FMEA Uitleg: Wat is het en hoe implementeert u het?

FMEA is een analytisch hulpmiddel dat in de ontwerpfase wordt gebruikt om risico’s en storingen tijdens processen te helpen beperken. Hieronder bespreken we de belangrijkste soorten FMEA en hoe u deze in uw onderhoudsprocessen kunt implementeren.

FMEA: Wat is het?

Failure mode and effects analysis (FMEA) is een stapsgewijs proces voor het anticiperen op dingen die mis kunnen gaan tijdens de ontwerpfase door alle mogelijke storingen in het ontwerp-, fabricage- en assemblageproces in kaart te brengen. Met andere woorden, het is een gestructureerde aanpak om manieren te ontdekken waarop een proces kan falen (storingen) en manieren waarop die storingen leiden tot verspilling, defecten of gevaarlijke uitkomsten (effecten). Als onderdeel van het proces van oorzakenanalyse helpt FMEA u deze storingen te minimaliseren en te beperken.

• Faalwijzen: de manieren waarop iets kan falen. Fouten verwijzen naar alle fouten of defecten in een proces of product die van invloed zijn op de klant of het algehele resultaat. Deze fouten kunnen potentieel of werkelijk zijn.
• Effectanalyse: is het proces van het bestuderen van de gevolgen van de ontdekte storingen.

FMEA wordt onderverdeeld in twee vrij brede categorieën: Ontwerp FMEA en Proces FMEA. Elk van deze categorieën behandelt storingen in twee verschillende scenario’s.

Design FMEA

Zoals de naam al aangeeft, kijkt Design FMEA naar potentiële risico’s in een nieuw of gewijzigd ontwerp van een product of dienst. Design FMEA kent een ernst- of gevarenclassificatie toe aan ontwerpfuncties, faalwijzen en de gevolgen die deze faalwijzen kunnen hebben voor de klant. Zodra de faalwijzen en de ernstgraad zijn geïdentificeerd, worden de oorzaken van de fouten opgespoord en geïdentificeerd om te helpen bij preventieve onderhoudsschema’s. Zo helpt de voorval-rangorde in het Design FMEA proces (die we later zullen bespreken) bij het bepalen van oorzaken met een hoge waarschijnlijkheid, zodat actie kan worden ondernomen om te voorkomen dat storingen zich voordoen. Dus, wanneer moet u Design FMEA gebruiken?

• Wanneer er een nieuw ontwerp is met nieuwe processen of nieuwe inhoud
• Wanneer een huidig ontwerp is gewijzigd, wat ook wijzigingen van eerdere mislukkingen kan inhouden
• Wanneer een huidig ontwerp wordt gebruikt in een nieuwe omgeving (geen fysieke ontwerpwijziging)

Design FMEA is geweldig om risico’s op een programma zo vroeg mogelijk te identificeren en mislukkingen zo pro-actief mogelijk te beperken.

Proces FMEA

Proces FMEA kijkt naar potentiële storingen die van invloed zijn op de productkwaliteit, verminderde procesbetrouwbaarheid, ontevredenheid van klanten, en milieuveiligheid en gevaren als gevolg van menselijke fouten, gebruikte materialen en machines, omgevingsfactoren, en meer. Zodra potentiële storingen zijn geïdentificeerd, wordt aan elke storing een ernstgraad toegekend. Proces FMEA ontleedt alle stappen in een lopend proces en analyseert ze afzonderlijk om risico’s en mogelijke fouten te identificeren. Gebruik Proces FMEA wanneer:

• Nieuwe technologie of processen worden geïntroduceerd
• Uw huidige proces is gewijzigd als gevolg van bijgewerkte processen of continue verbetering
• Uw huidige proces wordt gebruikt in een nieuwe omgeving of op een nieuwe locatie (geen fysieke wijziging in het proces zelf)

Het identificeren van risico’s van nieuwe technologie en processen helpt proactief storingen te voorkomen door preventief onderhoud te plannen.

