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REDES Y TELECOMUNICACIONES MODOS DE FALLA Y ANÁLISIS DE DE EFECTOS EFECTOS (MFAE) FAILURE MODES AND EFFECTS ANALYSIS (FMEA) (FMEA) Kenneth Crow DRM Associates © 2002 DRM Associates Associates All rights reserved. May be used used with attribution. attribution. Other use prohibited. Introducción
Los clientes están demandando cada vez más a las compañías, exigiendo alta calidad, productos confiables. El incremento en las capacidades y la funcionalidad de muchos productos están haciendo más difícil que los fabricantes mantengan la calidad y la confiabilidad. Tradicionalmente, la confiabilidad se ha alcanzado con la prueba y el uso extenso de técnicas tales como modelos probabilísticos de la confiabilidad. Éstas son técnicas hechas en las últimas etapas del desarrollo. El desafío es diseñar en calidad y confiabilidad en etapas más tempranas del ciclo de desarrollo. Modo de Falla y Análisis de Efecto, (Failure Modes and Effects Analysis FMEA) es una metodología para analizar problemas potenciales tempranamente en el desarrollo del ciclo del proceso donde es fácil detector falla y tomar acciones para corregir esos problemas, reafirmando confiabilidad en el diseño. FMEA es usado para identificar esas fallas potenciales, determinar sus efectos en la operación del producto e identificar acciones que mitiguen esas fallas. Un paso crucial es anticipar que pudo estar mal en el producto. Como anticipar cada falla no es posible, el equipo de desarrollo debe formular una lista de fallas potenciales tan extensa como sea posible. El uso a tiempo y constantemente de FMEA en el proceso de diseño, permite que los ingenieros puedan diseñar fuera de fallas y terminar un producto confiable, seguro y de aceptación por los clientes. FMEA también capturar información histórica que permite realizar mejoras en la elaboración de nuevos productos. Tipos de FMEA's Hay
varios tipos de FMEA, algunos más usados que otros. FMEA siempre debe ser utilizado donde las fallas pueden significar daño o lesión potencial del producto final que se está diseñando. Los tipos de FMEA son: Sistema ± enfocado en funciones globales del sistema Diseño ± enfocado en componentes y subsistemas Proceso ± enfocado en procesos de manufactura y ensamble y y y
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Servicio
± enfocado en funciones de servicio Software ± enfocado en funciones de software
Uso de FMEA Históricamente,
los ingenieros han realizado un buen trabajo de evaluar las funciones y la forma de productos y procesos en la fase de diseño. Por el contrario, No han hecho siempre bien en diseñar en confiabilidad y calidad. El ingeniero utiliza factores de seguridad como manera de cerciorarse de que el diseño trabajará y protegerá a menudo a usuario contra fallas del producto o proceso. Según lo descrito en un artículo reciente: "Un factor importante de seguridad no necesariamente convierte al producto en confiable. Por el contrario, generalmente lo convierte en un producto sobre diseñado con problemas de confiabilidad." Failure Analysis Beats Murphey's Law Mechanical Engineering, September 1993 FMEA provee a los ingenieros en una herramienta que le puede apoyar para proveer confiabilidad, seguridad y aceptación del cliente para sus productos y procesos. Dado que FMEA ayuda al ingeniero a identificar fallas potenciales, puede utilizarse para: Desarrollo de productos o procesos que requieren minimizar la probabilidad de falla. Evaluar los requerimientos obtenidos de la participación de los clientes en los procesos de diseño para asegurar que esos requerimientos no se convertirán en fallas potenciales. Identificar las características de diseño que contribuyen a eliminar fallas del sistema, o a minimizar sus efectos. Desarrollar métodos y procesos que permitan probar los procesos/productos a fin de asegurar que las fallas serán eliminadas. Administrar y seguir riesgos potenciales en el diseño. Seguimiento de los riesgos contribuye al desarrollo de una memoria corporativa de desarrollo y a asegurar que productos futuros serán considerados como confiables. Asegurar que ninguna falla que pueda ocurrir dañará o impactará seriamente a los clientes del proceso/servicio. y y
