FMEA forklaret:

FMEA er et analytisk værktøj, der anvendes i designfasen for at hjælpe med at mindske risici og fejl i processer. Nedenfor diskuterer vi de vigtigste typer af FMEA, og hvordan du implementerer det i dine vedligeholdelsesprocesser.

FMEA: Hvad er det?

Failure mode and effects analysis (FMEA) er en trinvis proces til at foregribe ting, der kan gå galt i designfasen, ved at identificere alle mulige fejl i design-, fremstillings- og monteringsprocesserne. Det er med andre ord en struktureret tilgang til at opdage måder, hvorpå en proces kan fejle (fejl) og måder, hvorpå disse fejl fører til spild, defekter eller farlige resultater (virkninger). Som en del af den grundlæggende årsagsanalyseproces hjælper FMEA dig med at minimere og begrænse disse fejl.

• Fejltilstande: de måder, hvorpå noget kan fejle. Fejl refererer til alle fejl eller mangler i en proces eller et produkt, der påvirker kunden eller det overordnede resultat. Disse fejl kan være potentielle eller faktiske.
• Effektanalyse: er processen med at studere konsekvenserne af de opdagede fejl.

FMEA er opdelt i to ret brede kategorier: Design-FMEA og proces-FMEA. Hver af disse kategorier behandler fejl i to forskellige scenarier.

Design FMEA

Som navnet antyder, ser Design FMEA på potentielle risici i et nyt eller ændret design af et produkt eller en tjenesteydelse. Design FMEA tildeler alvorligheds- eller fareklassificeringer til designfunktioner, fejltilstande og de virkninger, som disse fejl kan have på kunden. Når fejltilstande og alvorlighedsklassificeringer er identificeret, søges årsagerne til fejlene og identificeres for at hjælpe med planerne for forebyggende vedligeholdelse. F.eks. hjælper forekomstrangeringen i Design FMEA-processen (som vi vil diskutere senere) med at bestemme årsager med høj sandsynlighed og iværksætte foranstaltninger for at forhindre, at fejl opstår. Så hvornår skal du bruge Design FMEA?

• Når der er tale om et nyt design med nye processer eller nyt indhold
• Når et nuværende design er blevet ændret, hvilket også kan omfatte ændringer fra tidligere fejl
• Når et nuværende design anvendes i et nyt miljø (ingen fysisk designændring)

Design FMEA er fantastisk til at identificere risici på et program så tidligt som muligt og til at afbøde fejl så proaktivt som muligt.

Process FMEA

Process FMEA ser på potentielle fejl, der påvirker produktkvaliteten, nedsat processikkerhed, utilfredshed hos kunderne og miljømæssig sikkerhed og farer på grund af menneskelige fejl, anvendte materialer og maskiner, miljøfaktorer og meget mere. Når potentielle fejl er identificeret, tildeles hver enkelt fejl en alvorlighedsklassificering. Proces-FMEA dissekerer alle trin i en aktuel proces og analyserer dem enkeltvis for at identificere risici og mulige fejl. Brug Process FMEA når:

• Ny teknologi eller processer indføres
• Din nuværende proces er blevet ændret på grund af opdaterede processer eller løbende forbedringer
• Din nuværende proces anvendes i et nyt miljø eller på et nyt sted (der er ikke foretaget nogen fysisk ændring af selve processen)

Identificering af risici ved ny teknologi og nye processer hjælper med proaktivt at forebygge fejl gennem planlægning af forebyggende vedligeholdelse.