Wanneer FMEA gebruiken

Er zijn verschillende gevallen of omstandigheden waarin het uitvoeren van FMEA een goed idee is om ervoor te zorgen dat risico’s worden beperkt en uw bedrijf soepel, veilig en op maximale capaciteit draait. De meeste mensen gebruiken Design en Process FMEA wanneer:

• Een proces, product of dienst is nieuw en wordt ontworpen, of een oud product of dienst wordt herontworpen
• Een huidig proces wordt op een nieuwe manier gebruikt
• U bereidt zich voor op het ontwikkelen van controleplannen voor een nieuw of gewijzigd proces
• U op het punt staat om verbeterdoelen te implementeren in een bestaand proces, product of dienst
• U onderzoekt storingen van een bestaand proces, product of dienst

Het is ook een goed idee om FMEA periodiek uit te voeren gedurende de levensduur van het proces. Het consequent onderzoeken van kwaliteit en betrouwbaarheid zorgt ervoor dat processen worden verbeterd, waardoor u optimale resultaten behaalt.

FMEA Criteria voor analyse

Nu u weet wat FMEA is, laten we eens kijken naar drie criteria die worden gebruikt om potentiële faalwijzen te analyseren. FMEA gebruikt drie criteria om naar potentiële problemen te zoeken: ernst, voorkomen en detectie.

1. Ernst: De ernst ranking helpt u bepalen en rangschikken wat het meest belangrijk is voor uw operatie. Dingen zoals veiligheidsnormen, milieu, juridische, productie consistentie, afval en zelfs beschadigde reputatie kunnen worden overwogen. Bij het evalueren van de ernst van een storing, rangschikt uw team de ernst ervan op een schaal van 1 tot 10, waarbij 1 staat voor “lage impact” en 10 voor “hoge impact”. De impact omvat het risico voor de klant en/of het productieproces.
2. Voorval: De voorval rangschikking toont de waarschijnlijkheid dat een storing zich voordoet tijdens de levensduur van uw proces, product of dienst. Uw team rangschikt de waarschijnlijkheid van optreden op een schaal van 1 tot 10, waarbij 1 staat voor “niet waarschijnlijk” en 10 voor “onvermijdelijk”.
3. Detectie: Hoe groot is de kans dat u een probleem ontdekt voordat het zich voordoet? De detectierangschikking helpt u de waarschijnlijkheid te kwantificeren dat een storing vroegtijdig wordt ontdekt en dat actie wordt ondernomen om te voorkomen dat de storing zich voordoet. Uw team bepaalt de detectierangorde op een schaal van 1 tot 10, waarbij 1 staat voor “zeer waarschijnlijk ontdekt” en 10 voor “niet waarschijnlijk ontdekt”.

Deze criteria (en hun rangnummers) vormen de vergelijking voor het berekenen van een risicoprioriteitnummer (RPN) voor elke storing. De RPN-berekening ziet er als volgt uit:

Laten we eens kijken naar een eenvoudig voorbeeld om te zien hoe de RPN wordt berekend. We hebben een FMEA uitgevoerd voor een nieuwe espressomachine voor onze koffiebar. Het management en het personeel hebben vastgesteld dat als de espressomachine defect raakt, dit grote gevolgen heeft voor de bedrijfsvoering doordat er geen koffie wordt geproduceerd, wat leidt tot omzetverlies, boze klanten en uiteindelijk verlies van omzet door die boze klanten.

Ze kennen de espressomachine een ernstgraad van 10 toe. Het team besluit dat de frequentie waarmee een storing aan de espressomachine kan optreden vrij laag is, en kent de voorvalfactor daarom een 4 toe. Ten slotte bepaalt het team dat door de espressomachine elke dag goed schoon te maken en te onderhouden en te luisteren naar abnormale geluiden of de kwaliteit van de productie te bewaken, zij een mogelijke storing vrij gemakkelijk kunnen opsporen. Zij waarderen het detectiegedeelte van de vergelijking als een 2. Dit geeft een RPN van 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

In de meeste gevallen kan de ernst niet worden teruggebracht, dus concentreer u op het terugdringen van het optreden en het verhogen van de detectie. Het kan verleidelijk zijn u alleen te concentreren op hoge RPN-scores, maar zorg ervoor dat u alles met een hoge ernstscore aanpakt, ongeacht de totale RPN. U zou bijvoorbeeld een vergelijking als deze kunnen hebben:

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

Ook al is de totale RPN vrij laag, de ernst is maximaal en moet worden beoordeeld.

