FMEA förklarad:

FMEA är ett analysverktyg som används i konstruktionsfasen för att bidra till att minska risker och fel under processer. Nedan diskuterar vi de viktigaste typerna av FMEA och hur du implementerar det i dina underhållsprocesser.

FMEA: Vad är det?

Failure mode and effects analysis (FMEA) är en steg-för-steg-process för att förutse saker som kan gå fel under konstruktionsfasen genom att identifiera alla möjliga fel i konstruktions-, tillverknings- och monteringsprocesserna. Med andra ord är det en strukturerad metod för att upptäcka hur en process kan misslyckas (fel) och hur dessa fel leder till slöseri, defekter eller farliga resultat (effekter). Som en del av processen för grundorsaksanalys hjälper FMEA dig att minimera och begränsa dessa fel.

• Failure modes: de sätt på vilka något kan misslyckas. Med fel avses alla fel eller brister i en process eller produkt som påverkar kunden eller det övergripande resultatet. Dessa fel kan vara potentiella eller faktiska.
• Effektanalys: är processen att studera konsekvenserna av de upptäckta felen.

FMEA delas in i två ganska breda kategorier: Design-FMEA och Process-FMEA. Var och en av dessa kategorier behandlar fel i två olika scenarier.

Design FMEA

Som namnet antyder undersöker Design FMEA potentiella risker i en ny eller ändrad design av en produkt eller tjänst. Design FMEA tilldelar allvarlighets- eller faroklasser till konstruktionsfunktioner, felsituationer och de effekter som dessa fel kan ha på kunden. När felmodeller och allvarlighetsgrader har identifierats söks och identifieras orsakerna till felen för att hjälpa till med förebyggande underhållsscheman. Till exempel hjälper klassificeringen av förekomsten i Design FMEA-processen (som vi kommer att diskutera senare) till att fastställa orsaker med hög sannolikhet, vilket ger upphov till åtgärder för att förhindra att fel inträffar. När ska du använda Design FMEA?

• När det finns en ny konstruktion med nya processer eller nytt innehåll
• När en nuvarande konstruktion har ändrats, vilket också kan inkludera ändringar från tidigare misslyckanden
• När en nuvarande konstruktion används i en ny miljö (ingen fysisk ändring av konstruktionen)

Design FMEA är utmärkt för att identifiera risker i ett program så tidigt som möjligt och för att minska misslyckanden så proaktivt som möjligt.

Process FMEA

Process FMEA tittar på potentiella fel som påverkar produktkvaliteten, minskad processtillförlitlighet, missnöje hos kunderna samt miljösäkerhet och risker på grund av mänskliga fel, använda material och maskiner, miljöfaktorer med mera. När potentiella fel har identifierats tilldelas varje fel en allvarlighetsgrad. Process-FMEA analyserar alla steg i en aktuell process och analyserar dem individuellt för att identifiera risker och möjliga fel. Använd Process FMEA när:

• Ny teknik eller nya processer införs
• Din nuvarande process har ändrats på grund av uppdaterade processer eller kontinuerlig förbättring
• Din nuvarande process används i en ny miljö eller på en ny plats (ingen fysisk förändring av själva processen)

Den som identifierar riskerna med ny teknik och nya processer hjälper till att proaktivt förebygga fel genom förebyggande underhållsplanering.

När du ska använda FMEA

Det finns flera fall eller omständigheter när det är en bra idé att utföra FMEA för att se till att riskerna minskas och att verksamheten fungerar smidigt, säkert och med maximal kapacitet. De flesta använder design- och process-FMEA när:

• En process, produkt eller tjänst är ny och håller på att utformas, eller en gammal produkt eller tjänst håller på att omformas
• En nuvarande process används på ett nytt sätt
• Du förbereder dig för att ta fram kontrollplaner för en ny eller modifierad process
• Du är på väg att genomföra förbättringsmål för en befintlig process, produkt eller tjänst
• Du undersöker fel i en befintlig process, produkt eller tjänst

Det är också en bra idé att göra FMEA med jämna mellanrum under processens hela livstid. Genom att konsekvent undersöka kvalitet och tillförlitlighet säkerställs att processerna förbättras, vilket ger dig optimala resultat.

FMEA-kriterier för analys

När du nu vet vad FMEA är, ska vi ta en titt på tre kriterier som används för att analysera potentiella felsituationer. FMEA använder tre kriterier för att söka efter potentiella problem: allvarlighetsgrad, förekomst och upptäckt.

