APQP, proč to nepodcenit

Komplexní výrobky a dodavatelské řetězce přinášejí mnoho možností pro selhání, zejména při zavádění nových výrobků. Pokročilé plánování kvality produktu (Advanced Product Quality Planning – APQP) je strukturovaný proces zaměřený na zajištění spokojenosti zákazníků s novými výrobky nebo procesy.
APQP existuje po desetiletí v různých formách a praktikách. V tomto článku se na tuto problematiku podíváme pokud možno podrobněji včetně důvodů proč se tomu české firmy vyhýbají.

Dříve než se rozepíši, jen zmíním, že v této problematice mám sám bohatou praxi. Certifikovaný auditor IATF-16949 15 let praxe v amerických společnostech. Bohužel i praxe z českých firem, kde tento systém buď neznají nebo není nikdo kdo by jej zavedl.

Původně označovaný jako Pokročilé plánování kvality (Advanced Quality Planning – AQP), APQP je využíváno progresivními společnostmi k zajištění kvality a výkonnosti prostřednictvím plánování. Společnost Ford Motor Company vydala první příručku pro Pokročilé plánování kvality pro své dodavatele v počátcích 80. let. APQP pomohlo dodavatelům Fordu vyvinout vhodné kontroly pro prevenci a detekci problémů u nových výrobků, podporujíc tím celkové úsilí o kvalitu ve firmě. S poučením z praxe AQP ve společnosti Ford vytvořily severoamerické automobilové OEM (Originální výrobci vybavení) proces APQP v roce 1994, který byl později aktualizován v roce 2008. APQP má za cíl sjednotit běžné plánovací aktivity, které všechny automobilové OEM požadují, do jednoho procesu. Dodavatelé využívají APQP k úspěšnému ověření nových výrobků a procesů a k podpoře trvalého zlepšování.

V rámci APQP jsou popsány různé nástroje a techniky. Každý nástroj má potenciální hodnotu, pokud je použit v správném čase. Nástroje, které mají největší vliv na úspěch produktu a procesu, se nazývají hlavními nástroji (Core Tools). Očekává se, že hlavní nástroje budou použity k dodržování normy IATF 16949.

Byť tato norma je z automotive, bylo by více než prospěšné její principy nasadit i v leteckém průmyslu.

Existuje pět základních hlavních nástrojů, které jsou detailně popsány v samostatných průvodních příručkách, včetně Pokročilého plánování kvality produktu (APQP). Hlavní nástroje zahrnují:

1. Analýza módů a dopadů poruch (Failure Mode and Effects Analysis – FMEA)
2. Analýza měřicích systémů (Measurement Systems Analysis – MSA)
3. Statistická kontrola procesu (Statistical Process Control – SPC)
4. Proces schválení výrobní části (Production Part Approval Process – PPAP)

Tyto hlavní nástroje mají klíčový význam při zajišťování kvality a úspěchu produktu a procesu v rámci APQP a jsou nezbytné pro dodržování příslušných standardů.

Co je Pokročilé plánování kvality produktu (Advanced Product Quality Planning – APQP)

APQP představuje strukturovaný přístup k návrhu produktu a procesu. Tento rámec představuje standardizovaný soubor požadavků na kvalitu, který umožňuje dodavatelům navrhnout produkt, který uspokojí zákazníka.
Primárním cílem plánování kvality produktu je usnadnit komunikaci a spolupráci mezi inženýrskými činnostmi. V procesu APQP se využívá týmů s přesahem funkcí (Cross Functional Team – CFT), do kterých patří marketing, návrh produktu, nákupy, výroba a distribuce. APQP zajišťuje, že Hlas Zákazníka (Voice of the Customer – VOC) je jasně pochopen, převeden do požadavků, technických specifikací a speciálních charakteristik. Výhody produktu či procesu jsou navrhovány s ohledem na prevenci.
APQP podporuje časnou identifikaci změn, jak záměrných, tak náhodných. Tyto změny mohou vést k zajímavým inovacím, které podporují spokojenost zákazníka. Pokud však nejsou řízeny správně, mohou vést k selhání a nespokojenosti zákazníků. Hlavním zaměřením APQP je využití nástrojů a metod k omezování rizik spojených s změnou v novém produktu či procesu.

