DFMEA:Proactieve risico-identificatie om systeemstoringen te voorkomen

Wat is een faalmodus?

Een faalmodus is alles wat ervoor zorgt dat het product of proces buiten de verwachte parameters presteert. Het kan variëren van een zeer kleine fout die nauwelijks merkbaar is en op geen enkele manier van invloed is op de prestaties, tot aan een grote storing die resulteert in het terugroepen van producten en het stilleggen van de productielijn. In de ernstigste gevallen kan een storing leiden tot letsel bij de eindgebruikers of zelfs leiden tot rechtszaken.

Uitleg van Failure Mode Effect Analysis (FMEA)

Het identificeren van de faalmodus is belangrijk, maar het is slechts de eerste stap in een analyse van de faalmoduseffecten.

Het doel van FMEA is om vast te stellen waarom de storing is opgetreden, hoe belangrijk het is om de storing te corrigeren en vervolgens stappen te ondernemen om te voorkomen dat de storing zich in de toekomst herhaalt. Of u nu naar een proces, een ontwerp of een heel systeem kijkt, FMEA is een cruciaal onderdeel van het garanderen van maximale uptime, veiligheid en tevredenheid van de eindgebruiker.

De 5 belangrijkste stappen van FMEA

In de eenvoudigste toepassing zijn er 5 basisstappen voor het uitvoeren van FMEA.

1. Potentiële mislukkingen en effecten identificeren
2. De ernst van fouten beoordelen
3. Voorspellen van de kans op fouten
4. Foutdetectieprocessen
5. Bepalen van risicoprioriteit

Wat is het doel van DFMEA?

Het doel van DFMEA is het identificeren en oplossen van eventuele bedreigingen voor de productie-efficiëntie, kwaliteit en veiligheid. Door dit te doen stroomlijnt u processen, verbetert u de fabrieksveiligheid, verhoogt u de kosteneffectiviteit, behoudt u de productkwaliteit en verhoogt u de klanttevredenheid.

Daarom is het DFMEA-proces een essentieel hulpmiddel voor risicobeoordeling en risicobeperking voor een grote verscheidenheid aan industrieën, waaronder de productie, de gezondheidszorg, de nutsvoorzieningen en de bouw.

Voordelen van DFMEA bij productontwikkeling

DFMEA is een praktisch hulpmiddel voor het verbeteren van het productontwerp en het verlagen van de langetermijnkosten. De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

• Het opsporen van ontwerpfouten vóór productie, een aanzienlijk goedkopere optie dan het achteraf repareren ervan.
• Het systematisch aanpakken van ontwerprisico's, wat zorgt voor duurzamere, consistentere producten.
• Het faciliteren van samenwerking tussen ingenieurs, onderhouds- en kwaliteitsteams.
• Ondersteuning voor toekomstige audits en iteraties via een door DFMEA gecreëerd overzicht van ontwerplogica en risicobeperkingsstrategieën.

Vermindering van ontwerpgerelateerde problemen, resulterend in betere gebruikerservaringen en minder garantieclaims.Industrieën die DFMEA gebruiken

Er bestaat een sluimerend idee dat DFMEA beperkt is tot de lucht- en ruimtevaart- of auto-industrie, maar in werkelijkheid heeft het een veel groter bereik. Elke branche die complexe producten of systemen ontwerpt, kan profiteren van de implementatie van DFMEA. In de productie wordt het bijvoorbeeld vaak gebruikt om mechanische componenten, elektrische systemen en subassemblages te evalueren voordat de productie begint. In de elektronica helpt het teams fouten in circuitlay-outs op te sporen. De industrie voor medische hulpmiddelen past DFMEA regelmatig toe om specifieke ontwerpproblemen te identificeren die tot veiligheidsrisico's kunnen leiden, waardoor toetsing door de regelgeving verderop in de lijn wordt vermeden.

In de energie- en nutssector ondersteunt DFMEA het ontwerp van turbines, transformatoren en andere infrastructuur. Bedrijven op het gebied van consumentenproducten vertrouwen erop om de productbetrouwbaarheid te verbeteren en garantieclaims te verminderen. Zelfs sectoren als de landbouw, defensie en bouwmachines passen de DFMEA-principes toe om het faalrisico te verminderen en de prestaties van activa op de lange termijn te garanderen.