Når man skal bruge FMEA

Der er flere tilfælde eller omstændigheder, hvor det er en god idé at udføre FMEA for at sikre, at risikoen mindskes, og at din drift kører gnidningsløst, sikkert og med maksimal kapacitet. De fleste mennesker bruger design- og proces-FMEA, når:

• En proces, et produkt eller en tjeneste er ny og er ved at blive designet, eller et gammelt produkt eller en gammel tjeneste er ved at blive redesignet
• En nuværende proces bliver brugt på en ny måde
• Du forbereder dig på at udvikle kontrolplaner for en ny eller ændret proces
• Du er ved at implementere forbedringsmål for en eksisterende proces, produkt eller tjeneste
• Du er ved at undersøge fejl i en eksisterende proces, et eksisterende produkt eller en eksisterende tjeneste

Det er også en god idé at lave FMEA med jævne mellemrum i hele processens levetid. Ved konsekvent at undersøge kvalitet og pålidelighed sikres det, at processerne forbedres, hvilket giver dig optimale resultater.

FMEA-kriterier til analyse

Nu da du ved, hvad FMEA er, skal vi se på tre kriterier, der bruges til at analysere potentielle fejltilstande. FMEA anvender tre kriterier til at søge efter potentielle problemer: alvorlighed, forekomst og påvisning.

1. Sværhedsgrad: Sværhedsrækkefølgen hjælper dig med at bestemme og rangordne, hvad der er vigtigst for din drift. Ting som sikkerhedsstandarder, miljø, juridiske forhold, produktionskonsekvens, spild og endda skadet omdømme kan tages i betragtning. Når du vurderer alvorligheden, rangerer dit team en fejls alvorlighed på en skala fra 1 til 10, hvor 1 er “lav indvirkning” og 10 er “stor indvirkning”. Indvirkning omfatter risiko for kunden og/eller fremstillingsprocessen.
2. Forekomst: Forekomstrangering viser sandsynligheden for, at en fejl opstår i løbet af din proces, dit produkt eller din tjenesteydelses levetid. Dit team rangerer sandsynligheden for forekomst på en skala fra 1 til 10, hvor 1 er “ikke sandsynligt” og 10 er “uundgåeligt”.
3. Opsporing: Hvor sandsynligt er det, at du kan opdage et problem, før det opstår? Klassificeringen af detektion hjælper dig med at kvantificere sandsynligheden for, at en fejl opdages tidligt, og at der træffes foranstaltninger for at forhindre, at den opstår helt og holdent. Dit team bestemmer detektionsrangen på en skala fra 1 til 10, hvor 1 er “meget sandsynligt at blive opdaget” og 10 er “ikke sandsynligt at blive opdaget”.”

Disse kriterier (og deres rangnumre) udgør ligningen til beregning af et risikoprioritetstal (RPN) for hver fejltilstand. RPN-beregningen ser således ud:

Lad os tage et kig på et simpelt eksempel for at se, hvordan man beregner RPN. Vi har udført FMEA for en ny espressomaskine til vores kaffebar. Ledelsen og personalet vurderede, at hvis espressomaskinen gik i stykker, ville det i høj grad påvirke forretningen ved ikke at producere kaffe, hvilket ville føre til tabt salg, vrede kunder og i sidste ende tab af forretning fra disse vrede kunder.

De tildeler espressomaskinen en alvorlighedsgrad på 10. Holdet beslutter, at den hyppighed, hvormed en fejl kan opstå på espressomaskinen, er forholdsvis lav, så de klassificerer forekomsten som en faktor 4. Endelig beslutter holdet, at de ved at rengøre og vedligeholde espressomaskinen korrekt hver dag og lytte efter unormale lyde eller overvåge kvaliteten af produktionen, kan de ret let opdage en potentiel fejl. De klassificerer detektionsdelen af ligningen som en 2. Dette giver en RPN på 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

I de fleste tilfælde kan sværhedsgraden ikke reduceres, så koncentrer dig om at reducere forekomsten og øge detektionen. Det kan være fristende kun at fokusere på høje RPN-scoringer, men sørg for at tage fat på alt med en høj alvorlighedsscore, uanset den samlede RPN-score. Du kan f.eks. have en ligning som denne:

10 (s) x 2 (o) x 2 (d) = 40

Selv om den samlede RPN er forholdsvis lav, er alvorligheden på maksimum og bør vurderes.