Proč implementovat Pokročilé plánování kvality produktu (APQP)

APQP podporuje nikdy nekončící snahu o neustálé zlepšování. První tři části APQP se zaměřují na plánování a prevenci a tvoří 80 % procesu APQP. Čtvrtá a pátá část podporují zbývajících 20 % APQP a soustředí se na ověřování a důkazy. Pátá část konkrétně umožňuje organizaci komunikovat získané poznatky a poskytovat zpětnou vazbu pro vypracování standardních postupů a procesů. Seznam výhod APQP zahrnuje:

• Směrování zdrojů definováním klíčových prvků
• Podpora časného odhalení změn
• Úmyslné změny (co je záměrně měněno k přinesení hodnoty zákazníkovi)
• Náhodné změny (prostředí, použití zákazníka, degradace a rozhraní)
• Zabránění pozdním změnám (po uvedení na trh) tím, že se předpokládají neúspěchy a brání se jim
• Méně změn v návrhu a procesu později v procesu vývoje produktu
• Včas dodaný kvalitní produkt za nejnižší náklady
• Možnosti pro omezení rizika, pokud je zjištěno dříve
• Vyšší schopnost ověřování a validace změn
• Zlepšená spolupráce mezi návrhem produktu a procesem
• Vylepšený návrh pro výrobu a montáž (DFM/A)
• Výběr levnějších řešení dříve v procesu
• Zachycení a znovuvyužití dědictví, rozvoj znalostí a vytváření a využívání standardních postupů.

Kdy použít Pokročilé plánování kvality produktu (APQP)

APQP usnadňuje komunikaci mezi dodavatelským řetězcem a organizací/zákazníkem. Požadavky, které se překládají na podrobnější specifikace, jsou postupně upřesňovány a rozkládány na podrobnější úrovně v průběhu procesu. APQP se používá dvěma způsoby:

1. Podpora zavádění nových produktů (New Product Introduction – NPI):

APQP doplňuje procesy vývoje produktů tím, že se zaměřuje na rizika jako náhradu za selhání. Tímto způsobem tým může přijmout opatření týkající se rizik, aniž by musel čekat na selhání během testování nebo, což je ještě horší, v rukou zákazníka. APQP využívá nástroje založené na riziku, které se zaměřují na všechny aspekty návrhu produktu a procesu, kvalitu služby, kontrolu kvality procesu, balení a trvalé zlepšování. Každá aplikace APQP může být jedinečná vzhledem k předchozí aplikaci kvůli procentu nového obsahu, změnám v aktuálních technologiích nebo minulé historii selhání.

2. Změna produktu či procesu (po uvedení na trh):

APQP sleduje změny produktu či procesu mimo proces vývoje produktu a zajišťuje, že riziko změny je úspěšně spravováno tím, že předchází problémům vytvořeným změnou.

Jak implementovat Pokročilé plánování kvality produktu (APQP)

APQP se skládá z jednoho předplánovacího stupně a pěti současných fází. Jakmile začne, proces nikdy neskončí a je často znázorněn v cyklu Plán, Dělej, Studuj, Jednej (Plan Do Study Act – PDSA), který se stal známým díky W. Edwardsovi Demingovi. Každá část je spojena s analytickými nástroji a technikami pro objevování rizik. Najít rizika během vývoje produktu a procesu je žádoucí spíše než hledat pozdější selhání. Jednotlivé sekce APQP jsou následující:

Sekce 0: Předplánování
APQP začíná s předpoklady, koncepcemi a minulými znalostmi. Jsou zde uvedeny knižní znalosti a standardní postupy, stejně jako oblasti, kde se očekávají významné změny. Tato sekce shromažďuje vstupy pro Sekci 1 – Plánování a Definici.

