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FMEA: un metodo di controllo

FMEA è un metodo di lavoro e l’acronimo sta per Failure Mode & Effects Analysis.

Failure è un sostantivo di natura generale (dal verbo to fail), ed indica qualsiasi tipo di fallimento, non riuscita, mancanza, blocco, guasto, errore di funzionamento, etc.

A seconda del campo applicativo si parla di:

  • Concept FMEA: progettazione di massima di un nuovo dispositivo
  • Design FMEA: progettazione prima del rilascio in produzione
  • Machinery FMEA: progettazione per piccoli volumi
  • Process FMEA: Produzione e montaggio

I concetti generali presentati sono validi per tutte le applicazioni, anche se le tabelle riportate si riferiscono a una PFMEA.

Gli obiettivi, a cui un’organizzazione pensa adottando la FMEA per un prodotto, dovrebbero essere:

  • la sicurezza nell’utilizzo
  • la sua affidabilità (disponibilità)
  • la sua robustezza (durata)
  • la riduzione dei rischi di ritardo nella consegna (prevenzione)
  • la riduzione dei costi globali

I passi da eseguire sono:

  1. identificare tutti i processi operativi tramite un  diagramma di flussografico
  2. identificare tutti i potenziali guasti
  3. identificare gli effetti indesiderati che possono presentarsi
  4. stabilire la gravità di ogni effetto
  5. in ordine di gravità, ipotizzare le cause
  6. identificare i possibili controlli (progetto o utilizzo) che contrastano il presentarsi del guasto
  7. studiare le azioni utili a prevenire un guasto, a mitigarne gli effetti o la frequenza, a consentire una diagnosi precoce della sua occorrenza
  8. pianificare le azioni individuate e monitorare la loro realizzazione

La FMEA prevede l’utilizzo di una modulistica standard, ove tutti i campi sono rigorosamente predefiniti.

PFMEA

Un file excel è disponibile al seguente link {phocadownload view=file|id=8|text=PFMEA.xlsx|target=s}

Un guasto consiste in

  • non disponibilità (totale o parziale) del dispositivo
  • riduzione delle sue prestazioni
  • incapacità di fornire le qualità a specifica

Per progetto già dettagliato, si può lavorare per componente che può:

  • rompersi
  • deformarsi
  • corrodersi
  • etc

L’identificazione dell’oggetto dell’analisi deve comprendere:

  • quali sono le prestazioni teoriche (progettuali) previste per l’oggetto
  • quali sono le condizioni ambientali previste per il suo funzionamento
  • quali sono le modalità operative previste per il suo utilizzo
  • quali servizi di manutenzione o regolazione vanno effettuati

Un guasto può avere come effetto

  • un fermo macchina
  • la necessità di messa a punto da parte di uno specialista
  • condizioni di stallo che richiedono un intervento umano
  • tempi di ciclo più elevati di quelli nominali
  • ripartenze difficoltose dopo ferie, week end, cambio turno
  • produzione difettosa
  • consumo eccessivo di utensili

Per ogni effetto va indicata la gravità (severity), espressa in scala 1 – 10, secondo la seguente priorità:

  • sicurezza dell’operatore (o contravvenzione a leggi e regolamenti)
  • fermo macchina oppure (a pari livello)
  • scarsa qualità del prodotto

Effetto

Criterio

Valore

Gravissimo, senza preavviso

Guasto che blocca completamente il sistema e/o addirittura coinvolge la sicurezza dell’utilizzatore, senza preavvisi

10

Gravissimo con preavviso

Guasto che blocca completamente il sistema e/o addirittura coinvolge la sicurezza dell’utilizzatore. Quest’ulimo ha comunque il tempo per reagire

9

Molto grave

Sistema non funzionante con perdita delle principali funzioni

8

Grave

Sistema funzionante ma con riduzione notevole delle funzioni prinicipali

7

Moderato

Sistema funzionante ma con riduzione delle funzioni principali. I clienti rimangono in ogni caso non soddisfatti

6

Basso

Sistema funzionante ma con riduzione minore delle funzioni. I clienti rimangono in ogni caso non soddisfatti