1. Serthet: Svårighetsrankningen hjälper dig att bestämma och rangordna vad som är viktigast för din verksamhet. Saker som säkerhetsnormer, miljö, juridik, produktionskonsekvens, avfall och till och med skadat rykte kan beaktas. När du utvärderar allvarlighetsgraden rangordnar ditt team felets allvarlighetsgrad på en skala från 1 till 10, där 1 är ”liten inverkan” och 10 är ”stor inverkan”. Konsekvens omfattar risken för kunden och/eller tillverkningsprocessen.
2. Förekomst: Förekomstrankningen visar sannolikheten för att ett fel ska inträffa under processens, produktens eller tjänstens livstid. Ditt team rangordnar sannolikheten för förekomst på en skala från 1 till 10, där 1 är ”inte troligt att det kommer att inträffa” och 10 är ”oundvikligt”.
3. Upptäckt: Hur sannolikt är det att ni upptäcker ett problem innan det uppstår? Upptäcktsrankningen hjälper dig att kvantifiera sannolikheten för att ett fel upptäcks tidigt och att åtgärder vidtas för att förhindra att det inträffar helt och hållet. Ditt team fastställer upptäcktsrankningen på en skala från 1 till 10, där 1 är ”mycket sannolikt att det upptäcks” och 10 är ”osannolikt att det upptäcks”.

Dessa kriterier (och deras rankningssiffror) utgör ekvationen för att beräkna ett riskprioriteringsnummer (RPN) för varje felsätt. RPN-beräkningen ser ut så här:

Låt oss ta en titt på ett enkelt exempel för att se hur man beräknar RPN. Vi har utfört FMEA för en ny espressomaskin till vårt kafé. Ledningen och personalen bestämde att om espressomaskinen gick sönder skulle det få stor inverkan på verksamheten genom att inte producera kaffe, vilket skulle leda till förlorad försäljning, arga kunder och så småningom förlust av affärer från dessa arga kunder.

De tilldelar espressomaskinen en allvarlighetsgrad på 10. Teamet beslutar att frekvensen för hur ofta ett fel kan inträffa på espressomaskinen är ganska låg, så de rangordnar händelsen som en 4. Slutligen beslutar teamet att genom att rengöra och underhålla espressomaskinen ordentligt varje dag och genom att lyssna efter onormala ljud eller övervaka kvalitetsproduktionen, kan de upptäcka ett potentiellt fel ganska lätt. De rangordnar upptäcktsdelen av ekvationen som en 2. Detta ger en RPN på 80 (10 (s) x 4 (o) x 2 (d) = 80).

I de flesta fall kan allvarlighetsgraden inte minskas, så koncentrera dig på att minska förekomsten och öka upptäckten. Det kan vara frestande att bara fokusera på höga RPN-poäng, men se till att du tar itu med allt som har en hög allvarlighetsgrad, oavsett den totala RPN-poängen. Du kan till exempel ha en ekvation som denna:

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

Även om det totala RPN är ganska lågt är allvarlighetsgraden högst och bör bedömas.

FMEA-processen

FMEA-processen genomförs steg för steg eftersom varje steg bygger på det föregående när du arbetar dig igenom analysprocessen. FMEA utförs i sju steg, vart och ett noggrant utformat för att göra analysen snabb och effektiv.

Steg 1: Samla FMEA-teamet och gå igenom processen

FMEA är ett lagarbete, och ett lagarbete är avgörande för att det ska lyckas. Ditt FMEA-team bör ledas av en ansvarig tillverkningsingenjör eller ledande tekniker. Lagmedlemmarna kan bestå av konstruktions- och processingenjörer, materialleverantörer och till och med kunder. När teamet väl är samlat är det dags att göra en del förarbete – det vill säga samla in och skapa viktiga dokument, t.ex. information om tidigare misslyckanden och förberedande dokument. Förberedande dokument bör innehålla:

• Information om tidigare misslyckanden: Detta kan vara från tidigare FMEA-erfarenheter eller enstaka incidenter.
• Gränsdiagram (användbart för FMEA för konstruktion): Ett gränsdiagram är en grafisk representation av relationerna mellan delsystem, enheter och komponenter samt hur de fungerar med andra system och miljöer.
• Parameterdiagram (användbart för design-FMEA): Ett gränsdiagram är en grafisk representation av relationerna mellan delsystem, enheter och komponenter samt hur de fungerar med andra system och miljöer: Ett parameterdiagram definieras som att man tar inmatningen från ett system/en kund och relaterar dessa inmatningar till önskade resultat av en konstruktion som ingenjören skapar, samtidigt som man tar hänsyn till icke-kontrollerbara eller externa influenser, enligt J.M. Juran i sin bok Quality Planning and Analysis.
• Processflödesdiagram (användbart för process-FMEA): Ett diagram är en form av en process som är en del av ett system/en kund: Ett processflödesdiagram används inom processteknik för att ange det allmänna flödet av anläggningens processer och utrustning. Det visar endast sambanden mellan större utrustning i en anläggning och inte mindre utrustning eller detaljer som rörledningar eller ledningar.
• Karakteristikmatris (användbar för Process FMEA): Matrisen för egenskaper är ett verktyg för att illustrera förhållandet mellan produktegenskaper och processoperationer.

