F.M.E.A. Modo de Falha e Análise do Efeito

1. F.M.E.A. Modo de Falha e Análise do Efeito Luís Gama Nunes Gil Bruno Faustino IST, 13 Março 2004

2. Índice • Definição • Objectivo • Cronologia no âmbito do projecto • Metodologia • Tipos de FMEA (Sistema, Produto e Processo) • Origem • A Técnica FMEA

3. Definição Modo de Falha e Análise do Efeito (FMEA - Failure Mode and Effect Analysis) é uma técnica de análise sistemática, de produtos ou processos, para identificar e minimizar falhas potenciais e os seus efeitos ainda na sua fase de concepção.

4. Objectivo Prevenção de problemas, eliminando a insatisfação do cliente.

5. Cronologia no âmbito do projecto O método FMEA é utilizado durante as fases de planeamento de um produto ou processo, centrando-se nos pontos de qualidade negativa e suas consequências potenciais. O processo é iterativo e faz parte integrante do desenvolvimento de um novo sistema.

6. Metodologia A técnica do FMEA sistematiza o processo de concepção, desenvolvido pelas equipas de engenharia, no sentido de encontrar possiveis problemas e respectivas soluções, prioritizadas em função das hipóteses de falha, sua gravidade e probabilidade de ocorrência. Esta técnica é muito poderosa visto não se limitar apenas a focar as equipas na busca de falhas mas essencialmente na busca de soluções.

7. Claramente, a identificação de falhas potenciais de qualquer produto são extremamente complexas. Por exemplo, no caso do automóvel é virtualmente impossível identificar todos os campos em que o veículo poderá desiludir as expectativas do cliente.

8. Para que a análise de falhas potenciais tenha algum rigor, credibilidade e sucesso terá de ser estruturada. Um questionário esporádico do tipo “o que acontecerá se...?” não levará à identificação de todos os modos potenciais nos quais o sistema poderá falhar.

9. A análise terá de ser estruturada em termos de: • falhas relacionadas com o design de sistemas do produto e seu processo de fabrico. • falhas relacionadas com o processo de montagem. • As hipóteses de identificação de falhas potenciais, que levam o cliente à insatisfação, começam assim a aumentar.

10. Tipos

11. FMEA de Sistema • Técnica empregue para analisar o design de um produto durante a sua fase de concepção sendo parte do critério de selecção do conceito. Este FMEA foca-se nos modos de falha potencial das funções de produtos ou equipamentos causados por um design deficiente.

12. FMEA de Produto • Técnica empregue para analisar o design de um produto durante a sua fase de desenvolvimento. Foca-se nos modos de falha potencial dos produtos ou equipamentos e é parte essencial no processo de desenvolvimento.

13. FMEA de Processo • Técnica empregue para analisar o processo de montagem durante a fase de planeamento. Foca-se nos modos de falha potencial dos processos de montagem.

14. Origem A disciplina de FMEA foi desenvolvida pelo Exército Norte Americano. Procedimento Militar MIL-P-1629, datado de 9 de Novembro de 1949, entitulado “Procedimento para desempenhar um modo de falha, seus efeitos e análise da sua criticidade”. Usado como técnica de avaliação da fiabilidade para determinar o efeito das falhas num sistema ou num equipamento.

15. As falhas eram classificadas de acordo com o seu impacto no sucesso da missão e na segurança do pessoal/equipamento. Em 1988 a ISO, Organização Internacional para a Standardização, emitiu as normas ISO 9000 para gestão de negócios. As exigências da ISO 9000 obrigou as organizações a desenvolver sistemas de gestão de qualidade que idealmente estão focados nas necessidades, exigências e expectativas dos consumidores.

16. A QS 9000 é a analogia da ISO 9000 para a Industria Automóvel. Uma equipa representante da Chrysler Corporation, Ford Motor Company e General Motors Corporation desenvolveram a QS 9000 com o objectivo de standardizar os sistemas de Qualidade dos fornecedores. De acordo com a norma QS 9000, os fornecedores da industria automóvel devem usar o Planeamento de Qualidade de excelência do produto, incluindo os FMEAs de processo e produto, e desenvolver um plano de controlo.

17. A Técnica FMEA O FMEA é composto essencialmente pelos seguintes aspectos: 1) Definição do objectivo e função (constituição da equipa) 2) Identificação de falhas potenciais (em função) 3) Prioritização das falhas potenciais 4) Selecção e implementação das acções correctivas 5) Observação e aprendizagem 6) Documentação do processo

18. 1) Definição do objectivo e função (constituição da equipa) • O FMEA pode ser usado para analisar qualquer sistema, subsistema, componente ou processo. Durante as fases iniciais de concepção, a análise de falhas potenciais estará a um nível elevado cobrindo um âmbito largo (todo o sistema).

19. Ao longo do desenvolvimento do produto, o nível da análise tornar-se-á cada vez mais detalhado e o âmbito cada vez mais especializado para que se possa identificar possíveis falhas ao nível dos seus sub-componentes e sub-processos. Para tal é necessário analisar detalhadamente a função de cada sub-componente de modo a esquematizar os requisitos que lhe são exigidos.

21. Ao desenhar o processo de fabrico, este deverá ser claramente definido e deverão ser tomadas em consideração as diferenças entre a sua implementação teórica e prática (por ex. possível falha de operador).