Sekce 1: Plánování a Definice
Sekce 1 spojuje očekávání, přání, potřeby a požadavky zákazníka s požadavky. Plánování vývoje zajistí, že výstup této sekce bude produkt kvalitně uspokojivý. Jsou prováděny plánování zdrojů, procesu a produktu. Také jsou stanoveny předběžné speciální charakteristiky a cíle týkající se návrhu a spolehlivosti.

Sekce 2: Návrh a Vývoj Produktu
Fokus v Sekci 2 je na návrhu a vývoji produktu. Geometrie, konstrukční prvky, detaily, tolerance a zdokonalení speciálních charakteristik jsou všechny přezkoumány v rámci formálního návrhového přezkumu. Součástí této sekce je také ověření návrhu prostřednictvím prototypů a testování. Nástroje, které obvykle poskytují velký prospěch v této sekci, zahrnují DFM/A (Návrh pro Výrobu a Montáž), Analýzu módů a účinků selhání návrhu (Design Failure Mode and Effects Analysis – DFMEA) a Plán a Zprávu o ověření návrhu (Design Verification Plan and Report – DVP&R).

Sekce 3: Návrh a Vývoj Procesu
Sekce 3 zkoumá výrobní techniky a metody měření, které budou použity k realizaci návrhu inženýra. Mezi nástroje používané v této sekci patří průběžné diagramy procesu (Process Flow Charts), Analýza módů a účinků selhání procesu (Process Failure Mode and Effects Analysis – PFMEA) a metodika plánování a kontroly procesu (Control Plan Methodology).

Sekce 4: Ověření Produktu a Procesu
Ověření kvality procesu a schopností objemu je zaměřeno na Sekci 4. V této sekci jsou zavedeny metody statistického řízení procesu (Statistical Process Control – SPC), analýza měřicích systémů (Measurement Systems Analysis – MSA) a studie schopnosti procesu (Process Capability Studies). Proces schválení výrobní části produktu (Product Part Approval Process – PPAP) je připraven k odevzdání a výroba začíná po schválení.

Sekce 5: Hodnocení Zpětné Vazby a Korigujících Opatření
Sekce 5 zkoumá poznatky z probíhajícího výrobního procesu, snižování RPN (Rizikový prioritní číslo), korekční opatření (interní i externí), osm disciplín řešení problémů (Eight Disciplines of Problem Solving – 8D) a zachycení informací relevantních pro budoucí použití.

Vstupy a výstupy jednotlivých sekcí APQP jsou následující:

Vstupy pro Sekci 1:

• Hlas Zákazníka (VOC)
  • Průzkum trhu
  • Historické problémy
  • Zkušenosti týmu
• Obchodní plán a marketingový plán
• Benchmark produktu a procesu
• Předpoklady produktu a procesu
• Studie spolehlivosti produktu
• Zákaznické vstupy, pokud jsou relevantní

Výstupy Sekce 1:

• Návrhové cíle
• Cíle týkající se spolehlivosti a kvality
• Předběžný seznam materiálu (BOM)
• Předběžný průběh procesu
• Předběžný seznam speciálních charakteristik
• Plán zajištění produktu
• Schválení branže

Výstupy Sekce 2:

• Analýza módů a účinků selhání návrhu (Design FMEA – DFMEA)
• Návrh pro výrobu a montáž (Design for Manufacturing and Assembly – DFM/A)
• Ověření návrhu
• Návrhový přezkum
• Plán kontroly prototypů
• Inženýrské výkresy CAD v hlavním provedení
• Inženýrské specifikace
• Specifikace materiálu
• Řízení změn pro výkresy
• Požadavky na nové vybavení, nástroje a zařízení
• Speciální charakteristiky produktu a procesu
• Požadavky na měřidla a testovací vybavení
• Závazek týmu o proveditelnosti a schválení branže

Výstupy Sekce 3:

• Normy a specifikace pro balení
• Kontrola systému kvality
• Diagram průběhu procesu
• Rozložení podlaží
• Matice charakteristik
• Analýza módů a účinků selhání procesu (Process FMEA – PFMEA)
• Plán před uvedením na trh
• Instrukce procesu
• Plán analýzy měřicích systémů (Measurement Systems Analysis – MSA)
• Předběžný plán schopnosti procesu
• Schválení branže

Výstupy Sekce 4:

• Významný výrobní běh
• Výsledky analýzy měřicích systémů
• Studie schopnosti procesu
• Proces schválení výrobní části produktu (Production Part Approval Process – PPAP)
• Testování ověření výroby
• Hodnocení balení
• Plán kontroly výroby
• Schválení plánování kvality a schválení branže

Výstupy Sekce 5:

• Snížení odchylek
• Zlepšená spokojenost zákazníka
• Zlepšená dodávka
• Efektivní využití získaných poznatků

Příklady, kde zahrnout Pokročilé plánování kvality produktu (APQP):

• Vývoj požadavků z Hlasu Zákazníka (Voice of the Customer – VOC) pomocí metody Quality Function Deployment (QFD):
  • Použití APQP k identifikaci požadavků zákazníka a jejich začlenění do procesu vývoje produktu.
• Vytvoření Plánu kvality produktu začleněného do programového / projektového plánu:
  • Integrování APQP do časového plánu projektu a zajištění, že plán kvality produktu je zahrnut od samého začátku.
• Překlad procenta nového obsahu do předpokladů týkajících se produktu a procesu:
  • Využití APQP k stanovení předpokladů a rizik souvisejících s novým obsahem v produktu a procesu.
• Komunikace aktivit návrhu produktu ohledně speciálních charakteristik nebo klíčových charakteristik s aktivitou návrhu procesu před uvolněním návrhu:
  • Zahrnutí APQP do procesu komunikace mezi týmy zabývajícími se návrhem produktu a návrhem procesu.
• Vytvoření plánů testování (Design Verification Plan and Report – DVP&R):
  • Použití APQP k plánování a sledování testovacích postupů a plánů.
• Využití formálního návrhového přezkumu pro sledování pokroku:
  • Zapojení APQP do procesu sledování a hodnocení návrhů produktu.
• Plánování, nákup a instalace odpovídajícího procesního vybavení a nástrojů na základě tolerancí určených zdrojem návrhu produktu:
  • Využití APQP pro zajištění, že procesní vybavení odpovídá požadavkům a tolerancím produktu.
• Komunikace návrhů personálu montáže a výroby ohledně zlepšení způsobu montáže produktu (Design for Manufacturing and Assembly – DFM/A):
  • Zahrnutí APQP do procesu zlepšování montáže produktu.
• Stanovení dostatečných kontrol kvality pro speciální charakteristiky nebo klíčové charakteristiky produktu nebo parametry procesu, které stále nesou riziko selhání:
  • Využití APQP pro identifikaci a monitorování rizik souvisejících s důležitými charakteristikami produktu nebo procesu.
• Provádění studií stability a schopnosti na speciálních charakteristikách k porozumění přítomné variabilitě a předpovědi budoucího výkonu pomocí statistického řízení procesu (Statistical Process Control – SPC) a schopnosti procesu (PPK a CPK):
  • Začlenění APQP do procesu pro aktivní sledování a řízení kvality a výkonu speciálních charakteristik.

Jak vytvořit Plán kvality produktu (PQP)

Proces APQP začíná vytvořením Plánu kvality produktu (PQP). Každý PQP může být jedinečný pro každý konkrétní vývoj. Během fáze plánování jádra týmu prověří návrh konceptu, předpoklady týkající se procesu a produktu, celkové cíle projektu a minulé selhání. Po shromáždění těchto informací tým vybere nástroje z každé sekce, na základě hodnoty, kterou mohou přinést při diskusi o prevenci selhání. PQP je propojen s časovým plánem projektu, což pomáhá zefektivnit řízení programu / projektu. Nástroje a techniky jsou vybírány na základě rizika, které může být přítomno a vytvořeno záměrnou i náhodnou změnou. Je žádoucí objevovat neznámá rizika. Každé riziko je kvantifikováno a jsou vypracována a provedena opatření pro zmírnění, což zvyšuje pravděpodobnost úspěchu projektu.

