FMEA spiegata: Cos’è e come si implementa?

FMEA è uno strumento analitico usato nella fase di progettazione per aiutare a mitigare i rischi e i guasti durante i processi. Di seguito discuteremo i principali tipi di FMEA e come implementarla nei vostri processi di manutenzione.

FMEA: Cos’è?

L’analisi delle modalità e degli effetti di guasto (FMEA) è un processo passo dopo passo per anticipare le cose che potrebbero andare male durante la fase di progettazione identificando tutti i possibili guasti nei processi di progettazione, produzione e assemblaggio. In altre parole, è un approccio strutturato per scoprire i modi in cui un processo può fallire (fallimenti) e i modi in cui questi fallimenti portano a sprechi, difetti o risultati pericolosi (effetti). Come parte del processo di analisi delle cause profonde, la FMEA aiuta a minimizzare e limitare questi fallimenti.

• Modalità di fallimento: i modi in cui qualcosa potrebbe fallire. I fallimenti si riferiscono a qualsiasi errore o difetto in un processo o prodotto che influisce sul cliente o sul risultato complessivo. Questi errori possono essere potenziali o reali.
• Analisi degli effetti: è il processo di studio delle conseguenze dei guasti scoperti.

FMEA è suddivisa in due categorie abbastanza ampie: FMEA di progettazione e FMEA di processo. Ciascuna di queste categorie affronta i guasti in due scenari diversi.

Design FMEA

Come implica il nome, Design FMEA guarda i rischi potenziali in un design nuovo o modificato di un prodotto o servizio. La FMEA di progettazione assegna una classifica di gravità o di pericolo alle funzioni di progettazione, ai modi di guasto e agli effetti che questi guasti potrebbero avere sul cliente. Una volta identificati i modi di guasto e le classificazioni di gravità, le cause dei guasti vengono ricercate e identificate per aiutare con i programmi di manutenzione preventiva. Per esempio, la classificazione delle occorrenze nel processo Design FMEA (di cui parleremo più avanti) aiuta a determinare le cause ad alta probabilità, avviando l’azione per prevenire il verificarsi dei guasti. Quindi, quando si dovrebbe usare la Design FMEA?

• Quando c’è un nuovo design con nuovi processi o nuovi contenuti
• Quando un design attuale è stato modificato, il che potrebbe anche includere cambiamenti da fallimenti passati
• Quando un design attuale viene usato in un nuovo ambiente (nessun cambiamento di design fisico)

La Design FMEA è ottima per identificare i rischi in un programma il prima possibile e mitigare i fallimenti il più proattivamente possibile.

Process FMEA

Process FMEA guarda i potenziali fallimenti che impattano la qualità del prodotto, la diminuzione dell’affidabilità del processo, l’insoddisfazione del cliente e la sicurezza ambientale e i rischi dovuti all’errore umano, i materiali e le macchine usate, i fattori ambientali e altro. Una volta identificati i potenziali guasti, ad ognuno viene assegnato un punteggio di gravità. La FMEA di processo seziona tutte le fasi di un processo corrente e le analizza individualmente per identificare i rischi e i possibili errori. Usa la FMEA di processo quando:

• Si introducono nuove tecnologie o processi
• Il tuo processo attuale è stato modificato a causa di processi aggiornati o del miglioramento continuo
• Il tuo processo attuale viene usato in un nuovo ambiente o luogo (nessun cambiamento fisico apportato al processo stesso)

Identificare i rischi della nuova tecnologia e dei processi aiuta a prevenire proattivamente i guasti attraverso la programmazione della manutenzione preventiva.

Quando usare la FMEA

Ci sono diversi casi o circostanze in cui eseguire la FMEA è una buona idea per assicurare che il rischio sia mitigato e che l’operazione funzioni senza problemi, in sicurezza e alla massima capacità. La maggior parte delle persone usa la FMEA di progetto e di processo quando:

• Un processo, prodotto o servizio è nuovo e viene progettato, o un vecchio prodotto o servizio viene riprogettato
• Un processo corrente viene usato in un modo nuovo
• Si sta preparando a sviluppare piani di controllo per un processo nuovo o modificato
• Si sta per implementare obiettivi di miglioramento per un processo esistente, prodotto o servizio
• Stai esaminando i fallimenti di un processo, prodotto o servizio esistente

È anche una buona idea fare la FMEA periodicamente durante la vita del processo. Esaminare costantemente la qualità e l’affidabilità assicura il miglioramento dei processi, dando risultati ottimali.

Criteri FMEA per l’analisi

Ora che sai cos’è la FMEA, diamo un’occhiata a tre criteri usati per analizzare potenziali modalità di guasto. La FMEA usa tre criteri per cercare potenziali problemi: gravità, occorrenza e rilevamento.