Hoe werkt DFMEA?

Ontwerpfoutmodus- en effectanalyse werkt door het samenstellen van een groep mensen met expertise op het gebied van het te analyseren ontwerp. Samen brainstormen deze mensen over alle manieren waarop het ontwerp kan mislukken.

Teamleden kunnen zich ervaringen uit het verleden herinneren en hun kennis gebruiken om na te denken over hoe mislukkingen kunnen gebeuren en wat de gevolgen van die mislukkingen kunnen zijn. Voor bestaande ontwerpen kan de DFMEA gegevens uit het verleden gebruiken om de fouten en de gevolgen ervan te helpen vaststellen.

Vervolgens beslist het team gezamenlijk over proactieve oplossingen voor problemen. Hierbij kunt u denken aan het aanbrengen van wijzigingen in het ontwerp, de onderdelen, de materialen of andere elementen van het ontwerp- en productieproces. Tools zoals een geautomatiseerd onderhoudsbeheersysteem (CMMS) kunnen dit proces ondersteunen door historische foutgegevens en trends in de prestatie van assets te centraliseren, waardoor teams beter geïnformeerde ontwerpbeslissingen kunnen nemen.

Voor meer technische richtlijnen over hoe grootschalige teams deze methode gebruiken, zie NASA’s Systems Engineering Handbook on FMEA.

DFMEA-voorbeeld

Laten we zeggen dat een ingenieur een middel ontwikkelt dat kan worden gebruikt bij het verpakken van een eindproduct. Tijdens het testen van prototypes identificeert een DFMEA een storing in het tapedispensermechanisme. Het treedt op na ongeveer 100 uur gebruik en zorgt ervoor dat de tape niet naar behoefte wordt afgegeven. Ongeveer 50% van de verpakkingen wordt op zijn beurt verkeerd afgesloten en in sommige gevallen morst het product uit de verpakking en wordt het onbruikbaar.

Dit is een groot probleem. Tijdens de DFMEA rangschikt het team het aantal gevallen van voorkomen op 7, de ernst op 10 en de detectie op 2. Dit resulteert in een RPN van 140 en het team bepaalt dat het probleem moet worden aangepakt.

Na onderzoek ontdekt het team dat het probleem wordt veroorzaakt door een defect in de lagers waardoor de dispenser vrij kan draaien. Het team kan ervoor kiezen dit probleem aan te pakken door regelmatige smering en onderhoud aan te bevelen, de materialen die in de dispenser worden gebruikt te veranderen of een andere wijziging aan te brengen om de kans te verkleinen dat de eindgebruiker van het asset dit probleem ondervindt.Een DFMEA verkennen:wat u moet meenemen

Voordat u begint met het toekennen van risicoscores, moet u de reikwijdte van uw DFMEA definiëren. Welke delen van het ontwerp analyseer je? Welke faalwijzen liggen binnen uw controle?

Een goed opgezette DFMEA voorkomt verspilde inspanningen en houdt de focus op risico's. Je zorgt ervoor dat je geen dubbel werk doet dat al is behandeld in een PFMEA- of systeemanalyse. Begin met het definiëren van de grenzen van het ontwerp, de beoogde functie en eventuele klantspecifieke eisen. Identificeer vervolgens de interfaces waar de kans op fouten het grootst is.

Scoping heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit en relevantie van uw resultaten. Als de reikwijdte te breed is, kan uw team verdwalen in kwesties met een lage prioriteit. Als uw reikwijdte te beperkt is, mist u mogelijk belangrijke interacties tussen onderdelen.

Wie gaat DFMEA uitvoeren?

DFMEA werkt het beste als je professionals bij elkaar brengt die het ontwerp vanuit verschillende invalshoeken begrijpen. Dat betekent meestal ontwerpingenieurs, productieleiders, kwaliteitsspecialisten en misschien onderhouds- of buitendienstpersoneel.

