DFMEA:Identificação Proativa de Riscos para Prevenir Falhas do Sistema

O que é um modo de falha?

Um modo de falha é qualquer coisa que faça com que o produto ou processo funcione fora dos parâmetros esperados. Pode variar desde um erro muito pequeno, quase imperceptível e que não afeta o desempenho de forma alguma, até uma falha grave, resultando em recalls de produtos e desligamento da linha de produção. Nos casos mais graves, um modo de falha pode acabar causando danos aos usuários finais ou até mesmo resultar em ações judiciais.

Explicando a Análise do Efeito do Modo de Falha (FMEA)

Identificar o modo de falha é importante, mas é apenas o primeiro passo na análise do efeito do modo de falha.

O objetivo do FMEA é determinar por que a falha aconteceu, quão importante é corrigi-la e, então, tomar medidas para evitar que a falha se repita no futuro. Esteja você analisando um processo, um projeto ou um sistema inteiro, o FMEA é um componente crítico para garantir o máximo tempo de atividade, segurança e satisfação do usuário final.

As 5 etapas principais do FMEA

Na sua aplicação mais simples, existem 5 passos básicos para conduzir o FMEA.

1. Identificação de possíveis falhas e efeitos
2. Avaliando a gravidade da falha
3. Previsão da probabilidade de ocorrência de falhas
4. Processos de detecção de falhas
5. Determinação da prioridade do risco

Qual é o objetivo do DFMEA?

O objetivo do DFMEA é identificar e resolver quaisquer ameaças à eficiência, qualidade e segurança da produção. Ao fazer isso, você simplificará processos, melhorará a segurança da planta, aumentará a relação custo-benefício, preservará a qualidade do produto e aumentará a satisfação do cliente.

É por isso que o processo DFMEA é uma ferramenta essencial de avaliação e mitigação de riscos para uma ampla variedade de indústrias, incluindo manufatura, saúde, serviços públicos e construção.

Benefícios do DFMEA no desenvolvimento de produtos

O DFMEA é uma ferramenta prática para melhorar o design do produto e reduzir custos a longo prazo. Os principais benefícios incluem:

• Identificar falhas de projeto antes da produção é uma opção consideravelmente mais barata do que corrigi-las posteriormente.
• Abordar sistematicamente os riscos de design, o que garante produtos mais duráveis e consistentes.
• Facilitar a colaboração entre engenheiros, equipes de manutenção e qualidade.
• Suporte para futuras auditorias e iterações por meio de um registro criado pelo DFMEA de lógica de design e estratégias de mitigação.

Reduzindo problemas relacionados ao design, resultando em melhores experiências do usuário e menos reclamações de garantia.Indústrias que usam DFMEA

Existe uma ideia persistente de que o DFMEA está limitado às indústrias aeroespacial ou automotiva, mas, na realidade, tem um alcance muito maior. Qualquer indústria que projete produtos ou sistemas complexos pode se beneficiar com a implementação do DFMEA. Na fabricação, por exemplo, é comumente usado para avaliar componentes mecânicos, sistemas elétricos e subconjuntos antes do início da produção. Na eletrônica, ajuda as equipes a detectar falhas nos layouts dos circuitos. A indústria de dispositivos médicos aplica regularmente o DFMEA para identificar problemas específicos de design que podem levar a riscos de segurança, evitando revisões regulatórias mais adiante.

No setor de energia e serviços públicos, o DFMEA apoia o projeto de turbinas, transformadores e outras infraestruturas. As empresas de produtos de consumo confiam nele para melhorar a confiabilidade dos produtos e reduzir as reclamações de garantia. Mesmo setores como agricultura, defesa e maquinaria de construção aplicam os princípios DFMEA para reduzir o risco de falhas e garantir o desempenho dos ativos a longo prazo.

Como funciona o DFMEA?

A análise do modo de falha e do efeito do projeto funciona reunindo um grupo de pessoas com experiência no projeto que está sendo analisado. Juntas, essas pessoas discutem todas as maneiras pelas quais o projeto pode falhar.

Os membros da equipe podem relembrar experiências passadas e usar seu conhecimento para pensar em como as falhas podem acontecer e quais poderiam ser os resultados dessas falhas. Para projetos existentes, o DFMEA pode utilizar dados anteriores para ajudar a determinar as falhas e seus efeitos.