FMEA Proces

Het FMEA-proces wordt stapsgewijs uitgevoerd omdat elke stap voortbouwt op de vorige terwijl u door het analyseproces werkt. FMEA wordt uitgevoerd in zeven stappen, elk zorgvuldig ontworpen om de analyse snel en effectief te laten verlopen.

Stap 1: Stel het FMEA-team samen en bekijk het proces

FMEA is een teamprestatie, en een teamaanpak is van vitaal belang voor het succes ervan. Uw FMEA-team moet worden geleid door een verantwoordelijke productie-ingenieur of hoofdtechnicus. Tot de teamleden kunnen ontwerp- en procesingenieurs, materiaalleveranciers en zelfs klanten behoren. Zodra uw team is samengesteld, is het tijd om wat voorwerk te doen – dat wil zeggen het verzamelen en maken van belangrijke documenten, zoals informatie over storingen uit het verleden en voorbereidende documenten. De voorbereidende documenten moeten het volgende bevatten:

• Informatie over mislukkingen in het verleden: Dit kan zijn van eerdere FMEA-ervaringen of eenmalige incidenten.
• Grensdiagrammen (nuttig voor Design FMEA): Een boundary diagram is een grafische weergave van de relaties tussen subsystemen, assemblages en componenten, evenals hoe ze werken met andere systemen en omgevingen.
• Parameterdiagram (nuttig voor Design FMEA): Een parameterdiagram wordt gedefinieerd als het nemen van de input van een systeem/klant en het relateren van die inputs aan gewenste outputs van een ontwerp dat de ingenieur aan het maken is, dit alles rekening houdend met niet-controleerbare invloeden of invloeden van buitenaf, volgens J.M. Juran in zijn boek Quality Planning and Analysis.
• Processtroomdiagram (nuttig voor Proces FMEA): Een processtroomdiagram wordt in de procestechniek gebruikt om de algemene stroom van fabrieksprocessen en apparatuur aan te geven. Het toont alleen de relaties tussen de belangrijkste apparatuur in een fabriek en niet de minder belangrijke apparatuur of details zoals leidingen of bedrading.
• Kenmerkenmatrix (nuttig voor Proces FMEA): De kenmerkenmatrix is een hulpmiddel om de relatie tussen productkenmerken en procesbewerkingen te illustreren.

Engineering consultant Quality-One International raadt ook aan om een checklist voor het voorwerk samen te stellen om de FMEA-efficiëntie te maximaliseren. Uw checklist kan zaken bevatten als:

• Eisen
• Periminaire materiaallijst/componenten
• Basis FMEA (FMEA uit het verleden)
• Eerdere tests en controlemethoden die op soortgelijke producten zijn gebruikt
• Bekende oorzaken van surrogaatproducten
• Mogelijke oorzaken van interfaces
• Mogelijke oorzaken van ontwerpkeuzes
• Mogelijke oorzaken van geluiden en omgevingen

Stap één is een goed moment om alle manieren te overwegen waarop elk onderdeel zou kunnen falen. Bestudering van bestaande documentatie en gegevens zal waarschijnlijk verschillende potentiële storingen voor elk onderdeel in kwestie aan het licht brengen. Brainstorm eerst een volledige lijst en verminder of combineer vervolgens de punten uit de oorspronkelijke lijst. De wet van Murphy stelt: “Alles wat fout kan gaan, zal fout gaan”. Houd dit tijdens de brainstormsessie in stap 1 in gedachten bij het identificeren van functies, processen, systemen en onderdelen die mogelijk kunnen falen.

