DFMEA:Identificación proactiva de riesgos para prevenir fallas del sistema

¿Qué es un modo de falla?

Un modo de falla es cualquier cosa que hace que el producto o proceso funcione fuera de los parámetros esperados. Puede variar desde un error muy pequeño que apenas se nota y no afecta el rendimiento de ninguna manera, hasta una falla importante que resulta en retiros de productos y el cierre de una línea de producción. En los casos más graves, un modo de fallo podría acabar causando daños a los usuarios finales o incluso dar lugar a demandas.

Explicación del análisis del efecto del modo de falla (FMEA)

Identificar el modo de falla es importante, pero es solo el primer paso en un análisis del efecto del modo de falla.

El propósito del AMEF es determinar por qué ocurrió la falla, qué tan importante es corregirla y luego tomar medidas para evitar que la falla se repita en el futuro. Ya sea que esté analizando un proceso, un diseño o un sistema completo, FMEA es un componente fundamental para garantizar el máximo tiempo de actividad, seguridad y satisfacción del usuario final.

Los 5 pasos clave del AMEF

En su aplicación más sencilla, existen 5 pasos básicos para realizar un AMEF.

1. Identificación de posibles fallos y efectos
2. Evaluación de la gravedad del fallo
3. Predecir la probabilidad de que ocurra una falla
4. Procesos de detección de fallos
5. Determinación de la prioridad del riesgo

¿Cuál es el propósito del DFMEA?

El propósito de DFMEA es identificar y resolver cualquier amenaza a la eficiencia, calidad y seguridad de la producción. Al hacerlo, optimizará los procesos, mejorará la seguridad de la planta, aumentará la rentabilidad, preservará la calidad del producto y aumentará la satisfacción del cliente.

Es por eso que el proceso DFMEA es una herramienta esencial de evaluación y mitigación de riesgos para una amplia variedad de industrias, incluidas la manufactura, la atención médica, los servicios públicos y la construcción.

Beneficios del DFMEA en el desarrollo de productos

DFMEA es una herramienta práctica para mejorar el diseño de productos y reducir los costos a largo plazo. Los beneficios clave incluyen:

• Detectar los defectos de diseño antes de la producción, una opción considerablemente menos costosa que corregirlos más adelante.
• Abordar sistemáticamente los riesgos de diseño, lo que garantiza productos más duraderos y consistentes.
• Facilitar la colaboración entre ingenieros, mantenimiento y equipos de calidad.
• Soporte para futuras auditorías e iteraciones a través de un registro de lógica de diseño y estrategias de mitigación creado por DFMEA.

Reducir los problemas relacionados con el diseño, lo que resulta en mejores experiencias de usuario y menos reclamos de garantía.Industrias que utilizan DFMEA

Existe la idea persistente de que el DFMEA se limita a las industrias aeroespacial o automotriz, pero en realidad tiene un alcance mucho mayor. Cualquier industria que diseñe productos o sistemas complejos puede beneficiarse de la implementación de DFMEA. En la fabricación, por ejemplo, se utiliza habitualmente para evaluar componentes mecánicos, sistemas eléctricos y subconjuntos antes de que comience la producción. En electrónica, ayuda a los equipos a detectar fallas en el diseño de los circuitos. La industria de dispositivos médicos aplica regularmente DFMEA para identificar problemas de diseño específicos que podrían generar riesgos para la seguridad, evitando revisiones regulatorias en el futuro.

En el sector de energía y servicios públicos, DFMEA apoya el diseño de turbinas, transformadores y otra infraestructura. Las empresas de productos de consumo confían en él para mejorar la confiabilidad del producto y reducir los reclamos de garantía. Incluso sectores como la agricultura, la defensa y la maquinaria de construcción aplican los principios DFMEA para reducir el riesgo de fallas y garantizar el rendimiento de los activos a largo plazo.

¿Cómo funciona DFMEA?

El análisis de efectos y modos de falla del diseño funciona reuniendo a un grupo de personas con experiencia en el diseño que se analiza. Juntas, estas personas intercambian ideas sobre todas las formas en que el diseño podría fallar.

Los miembros del equipo pueden recordar experiencias pasadas y utilizar sus conocimientos para pensar en cómo podrían ocurrir las fallas y cuáles podrían ser los resultados de esas fallas. Para diseños existentes, el DFMEA puede utilizar datos anteriores para ayudar a determinar las fallas y sus efectos.

