddane analizie SPC. Poziom braków spadł o 8%, generując tym samym znaczne oszczędności.

Przykład 2: Produkcja klamry pasów bezpieczeństwa

Wykryty u klienta defekt dotyczył zbyt małej średnicy nitu (8.6 mm zamiast 12.3 mm). Niewłaściwy nit osłabiał konstrukcję zmniejszając bezpieczeństwo wyrobu. Poprzez ponowne przeprowadzenie APQP przez proces weryfikacji wymagań klienta (Faza 1) oraz założeń projektu (Faza 2), dokonano aktualizacji dokumentacji projektowej oraz ponownie przeprowadzono ocenę ryzyka dla projektu (DFMEA), minimalizując tym samym ryzyko poważnych konsekwencji dla użytkownika finalnego oraz redukcję kosztów związanych z akcjami serwisowymi prowadzonymi przez OEM.

Przykład 3: Elektronicznie sterowane amortyzatory

Dostawca klasy Tier 1 realizował projekt dla trzech różnych grup odbiorców (tradycyjnych koncernów oraz innowacyjnego start-upu). Wykorzystanie APQP do zarządzania parametrami strojenia (Tuning Parameters) pozwoliło na ustalenie ostatecznego projektu zgodnego z wymaganiami wszystkich klientów (koniec Fazy 2). Zapobiegło to kosztownym modyfikacjom linii produkcyjnej na etapie jej budowy (Faza 3).

APQP szkolenia - dlaczego warto zainwestować w kompetencje zespołu?

Sukces APQP opiera się na pracy zespołu między funkcyjnego (Cross-Functional Team - CFT), zrzeszającego konstruktorów, technologów, osób odpowiedzialnych za jakość, logistyków oraz kupców.

Największym problemem jakie stoją przed skutecznym wdrożeniem wyrobów zgodnie z zasadami APQP, są silosy organizacyjne - sytuacje, gdy działy pracują w izolacji, a błędy projektowe ujawniają się dopiero w produkcji seryjnej.

Profesjonalne szkolenia APQP eliminują te bariery, dając zespołowi:

Wspólny język projektowy: Lepsze zrozumienie wpływu konstrukcji na wykonalność procesu produkcyjnego (Design for Manufacturing and Assembly).
Biegłość w narzędziach jakości: Praktyczną umiejętność zespołowego tworzenia PFMEA, planów kontroli oraz interpretacji danych za pomocą prowadzonych analiz SPC.
Zgodność z normami: Pewność, że procesy spełniają wymagania standardu IATF 16949 oraz specyficzne wymagania klientów (CSR).

Szkolenia z zakresu APQP i Core Tools to najskuteczniejszy sposób na redukcję ryzyka, skrócenie czasu wdrożenia produktu (Time to Market) oraz budowę pozycji zaufanego dostawcy nie tylko w przemyśle automotive.