FMEA-processen

FMEA-processen gennemføres trinvis, fordi hvert trin bygger på det foregående, mens du arbejder dig igennem analyseprocessen. FMEA udføres i syv trin, som hver især er omhyggeligt designet til at gøre analysen hurtig og effektiv.

Strin 1: Saml FMEA-holdet og gennemgå processen

FMEA er en holdindsats, og en holdtilgang er afgørende for dens succes. Dit FMEA-team bør ledes af en ansvarlig produktionsingeniør eller en ledende tekniker. Teammedlemmerne kan omfatte konstruktions- og procesingeniører, materialeleverandører og endda kunder. Når dit team er samlet, er det tid til at udføre noget forarbejde – det vil sige at indsamle og oprette vigtige dokumenter, f.eks. oplysninger om tidligere fejl og forberedelsesdokumenter. Forberedelsesdokumenter bør omfatte:

• Oplysninger om tidligere fejl: Dette kan være fra tidligere FMEA-erfaringer eller enkeltstående hændelser.
• Afgrænsningsdiagrammer (nyttige for Design FMEA): Et grænsediagram er en grafisk repræsentation af forbindelserne mellem delsystemer, samlinger og komponenter, samt hvordan de arbejder sammen med andre systemer og miljøer.
• Parameterdiagram (nyttigt til Design FMEA): Et grænsediagram er en grafisk repræsentation af forbindelserne mellem delsystemer, samlinger og komponenter, samt hvordan de arbejder sammen med andre systemer og miljøer: Et parameterdiagram defineres ved at tage input fra et system/en kunde og relatere disse input til de ønskede output af et design, som ingeniøren er ved at skabe, samtidig med at der tages hensyn til ikke-kontrollerbare eller eksterne påvirkninger, ifølge J.M. Juran i hans bog Quality Planning and Analysis.
• Procesflowdiagram (nyttigt for Process FMEA): Et procesflowdiagram anvendes inden for procesteknik til at angive det generelle flow af anlægsprocesser og udstyr. Det viser kun forbindelserne mellem større udstyr i et anlæg og ikke mindre udstyr eller detaljer som rørføring eller ledningsføring.
• Karakteristikmatrix (nyttig til proces-FMEA): Karakteristikmatrixen er et værktøj til at illustrere forholdet mellem produktkarakteristika og procesoperationer.

Ingeniørkonsulent Quality-One International anbefaler også, at der udarbejdes en tjekliste til forberedelse af arbejdet for at maksimere FMEA-effektiviteten. Din tjekliste kan omfatte ting som f.eks:

• Krav
• Foreløbig materialeliste/komponenter
• Baseline FMEA (tidligere FMEA)
• Tidligere test og kontrolmetoder, der er anvendt på lignende produkter
• Kendte årsager fra surrogatprodukter
• Potentielle årsager fra grænseflader
• Potentielle årsager fra designvalg
• Potentielle årsager fra støj og miljøer

Strin et er et godt tidspunkt til at overveje alle de måder, hvorpå hver enkelt komponent kan fejle. Gennemgang af eksisterende dokumentation og data vil sandsynligvis afsløre flere potentielle fejl for hver enkelt komponent. Lav indledningsvis en udtømmende brainstormingliste, og skær derefter ned på eller kombiner de elementer, der er genereret af den oprindelige liste. Murphy’s lov siger: “Alt, hvad der kan gå galt, vil gå galt”. Under brainstorming-sessionen i trin et skal du huske dette, når du identificerer funktioner, processer, systemer og komponenter, der har potentiale til at fejle.