Ingenjörskonsulten Quality-One International rekommenderar också att man sammanställer en checklista för arbetet för att maximera FMEA-effektiviteten. Din checklista kan innehålla saker som:

• Krav
• Förhandslista över material/komponenter
• Baseline FMEA (tidigare FMEA)
• Förra tester och kontrollmetoder som använts på liknande produkter
• Kända orsaker från ersättningsprodukter
• .
• Potentiella orsaker från gränssnitt
• Potentiella orsaker från konstruktionsval
• Potentiella orsaker från ljud och miljöer

Steg ett är ett bra tillfälle att överväga alla sätt som varje komponent kan misslyckas. En genomgång av befintlig dokumentation och data kommer sannolikt att avslöja flera potentiella fel för varje komponent i fråga. Gör en brainstorming på en uttömmande lista till en början och reducera eller kombinera sedan de punkter som genererats av den ursprungliga listan. Murphys lag säger: ”Allt som kan gå fel kommer att gå fel”. Under brainstormingen i steg ett ska du ha detta i åtanke när du identifierar funktioner, processer, system och komponenter som har potential att misslyckas.

Steg 2: Bestäm allvarlighetsrankningen

Med hjälp av en FMEA-mall eller en FMEA-översikt är det dags att lägga till funktionerna, felsätten och effekterna för att bestämma allvarlighetsrankningen. När du listar funktionerna ska du se till att varje funktion kan mätas på något sätt. Funktionerna kan omfatta:

• Designspecifikationer
• Statsföreskrifter
• Programkrav
• Karaktäristika för den komponent eller produkt som analyseras

Låt oss använda exemplet med installation av krockkuddar på förarsidan i ett monteringsband vid biltillverkning. I detta scenario skulle funktionen vara att korrekt orientera och placera krockkudden i monteringsfixturen.

Nästan listar du möjliga fel för varje funktion. Tänk på misslyckanden som ”anti-funktioner” och tänk på saker som:

• Totalt fel på funktionen
• Delvis fel på funktionen
• Intermittent fel på funktionen
• Överskridande fel
• Omfattande fel på funktionen
• Oavsiktligt fel på funktionen

Med vårt exempel på installation av krockkudden på förarsidan skulle ett möjligt fel kunna vara att inte få rätt krockkudde för installation.

Nu måste vi räkna upp de möjliga effekter som vårt felsteg kan ha och se till att ge varje effekt en allvarlighetsgrad (1-10). Om allvarlighetsgraden är 9 eller 10 i detta skede bör åtgärder övervägas. Möjliga effekter av att få en felaktig krockkudde för installation kan vara en försening av monteringen i väntan på att rätt krockkudde ska anlända, eller att fel krockkudde installeras, vilket leder till en funktionsstörning i händelse av en krock och leder till att föraren skadas. Ditt team kan besluta att ge denna effekt en allvarlighetsgrad på 9 eller 10.

Steg 3: Bestäm händelserankningen

Steg tre innebär att man bestämmer potentiella orsaker och förebyggande kontroller med hjälp av en händelserankning. Du kan brainstorma orsaker med hjälp av tidigare feluppgifter eller genom att få idéer och input från konstruktionsgruppen. Varför skulle vi till exempel få en felaktig krockkudde? En möjlig orsak kan vara mänskligt fel. Vid ett stopp på löpande bandet före vårt kan förar- och passagerarsidans krockkuddar ha blandats ihop, eller så kan det ha funnits en diskrepans i det totala antalet beställda krockkuddar, vilket lett till att fler krockkuddar på passagerarsidan har kommit på löpande bandet. Du och ditt team kanske beslutar att det finns en måttlig chans att denna potentiella orsak skulle kunna inträffa och ger den en förekomstklassificering på 4.

Steg 4: Bestäm upptäcktsrankningen

Steg fyra kräver att ni brainstormar och diskuterar kontroller eller processer som säkerställer att konstruktionen uppfyller kraven (Design FMEA) eller, om ett fel inträffar, sannolikheten för att ett oupptäckt felsteg skulle nå kunden. Du kan dela upp detta i två kolumner i din mall: nuvarande processkontroller (förebyggande) och nuvarande processkontroller (upptäckt).