Veel voorkomende DFMEA-fouten die u moet vermijden

DFMEA werkt het beste als het proces consistent is. Maar een paar veel voorkomende fouten kunnen de waarde ervan belemmeren. Men wacht te lang met het uitvoeren van een DFMEA. Als je pas begint met het analyseren van risico’s zodra de productie op gang is, mis je de kans om impactvolle veranderingen door te voeren. Een andere valkuil is het niet betrekken van een crossfunctioneel team. Ingenieurs die alleen werken, missen mogelijk praktische inzichten die onderhouds-, operationele of kwaliteitsteams naar voren kunnen brengen.

Sommige teams struikelen ook in de valkuil van het toekennen van ernst-, voorkomen- en detectiescores zonder duidelijke definities. Als er niet vooraf overeenstemming is bereikt over de beoordelingen, worden de RPN’s minder betrouwbaar. Anderen slaan het documenteren van aanbevolen acties over of volgen de implementatie na de implementatie niet op. Ook kunnen DFMEA’s die nooit opnieuw worden bekeken snel verouderd raken. Dit collegiaal getoetste onderzoek onderstreept verbeteringen, waarbij meer dan 200 tijdschriftartikelen worden aangehaald, met technieken om de detectie te verbeteren, de variabiliteit te verminderen en de betrouwbaarheid van het ontwerp te ondersteunen.

Wanneer moet u DFMEA gebruiken?

DFMEA is het meest waardevol in het begin van de ontwerpfase, voordat prototypes worden afgerond of gereedschappen in gebruik worden genomen. Het is echter ook nuttig:

• Bij het introduceren van grote wijzigingen in een reeds bestaand ontwerp
• Na een aanzienlijke fout of veldprobleem
• Tijdens kostenbesparingsprojecten die van invloed zijn op materialen of componenten
• Als onderdeel van voortdurende programma's voor kwaliteitsverbetering

Het doel is om te voorkomen dat ontwerpgerelateerde problemen uitmonden in productieproblemen, terugroepacties of veiligheidsproblemen.

DFMEA versus PFMEA

Process Failure Mode and Effect Analysis (PFMEA) en DFMEA zijn beide takken van de bredere Failure Mode and Effect Analysis (FMEA).

PFMEA kijkt naar het gehele proces en signaleert mogelijke storingen in het systeem. Bij de productie kan een PFMEA bijvoorbeeld zoeken naar fouten in processen zoals het verven, assembleren of verzenden van het product.

Een ontwerpfoutmodus- en effectanalyse richt zich echter op fouten op specifieke gebieden van het ontwerp. Aan de productontwikkelingskant onderzoekt de DFMEA hoe het product kan falen, bijvoorbeeld wanneer het op een bepaalde manier wordt gebruikt of wordt blootgesteld aan bepaalde temperaturen. Activa die bij de productie van deze producten worden gebruikt, kunnen ook een DFMEA ondergaan om ervoor te zorgen dat de activa naar verwachting presteren.

DFMEA uitvoeren

Het uitvoeren van een DFMEA kan een zeer diepgaand en tijdrovend proces zijn, maar het is ongelooflijk belangrijk om ontwerpfouten op te sporen en te herstellen voordat ze tot grote problemen leiden. Zo kunt u aan de slag:

1. Kies een ontwerp om te analyseren.

Zodra u het DFMEA-proces volledig in de levenscyclus van uw product heeft geïntegreerd, gebruikt u het bij elk ontwerp. Maar kies voor nu een ontwerp in elk stadium van het productontwikkelingsproces:een ontwerp dat zich in de vroege ontwikkeling bevindt, een nieuw ontwerp heeft of zich al in de productiefase bevindt.

2. Stel een multifunctioneel team samen van experts die bekend zijn met verschillende delen van het ontwerp.

Een goed samengesteld, divers team zal de meest uitgebreide resultaten opleveren. Idealiter bestaat uw DFMEA-analyseteam uit kwaliteitsingenieurs (productkwaliteit, testanalyse en materiaalingenieurs), samen met teams uit de productie, service en logistiek.