22. Os processos podem ser definidos através de diagramas de fluxo de processo. Além de representar operações de processo que alteram o produto (maquinação, montagem, etc.), os diagramas de fluxo de processo também incluem operações que não acrescentam valor, mas que poderão contribuir como fontes potenciais de falha como, por exemplo, manipulação do material e armazenamento.

23. A concepção do produto ou processo será sujeita a vários processos de análise de um ou mais engenheiros mecânicos, metalurgicos, químicos, etc. Porém, para assegurar a análise de falhas potenciais deverão trazer-se elementos que não estejam familiarizados com o projecto, de modo a obterem-se opiniões não "viciadas". O FMEA deverá sempre ser executado por uma equipa de engenharia multi-disciplinar.

24. Equipa FMEA Engenheiro Responsável Engenheiro de Produto Engenheiro de Processo Engenheiro de Qualidade Engenheiro do pós venda Engenheiro metalurgico Fornecedor do futuro componente Engenheiro de testes Representante da área de produção

25. 2) Identificação de falhas potenciais • Assuma-se a definição de efeito potencial de uma falha como: “O efeito de uma falha é a consequência dessa mesma falha, que será identificado numa fase posterior ou pelo operador, ou pelo controlo de qualidade ou em último caso pelo cliente final”.

26. Os efeitos de falha podem ser classificados nos seguintes grupos: • Efeito no equipamento de montagem • (não permitindo o processo pré-determinado). • Efeito na segurança do operador. • Efeito numa posterior fase de montagem. • Efeito na utilização do produto (em teste, ou pelo cliente final). • Efeito no não cumprimento de directivas regulamentares

27. As causas potenciais dos modos de falha podem ser identificadas e classificadas em termos de categorias gerais como, por exemplo: material, ambiente, pessoas, equipamento e método: • Material - a escolha do material a usar num dado componente do produto. • Ambiente - o ambiente onde o componente irá operar. • Pessoas – uso incorrecto, indevido ou abusivo por parte dos utilizadores.

28. Equipamento – interacção com outros componentes, ou ainda outros sistemas também em análise. • Método - aspectos de operação dos componentes, interface dos equipamentos de linha com o produto. • Estas cinco categorias de causas prováveis, podem claramente ser usadas como um método para evidenciar as causas potenciais de falhas de processo.

29. Causas potenciais de modos de falha do produto ou processo

30. 3) Prioritização das falhas potenciais • Para qualquer falha potencial, algumas das causas são mais prováveis que aconteçam do que outras. Também a severidade dos efeitos da falha pode variar de menor a extremamente grave. Finalmente, nalguns casos é fácil detectar essa falha enquanto noutros só é possível com a avaria no “cliente”. • Estes são os critérios usados na decisão do grau de risco para um dado processo ou produto.

31. No preenchimento das tabelas do FMEA, é usado um sistema de avaliação que caracteriza o nivel de ocorrências, o grau de severidade e a probabilidade de detecção. O produto destes três valores dá o Número de Prioridade de Risco (NPR) que pode ser usado como uma medida do grau de risco. Obviamente, estes números não podem ser considerados como valores absolutos mas tomados em conta como uma grandeza relativa.

32. O nível de ocorrências – factor correspondente à probabilidade de um dado efeito ocorrer dada a existência de uma falha potencial conhecida.

33. Grau de severidade – factor correspondente à gravidade do efeito da falha potencial. A severidade aplica-se apenas ao efeito do modo de falha.

34. Probabilidade de detecção – factor correspondente à probabilidade de a falha ser detectada pelo processo de controlo planeados antes de completar o ciclo de produção.

35. Critérios de prioritização • Severidade = 9 ou 10 • Severidade e probabilidade >= 7 • “NPR elevado” - O Team tem soberania, devido à sua experiência, para decidir se o risco é elevado e se necessário definir uma acção correctiva

36. 4) Selecção e implementação das acções correctivas • Para falhas potenciais onde o risco de falha é considerado demasiadamente elevado, são introduzidas acções de modo a eliminar, reduzir ou controlar a falha em questão. • As acções correctivas utilizadas destinam-se, sequencialmente, a focar-se na eliminação das causas potenciais, eliminação dos modos de falha, redução dos efeitos destas, ou, como último recurso, aumentar o nível de detecção.

37. 5) Observação e aprendizagem • É importante que os FMEAs sejam actualizados de acordo com as novas experiências com o produto ou com o processo. Os FMEAs devem ser revistos sempre que o produto sofra alterações, no caso de existirem alterações no processo.

38. Acima de tudo, um FMEA é um documento vivo, e não um mero exercício no papel (retrospectivo), é uma fonte importante de informação especialmente na introdução de uma nova geração do modelo.

39. 6) Documentação do processo • Modo de falha e análise de efeitos são registados em forma de tabela. Este formato regista o resultado da análise inicial e os efeitos das acções posteriores. É posteriormente actualizada para reflectir a experiência adquirida após entrar em serviço. Fornece a possibilidade de armazenar e disponibilizar dados relativos às falhas potenciais do processo ou produto durante a sua vida. • O suporte físico do FMEA pode ser em papel ou computador.

40. Com o alargamento das redes intra-net e bases-de-dados on-line, temos a vantagem adicional desta valiosa informação ficar acessível a todas as equipas de engenharia de toda a corporação em qualquer ponto do Globo.