Em seguida, a equipe decide de forma colaborativa sobre soluções proativas para os problemas. Isso pode incluir fazer alterações no design, nas peças, nos materiais ou em outros elementos do design e do processo de produção. Ferramentas como um sistema informatizado de gerenciamento de manutenção (CMMS) podem apoiar esse processo centralizando dados históricos de falhas e tendências de desempenho de ativos, ajudando as equipes a tomar decisões de projeto mais bem informadas.

Para obter mais orientações técnicas sobre como equipes de grande porte usam esse método, consulte o Manual de engenharia de sistemas da NASA sobre FMEA.

Exemplo DFMEA

Digamos que um engenheiro desenvolva um ativo para ser utilizado na embalagem de um produto final. Durante o teste do protótipo, um DFMEA identifica uma falha no mecanismo do dispensador de fita. Ocorre após cerca de 100 horas de uso e faz com que a fita não seja dispensada conforme necessário. Por sua vez, cerca de 50% das embalagens são lacradas incorretamente e, em alguns casos, o produto transborda da embalagem e fica inutilizável.

Este é um grande problema. Durante o DFMEA, a equipe classifica a taxa de ocorrência em 7, a gravidade em 10 e a detecção em 2. Isso resulta em um RPN de 140 e a equipe determina que o problema precisa ser resolvido.

Após exame, a equipe descobre que o problema é causado por uma falha nos rolamentos que permitem que o dispensador gire livremente. A equipe pode optar por resolver isso recomendando lubrificação e manutenção regulares, alterando os materiais usados no dispensador ou fazendo alguma outra alteração para reduzir a probabilidade de o usuário final do ativo sofrer essa falha.Definindo o escopo de um DFMEA:o que incluir

Antes de começar a atribuir pontuações de risco, você deve definir o escopo do seu DFMEA. Quais partes do design você está analisando? Quais modos de falha estão sob seu controle?

Um DFMEA bem definido evita esforços desperdiçados e mantém o foco nos riscos. Você está garantindo que não está duplicando o trabalho já abordado em um PFMEA ou em uma análise em nível de sistema. Comece definindo os limites do projeto, a função pretendida e quaisquer requisitos específicos do cliente. Em seguida, identifique as interfaces onde as falhas têm maior probabilidade de ocorrer.

A definição do escopo afeta diretamente a qualidade e a relevância dos seus resultados. Se o escopo for muito amplo, sua equipe poderá se perder em questões de baixa prioridade. Se o seu escopo for muito restrito, você poderá perder interações importantes entre as partes.

Quem conduzirá o DFMEA?

O DFMEA funciona melhor quando você reúne profissionais que entendem o design de diferentes ângulos. Isso geralmente significa engenheiros de projeto, líderes de produção, especialistas em qualidade e talvez pessoal de manutenção ou serviço de campo.

Erros comuns do DFMEA a serem evitados

O DFMEA funciona melhor quando o processo é consistente. Mas alguns erros comuns podem prejudicar o seu valor. Espera-se muito tempo para realizar um DFMEA. Se você só começar a analisar os riscos quando a produção estiver em andamento, você perderá a chance de fazer alterações impactantes. Não envolver uma equipe multifuncional é outra armadilha. Os engenheiros que trabalham sozinhos podem perder insights práticos que as equipes de manutenção, operações ou qualidade podem trazer para a mesa.

Algumas equipes também caem na armadilha de atribuir pontuações de gravidade, ocorrência e detecção sem definições claras. Se as classificações não forem acordadas antecipadamente, os RPNs tornam-se menos confiáveis. Outros ignoram a documentação das ações recomendadas ou não fazem o acompanhamento após a implementação. Além disso, os DFMEAs que nunca são revisados ​​podem rapidamente ficar desatualizados. Este estudo revisado por pares destaca melhorias, citando mais de 200 artigos de periódicos, com técnicas para melhorar a detecção, reduzir a variabilidade e apoiar a confiabilidade do projeto.

Quando você deve usar o DFMEA?

O DFMEA é mais valioso no início da fase de projeto, antes da finalização dos protótipos ou do comissionamento das ferramentas. No entanto, também é útil:

• Ao introduzir alterações importantes em um design pré-existente
• Depois de uma falha significativa ou problema de campo
• Durante projetos de redução de custos que afetam materiais ou componentes
• Como parte de programas contínuos de melhoria da qualidade

O objetivo é evitar que problemas relacionados ao projeto se transformem em questões de produção, recalls ou questões de segurança.