Elk teamlid kan potentiële faalwijzen binnen zijn of haar specifieke aandachtsgebied identificeren. Ze kunnen ook de foutmodi bekijken die door andere teams zijn ontdekt. Het volledige team moet de oorzaken en gevolgen van elke storingsmodus beoordelen en de rangschikkingen van ernst, voorvallen en detectierangschikkingen evalueren.

3. Identificeer alle mogelijke faalwijzen.

Bij het identificeren van mogelijke faalwijzen is het van cruciaal belang om te begrijpen dat ‘falen’ niet altijd een totale mislukking betekent. Mogelijke fouten zijn onder meer:

• Intermitterende fouten: Storingsmodi die onregelmatig, intermitterend of anderszins onvoorspelbaar zijn
• Functionele storingen: Storingsmodi die de primaire functie van een item kunnen belemmeren, maar niet volledig in gevaar brengen
• Volledige mislukkingen: Catastrofale systeemstoringsmodi die de werking stopzetten

Een grote verscheidenheid aan problemen kan tot een van deze mislukkingen leiden. Daarom is uw volgende stap het vaststellen van de hoofdoorzaken van alle mogelijke faalwijzen.

4. Identificeer de hoofdoorzaak(en) van elke storingsmodus.

Voordat u overgaat tot oplossingen, en zelfs voordat u prioriteit geeft aan de verschillende faalwijzen die uw team ontdekt, moet u de oorzaken van de mislukkingen begrijpen. Oorzaken zijn onder meer:

• Berekeningsfouten: Onjuiste berekeningen tijdens het ontwerpproces kunnen leiden tot opeenvolgende fouten tijdens de productie.
• Milieustoringen: Variaties in temperatuur, vochtigheid en andere omgevingsomstandigheden kunnen ontwerpbeslissingen beïnvloeden.
• Materiaalfouten: Onjuiste materiaalkeuze kan in elk stadium van het productie- en assemblageproces tot potentiële risico's en schade leiden.
• Testfouten: Onvoldoende testen tijdens de ontwerpfase kan problemen veroorzaken in elke fase van de productlevenscyclus, inclusief problemen met de productveiligheid en productbetrouwbaarheid.
• Verslechterde fouten: Consistent gebruik leidt tot degradatie van assets, wat kan resulteren in slechtere faalmodi.
• Onbedoelde fouten: Wanneer een item defect raakt vanwege het falen van een ander onderdeel of item, wordt dit beschouwd als een onbedoelde fout.

Eén storing kan meerdere hoofdoorzaken hebben. Daarom is het essentieel om uw volledige cross-functionele team te betrekken bij de beoordeling en beoordeling van alle mogelijke faalwijzen.

5. Bepaal de gevolgen van elke faalwijze.

Voor effectief risicobeheer is het essentieel om een volledige beoordeling van de faaleffecten uit te voeren. U moet zowel kleine uitdagingen als kritieke problemen begrijpen, waardoor u een alomvattende strategie voor risicobeperking kunt opstellen.

Voorbeelden van mogelijke gevolgen zijn schade aan onderdelen, activa, producten, verpakkingen, faciliteiten of de veiligheid van werknemers. Deze gevolgen kunnen variëren van klein (zoals goedkope reparatie of vervanging) tot ernstig (zoals catastrofale schade aan eigendommen, ernstig letsel of verlies van mensenlevens).

U heeft een uitgebreide analyse nodig van alle mogelijke gevolgen, omdat u die informatie gebruikt om de foutmodi te rangschikken en oplossingen te prioriteren.

6. Wijs ernst, voorkomen en detectierangschikkingen toe aan elke fout.

Begin met ernstrangschikkingen. Als deze faalwijze zich voordoet, hoe ernstig zijn dan de gevolgen? Houd rekening met factoren als schade aan apparatuur, schade aan eigendommen, financieel verlies en veiligheidsproblemen. Normaal gesproken beoordeelt u dit op een schaal van 1 tot 10. Een ernstscore van 1 duidt op een klein probleem, terwijl 10 het ernstigste probleem is.