5

Molto basso

Guasti di minore entità che non coinvolgono le principali funzioni del sistema. La maggior parte dei clienti avverte il difetto

4

Minore

Guasti di minore entità che non coinvolgono le principali funzioni del sistema. Il cliente medio avverte il difetto

3

Insignificante

Guasti di minore entità che non coinvolgono le principali funzioni del sistema. Alcuni clienti, più attenti, avvertono il difetto

2

Nessuno

Assenza di guasti o altri effetti

1

Gli effetti vanno ordinati in base alla loro gravità, quindi per ognuno si deve identificare la causa, che può riguardare

  • la fragilità del progetto (per esempio l’uso di materiale non adatto)
  • le condizioni operative che si possono correggere e controllare (per esempio una carenza di lubrificazione)

Per ogni effetto si deve indicare la probabilità della sua occorrenza.

Tale probabilità è normalmente espressa tramite uno dei due indici di difettosità:

  • Failure Rate
  • MTBF

Per Failure Rate si intende il rapporto tra il numero di cicli produttivi con problemi e il numero complessivo di cicli.

MTBF è l’acronimo per Mean Time Between Failure.

Per ogni effetto va indicata la probabilità di occorrenza (occurrence), espressa in scala 1 – 10.

Probabilità di guasto

Cpk

Possibile frequenza di guasto

Punteggio

Molto alta

(Guasto praticamente inevitabile)

≥ 0,33

 

≥ 100 ogni 1000

10

50 ogni 1000

9

Alta

(Guasti ripetitivi già rilevati su progetti simili)

≥ 0,51

20 ogni 1000

8

≥ 0,67

10 ogni 1000

7

Moderata

(Guasti occasionali)

≥ 0,83

5 ogni 1000

6

≥ 1

2 ogni 1000

5

≥ 1,17

1 ogni 1000

4

Bassa

(relativamente pochi guasti)

≥ 1,33

0,5 ogni 1000

3

≥ 1,50

0,1 ogni 1000

2

Remota

≥ 1,67

≤ 0,01 ogni 1000

1

Per ogni effetto si può indicare un controllo, da eseguire sul Progetto oppure sul Processo, per

  • prevenire l’occorrenza
  • ridurre la frequenza
  • raccogliere informazioni per determinare cause e intraprendere azioni
  • riuscire a capire il momento dell’occorrenza (diagnostica)

Esempi di controlli sul Processo sono:

  • misurazione dei parametri di lavoro (temperatura, pressione, etc.)
  • utilizzo di proximity sensor
  • manutenzione programmata (preventiva e predittiva)

Per ogni controllo deve essere valutata la capacità di diagnosticare (detection) il presentarsi dell’effetto indesiderato, espressa in scala 1 – 10.

Rilevabilità

Criterio di valutazione

Indice

Impossibile

I controlli esistenti non sono in grado di rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto; oppure mancano controlli

10

Molto remota

Capacità molto remota dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

9

Remota

Capacità remota dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto 8

8

Molto bassa

Capacità molto bassa dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

7

Bassa

Capacità bassa dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

6

Media

Media capacità dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

5

Abbastanza alta

Capacità abbastanza alta dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

4

Alta

Alta capacità dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

3

Molto alta

Capacità molto alta dei controlli esistenti nel rilevare potenziali cause o conseguenti modi di guasto

2

Certa

I controlli esistenti sicuramente rileveranno potenziali cause o conseguenti modi di guasto

1

RPN (Numero per la Priorità del Rischio) è un indice dell’ordine che va seguito, nel determinare quali azioni intraprendere, per eliminare o limitare i rischi di guasto.

RPN si calcola come prodotto di S(everity) x O(ccurence) x D(etection).

Valori più elevati di RPN indicano gli effetti sui quali intervenire prima.

Mentre un controllo è un’operazione che va ripetuta sempre durante il processo, un’azione è un intervento singolo, che va pianificato con delle esplicite responsabilità e con data prevista per il suo completamento.

Il documento FMEA richiede che, a fronte di ogni azione pianificata, ci sia il riscontro di quale azione sia stata effettivamente compiuta e della data di completamento.

A seguito di un’azione deve essere ricalcolato RPN, che ci si attende inferiore a quello precedente

 

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