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FMEA INDICE 1. Introduzione 2. Definizioni 3. Fmea a cosa serve 4. Tipi di FMEA 5. Team che effua la FMEA 6. Fasi FMEA: scomposizione in codici parte/Funzione 7. Fasi FMEA: Modi di Gusto 8. Team che effua la FMEA 9. Fasi FMEA: Gravità dei Modi di Guasto (G) 10. Fasi FMEA: Cause potenziali dei modi di guasto 11. Fasi FMEA: Probabilità di accadimento del modo di guasto connesso alla causa 12. Fasi FMEA: Rilevabilità del modo di guasto e delle cause del modo di guasto 13. FMEA: Calcolo dell’Indice di Priorità del Rischio (IPR) 14. Fasi FMEA: azioni correttive 15. Consigli sull'effettuazione della FMEA 16. Vantaggi e svantaggi dell'Analisi FMEA 17. Esempio di FMEA 18. Schema riassuntivo per l'effettuazione della FMEA

1. Introduzione Nel 1949, nell’esercito americano qualcuno ha pensato di studiare una procedura per prevedere tutto ciò che sarebbe potuto andare storto in una missione di guerra ed eventualmente calcolarne gli effetti. Fu così introdotta la FMEA (o Analisi dei modi e degli effetti dei guasti, dall'inglese Failure Mode and Effect Analysis). Successivamente, negli anni 60 tale metodologia fu utilizzata

nell’aeronautica e infine nel ’94, introdotta dalle più importanti case automobilistiche americane nello standard QS9000 (Una sorta di ISO 9001 ampliata e adattata all’industria automotive). Oggi la FMEA è parte integrante del sistema ISO/TS16949 che ha sostituito la vecchia QS 9000. E’ anche una procedura adottata da chi si orienta verso la Lean Production e il sistema Six Sigma.

2. Definizioni Prima di procedere ad una descrizione dettagliata della FMEA ritengo opportuno definire preliminarmente alcuni termini che dovrò usare successivamente e che vengono spesso utilizzati all’interno di un Sistema Qualità (estratto dal Manuale del sei sigma – Rinaldo Tartari).

1. Affidabilità: attitudine di un prodotto ad adempiere alla funzione stabilita (espressa e non espressa);

2. Guasto: cessazione dell'attitudine connessa all'affidabilità e alla funzionalità dell'oggetto o processo;

3. Cause del guasto: situazioni che hanno causato il guasto. Sono rappresentate dai motivi di base del guasto o da ciò che può innescare il guasto (processi fisici, chimici o difetti di progetto, qualità e componenti inadeguati);

4. Modo di guasto: modalità in cui si manifesta il guasto in un componente o sistema. Ogni componente può avere più modi di guasto derivanti da varie cause; non è da confondersi con le cause del modo di guasto. Rappresenta la cessazione della funzionalità dell'oggetto in esame;

5. Effetto del guasto: conseguenze del guasto come rilevate dal consumatore o cliente. Sono le conseguenze che un modo di guasto ha sulla funzionalità del componente o sistema. Si possono distinguere tre modalità: a. Effetto del guasto locale, sulla parte analizzata; b. Effetto del guasto di prossimo livello, sulla parte o sistema superiore. Questo effetto diventa automaticamente l'effetto di guasto locale del componente/sistema di livello superiore; c. Effetto del guasto finale, sul sistema complessivo;

6. Rilevabilità: esprime il metodo in cui un modo di guasto può essere scoperto in condizioni operative normali e prima che esso raggiunga il cliente, o durante la manutenzione, o durante le attività di controllo aziendali. Possono essere utilizzati dei metodi automatici di diagnosi (analisi delle vibrazioni, analisi infrarosso, analisi raggi "x", monitoraggio elettronico mediante sensori, SPC, ispezioni sul prodotto, ecc.).