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eneficios de FMEA
B
FMEA está diseñado para asistir a los ingenieros en implementar la calidad y confiabilidad del diseño. Usado en forma apropiada provee muchos beneficios. Entre otros, estos beneficios pueden incluir: Mejora de la calidad y confiabilidad del producto/proceso. Incremento de la satisfacción del cliente Identificación a tiempo y eliminación de modos de falla potenciales del producto/proceso Prioritización de deficiencias del producto/proceso y y y
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Captura de conocimientos ingenieros/organización Énfasis en prevención de problemas Documentación de riesgos y acciones tomadas para prevenirlos Proveer enfoques de pruebas de desarrollo tomadas Minimizar últimos cambios y costos asociados Catalizador para las funciones de intercambio de ideas y trabajo en equipo
Tiempo de FMEA
El FMEA es un documento viviente. A lo largo del ciclo del desarrollo del proceso varios cambios y actualizaciones se hacen a los productos y procesos. Esos cambios pueden y generalmente sucede, introducir nuevos modelos de falla. Es por esto importante el revisar y/o actualizar los FMEA cuando: Un nuevo producto o proceso se inicia (al principio del ciclo). Se hacen cambios en las condiciones de operación del producto y proceso y se espera que funcione. Se hace algún cambio al diseño del producto o proceso. El producto o proceso están inter relacionados. Cuando el diseño del producto es cambiado el proceso es impacto y viceversa. Nuevas reglas son establecidas. Retroalimentación de los clientes indican problema en el producto o procesos. y y
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rocedimiento FMEA
El proceso para conducir un FMEA es directo, los pasos básicos se muestran enseguida. 1.
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Describa el producto/proceso y su función. Para una comprensión del producto o proceso bajo consideración es importante tenerlo claramente articulado. Esta comprensión simplifica el proceso de análisis ayudando al ingeniero a identificar cuáles de las funciones de ese producto o proceso quedan fuera. Es importante considerar el uso intencional o no intencional del producto, ya que generalmente una falla del mismo termina en pleito legal, el cual puede ser costoso y consumir bastante tiempo. Crear u diagrama de bloques del producto o proceso. Un diagrama de bloque del producto/proceso muestra los componentes más grandes o pasos del proceso como bloques conectados por líneas que indican como esos componentes o pasos se relacionan. El diagrama muestra las relaciones lógicas de los componentes y establece una estructura alrededor del FMEA que puede ser desarrollado. Se debe establecer un sistema de codificación que permita identificar esos elementos del sistema. El diagrama de bloques generalmente debe ser incluido en la forma FMEA. Completar los encabezados de la hoja de trabajo FMEA:
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Producto/Sistema,
Subsistema/Subproceso,
Componente, Líder de Diseño, preparado por, Fecha, Revisión (letra o número), fecha de revisión.
Modifique estos encabezados como sea necesario.