1. Gravità: La classifica di gravità vi aiuta a determinare e classificare ciò che è più importante per la vostra operazione. Possono essere considerate cose come gli standard di sicurezza, l’ambiente, le leggi, la coerenza della produzione, gli sprechi e persino la reputazione danneggiata. Nel valutare la gravità, il vostro team classifica la gravità di un guasto su una scala da 1 a 10, dove 1 è “basso impatto” e 10 è “alto impatto”. L’impatto comprende il rischio per il cliente e/o il processo di produzione.
2. Occorrenza: La classifica di occorrenza mostra la probabilità che un guasto si verifichi durante la vita del vostro processo, prodotto o servizio. Il vostro team classifica la probabilità di occorrenza su una scala da 1 a 10, dove 1 è “non probabile che si verifichi” e 10 è “inevitabile”.
3. Rilevamento: Quanto è probabile che rileviate un problema prima che si verifichi? La classifica di rilevamento vi aiuta a quantificare la probabilità che un guasto venga individuato in anticipo e che vengano intraprese azioni per evitare che si verifichi del tutto. Il vostro team determina la classifica di rilevamento su una scala da 1 a 10, dove 1 è “molto probabile che venga rilevato” e 10 è “non probabile che venga rilevato”.

Questi criteri (e i loro numeri di classifica) costituiscono l’equazione per calcolare un numero di priorità del rischio (RPN) per ogni modalità di guasto. Il calcolo RPN si presenta così:

Diamo un’occhiata a un semplice esempio per vedere come calcolare l’RPN. Abbiamo eseguito una FMEA per una nuova macchina per caffè espresso per la nostra caffetteria. La direzione e lo staff hanno determinato che se la macchina per espresso si guasta, avrebbe un grande impatto sul business non producendo caffè, il che porterebbe a vendite perse, clienti arrabbiati e alla fine la perdita del business da quei clienti arrabbiati.

Assegnano alla macchina per espresso una valutazione di gravità di 10. La squadra decide che la frequenza in cui un guasto potrebbe verificarsi sulla macchina per espresso è abbastanza bassa, così hanno classificato il fattore di occorrenza come un 4. Infine, la squadra determina che pulendo e mantenendo correttamente la macchina per espresso ogni giorno e ascoltando per rumori anomali o monitorando la produzione di qualità, possono rilevare un potenziale guasto abbastanza facilmente. Classificano la parte di rilevamento dell’equazione come un 2. Questo dà un RPN di 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

Nella maggior parte dei casi, la gravità non può essere ridotta, quindi concentratevi sulla diminuzione della frequenza e sull’aumento del rilevamento. Si può essere tentati di concentrarsi solo su alti punteggi RPN, ma assicuratevi di affrontare qualsiasi cosa con un alto punteggio di gravità, indipendentemente dal RPN totale. Per esempio, potresti avere un’equazione come questa:

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

Anche se l’RPN complessivo è abbastanza basso, la gravità è al massimo e dovrebbe essere valutata.

Processo FMEA

Il processo FMEA è condotto in modo graduale perché ogni passo si basa su quello precedente mentre lavori attraverso il processo di analisi. La FMEA si svolge in sette passi, ognuno accuratamente progettato per rendere l’analisi rapida ed efficace.

Passo 1: Assemblare il team FMEA e rivedere il processo

La FMEA è uno sforzo di squadra, e un approccio di squadra è vitale per il suo successo. Il tuo team FMEA dovrebbe essere guidato da un ingegnere di produzione responsabile o da un tecnico capo. I membri del team possono includere ingegneri di progettazione e di processo, fornitori di materiali e persino clienti. Una volta che il team è assemblato, è il momento di fare un po’ di lavoro preliminare – cioè raccogliere e creare documenti chiave, come le informazioni sui guasti passati e i documenti di preparazione. I documenti preparatori dovrebbero includere:

• Informazioni sui fallimenti passati: Questo potrebbe derivare da esperienze FMEA passate o incidenti una tantum.
• Diagrammi di confine (utili per la FMEA di progettazione): Un diagramma limite è una rappresentazione grafica delle relazioni tra sottosistemi, gruppi e componenti, così come il modo in cui lavorano con altri sistemi e ambienti.
• Diagramma dei parametri (utile per la Design FMEA): Un diagramma dei parametri è definito come prendere l’input da un sistema/cliente e mettere in relazione quegli input con gli output desiderati di un progetto che l’ingegnere sta creando, il tutto considerando le influenze non controllabili o esterne, secondo J.M. Juran nel suo libro Quality Planning and Analysis.
• Diagramma di flusso del processo (utile per Process FMEA): Un diagramma di flusso del processo è usato nell’ingegneria di processo per indicare il flusso generale dei processi e delle attrezzature dell’impianto. Mostra solo le relazioni tra le attrezzature principali in un impianto e non le attrezzature minori o i dettagli come le tubazioni o il cablaggio.
• Matrice delle caratteristiche (utile per la FMEA di processo): La matrice delle caratteristiche è uno strumento per illustrare la relazione tra le caratteristiche del prodotto e le operazioni di processo.