Příklad Plánu kvality produktu (PQP)

PQP je matice s vypočítanými poměry kvalitativních nástrojů oproti kvantitativním důkazům. Jelikož lze kvalitativní nástroje použít dříve v procesu vývoje produktu, lze očekává poměr 3:1 mezi kvalitativními a kvantitativními nástroji. Možnost diskutovat o potenciálních problémech způsobených změnou s využitím kvalitativních nástrojů by měla být třikrát větší než skutečně shromážděná data. Sběr pozorovaných dat probíhá pozdě v procesu vývoje produktu (PD) a může být vyžadována reakce na selhání. Diskuze o změně, použití nástroje a týmu s různými kompetencemi (Cross Functional Team – CFT) často vede k objevení a prevenci selhání již v rané fázi vývoje produktu. APQP se zaměřuje na předpovídání a prevenci selhání (80 %) a méně na jejich detekci (20 %).

Tým s různými kompetencemi (Cross Functional Team – CFT) v rámci APQP

Tým s různými kompetencemi (CFT) v rámci APQP se vyvíjí a mění se s postupem procesu. Před zahájením projektu CFT shromažďuje předběžné podrobnosti potřebné k zahájení plánování kvality produktu. Tento proces je obvykle krátký a nezahrnuje žádné úsilí o návrh produktu nebo procesu. Aspekty předplánování zahrnují:

• Rozsah projektu
• Předpoklady týkající se produktu a procesu
• Minulá selhání
• Velikost, strukturu a zkušenosti týmu
• Metody pro řešení problémů
• Prostor a potřebné zdroje
• Časování projektu

CFT postupně přidává členy, jakmile jsou požadovány určité obory. Dva příklady evoluce týmu jsou: zapojení oddělení nákupu, když jsou potřeba rozhodnutí “vyrobit / koupit”, a zapojení zdrojů pro návrh nástrojů, když jsou potřebné prototypování a výrobní nástroje.

APQP se provádí pomocí metody Spolupracující vývoj produktu (procesu) (Collaborative Product (Process) Development – CPD). Každá disciplína CFT komunikuje se svými protějšky ohledně věcí, které mohou pozitivně nebo negativně ovlivnit kvalitu, náklady nebo dodání. Speciální charakteristiky jsou také komunikovány mezi jednotlivými disciplínami CFT. Čím dříve může být nalezen problém s produktem nebo procesem, tím méně nákladná a náročná bude jeho oprava. Pracující souběžně s časovým plánem projektu tým dokončí činnost Plánu a Návrhu:

• Produkční inženýrství (PDE) se zabývá návrhem a vývojem produktu
• Procesní a/nebo výrobní inženýrství (ME) se zabývá návrhem a vývojem procesu

Každá sekce má vstupy, výstupy a revize správy milníků (občas v angličtině označovány jako gate neboli brány). Brány jsou časovány tak, aby souznily s klíčovými rozhodnutími ovlivňujícími kvalitu projektu, náklady nebo dodání.

Jak je APQP spojen s PPAP?

Proces schválení výrobní části produktu (Product Part Approval Process – PPAP) zdůrazňuje důkazy nebo evidence shromážděné pomocí Pokročilého plánování kvality produktu (Advanced Product Quality Planning – APQP). Ověřené výsledky prvního zkušebního běhu podporují tvrzení, že je očekávána kvalita dodávky. Tento zkušební běh musí reprezentovat prostředí výroby se správnými nástroji, stroji, procesy, personálem a podmínkami, které mohou ovlivnit kvalitu dílu.