Luego, el equipo decide en colaboración soluciones proactivas a los problemas. Esto podría incluir realizar cambios en el diseño, piezas, materiales u otros elementos del proceso de diseño y producción. Herramientas como un sistema computarizado de gestión de mantenimiento (CMMS) pueden respaldar este proceso al centralizar los datos históricos de fallas y las tendencias de rendimiento de los activos, lo que ayuda a los equipos a tomar decisiones de diseño mejor informadas.

Para obtener más orientación técnica sobre cómo los equipos a gran escala utilizan este método, consulte el Manual de ingeniería de sistemas de la NASA sobre FMEA.

Ejemplo de DFMEA

Digamos que un ingeniero desarrolla un activo para usarlo en el empaque de un producto final. Durante las pruebas del prototipo, un DFMEA identifica una falla en el mecanismo del dispensador de cinta. Ocurre después de aproximadamente 100 horas de uso y hace que la cinta no se distribuya según sea necesario. A su vez, alrededor del 50% de los paquetes están mal sellados y, en algunos casos, el producto se derrama fuera del embalaje y queda inservible.

Éste es un problema importante. Durante el DFMEA, el equipo clasifica la tasa de ocurrencia en 7, la gravedad en 10 y la detección en 2. Esto da como resultado un RPN de 140 y el equipo determina que el problema debe abordarse.

Después del examen, el equipo descubre que el problema se debe a una falla en los cojinetes que permiten que el dispensador gire libremente. El equipo puede optar por abordar este problema recomendando lubricación y mantenimiento regulares, cambiando los materiales utilizados en el dispensador o realizando algún otro cambio para reducir la probabilidad de que el usuario final del activo experimente esta falla.Alcance de un DFMEA:qué incluir

Antes de comenzar a asignar puntuaciones de riesgo, debe definir el alcance de su DFMEA. ¿Qué partes del diseño estás analizando? ¿Qué modos de fallo están bajo su control?

Un DFMEA bien definido evita el desperdicio de esfuerzos y mantiene la atención en los riesgos. Te estás asegurando de no duplicar el trabajo que ya está cubierto en un PFMEA o análisis a nivel de sistemas. Comience por definir los límites del diseño, la función prevista y los requisitos específicos del cliente. Luego, identifique las interfaces donde es más probable que ocurran fallas.

El alcance afecta directamente la calidad y relevancia de sus resultados. Si el alcance es demasiado amplio, su equipo puede perderse en cuestiones de baja prioridad. Si su alcance es demasiado limitado, es posible que pierda interacciones importantes entre las partes.

¿Quién realizará el DFMEA?

DFMEA funciona mejor cuando reúne a profesionales que entienden el diseño desde diferentes ángulos. Por lo general, eso significa ingenieros de diseño, líderes de producción, especialistas en calidad y quizás personal de mantenimiento o servicio de campo.

Errores comunes del DFMEA que se deben evitar

DFMEA funciona mejor cuando el proceso es consistente. Pero algunos errores comunes pueden afectar su valor. Se está esperando demasiado para realizar un DFMEA. Si solo comienza a analizar los riesgos una vez que la producción está en marcha, perderá la oportunidad de realizar cambios impactantes. No involucrar a un equipo multifuncional es otro problema. Los ingenieros que trabajan solos pueden perder información práctica que los equipos de mantenimiento, operaciones o calidad pueden aportar.

Algunos equipos también caen en la trampa de asignar puntuaciones de gravedad, ocurrencia y detección sin definiciones claras. Si las calificaciones no se acuerdan de antemano, las RPN se vuelven menos confiables. Otros se saltan la documentación de las acciones recomendadas o no realizan un seguimiento después de la implementación. Además, los DFMEA que nunca se revisan pueden quedar obsoletos rápidamente. Este estudio revisado por pares subraya las mejoras, citando más de 200 artículos de revistas, con técnicas para mejorar la detección, reducir la variabilidad y respaldar la confiabilidad del diseño.

¿Cuándo debería utilizar DFMEA?

DFMEA es más valioso al principio de la fase de diseño, antes de que se finalicen los prototipos o se pongan en servicio las herramientas. Sin embargo, también es útil:

• Al introducir cambios importantes en un diseño preexistente
• Después de una falla importante o un problema de campo
• Durante proyectos de reducción de costos que afectan materiales o componentes
• Como parte de programas continuos de mejora de la calidad

El objetivo es evitar que los problemas relacionados con el diseño se conviertan en problemas de producción, retiradas del mercado o problemas de seguridad.