Strin 2: Bestem alvorlighedsrangeringen

Med en FMEA-skabelon eller -skitse er det tid til at tilføje funktioner, fejltilstande og virkninger for at bestemme alvorlighedsrangeringen. Når du opregner funktionerne, skal du sørge for, at hver funktion kan måles på en eller anden måde. Funktioner kan omfatte:

• Designspecifikationer
• Danske forskrifter
• Programkrav
• Karakteristika ved den komponent eller det produkt, der analyseres

Lad os bruge eksemplet med installation af airbags på førersiden i et samlebånd til bilproduktion. I dette scenarie ville funktionen være at orientere og placere airbaggen korrekt i monteringsbeslaget.

Dernæst skal du opregne mulige fejl for hver funktion. Tænk på fejl som “anti-funktioner”, og tænk på ting som f.eks:

• Total fejl i funktionen
• Delvis fejl i funktionen
• Intermitterende fejl i funktionen
• Over fejl
• Over fejl
• Uforsætlig fejl i funktionen

Med udgangspunkt i vores eksempel med montering af airbaggen på førersiden kunne en mulig fejltilstand være, at man ikke modtager den korrekte airbag til montering.

Nu skal vi opstille en liste over de mulige virkninger, som vores fejltilstand kan have, og sørge for at give hver virkning en alvorlighedsgrad (1-10). Hvis alvorlighedsgraden er 9 eller 10 på dette stadium, bør der overvejes foranstaltninger. Mulige virkninger af at modtage den forkerte airbag til montering kan være en forsinkelse i monteringen, mens man venter på, at den rigtige airbag ankommer, eller at den forkerte airbag monteres og forårsager en fejlfunktion i forbindelse med udfoldelsen i tilfælde af en kollision og fører til personskade hos føreren. Dit team kan beslutte at give denne virkning en alvorlighedsklassificering på 9 eller 10.

Strin 3: Fastlæggelse af hændelsesklassificering

Strin tre omfatter fastlæggelse af potentielle årsager og forebyggelseskontroller ved hjælp af en hændelsesklassificering. Du kan brainstorme årsager ved hjælp af tidligere fejldata eller ved at få ideer og input fra designteamet. Hvorfor skulle vi f.eks. modtage en forkert airbag? En mulig årsag kunne være menneskelige fejl. Et stop på samlebåndet før vores kan have fået forvekslet airbaggene i fører- og passagersiden, eller der kan have været en uoverensstemmelse i det samlede antal bestilte airbags, hvilket har ført til, at der kom flere airbags i passagersiden ned ad båndet. Du og dit team kan beslutte, at der er en moderat chance for, at denne potentielle årsag kan forekomme, og give den en forekomstrangering på 4.

Strin 4: Bestem detektionsrangering

Strin fire kræver, at du brainstormer og diskuterer kontroller eller processer, der sikrer, at designet opfylder kravene (Design FMEA) eller, hvis der opstår en fejl, sandsynligheden for, at en uopdaget fejltilstand vil nå kunden. Du kan opdele dette i to kolonner i din skabelon: nuværende proceskontroller (forebyggelse) og nuværende proceskontroller (påvisning).

Med udgangspunkt i vores eksempel kan en nuværende proceskontrol være et sæt monteringsinstruktioner for airbags. En nuværende proceskontrol til detektion kan være en visuel kontrol af airbaggene, som operatøren udfører. Du og dit team kan beslutte, at sandsynligheden for, at denne fejl bliver opdaget, er ret god, og give den en opdagelsesrangering på 6.

Strin 5: Prioritér handling og tildel en RPN

Huskede du RPN-ligningen fra tidligere? Det er her, du tildeler et RPN-nummer til hver handling, der er fastlagt i trin to til fire. RPN-nummeret hjælper med at prioritere og tildele opfølgningshandlinger. Som tidligere nævnt beregnes RPN-tallet ved at multiplicere alvorligheds-, forekomst- og opdagelsesklassificeringen for hver mulig fejl-, årsags- og kontrolkombination. Når du har tildelt RPN’er til yderligere opfølgning, skal du tildele aktionerne til de relevante medarbejdere og sørge for, at der er fastsat forfaldsdatoer for de gennemførte aktioner.