DFMEA x PFMEA

A análise de modo e efeito de falha de processo (PFMEA) e DFMEA são ramos da análise mais ampla de modo de falha e efeitos, ou FMEA.

O PFMEA analisa todo o processo e identifica possíveis falhas no sistema. Por exemplo, na fabricação, um PFMEA pode procurar falhas em processos como pintura, montagem ou envio do produto.

No entanto, uma análise de modo e efeito de falha de projeto concentra-se em falhas em áreas específicas do projeto. Do lado do desenvolvimento do produto, o DFMEA investiga como o produto pode falhar, como quando é usado de uma determinada maneira ou exposto a determinadas temperaturas. Os ativos utilizados na fabricação desses produtos também podem passar por um DFMEA para garantir que os ativos tenham o desempenho esperado.

Como realizar o DFMEA

Executar um DFMEA pode ser um processo muito profundo e demorado, mas detectar erros de projeto e corrigi-los antes que resultem em problemas graves é extremamente importante. Veja como começar:

1. Escolha um design para analisar.

Depois de integrar totalmente o processo DFMEA ao ciclo de vida do produto, você o usará em todos os projetos. Mas, por enquanto, selecione um design em qualquer estágio do processo de desenvolvimento do produto:um que esteja em desenvolvimento inicial, recém-projetado ou que já esteja em fase de produção.

2. Monte uma equipe multifuncional de especialistas familiarizados com as diferentes áreas do design.

Uma equipe diversificada e completa gerará os resultados mais abrangentes. Idealmente, sua equipe de análise DFMEA incluirá engenheiros de qualidade (engenheiros de qualidade de produto, análise de testes e engenheiros de materiais), juntamente com equipes de produção, serviço e logística.

Cada membro da equipe pode identificar potenciais modos de falha em suas áreas específicas de foco. Eles também podem revisar os modos de falha descobertos por outras equipes. Toda a equipe deve avaliar as causas e consequências de cada modo de falha e avaliar classificações de gravidade, classificações de ocorrência e classificações de detecção.

3. Identifique todos os modos de falha possíveis.

Ao identificar potenciais modos de falha, é fundamental compreender que “falha” nem sempre significa falha total. Falhas potenciais incluem:

• Falhas intermitentes: Modos de falha irregulares, intermitentes ou imprevisíveis
• Falhas funcionais: Modos de falha que podem inibir, mas não comprometer totalmente, a função primária de um ativo
• Falhas completas: Modos de falha catastrófica do sistema que interrompem as operações

Uma grande variedade de problemas pode levar a qualquer uma dessas falhas. É por isso que o próximo passo é determinar as causas raízes de todos os modos de falha potenciais.

4. Identifique a(s) causa(s) raiz de cada modo de falha.

Antes de avançar para as soluções, e mesmo antes de priorizar os vários modos de falha que sua equipe descobre, você deve compreender as causas da falha. As causas raízes incluem:

• Falhas no cálculo: Cálculos incorretos durante o processo de design podem levar a falhas em cascata durante a produção.
• Falhas ambientais: Variações de temperatura, umidade e outras condições ambientais podem afetar as decisões de projeto.
• Falhas materiais: A seleção inadequada de materiais pode levar a riscos e danos potenciais em qualquer estágio do processo de fabricação e montagem.
• Falhas nos testes: Testes insuficientes durante a fase de projeto podem desencadear problemas em qualquer fase do ciclo de vida do produto, incluindo falhas na segurança e na confiabilidade do produto.
• Falhas degradadas: O uso consistente leva à degradação dos ativos, o que pode resultar em modos de falha degradados.
• Falhas não intencionais: Quando um ativo falha devido à falha de outra peça ou ativo, isso é considerado uma falha não intencional.

Uma falha pode ter múltiplas causas raiz. É por isso que é essencial incluir toda a sua equipe multifuncional na revisão e avaliação de todos os modos de falha potenciais.

5. Determine as consequências de cada modo de falha.

Para uma gestão de riscos eficaz, é essencial realizar uma avaliação completa dos efeitos das falhas. Você precisa compreender os desafios menores, bem como as questões críticas, o que lhe permite criar uma estratégia abrangente de mitigação de riscos.