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Uso de los diagramas de bloques preparados anteriormente para iniciar el listado de funciones o artículos. Si los artículos son componentes, lístelos en una manera lógica bajo el subsistema/ensamble que le corresponde basado en el diagrama de bloques. Identifique los modos de falla. Un modo de falla es definido como la manera que la cual un componente, subsistema, sistema, proceso, etc. Puede potencialmente fallar al intervenir en el diseño. Ejemplos de modo de falla potencial incluyen: Corrosión Corto eléctrico
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Fatiga Deformación Ruptura Falla de medio ambiente Falla en la red Incendio etc. Un modo de falla en un componente puede servir como la causa de un modo de falla en otro componente. Cada falta se debe enumerar en términos técnicos. Los modos de falla se deben enumerar para la función de cada paso del componente o del proceso. A este punto el modo de falla debe ser identificado sí o no la falla es probable de ocurrir. Observar los productos similares o los procesos y las faltas que se han documentado para ellos es un punto de partida excelente. Describa los efectos de esos modos de falla. Para cada modo de falla identificado el ingeniero debe determinar cuál será el último efecto. Un efecto de la falla se define como resultado un modo de falla en la función del producto/proceso según lo percibido por el cliente. Deben ser descritos en términos de lo que pudo ver el cliente o experiencia si ocurre el modo de falla identificado. Tenga presente a los clientes tanto internos externos. Los ejemplos de los efectos de la falta incluyen: Lesión al usuario Inoperatividad del producto o proceso Apariencia impropia del producto o proceso Desagrado Etc. y y y y y
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Establezca una graduación numérica para la severidad del efecto. Una escala estándar común utiliza 1 para no representar ningún efecto y 10 para indicar muy severo con la falta que afecta la operación y la seguridad de sistema sin la advertencia. El intento de la graduación es ayudar al analista a determinarse si una falta sería un fastidio de menor importancia o una ocurrencia catastrófica al cliente. Esto permite al ingeniero dar la prioridad a las faltas y tratar las verdaderamente grandes primero. Identifique las causas para cada modo de falla. Una causa de la falla se define como debilidad del diseño que pueda dar lugar a una falla. Las causas potenciales para cada modo de falla deben ser identificadas y ser documentadas. Las causas se deben enumerar en términos técnicos y no en términos de síntomas. Los ejemplos de causas potenciales incluyen: Condiciones de operación impropias Contaminación Algoritmos erróneos Alineación impropia Sobrecarga Voltaje excesivo y y y y y y
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Incorpore
el factor de la probabilidad. Un peso numérico se debe asignar a cada causa que indica cómo esa causa ocurrirá probablemente (probabilidad de ocurrencia de la causa). Una escala estándar común utiliza 1 para representar no probablemente y 10 para indicar inevitable. Identifique los controles actuales (diseño o proceso). Los controles actuales (diseño o proceso) son los mecanismos que evitan que ocurra la causa del modo de falla o que detectaron la falla antes de que alcancen al cliente. El ingeniero debe ahora identificar las técnicas de la prueba, del análisis, de la supervisión, y otro que pueden o haber sido utilizado en el mismo o los productos/procesos similares para detectar faltas. Cada uno de estos controles se debe determinar para identificar o detectar modos de falla. Después de que un producto nuevo o un proceso haya funcionado los modos de falla previamente desapercibidos o no identificados pueden aparecer. El FMEA debe entonces ser actualizado y realizarse nuevos planes para tratar esas fallas del producto/proceso y eliminarlas. Determine la probabilidad de la detección. La detección es una evaluación de la probabilidad con que los controles actuales (diseño y proceso) detectarán la causa del modo de falla o del mismo modo de falla, evitando así, que alcance al cliente. De acuerdo con los controles actuales, considere la probabilidad de la detección usando la tabla siguiente como guía. Revise Números de Prioridad de Riesgo (NPR) (Risk Priority Numbers RPN). El Número de Proridad de Riesgo es un producto matemático de valores de Probabilidad de Severidad (PS), Probabilidad de Detección (PD) y Detección (D):
RPN = (Severidad PS) x (Probabilidad de Detección PD) x (Detección D)
El NPR (RPN) es utilizado para otorgar prioridad a artículos que requieren acciones de planeación adicional de calidad.
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Determine las acciones recomendadas para dirigir fallas potenciales que puedan tener un valor alto de NPR. Esas acciones pueden incluir inspección específica, pruebas o procedimientos de calidad, selección de componentes diferentes o materiales, limitar esfuerzo ambiental, rediseño para prevenir modos de falla, monitoreo de mecanismos, desarrollo de mantenimiento preventivo, inclusión de respaldos o redundancias. Asignar Responsabilidad y Fechas de Terminación para esas acciones. Esto hace que la responsabilidad se monitoree fácilmente. Indique las acciones tomadas. Después de que se hayan tomado estas acciones, valore de nuevo la severidad, la probabilidad y la detección y repase los R PN revisados. ¿Se requiere acciones adicionales? Ponga al día el FMEA tanto como el diseño o proceso cambie así como evaluaciones o retroalimentaciones sean recibidas.
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