3. Fmea a cosa serve Quando si ha a che fare con il progetto di un nuovo articolo è fondamentale chiedersi, prima che si passi alla sua realizzazione, se esso possa contenere delle difettosità o un qualcosa che possa condurre a delle avarie. Se progettiamo un giocattolo destinato a bimbi con meno di due anni, possiamo ad esempio, verificare la sua pericolosità prima di costruirlo. Possiamo chiederci, tra le altre cose, se il giocattolo può dividere in pezzi più piccoli, tali da poter essere ingoiati dal bimbo. Oppure se contiene parti taglienti o ancora, se rompendosi, può costituire pericolo con i suoi pezzi. Possiamo chiederci se contiente parti tossiche e così via. Una delle prime applicazioni della FMEA fu nella missione APOLLO del 1969. Il poter prevedere anomalie e guasti è fondamentale soprattutto in quei casi dove costruire un prototipo è costoso o addirittura impossibile. Un bimbo che finisce all’ospedale per colpa di un giocattolo significa ritiro dal commercio di quell’articolo e denuncia dell’azienda produttrice con danni incalcolabili per l’azienda stessa. Se l’APOLLO avesse pesentato un guasto tale da impedire il suo rientro sulla Terra, sarebbe stato impossibile inviare un carro attrezzi nello spazio. La FMEA è una tecnica che ci permette di valutare preliminarmente l’affidabilità di un prodotto. Usando le parole riportate nelle norme di progetto della FIAT: L’analisi FMEA è una metodologia di analisi sistematica orientata ad evidenziare in fase preventiva le potenziali difettosità nell’utilizzo di un prodotto in esercizio. Per poter applicare questa tecnica vengono coinvolti tutti gli elementi in gioco, sia a livello di personale (progettisti, produzione, tecnici vari, marketing) sia a livello di documentazione (disegni, capitolati, specifiche tecniche, ecc.).

4. Tipi di FMEA Esistono fondamentalmente due tipi di FMEA:

FMEA di prodotto (o progettazione) [Design FMEA];

FMEA di processo (processo produttivo che servirà a realizzare il prodotto) [Process FMEA].

La FMEA di prodotto dovrebbe essere utilizzata nei seguenti casi:

a.Tutti i nuovi componenti; b. Componenti usuali utilizzati in nuove condizioni; c. Componenti modificati.

La FMEA di processo dovrebbe invece essere utilizzata nei seguenti casi:

a. Tutti i nuovi processi/fasi di lavorazione (anhe nel caso di prodotti ottenuti con nuovi macchinari); b. Macchine e attrezzature usuali utilizzate in nuove condizioni; c. Processi modificati.

Da quanto appena esposto si deduce che la FMEA non si fa una volta e finisce lì, ma va continuamente aggiornata, seguendo le eventuali modifiche del prodotto e del processo. Nelle aziende certificate, soprattutto del settore automotive, bisogna che la FMEA sia richiesta anche ai fornitori dei prodotti acquistati per i quali il fornitore stesso ha la totale responsabilità dell’industrializzazione, nonchè della produzione. Come ultima annotazione di questo paragrafo vorrei che fosse chiaro che quando si parla di processo di produzione non si intende solo la sequenza delle fasi in cui viene realizzato il prodotto, ma anche la fase di accettazione della materia prima e la fase di stoccaggio e spedizione del prodotto finito.

5. Team che effua la FMEA Il team che effettua la FMEA ha un leader che deve corrispondere al responsabile del progetto/processo. Questo deve convocare tutti i responsabili delle aree direttamente coinvolte nel progetto. Queste aree dovrebbero includere almeno:

a. assemblaggio; b. fabbricazione; c. progettazione; d. analisi / prova; e. affidabilità; f. materiali; g. qualità;

h. servizio e fornitori; i. zona di progettazione: responsabile delle componenti acquistate; l. zona del successivo assemblaggio (nel caso il progetto/processo riguardi una componente da fornire ad un Cliente per essere utilizzato in un progetto più grande.

Nella FORD, la squadra che partecipa alla FMEA è spesso separata in due gruppi: il gruppo “core” e il gruppo “support”. Il core team è coinvolto in tutte le fasi della FMEA ed è responsabile di tutte le azioni che influenzano il progetto sia da un punto di vista tecnico che economico. Il support team è invece utilizzato solo in caso di necessità per fornire informazioni ed input specifici.

6. Fasi FMEA: scomposizione in codici parte/Funzione La prima fase della FMEA è innanzitutto scomporre il problema generale in problemi più piccoli. In altre parole, se voglio individuare sul progetto di una motosega le potenziali difettosità conviene scomporre quest’ultima nelle sue componenti e prenderle in considerazione separatamente. Attenzione perché la cosa non è sempre semplice, anzi...Qui di seguito, come esempio, l’esploso di una motosega

In generale, ad ogni componente è associato un codice prodotto. Qui di seguito la prima pagina della codifica dell’esploso precedente.