Stap 2: Bepaal de ernst

Met behulp van een FMEA-sjabloon of -schema is het tijd om de functies, faalwijzen en effecten toe te voegen om de ernst te bepalen. Zorg er bij het opsommen van de functies voor dat elke functie op de een of andere manier kan worden gemeten. Functies kunnen zijn:

• Ontwerpspecificaties
• Overheidsvoorschriften
• Programmeisen
• Karakteristieken van de component of het product dat wordt geanalyseerd

Laten we het voorbeeld gebruiken van het installeren van airbags aan de bestuurderskant in een assemblagelijn voor de productie van auto’s. In dit scenario zou de functie zijn om de airbag op de juiste wijze te oriënteren en in de assemblageopstelling te plaatsen.

Naar aanleiding hiervan maakt u een lijst van mogelijke storingen voor elke functie. Denk aan storingen als “antifuncties” en overweeg dingen als:

• Totale uitval van de functie
• Deeltelijke uitval van de functie
• Ononderbroken uitval van de functie
• Overuitval
• Onbedoelde uitval van de functie

Gebruik makend van ons voorbeeld van de montage van de airbag aan bestuurderszijde, zou een mogelijke foutmodus kunnen zijn dat u niet de juiste airbag ontvangt voor de montage.

Nu moeten we een lijst maken van de mogelijke gevolgen van onze storing, en ervoor zorgen dat we elk gevolg een ernstgraad geven (1-10). Als de ernstgraad in dit stadium een 9 of 10 is, moeten maatregelen worden overwogen. Mogelijke gevolgen van de ontvangst van de verkeerde airbag zijn vertraging bij de montage in afwachting van de komst van de juiste airbag, of de verkeerde airbag wordt ingebouwd, waardoor bij een botsing een ontplooiingsstoring optreedt en de bestuurder letsel oploopt. Uw team zou kunnen besluiten om dit effect een ernstgraad van 9 of 10 te geven.

Stap 3: Bepaal de voorvallenrang

Stap drie omvat het bepalen van mogelijke oorzaken en preventieve maatregelen met behulp van een voorvallenrangorde. U kunt brainstormen over oorzaken aan de hand van faalgegevens uit het verleden of door ideeën en input te krijgen van het ontwerpteam. Waarom zouden we bijvoorbeeld een verkeerde airbag krijgen? Een mogelijke oorzaak zou een menselijke fout kunnen zijn. Een assemblagelijn stop voorafgaand aan de onze kan hebben gekregen van de bestuurder en passagier kant airbags verwisseld, of er kan een discrepantie in het totaal aantal bestelde airbags, waardoor meer passagier kant airbags komen langs de lijn zijn geweest. U en uw team zouden kunnen besluiten dat er een matige kans is dat deze potentiële oorzaak zich voordoet en geven het een occurrence ranking van 4.

Step 4: Bepaal de Detection Ranking

Step vier vereist dat u brainstormt en controles of processen bespreekt die ervoor zorgen dat het ontwerp aan de eisen voldoet (Design FMEA) of, als er een storing optreedt, de waarschijnlijkheid dat een onopgemerkte storingsmodus de klant zou bereiken. U kunt dit opsplitsen in twee kolommen in uw sjabloon: huidige procesbeheersingsmaatregelen (preventie) en huidige procesbeheersingsmaatregelen (detectie).

Als we ons voorbeeld gebruiken, zou een huidige procesbeheersingsmaatregel een set instructies voor de assemblage van airbags kunnen zijn. Een huidige procesbeheersing voor detectie kan een visuele controle van de airbags zijn, uitgevoerd door de operator. U en uw team kunnen bepalen dat de waarschijnlijkheid dat dit defect wordt gedetecteerd vrij groot is en geven het een detectierangschikking van 6.

Stap 5: Prioriteer actie en wijs een RPN toe

Herken je de RPN-vergelijking van eerder? Hier kent u een RPN-nummer toe aan elke actie die in stap twee tot en met vier is vastgesteld. Het RPN-nummer helpt bij het prioriteren en toewijzen van follow-up actie-items. Zoals eerder besproken, wordt de RPN berekend door vermenigvuldiging van de ernst, het voorkomen en de detectierangschikking voor elke mogelijke fout, oorzaak en controlecombinatie. Nadat u RPN’s voor aanvullende follow-up hebt toegewezen, wijst u de acties toe aan de juiste medewerkers en zorgt u ervoor dat er vervaldata worden vastgesteld voor de voltooide acties.