PPAP a APQP nelze oddělit, protože dokumenty PPAP jsou výsledkem APQP. PPAP poskytuje důkazy, že bylo úspěšně provedeno APQP. Špatná výkonnost při PPAP nebo zamítnutý vzorek může být přičítán špatnému APQP. Dodávky v rámci PPAP jsou rozšířeními plánování APQP. Elementy PPAP jsou uvedeny níže, a poznamenejte si, že mnohé z nich jsou stejné jako nástroje APQP nebo jsou výstupy z nástrojů APQP:

• Doložení odeslání části (Part Submission Warrant – PSW)
• Záznamy o návrhu (Design Records)
• Dokumentace o změnách konstrukce (Engineering Change Documents)
• Schválení zákaznického inženýrství (Customer Engineering Approval)
• Analýza módů a účinků selhání návrhu (Design FMEA – DFMEA)
• Průběh procesu (Process Flow)
• Analýza módů a účinků selhání procesu (Process FMEA – PFMEA)
• Výsledky týkající se rozměrů
• Výsledky výkonnostních a materiálových testů
• Studie schopnosti procesu (Initial Process Capability Study)
• Analýza měřicích systémů (Measurement Systems Analysis – MSA)
• Dokumentace kvalifikované laboratoře
• Požadavky na hromadný materiál (pokud jsou vyžadovány)
• Plán kontroly (Control Plan)
• Kosmetický nebo vizuální souhlas
• Vzorek produktu
• Hlavní vzorek
• Pomůcky pro kontrolu
• Záznamy o dodržování zákaznických specifických požadavků

Jak jsou APQP, NPI a DFSS propojeny

APQP, NPI, Design for Six Sigma (DFSS) a další procesy vývoje produktu sdílí cíle a nástroje pro vývoj. APQP je často procesem vývoje produktu, který se používá jako výchozí proces pro podporu zapojení dodavatelů. DFSS je silně zaměřený úsilí, které je vyhrazeno pro vysoce hodnotné požadavky nebo specifikace. APQP má širší záběr než DFSS a je škálovatelný podle vnímaného rizika, které každý dodavatel, návrh nebo proces představuje pro úspěch programu.

Příklad vztahu mezi APQP, NPI a DFSS

Výrobce originálního vybavení (Original Equipment Manufacturer – OEM) se připravuje na nový produkt pro koncového uživatele. Produkt bude následovat proces nového produktu (New Product Introduction – NPI) od výrobce originálního vybavení (OEM). Několik podsystémů a komponent vyžaduje zapojení dodavatelů, aby bylo zajištěno, že jejich odborné znalosti budou zahrnuty do návrhu produktu. Pro spolupráci s dodavateli bude použit APQP.

DFSS se zaměří na klíčové vlastnosti, které jsou velmi hodnotné a zcela odlišné od předchozích produktů. Six Sigma Black Belt je pověřen sledováním těchto vlastností ve všech komunikačních kanálech a skupinách. Nástroje používané v rámci těchto úsilí jsou stejné. Nástroje mohou být použity na různých úrovních využití dle uvážení Six Sigma Black Belta.

Závěr

Pokud jste dočetli až na samý konec blahopřeji. Dát dohromady všechny posloupnosti mi zabralo hodně úsilí a času. Z výše napsaného je evidentní, že se jedná o složitou problematiku. Aplikaci APQP a návazných kroků nelze ponechat jen a pouze na jednom pracovníkovi. Byť vyvinuto firmou Ford, tedy automotive, její nasazení je vhodné i pro ostatní odvětví. Ostatně z vlastní zkušenosti vím, že nasazení byť základních měření a vyhodnocení ve stylu DFSS natož pak nasazení APQP je nad schopnosti mnohých ředitelů a managerů.

Pod čarou. Jak je to ve Vaší firmě? Máte nastavený proces? Jste na něj pravidelně školeni? Nebo máte managera a ředitele, který do svého postu jen dorost, protože je ve firmě nejdéle a o podobných systémech nemá ani ponětí?

APQP CFT Cpk DFMEA DVP&R FMEA MSA NPI PD PPAP Ppk PQP VOC