Fatto questo dobbiamo specificare per tale codice la sua funzione (e/o requisiti e/o caratteristiche). Ad esempio, il codice RG-11-MS380 -008 corrisponde alla CANDELA. La sua funzione è quella di scoccare una scintilla per innescare l’accensione della miscela aria-carburante. Un codice può anche avere più di una funzione. In tal caso bisogna elencarle tutte.

Riassumiamo questa prima fase in uno schema:

Nel caso di una FMEA di processo quello che viene messo sotto esame non è il prodotto ma le fasi di lavorazione che portano alla sua realizzazione. Si parte sempre scomponendo il prodotto nelle sue singole componenti, ma poi, per ognuna di esse deve essere esaminato il processo di realizzazione scomposto per fasi. Per ogni fase bisogna poi specificare la funzione (taglio, pressatura, molatura, curvatura, foratura, ecc.)

Ad esempio, per una semplice vite, il processo deve essere scomposto nelle fasi:

10. Accettazione della materia prima; 20. Decapaggio (bagno in acido per pulitura superficie); 30. Lubrificazione; 40. Trafilatura; 50. Stampaggio; 60.Tempra; 70. Trattamento termico; 80. Anotizzazione; 90. Controllo e inscatolamento;

100. Stoccaggio.

Come abbiamo già accennato nel paragrafo 4, se la vite è un prodotto di fornitura, la FMEA spetta al fornitore che è a tutti gli effetti responsabile della sua affidabilità. Ma non basta. Le varie componenti che costituiscono il prodotto devono essere assemblate. Ed anche per questo processo occorre una FMEA a cui devono partecipare, in via di principio, i responsabili di progetto dei vari componenti. Più in generale, un prodotto può essere visto come un sistema costituito a cascata da sottosistemi che vanno assemblati fino a raggiungere le singole componenti. Ogni assemblaggio è un processo che deve essere scomposto per fasi specificando le funzioni.

Per effettuare la FMEA viene utilizzato un modulo standardizzato valido sia per il prodotto che per il processo. In questa prima fase vengono riempite le prime due colonne

7. Fasi FMEA: Modi di Gusto Una volta definite le funzioni (e/o requisiti e/o caratteristiche) per ogni componente/fase di un sottosistema del prodotto dobbiamo cercare di individuare le possibili modalità di guasto. Prima di andare avanti cerchiamo di precisare meglio cosa si intende per guasto. Per guasto si intende un componente o sistema complesso a) non funzionante ; b) che non corrisponde alle specifiche previste di progetto/processo; c) che non espleta la funzione indicata nella tabella della FMEA. Considerando tale definizione, il guasto non è qualcosa che debba in ogni caso essere rilevato dal Cliente che utilizza il prodotto. Per modalità di guasto intendiamo invece la risposta alle domande: 1) Come potrebbe la componente/fase non essere conforme alle attese? 2) In che modo la componente/fase può perdere la capacità di assolvere alla funzione indicata?

Esempi di modalità di guasto di una componente sono:

USURA

PERDITA DI SERRAGGIO

PERDITA DI PERFORMANCE

ROTTURA DEFORMAZIONE CRENATURA PERDITA DI COMPONENTI

PERDITA DI INCOLLAGGIO PERDITA DI LIQUIDI VIBRAZIONI PERDITA DI COLORE

CORROSIONE DISALLINEAMENTO BRUCIATURA

Esempi di modalità di guasto di un processo sono:

MATERIA PRIMA ERRATA

DEFORMAZIONE DOPO TRATT. TERMICO

MATERIALE NON CORPI ESTRANEI CONFORME SOFFIATURA DI FUSIONE INTERFERENZA COLATA DIFETTOSA MONTAGGIO ERRATO POROSITA' ELASTICITA' INSUFFICIENTE IMPURITA' MATERIALE SALDATURA DIFETTOSA PARTICOLARE OMESSO IN FASE DI CRICCATURA MONTAGGIO STIRAMENTI LAMIERA FUORI TOLLERANZA FILETTATURA SEGNI UTENSILI/RIGATURE INCOMPLETA RIVESTIMENTO SUPERFICIALE FORO MANCANTE ERRATO RACCORDI DIMENSIONI NON A DISEGNO INSUFFICIENTI

