AMEF

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[Escriba texto]

Unidad IV. AMEF.

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[Escriba texto]

IV El Análisis de Modo y Efecto de Fallas. 4.1 Antecedentes. El Análisis de Modo y Efecto de Fallas conocido como AMEF en español o FMEA del inglés Failure Mode and Effects Analysis se desarrolló y utilizó en la década de los años 1960’s en Estados Unidos de Norteamérica por ingenieros relacionados con el tema de confiabilidad de sistemas militares. Existen algunas herramientas o metodologías que se podrían establecer como los antecedentes directos del AMEF, como el Árbol de Fallas, pero fue en la década de los sesentas cuando se desarrolló esta poderosa herramienta, que incluso llevó a la definición de una norma militar en Estados Unidos de Norteamérica, denominada Mil-Std-1629 en la que se define la metodología de aplicación del AMEF. Así también la Sociedad de Ingenieros Automotríces, organización norteamericana mejor conocida por sus siglas SAE del inglés Society of Automotive Engineers, desarrolló la norma SAE J1739 que establece los lineamientos para el desarrollo de AMEF en el sector automotriz. Las normas anteriores son tan solo algunas que incluyen esta herramienta. Habrá que establecer que la industria automotriz ha impulsado el uso del AMEF, ya que primero con la norma QS-9000 y luego con la norma ISO 16949:2009 Sistemas de Gestión de Calidad –Requerimientos particulares para la aplicación de ISO 9001:2008 para organizaciones automotrices de partes para producción y servicios relevantes, que la sustituyó y a través de la que las ensambladoras de autos solicitan a sus proveedores que conduzcan AMEFs de producto y de diseño en un esfuerzo para eliminar fallas potenciales. Esta norma fue revisada en 2013 y seguramente en los próximos meses se publicará una nueva versión 4.2 ¿Qué es el AMEF? Quality Associates International, define al AMEF como “una metodología utilizada para identificar los modos potenciales de falla en un sistema, producto u operación de manufactura causados por deficiencias en los procesos de diseño, de manufactura o de ensamble”. Por lo tanto, el AMEF es una herramienta que se aplica para evitar que los problemas ocurran. Cuatrecasas lo define como “una metodología que permite analizar la calidad, seguridad y/o fiabilidad del funcionamiento de un sistema, tratando de prevenir problemas futuros de calidad”. El AMEF es uno de esos aspectos en el campo de la calidad, que representan claros ejemplos de la aplicación del sentido común a la calidad. Se puede establecer con seguridad cómo puede fallar un producto, una operación y entonces definir acciones para evitar que eso suceda; así entonces, el desarrollo del AMEF lo ha convertido en una metodología sistemática sumamente efectiva. De acuerdo a Cuatrecasas, el AMEF “contribuye a la mejora de la fiabilidad y del mantenimiento óptimo de un producto o sistema a través de la investigación de los puntos de riesgo, para reducirlos a un mínimo mediante acciones apropiadas”. Para comprender mejor el AMEF, se presenta la figura 4.1 en la que se puede observar como un sistema, se puede descomponer en los sub-sistemas que lo componen, en los módulos y en las causas que los originan.

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[Escriba texto]

Figura 4.1 Representación de la desintegración de los elementos de un producto o servicio.

De esta forma, el AMEF representa un método poderoso y documentado que establece de manera estructurada y formal el pensamiento de los analistas en términos de:

Lo que pudiera salir mal.

Qué es lo que podría causar que saliera mal.

Qué efectos se tendrían como consecuencia. Como se podrá apreciar hasta ahora y posteriormente cuando se haya desarrollado todos los detalles del AMEF, su aplicación puede ser de gran apoyo para los propósitos de competitividad de cualquier organización, pero su máximo aprovechamiento no se alcanzará si no existe un sistema de calidad que lo soporte. 4.3 Los beneficios del AMEF. El propósito u objetivo del AMEF es buscar todas las formas en que un proceso o producto pueden fallar, recordando que:

a) Las fallas no se limitan a los problemas con el producto mismo, ya que las fallas pueden ocurrir debido a aplicaciones incorrectas del usuario y esos tipos de falla también deben incluirse en el AMEF.

b) Todo lo que se haga para asegurar que el producto trabaje correctamente, independientemente del usuario, permitirá estar más cerca de lograr la satisfacción del cliente.