Med vårt exempel kan en nuvarande processkontroll vara en uppsättning monteringsanvisningar för krockkuddar. En aktuell processkontroll för upptäckt kan vara en visuell kontroll av krockkuddarna som utförs av operatören. Du och ditt team kan bestämma att sannolikheten för att detta fel ska upptäckas är ganska god och ge det en upptäcktsklassning på 6.

Steg 5: Prioritera åtgärder och tilldela en RPN

Håller du reda på RPN-ekvationen från tidigare? Det är nu du tilldelar ett RPN-nummer till varje åtgärd som fastställts i steg två till fyra. RPN-numret hjälper dig att prioritera och tilldela uppföljningsåtgärder. Som tidigare diskuterats beräknas RPN genom att multiplicera allvarlighets-, förekomst- och upptäcktsrankningen för varje möjlig kombination av fel, orsak och kontroll. När du har tilldelat RPN-nummer för ytterligare uppföljning, tilldelar du åtgärderna till lämpliga anställda och ser till att förfallodatum fastställs för de avslutade åtgärderna.

Baserat på de tilldelade rangordningarna i vårt exempel är RPN 240 (10 x 4 x 6).

Steg 6: Vidta åtgärder och se över konstruktionen

Då hela syftet med att utföra FMEA är att upptäcka och minska riskerna är en åtgärd inte klar förrän man har fastställt att den framgångsrikt minskar risken. I detta steg bör felen listas i fallande RPN-ordning, så att du kan koncentrera dina ansträngningar på de mest kritiska områdena. Du kanske har hört talas om Pareto-principen, som säger att 80 procent av problemen kommer från 20 procent av orsakerna. Det betyder att beslutet om var du ska rikta din uppmärksamhet bör inte baseras enbart på RPN, även om det är en bra utgångspunkt. FMEA-gruppledaren bör se till att åtgärder vidtas vid de förutbestämda förfallodagarna så att en konstruktionsgranskning kan ske.

Steg 7: Omklassificering av RPN

Slutligt vill du se om dina åtgärder verkligen minskade risken. När alla riskminimerande åtgärder har genomförts bör FMEA-teamet träffas och omklassificera varje värde (allvarlighetsgrad, förekomst och upptäckt) och beräkna ett nytt RPN. De gamla och nya RPN:erna bör jämföras, och om riskfaktorerna är lägre kan nya åtgärder genomföras i konstruktions- eller processfaserna.

FMEA-mall exempel

Nedan följer en FMEA-mall som använder exemplet med krockkudden från ovan. De listade ämnena definieras enligt följande:

• Föremål: Detta avser det objekt som analyseras, även känt som funktionen.
• Failure mode: Detta beskriver vad som har gått fel.
• Felverkan: Detta beskriver den potentiella effekten av felet.
• Svårighetsgrad (S): Denna rangordning visar hur allvarligt felet kommer att påverka kunden.
• Orsaker: Lista potentiella orsaker till hur felet kan uppstå.
• Förekomst (O): Denna rangordning visar sannolikheten för att felet inträffar och hur ofta det kan inträffa.
• Kontroller: Ange hur stor sannolikheten är att felet inträffar och hur ofta det kan inträffa: Vilka kontroller finns redan på plats som kan förhindra att felet inträffar eller upptäcka det om det skulle inträffa?
• Upptäckt (D): Denna rangordning visar hur lätt felet är att upptäcka.
• RPN: Beräkna RPN och placera siffran i denna kolumn som referens.
• Rekommenderade åtgärder: Lista åtgärder som minskar risken för att felet ska inträffa.
• Ansvar och förfallodatum: Ange vem som ska genomföra de rekommenderade åtgärderna och ange ett förfallodatum.
• Åtgärder som vidtagits: När den tilldelade parten har genomfört de rekommenderade åtgärderna listar du det här.
• Nytt RPN: Beräkna det nya RPN med hänsyn till de nyligen genomförda åtgärderna och jämför det nya RPN med det gamla RPN.

Många lägger till ytterligare kolumner i mallen efter RPN-kolumnen för att hjälpa till med att hålla reda på åtgärdsposter och spåra förbättringar. I fallet med vårt scenario med krockkuddar kan ytterligare kolumner se ut så här:

• Rekommenderade åtgärder: Lägg till manuell/visuell inspektion som det första steget i installationsprocessen för krockkuddar
• Ansvar och förfallodatum: Airbaginstallationsteknikern är ansvarig (2019-11-15)
• Åtgärd som vidtagits: Nu kan du lägga till nya kolumner för allvarlighetsgrad, förekomst och upptäckt för att se om ändringarna gjorde någon skillnad i RPN.