TRATTAMENTO TERMICO NON CORRETTO CONTATTI DIFETTOSI VERNICIATURA INADEGUATA ROTTURA DI STAMPAGGIO MANCATA ADESIONE MANCATA CONNESSIONE COLLEGAMENTO ELETTRICO DIFETTOSO FUORI CENTRATURA FRAGILITA' RIVESTIMENTO SUPERFICIALE INADEGUATO CONDIZIONI PROVA ERRATE

RUGOSITA' ECCESSIVA

CONTROLLO ERRATO/MANCANTE

DANNEGGIAMENTO IN FASE DI TRASPORTO

RUGOSITA INSUFFICIENTE

DANNEGGIAMENTO IN FASE DI STOCCAGGIO

PUNTI CALDI/FREDDI

A questo punto alla tabella FMEA possiamo aggiungere una nuova colonna:

E’ fondamentale entrare nell’ottica che, i modi di guasto da riportare in tabella devono essere tutti quelli che si potrebbero verificare, indipendentemente dalla nostra propensione a considerarne alcuni molto improbabili o addirittura impossibili.

8. Team che effua la FMEA E’ il momento di individuare gli effetti dei possibili modi di guasto. DFMEA. Ad esempio, una cricca in una saldatura tra la flangia e uno dei tubi di scarico può provocare la fuoriuscita di gas di scarico in un punto improprio e come effetto può avere:

1. Rumorosità; 2. Vibrazioni; 3. Perdita di potenza; 4. Entrata di gas di scarico nell’abitacolo; 5. ecc.

L’effetto del modo di guasto rappresenta la manifestazione effettiva del problema così come lo percepisce il Cliente. Per cliente possiamo intendere l’utilizzatore finale del prodotto, oppure un cliente intermedio del processo di realizzazione del prodotto stesso. Ad esempio, se la fabbrica di

motoseghe assembla solo le componenti acquistate da vari fornitori, esso rappresenta il cliente del fornitore di carburatori. L’effetto del modo di guasto dovrebbe sempre essere indicato in termini di sistema (la motosega), sottosistema (il carburatore) e componente (valvola a farfalla). Una valvola difettosa impedisce un ingresso adeguato d’aria per comporre la miscela col carburante. Questo problema impedisce al carburatore di funzionare adeguatamente e come conseguenza la motosega tende a spegnersi continuamente ed ha difficoltà con l’accensione. Dunque si ha un degrado delle prestazioni del prodotto che a sua volta causa insoddisfazione nel cliente finale che lo ritiene di scarsa qualità.

PFMEA. L’effetto di un modo di guasto in un processo è quello che viene percepito in una fase di lavorazione successiva a quella in cui si verifica il guasto. Una flangia con un foro in posizione non corretta, impedisce al sistema a cui essa appartiene di essere assemblato adeguatamente ad un altro sistema. In altre parole, il modo di guasto (foro fuori centratura) causa l’effetto su una fase successiva di lavorazione (l’assemblaggio di due sistemi).

Esempi di effetti di modi di guasto su un veicolo rilevati dall’utilizzatore finale

ARRESTO

PRESTAZIONI INSUFFICIENTI

MANCATO FUNZIO (COMPONENTI)

OPERAZIONE INTERMITTENTE (COMPONENTI

DIFETTO ESTETIO

SURRISCALDAME

RUMOROSITA'

PERDITA ACQUA/OLIO

SFORZO ECCESSIV MANOVRA

DIFFICOLTA' CHIUSURA/APERTURA SPIA AVARIA ACCESA

INFILTRAZIONI GAS DI SCARICO / VAPORI COMB. ORIENTAMENTO ERRATO FARI

CONSUMO ACQUA

Ci sono poi effetti che riguardano più propriamente la sicurezza:

GUIDA DIFFICILE MANCATO COMANDO ACCELERAZIONE

CATTIVA TENUTA DI STRADA

MANCATO COMANDO DE

RISCHIO INCENDIO

PERDITA VISIBILITA' CON

RISCHIO PER TERZI NON TRASPORTATI FRENATA MANCANTE/NON EMISSIONI/FUMOSITA' ECCESSIVA CORRETTA PERDITA PERCEZIONE VEICOLO

RISCHIO PER CONDUCENTE/PASSEGGE AVVIAMENTO ACCIDENTA VEICOLO

Aggiorniamo ora la nostra scheda della FMEA.