Wijs vervolgens een gebeurtenisbeoordeling toe. Dit meet de waarschijnlijkheid dat elke storingsmodus zich onder normale omstandigheden voordoet. Op een schaal van 1 tot 10 betekent 1 dat het zeer onwaarschijnlijk is dat de storing zal optreden, terwijl 10 betekent dat de storing vrijwel zeker zal optreden.

Bepaal ten slotte de detectiegraad. Als deze fout optreedt, is deze dan gemakkelijk te detecteren? Wijs een detectiescore van 1 toe als de fout gemakkelijk te detecteren is, 10 als deze extreem moeilijk te detecteren is, of ergens daar tussenin.

Voor de meest nauwkeurige resultaten moet u uw hele team bij het rangschikkingsproces betrekken. Een productmanager zal bijvoorbeeld waarschijnlijk niet begrijpen hoe gemakkelijk het is om een ​​defect aan een apparatuur te detecteren. Op dezelfde manier kan uw magazijnmanager verpakkingsfouten waarnemen, maar beschikt hij mogelijk niet over de materiaal- of ontwerpexpertise om een beoordeling van het voorkomen toe te kennen.

7. Identificeer het risicoprioriteitnummer (RPN).

Als er 100 potentiële faalwijzen zijn voor 27 producten, is het moeilijk om te weten waar te beginnen. Welke oplossingen zijn het belangrijkst, en hoe bepaal je de volgorde van belangrijkheid?

Het antwoord is uw risicoprioriteitnummer (RPN). In plaats van aan het begin van elke werkdag de juiste balans tussen ernst, voorkomen en detectie te berekenen, wijst u één RPN toe aan elke mogelijke storingsmodus.

Gelukkig kunt u, zodra u beoordelingen heeft toegekend voor ernst, voorkomen en detectie, deze beoordelingen eenvoudig omzetten naar uw RPN.

RPN =ernstgraad x frequentiegraad x detectiegraad

Uw mislukkingen met een hoog risico hebben de hoogste RPN's, terwijl uw mislukkingen met een lager risico een lagere RPN hebben. Met deze risicobeoordelingsstrategie beginnen ontwerpteams met de hoogste RPN en werken ze naar beneden.

8. Implementeer een systematische aanpak met een actieplan om het faalrisico te verminderen of te elimineren.

Stel voor elke mogelijke storingsmodus een passend actieplan vast met concrete, meetbare corrigerende maatregelen. Overweeg aanpassingen aan uw bestaande preventiemaatregelen (middelen om mislukkingen te voorkomen) en detectiecontroles (middelen om mislukkingen te detecteren), samen met nieuwe actiestappen en ontwerpprocessen om RPN te verbeteren.

Mogelijk hebt u aanvullende hulpmiddelen en middelen nodig voor nieuwe risicoreductie- en corrigerende actiestappen. Evalueer de budgettaire behoeften, inkoopprocessen en andere essentiële componenten voor het succes van uw actieplan.

9. Na de implementatie herbeoordeelt u RPN en hanteert u een aanpak voor continue verbetering van DFMEA.

Het DFMEA-proces is geen eenmalige oplossing. Door regelmatige foutanalyses in uw ontwerp- en productieproces te integreren, kunt u optimale efficiëntie, naleving van de regelgeving met industrienormen, kwaliteitscontrole, productveiligheid en klanttevredenheid garanderen.

Door routinematig storingsmodi te identificeren en een systematisch proces te implementeren voor het aanpakken van eventuele problemen, helpt u kostbare storingen te verminderen en te voorkomen. Wanneer u DFMEA benadert als een iteratief proces, verschuift uw aanpak van reactieve probleemoplossing naar proactieve, continue verbetering.

Een geautomatiseerd onderhoudsbeheerprogramma (CMMS) kan de sleutel zijn tot het vergroten van de betrouwbaarheid en het verbeteren van RPN-scores. Door activa te volgen en prestatiegegevens te verzamelen, is uw team goed toegerust om grondige apparatuuranalyses uit te voeren en de prestaties te verbeteren met gericht onderhoud.