Op basis van de toegewezen rangschikking in ons voorbeeld is de RPN 240 (10 x 4 x 6).

Stap 6: Onderneem actie en herzie het ontwerp

Omdat het hele doel van het uitvoeren van FMEA is om risico’s te ontdekken en te verminderen, is een actie pas voltooid als is vastgesteld dat het met succes het risico vermindert. In deze stap moeten de storingen in aflopende RPN-volgorde worden opgesomd, zodat u uw inspanningen kunt concentreren op de meest kritieke gebieden. Misschien hebt u wel eens gehoord van het Pareto-principe, dat stelt dat 80 procent van de problemen voortkomt uit 20 procent van de oorzaken. Dit betekent dat de beslissing over waar je je aandacht op moet richten niet alleen op de RPN gebaseerd moet zijn, hoewel het een goed uitgangspunt is. De FMEA teamleider moet ervoor zorgen dat de acties worden ondernomen op de van tevoren vastgestelde deadlines, zodat er een evaluatie van het ontwerp kan plaatsvinden.

Step 7: Re-Ranking RPN

Ten slotte wilt u zien of uw acties het risico echt hebben verkleind. Zodra alle risicobeperkende maatregelen zijn uitgevoerd, moet het FMEA-team bijeenkomen om elke waarde (ernst, voorkomen en detectie) opnieuw te rangschikken en een nieuwe RPN te berekenen. De oude en nieuwe RPN’s moeten worden vergeleken, en als de risicofactoren lager zijn, kunnen nieuwe acties worden geïmplementeerd in de ontwerp- of procesfasen.

FMEA Sjabloon Voorbeeld

Hieronder staat een FMEA sjabloon dat gebruik maakt van het airbag voorbeeld van hierboven. De onderwerpen zijn als volgt gedefinieerd:

• Item: Dit verwijst naar het item dat wordt geanalyseerd, ook wel bekend als de functie.
• Failure mode: Dit beschrijft wat er mis is gegaan.
• Faaleffecten: Dit beschrijft de mogelijke impact van de storing.
• Severity (S): Deze rangschikking geeft aan hoe ernstig deze storing gevolgen zal hebben voor de klant.
• Oorzaken: Lijst van mogelijke oorzaken van hoe de storing zou kunnen optreden.
• Voorval (O): Deze rangschikking toont de waarschijnlijkheid dat de storing zich voordoet en de frequentie waarmee deze zich kan voordoen.
• Controles: Welke controlemaatregelen zijn al genomen om te voorkomen dat de fout optreedt of om de fout te detecteren als hij optreedt?
• Detectie (D): Deze rangschikking geeft aan hoe gemakkelijk de storing te detecteren is.
• RPN: Bereken de RPN en plaats het getal in deze kolom ter referentie.
• Aanbevolen acties: Maak een lijst van acties die het risico dat deze storing zich voordoet zullen verminderen.
• Verantwoordelijkheid en vervaldatum: Wijs aan wie de aanbevolen acties moet uitvoeren en wijs een vervaldatum toe.
• Ondernomen acties: Zodra de toegewezen partij de aanbevolen acties heeft uitgevoerd, vermeldt u dat hier.
• Nieuwe RPN: Bereken de nieuwe RPN, rekening houdend met de nieuw geïmplementeerde acties, en vergelijk de nieuwe RPN met de oude RPN.

Velen voegen na de RPN-kolom extra kolommen toe aan het sjabloon om te helpen bij het bijhouden van actiepunten en het bijhouden van verbeteringen. In het geval van ons airbagscenario zouden extra kolommen er als volgt uit kunnen zien:

• Aanbevolen acties: Voeg handmatige/visuele inspectie toe als de eerste stap in het airbag installatieproces
• Verantwoordelijkheid en vervaldatum: Airbaginstallateur is verantwoordelijk (11/15/2019)
• Ondernomen actie: Stap toegevoegd – handmatige en visuele inspectie aan de assemblagelijn

Nu kunt u nieuwe kolommen toevoegen voor Ernst, Voorval, en Detectie om te zien of de wijzigingen een verschil hebben gemaakt in de RPN.