AMEDF frente a AMEF

El análisis modal de fallos y efectos del proceso (PFMEA) y el DFMEA son ramas del análisis modal de fallos y efectos más amplio, o AMEF.

PFMEA analiza todo el proceso e identifica posibles fallas en el sistema. Por ejemplo, en la fabricación, un PFMEA puede buscar fallas en procesos como pintar, ensamblar o enviar el producto.

Sin embargo, un análisis modal de fallos y efectos del diseño se centra en fallos en áreas específicas del diseño. Desde el punto de vista del desarrollo de productos, la DFMEA investiga cómo puede fallar el producto, por ejemplo, cuando se usa de cierta manera o se expone a ciertas temperaturas. Los activos utilizados en la fabricación de estos productos también pueden someterse a un DFMEA para garantizar que funcionen como se espera.

Cómo realizar DFMEA

Realizar un DFMEA puede ser un proceso muy profundo y que requiere mucho tiempo, pero detectar errores de diseño y corregirlos antes de que generen problemas importantes es increíblemente importante. A continuación le indicamos cómo empezar:

1. Elige un diseño para analizar.

Una vez que haya integrado completamente el proceso DFMEA en el ciclo de vida de su producto, lo utilizará con cada diseño. Pero por ahora, seleccione un diseño en cualquier etapa del proceso de desarrollo del producto:uno que esté en desarrollo inicial, uno de nuevo diseño o que ya esté en la fase de producción.

2. Reúna un equipo multifuncional de expertos familiarizados con diferentes áreas del diseño.

Un equipo diverso y completo generará los resultados más completos. Idealmente, su equipo de análisis DFMEA incluirá ingenieros de calidad (calidad del producto, análisis de pruebas e ingenieros de materiales), junto con equipos de producción, servicio y logística.

Cada miembro del equipo puede identificar posibles modos de falla en sus áreas específicas de enfoque. También pueden revisar los modos de falla descubiertos por otros equipos. Todo el equipo debe evaluar las causas y consecuencias de cada modo de falla y evaluar las clasificaciones de gravedad, de ocurrencia y de detección.

3. Identifique todos los posibles modos de fallo.

Al identificar posibles modos de falla, es fundamental comprender que "fracaso" no siempre significa un fracaso total. Los posibles fallos incluyen:

• Fallos intermitentes: Modos de falla que son irregulares, intermitentes o impredecibles
• Fallos funcionales: Modos de falla que pueden inhibir, pero no comprometer completamente, la función principal de un activo
• Fallos completos: Modos de falla catastrófica del sistema que dejan de operar

Una amplia variedad de problemas pueden conducir a cualquiera de estos fallos. Es por eso que su próximo paso es determinar las causas fundamentales de todos los posibles modos de falla.

4. Identifique la(s) causa(s) raíz de cada modo de falla.

Antes de buscar soluciones, e incluso antes de priorizar los distintos modos de falla que descubre su equipo, debe comprender las causas de las fallas. Las causas fundamentales incluyen:

• Errores de cálculo: Los cálculos incorrectos durante el proceso de diseño pueden provocar fallos en cascada durante toda la producción.
• Fallas ambientales: Las variaciones de temperatura, humedad y otras condiciones ambientales pueden afectar las decisiones de diseño.
• Fallos materiales: La selección inadecuada de materiales puede generar riesgos y daños potenciales en cualquier etapa del proceso de fabricación y montaje.
• Errores en las pruebas: Las pruebas insuficientes durante la etapa de diseño pueden desencadenar problemas en cualquier fase del ciclo de vida del producto, incluidas fallas en la seguridad y confiabilidad del producto.
• Errores degradados: El uso constante conduce a la degradación de los activos, lo que puede resultar en modos de falla degradados.
• Errores involuntarios: Cuando un activo falla debido a la falla de otra pieza o activo, se considera una falla involuntaria.

Un fallo puede tener múltiples causas fundamentales. Por eso es esencial incluir a todo su equipo multifuncional en la revisión y evaluación de todos los posibles modos de falla.

5. Determine las consecuencias de cada modo de falla.

Para una gestión de riesgos eficaz, es esencial realizar una evaluación completa de los efectos de las fallas. Debe comprender los desafíos menores y los problemas críticos, lo que le permitirá crear una estrategia integral de mitigación de riesgos.