Exemplos de possíveis consequências incluem danos a peças, ativos, produtos, embalagens, instalações ou segurança do trabalhador. Estas consequências podem variar desde pequenas (tais como reparação ou substituição barata) até graves (tais como danos catastróficos à propriedade, ferimentos graves ou perda de vidas).

Você precisa de uma análise abrangente de todas as consequências potenciais, porque usará essas informações para classificar os modos de falha e priorizar soluções.

6. Atribua classificações de gravidade, ocorrência e detecção a cada falha.

Comece com classificações de gravidade. Se este modo de falha ocorrer, quão graves serão as consequências? Considere fatores que incluem danos ao equipamento, danos materiais, perdas financeiras e questões de segurança. Normalmente, você avaliará isso em uma escala de 1 a 10. Uma pontuação de gravidade de 1 indica um problema menor, enquanto 10 é o mais grave.

Em seguida, atribua uma classificação de ocorrência. Isso mede a probabilidade de cada modo de falha ocorrer em circunstâncias normais. Em uma escala de 1 a 10, 1 significa que é muito improvável que a falha ocorra, enquanto 10 significa que a falha ocorrerá quase certamente.

Finalmente, determine a classificação de detecção. Se essa falha ocorrer, é fácil detectá-la? Atribua uma classificação de detecção de 1 se a falha for fácil de detectar, 10 se for extremamente difícil de detectar ou qualquer valor intermediário.

Para obter resultados mais precisos, lembre-se de envolver toda a sua equipe no processo de classificação. Por exemplo, um gerente de produto provavelmente não entenderá a facilidade de detectar uma falha em um equipamento. Da mesma forma, o gerente do armazém pode observar falhas na embalagem, mas pode não ter conhecimento de material ou design para atribuir uma classificação de ocorrência.

7. Identifique o número de prioridade de risco (RPN).

Se existem 100 modos de falha potenciais em 27 produtos, é difícil saber por onde começar. Quais soluções são mais importantes e como você determina a ordem de importância?

A resposta é o seu número de prioridade de risco (RPN). Em vez de se esforçar para calcular o equilíbrio certo entre gravidade, ocorrência e detecção no início de cada dia de trabalho, você atribuirá um único RPN a cada modo de falha potencial.

Felizmente, depois de atribuir classificações de gravidade, ocorrência e detecção, é fácil converter essas classificações em seu RPN.

RPN =Classificação de Gravidade x Classificação de Ocorrência x Classificação de Detecção

Suas falhas de alto risco terão os RPNs mais altos, enquanto as falhas de baixo risco terão um RPN mais baixo. Com esta estratégia de avaliação de risco, as equipes de design começarão com o RPN mais alto e irão descendo.

8. Implemente uma abordagem sistemática com um plano de ação para reduzir ou eliminar o risco de falha.

Para cada modo de falha potencial, identifique um plano de ação apropriado com ações corretivas concretas e mensuráveis. Considere modificações em seus controles de prevenção (meios de prevenir falhas) e controles de detecção (meios de detectar falhas) existentes, juntamente com novas etapas de ação e processos de design para melhorar o RPN.

Você pode precisar de ferramentas e recursos adicionais para novas etapas de redução de riscos e ações corretivas. Avalie as necessidades orçamentárias, os processos de aquisição e outros componentes essenciais para o sucesso do seu plano de ação.

9. Após a implementação, reavalie o RPN e adote uma abordagem de melhoria contínua para o DFMEA.

O processo DFMEA não é uma solução única. A integração da análise regular de falhas em seu processo de projeto e fabricação ajuda a garantir a eficiência ideal, a conformidade regulatória com os padrões do setor, o controle de qualidade, a segurança do produto e a satisfação do cliente.

Ao identificar rotineiramente os modos de falha e implementar um processo sistemático para resolver quaisquer problemas, você ajudará a reduzir e prevenir falhas dispendiosas. Ao abordar o DFMEA como um processo iterativo, você muda sua abordagem de solução de problemas reativa para melhoria contínua e proativa.

Um programa computadorizado de gerenciamento de manutenção (CMMS) pode ser a chave para aumentar a confiabilidade e melhorar as pontuações de RPN. Ao rastrear ativos e coletar dados de desempenho, sua equipe estará bem equipada para realizar análises completas de equipamentos e aumentar o desempenho com manutenção direcionada.