Il consulente di ingegneria Quality-One International raccomanda anche di mettere insieme una lista di controllo pre-lavoro per massimizzare l’efficienza della FMEA. La vostra lista di controllo può includere cose come:

• Requisiti
• Cartella preliminare dei materiali/componenti
• FMEA di base (FMEA passata)
• Test precedenti e metodi di controllo usati su prodotti simili
• Cause conosciute da prodotti surrogati
• Cause potenziali da interfacce
• Cause potenziali da scelte di progettazione
• Cause potenziali da rumori e ambienti

La fase uno è un ottimo momento per considerare tutti i modi in cui ogni componente potrebbe fallire. La revisione della documentazione e dei dati esistenti probabilmente rivelerà diversi potenziali guasti per ogni componente in questione. Inizialmente fate un brainstorming di una lista esaustiva e poi riducete o combinate le voci generate dalla lista originale. La legge di Murphy afferma: “Tutto ciò che può andare storto andrà storto”. Durante la sessione di brainstorming della fase uno, tienilo a mente quando identifichi funzioni, processi, sistemi e componenti che hanno il potenziale per fallire.

Fase 2: Determinare la classifica di gravità

Utilizzando un modello o uno schema FMEA, è il momento di aggiungere le funzioni, i modi di fallimento e gli effetti per determinare la classifica di gravità. Quando si elencano le funzioni, assicurarsi che ognuna possa essere misurata in qualche modo. Le funzioni possono includere:

• Specifiche di progettazione
• Regolamenti governativi
• Requisiti del programma
• Caratteristiche del componente o del prodotto da analizzare

Utilizziamo l’esempio dell’installazione degli airbag lato guida in una catena di montaggio di produzione di automobili. In questo scenario, la funzione sarebbe quella di orientare e posizionare correttamente l’airbag nel dispositivo di assemblaggio.

In seguito, elencherete i possibili fallimenti per ogni funzione. Pensate ai fallimenti come “anti-funzioni” e considerate cose come:

• Fallimento totale della funzione
• Fallimento parziale della funzione
• Fallimento intermittente della funzione
• Fallimento eccessivo
• Fallimento involontario della funzione

Usando il nostro esempio di installazione dell’airbag lato guida, un possibile modo di fallimento potrebbe essere il non ricevere l’airbag corretto per l’installazione.

Ora dobbiamo elencare i possibili effetti che la nostra modalità di fallimento potrebbe avere, assicurandoci di dare ad ogni effetto una classifica di gravità (1-10). Se il livello di gravità è un 9 o 10 in questa fase, le azioni dovrebbero essere considerate. I potenziali effetti della ricezione di un airbag sbagliato per l’installazione potrebbero essere un ritardo nell’assemblaggio in attesa dell’arrivo dell’airbag corretto, o l’installazione dell’airbag sbagliato, causando un malfunzionamento in caso di incidente e causando lesioni al conducente. Il tuo team potrebbe decidere di dare a questo effetto una classifica di gravità di 9 o 10.

Step 3: Determinare la classifica di occorrenza

Il terzo passo consiste nel determinare le cause potenziali e i controlli di prevenzione usando una classifica di occorrenza. Si può fare un brainstorming delle cause usando i dati dei guasti passati o ottenendo idee e input dal team di progettazione. Per esempio, perché dovremmo ricevere un airbag sbagliato? Una possibile causa potrebbe essere l’errore umano. Una fermata della catena di montaggio precedente alla nostra potrebbe aver confuso gli airbag lato guida e lato passeggero, o potrebbe esserci stata una discrepanza nel numero totale di airbag ordinati, portando a un maggior numero di airbag lato passeggero. Tu e il tuo team potreste decidere che c’è una moderata possibilità che questa potenziale causa possa verificarsi e darle una classificazione di occorrenza di 4.

Step 4: Determinare la classificazione di rilevamento

Il quarto passo richiede di fare un brainstorming e discutere i controlli o i processi che assicurano che il progetto soddisfi i requisiti (Design FMEA) o, se si verifica un guasto, la probabilità che una modalità di guasto non rilevata raggiunga il cliente. Potete dividere questo in due colonne nel vostro modello: controlli di processo attuali (prevenzione) e controlli di processo attuali (rilevamento).