Ejemplos de posibles consecuencias incluyen daños a piezas, activos, productos, embalajes, instalaciones o seguridad de los trabajadores. Estas consecuencias pueden variar desde menores (como reparaciones o reemplazos económicos) hasta graves (como daños catastróficos a la propiedad, lesiones graves o pérdida de vidas).

Necesita un análisis exhaustivo de todas las posibles consecuencias, porque utilizará esa información para clasificar los modos de falla y priorizar las soluciones.

6. Asigne clasificaciones de gravedad, ocurrencia y detección a cada falla.

Comience con clasificaciones de gravedad. Si ocurre este modo de falla, ¿qué tan graves son las consecuencias? Considere factores que incluyen daños al equipo, daños a la propiedad, pérdidas financieras y preocupaciones de seguridad. Por lo general, calificará esto en una escala del 1 al 10. Una puntuación de gravedad de 1 indica un problema menor, mientras que 10 es el más grave.

A continuación, asigne una calificación de ocurrencia. Esto mide la probabilidad de que cada modo de falla ocurra en circunstancias normales. En una escala del 1 al 10, 1 significa que es muy poco probable que ocurra la falla, mientras que 10 significa que es casi seguro que ocurrirá.

Finalmente, determine la calificación de detección. Si se produce este fallo, ¿es fácil de detectar? Asigne una calificación de detección de 1 si la falla es fácil de detectar, 10 si es extremadamente difícil de detectar o cualquier punto intermedio.

Para obtener resultados más precisos, recuerde involucrar a todo su equipo en el proceso de clasificación. Por ejemplo, un gerente de producto probablemente no entenderá la facilidad de detectar una falla en un equipo. De manera similar, su gerente de almacén puede observar fallas en el empaque, pero puede no tener la experiencia en materiales o diseño para asignar una calificación de ocurrencia.

7. Identifique el número de prioridad de riesgo (RPN).

Si hay 100 posibles modos de falla en 27 productos, es difícil saber por dónde empezar. ¿Qué soluciones son las más importantes y cómo se determina el orden de importancia?

La respuesta es su número de prioridad de riesgo (RPN). En lugar de luchar para calcular el equilibrio adecuado entre gravedad, ocurrencia y detección al comienzo de cada día laboral, asignará un único RPN a cada modo de falla potencial.

Afortunadamente, una vez que haya asignado calificaciones de gravedad, ocurrencia y detección, es fácil convertir esas calificaciones a su RPN.

RPN =Clasificación de gravedad x Clasificación de ocurrencia x Clasificación de detección

Sus fallas de alto riesgo tendrán los RPN más altos, mientras que sus fallas de menor riesgo tendrán un RPN más bajo. Con esta estrategia de evaluación de riesgos, los equipos de diseño comenzarán con el RPN más alto y avanzarán hacia abajo.

8. Implementar un enfoque sistemático con un plan de acción para reducir o eliminar el riesgo de falla.

Para cada modo de falla potencial, identifique un plan de acción apropiado con acciones correctivas concretas y mensurables. Considere modificaciones a sus controles de prevención existentes (medios para prevenir fallas) y controles de detección (medios para detectar fallas), junto con nuevos pasos de acción y procesos de diseño para mejorar RPN.

Es posible que necesite herramientas y recursos adicionales para tomar nuevas medidas de reducción de riesgos y medidas correctivas. Evalúe las necesidades presupuestarias, los procesos de adquisiciones y otros componentes esenciales para el éxito de su plan de acción.

9. Después de la implementación, reevalúe la RPN y adopte un enfoque de mejora continua para DFMEA.

El proceso DFMEA no es una solución única. La integración de análisis de fallas regulares en su proceso de diseño y fabricación ayuda a garantizar una eficiencia óptima, el cumplimiento normativo de los estándares de la industria, el control de calidad, la seguridad del producto y la satisfacción del cliente.

Al identificar de forma rutinaria los modos de falla e implementar un proceso sistemático para abordar cualquier problema, ayudará a reducir y prevenir fallas costosas. Cuando aborda DFMEA como un proceso iterativo, cambia su enfoque de la resolución de problemas reactiva a una mejora proactiva y continua.

Un programa computarizado de gestión del mantenimiento (CMMS) puede ser la clave para aumentar la confiabilidad y mejorar las puntuaciones de RPN. Al realizar un seguimiento de los activos y recopilar datos de rendimiento, su equipo estará bien equipado para realizar análisis exhaustivos de los equipos y mejorar el rendimiento con un mantenimiento específico.