Baseret på de tildelte rangeringer i vores eksempel er RPN’en 240 (10 x 4 x 6).

Strin 6: Træf foranstaltninger og gennemgå designet

Da hele formålet med at udføre FMEA er at opdage og mindske risici, er en aktion først afsluttet, når det er blevet fastslået, at den reducerer risikoen med succes. I dette trin bør fejlene opregnes i faldende RPN-rækkefølge, så du kan koncentrere din indsats om de mest kritiske områder. Du har måske hørt om Pareto-princippet, som siger, at 80 procent af problemerne kommer fra 20 procent af årsagerne. Det betyder, at beslutningen om, hvor du skal fokusere din opmærksomhed, ikke udelukkende skal baseres på RPN alene, selv om det er et godt udgangspunkt. FMEA-teamlederen bør sikre, at der træffes foranstaltninger inden de forudbestemte forfaldsdatoer, så der kan foretages en konstruktionsgennemgang.

Strin 7: Omklassificering af RPN

Sluttelig vil du se, om dine foranstaltninger virkelig har mindsket risikoen. Når alle risikoreducerende foranstaltninger er blevet gennemført, bør FMEA-teamet mødes og omklassificere hver værdi (alvorlighed, forekomst og opdagelse) og beregne en ny RPN. De gamle og nye RPN’er bør sammenlignes, og hvis risikofaktorerne er lavere, kan nye tiltag implementeres i design- eller procesfaserne.

FMEA-skabeloneksempel

Nedenfor er en FMEA-skabelon, der anvender airbag-eksemplet fra ovenfor. De anførte emner er defineret som følger:

• Emne: Dette henviser til det emne, der analyseres, også kendt som funktionen.
• Fejltilstand: Dette beskriver, hvad der er gået galt.
• Fejlvirkninger: Dette beskriver den potentielle virkning af fejlen.
• Sværhedsgrad (S): Denne rangordning viser, hvor alvorligt denne fejl vil påvirke kunden.
• Årsager: Denne rangordning viser, hvor alvorligt fejlen vil påvirke kunden.
• Årsager: Liste over potentielle årsager til, hvordan fejlen kan opstå.
• Forekomst (O): Denne rangordning viser sandsynligheden for, at fejlen opstår, og hvor hyppigt den kan forekomme.
• Kontrolforanstaltninger: Hvilke kontroller er allerede på plads, som kan forhindre fejlen i at ske eller opdage den, hvis den skulle ske?
• Opsporing (D): Denne rangordning viser, hvor let fejlen er at opdage.
• RPN: Beregn RPN og anbring tallet i denne kolonne til reference.
• Anbefalede foranstaltninger: Angiv de foranstaltninger, der vil mindske risikoen for, at denne fejl opstår.
• Ansvar og forfaldsdato: Angiv, hvem der skal gennemføre de anbefalede foranstaltninger, og tildel en forfaldsdato.
• Foretagne foranstaltninger: Når den tildelte part har gennemført de anbefalede handlinger, anføres det her.
• Ny RPN: Beregn det nye RPV under hensyntagen til de nyligt gennemførte handlinger, og sammenlign det nye RPV med det gamle RPV.

Mange mennesker tilføjer yderligere kolonner til skabelonen efter RPV-kolonnen for at hjælpe med at holde styr på handlingspunkter og spore forbedringer. I tilfældet med vores airbag-scenarie kan yderligere kolonner se således ud:

• Anbefalede handlinger: Tilføj manuel/visuel inspektion som det første trin i installationsprocessen for airbags
• Ansvar og forfaldsdato: Airbaginstallationsteknikeren er ansvarlig (15/11/2019)
• Foretaget handling: Trin tilføjet – manuel og visuel inspektion på samlebåndet

Nu kan du tilføje nye kolonner for alvorlighed, forekomst og detektion for at se, om ændringerne har gjort en forskel i RPV.