9. Fasi FMEA: Gravità dei Modi di Guasto (G) Naturalmente, non tutti i modi di guasto hanno lo stesso effetto sul Cliente. E’ importante, quando si effettua la FMEA, non solo prevedere i modi di guasto e i suoi effetti ma anche valutare la gravità di quest’ultimi. Ciò è necessario al fine di modificare il processo o il progetto solo in quei casi dov’è realmente indispensabile, in modo da evitare costi inutili e perdite di tempo. Per stimare la gravità dell’effetto dei modi di guasto è stata introdotta una scala da 1 a 10 che indica cosa percepisce, o potrebbe percepire, il cliente con i cinque sensi, basandosi anche sui rischi a cui potrebbe essere sottoposto. Qui di seguito la tabella usata dalla General Motors per la DFMEA e la PFMEA:

GRAVITA' DELL'EFFETTO PERCEPITA DAL CLIENTE Quando l’effetto del Modo potenziale di guasto PERICOLO influisce senza preavviso sul funzionamento sicuro SENZA del veicolo e / o comporta la mancata osservanza PREAVVISO della regolamentazione governativa. PERICOLO CON Quando l’effetto del Modo potenziale di guasto

EFFETTO

GRAVITA' DELL'EFFETTO SUL PR Può mettere in pericolo l'operatore (m montaggio) senza preavviso. Fermo lin Può mettere in pericolo l'operatore (m

influisce con preavviso sul funzionamento sicuro del montaggio) con preavviso. Fermo line PREAVVISO veicolo e / o comporta la mancata osservanza della regolamentazione governativa. Il 100% del prodotto deve essere scart MOLTO ALTO Veicolo fermo un reparto di riparazione con un tempo maggiore di un'ora. Il prodotto deve essere selezionato, e u Veicolo operativo ma con una forte riduzione delle del 100%) deve essere scartata. Oppur ALTO performance. Il Cliente è molto insoddisfatto. parte di esso deve essere riparato nel r con un tempo tra mezz’ora e un’ora. Una parte (meno del 100%) del prodot Veicolo operativo ma con confort e/o costi di MODERATO scartato senza selezione o inviato al re riparazione inaccettabili. Cliente insoddisfatto. (tempo di riparazione meno di mezz’o Veicolo operativo ma con confort e/o costi di Il 100% del prodotto deve essere rilav BASSO riparazione accettabili. Leggera riduzione delle fine linea senza essere inviato nel repa performance. Cliente un pò insoddisfatto. Presenza di cigolii, vibrazioni, sibili, rumorini vari. Il prodotto deve essere selezionato. Un MOLTO BASSO Difetti notati dalla maggior parte dei clienti (più del essere rilavorata (meno del 100%) ma 75%). Presenza di cigolii, vibrazioni, sibili, rumorini vari. Una parte (meno del 100%) deve esser MINORE Difetti notati dal 50% dei clienti. linea, fuori postazione, senza produzio Presenza di cigolii, vibrazioni, sibili, rumorini vari. Una parte (meno del 100%) deve esser MOLTO MINORE Difetti notati dal 25% dei clienti. linea, in postazione, senza produzione Piccoli inconvenienti sull’operatore o NESSUNO Effetto non notato lavoro senza conseguenze sostanziali

Naturalmente ogni azienda può rimodellare questa tabella al proprio prodotto. Aggiorniamo la nostra tabella FMEA col nuovo parametro:

10. Fasi FMEA: Cause potenziali dei modi di guasto Questa fase è il cuore della FMEA e bisogna sempre fare attenzione a non scambiare i modi di guasto per le cause che le hanno provocato altrimenti non si risale alla vera origine del problema. Per effettuare questa analisi si possono utilizzare metodologie come il “DIAGRAMMA CAUSAEFFETTO” o “L’ALBERO DEI GUASTI”. Nella tabella FMEA bisogna elencare tutte le possibili cause per ogni modo di guasto. Le cause dovranno essere descritte in maniera coincisa, ma il più completa possibile, così che i rimedi siano orientati a cause pertinenti. In altre parole, la causa dell’anomalia evidenzia le ragioni per le quali il prodotto/processo si guasta; va ricercata essenzialmente in una non adeguatezza del Progetto / Processo agli obiettivi, oppure in una omissione.

Vediamo qualche esempio di cause di modi di guasto per una DFMEA indicate dalla GM: MATERIALE PREVISTO NON ADEGUATO ALL'USO DIMENSIONE COMPONENTE SUPERORE/INFERIORE AL NECESS...