Utilizzando il nostro esempio, un controllo di processo attualmente in atto potrebbe essere una serie di istruzioni di montaggio dell’airbag. Un controllo di processo attuale per il rilevamento potrebbe essere un controllo visivo degli airbag eseguito dall’operatore. Tu e il tuo team potreste determinare che la probabilità che questo guasto venga rilevato è abbastanza buona e dargli una classificazione di rilevamento di 6.

Step 5: Dare priorità all’azione e assegnare un RPN

Ricordi l’equazione RPN di prima? Questo è il momento in cui si assegna un numero RPN ad ogni azione stabilita nei passi da due a quattro. Il numero RPN aiuta a dare priorità e ad assegnare le azioni di follow-up. Come discusso in precedenza, l’RPN viene calcolato moltiplicando la gravità, l’occorrenza e le classifiche di rilevamento per ogni possibile combinazione di guasto, causa e controllo. Dopo aver assegnato gli RPN per un ulteriore follow-up, assegna le azioni agli impiegati appropriati e assicurati che le date di scadenza siano fissate per le azioni completate.

In base alle classifiche assegnate nel nostro esempio, l’RPN è 240 (10 x 4 x 6).

Step 6: Agire e rivedere il progetto

Siccome l’intero scopo di eseguire la FMEA è di scoprire e ridurre il rischio, un’azione è completa solo quando è stato determinato che riduce con successo il rischio. In questo passo, i guasti dovrebbero essere elencati in ordine decrescente RPN, in modo da poter concentrare i vostri sforzi sulle aree più critiche. Potreste aver sentito parlare del principio di Pareto, che afferma che l’80% dei problemi deriva dal 20% delle cause. Questo significa che la decisione su dove concentrare l’attenzione non dovrebbe essere basata strettamente sul solo RPN, anche se è un buon punto di partenza. Il leader del team FMEA dovrebbe assicurarsi che le azioni siano intraprese entro le date di scadenza prestabilite in modo che possa avvenire una revisione del progetto.

Step 7: Rivalutazione dell’RPN

Infine, si vuole vedere se le azioni hanno veramente mitigato il rischio. Una volta che tutte le azioni di mitigazione del rischio sono state implementate, il team FMEA dovrebbe incontrarsi e rivalutare ogni valore (gravità, occorrenza e rilevamento) e calcolare un nuovo RPN. Il vecchio e il nuovo RPN dovrebbero essere confrontati, e se i fattori di rischio sono più bassi, le nuove azioni possono essere implementate nelle fasi di progettazione o di processo.

Esempio di modello FMEA

Di seguito è riportato un modello FMEA utilizzando l’esempio di airbag di cui sopra. Gli argomenti elencati sono definiti come segue:

• Elemento: Si riferisce all’elemento da analizzare, altrimenti noto come la funzione.
• Modalità di guasto: Questo descrive cosa è andato storto.
• Effetti del fallimento: Questo descrive l’impatto potenziale del guasto.
• Gravità (S): Questa classificazione mostra quanto gravemente questo guasto avrà un impatto sul cliente.
• Cause: Elenca le cause potenziali di come il guasto potrebbe verificarsi.
• Occorrenza (O): Questa classifica mostra la probabilità che il guasto si verifichi e la frequenza con cui potrebbe verificarsi.
• Controlli: Quali controlli sono già in atto che potrebbero impedire che il guasto si verifichi o rilevarlo nel caso in cui accada?
• Rilevamento (D): Questa classifica mostra quanto è facile rilevare il guasto.
• RPN: Calcolare la RPN e mettere il numero in questa colonna per riferimento.
• Azioni raccomandate: Elencare le azioni che mitigheranno il rischio che questo guasto si verifichi.
• Responsabilità e data di scadenza: Assegnare chi deve implementare le azioni raccomandate e assegnare una data di scadenza.
• Azioni intraprese: Una volta che la parte assegnata ha implementato le azioni raccomandate, elencarle qui.
• Nuovo RPN: Calcolare il nuovo RPN, prendendo in considerazione le nuove azioni implementate, e confrontare il nuovo RPN con il vecchio RPN.

Molte persone aggiungono colonne aggiuntive al modello dopo la colonna RPN per aiutare a tenere traccia degli elementi di azione e tracciare il miglioramento. Nel caso del nostro scenario airbag, le colonne aggiuntive potrebbero essere come questa:

• Azioni raccomandate: Aggiungere l’ispezione manuale/visiva come primo passo nel processo di installazione dell’airbag
• Responsabilità e data di scadenza: Il tecnico di installazione dell’airbag è responsabile (11/15/2019)
• Azione intrapresa: Fase aggiunta – ispezione manuale e visiva sulla linea di assemblaggio

Ora, è possibile aggiungere nuove colonne per Gravità, Occorrenza e Rilevamento per vedere se le modifiche hanno fatto la differenza nella RPN.