De manera general se podría establecer que los beneficios claros y directos de la aplicación sistemática del AMEF son:

o Identificar y anticipar fallas potenciales. o Identificar las causas potenciales de las fallas. o Priorizar las fallas. o Emprender acciones para reducir, mitigar o eliminar fallas. o Reducir de manera significativa los costos mediante la identificación de mejoras en el

diseño y en los procesos. o Mejorar la calidad y confiabilidad de productos y procesos. o Generar procesos y productos más robustos. o Reducir significativamente costos potenciales de garantía debido a mejoras en los

procesos y/o productos al cumplir de forma adecuada con su desempeño.

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[Escriba texto]

Es importante mencionar que además del AMEF clásico, es común incluir un análisis de criticidad y que lleva el nombre de AMEFyC, que en inglés sería FMECA de Failure Modes, Effects and Criticality Analysis. 4.4 Tipos de AMEF. Hay dos aplicaciones básicas:

1) Procesos. Su propósito sería descubrir problemas relacionados a la manufactura del producto.

2) Productos/ Diseño. El objetivo de un AMEF de producto o diseño es descubrir problemas que resultarán en riesgos de seguridad, malfuncionamiento o a una vida corta.

El AMEF de productos o diseños puede conducirse en diferentes fases del ciclo de vida del producto (diseño preliminar o final, en la fase de prototipos) o en un producto que ya incluso es parte de la línea de la empresa. 4.5 Conceptos clave. Un modo de falla es la forma en la que una unidad, sistema, artículo puede fallar (por ejemplo, ruptura). Una causa de falla es la razón o causa para un modo de falla dado (por ejemplo, corrosión). Un efecto de falla es la consecuencia de cada modo de falla en una unidad, sistema, etc., (por ejemplo, mal funcionamiento, goteo, etc.). Puede aplicar para un número de modos de falla. La severidad o gravedad de los efectos puede evaluarse solamente en términos de las consecuencias potenciales de la falla sobre la gente que usa o elabora el sistema. Y así, el índice de gravedad es una valoración del perjuicio o daño ocasionado al cliente siempre que se obtenga el efecto de falla. La tasa o índice de ocurrencia o frecuencia, representa un estimado basado en el conocimiento disponible de la probabilidad de ocurrencia de la causa de falla y que esta produzca el modo de falla. La tasa de detección se define como un factor que refleja qué tan difícil es detectar un modo de falla antes de que la unidad deje la fábrica y llegue al cliente. Finalmente, el Índice de Prioridad de Riesgo –IPR, representa el indicador final que permite calificar la falla y sus consecuencias a través de los tres índices parciales que son: Frecuencia, Severidad y Detección. ¿Cómo se calcula el Índice de Prioridad de Riesgos –IPR? Haciendo uso de la información y el conocimiento del proceso o el producto, cada modo de falla y efecto potencial es calificado en tres factores:

Gravedad o severidad, que es la consecuencia si la falla ocurriese.

Frecuencia, que es la probabilidad de que la falla ocurra.

Detección que es la probabilidad de que la falla sea detectada antes de que se de el impacto de la falla.

Entonces el IPR se calcula simplemente multiplicando la calificación de Gravedad, la probabilidad de Ocurrencia y la probabilidad de Detección.

31

[Escriba texto]

IPR = G x F x D Los modos de falla con los IPR más altos deben atenderse primero, aunque habría que prestarse atención a aquellos casos en los que la calificación de Gravedad es alta independiente del valor del IPR. Una vez que se ha iniciado una acción correctiva, se debe determinar un nuevo IPR con las nuevas calificaciones asignadas a Gravedad, Frecuencia y Detección. 4.6 Aplicación. Ya antes se mencionó que había básicamente dos tipos de AMEF, por lo tanto, se puede esperar la aplicación del AMEF a algunas situaciones diferentes como son:

a) Aplicaciones al diseño de nuevos productos o a los ya existentes. b) Aplicaciones sobre los procesos de producción. c) Aplicaciones sobre los medios de producción (máquinas, herramental, motores, etc.).

En términos generales, se aplican los mismos principios y solo existen algunas pequeñas diferencias entre las tres situaciones que pueden ser atacadas con el AMEF. Los pasos para desarrollar un estudio AMEF.

1. Toma de conciencia de la necesidad de aplicar una herramienta como el AMEF. 2. Capacitación inicial a la gente. 3. Integración de un equipo (temporal, multidisciplinario y vertical) en base a la naturaleza del

caso. 4. Definición de criterios de aplicación del AMEF en relación a los factores de Severidad,

Ocurrencia y Deyección y que pueden estar en función de alguna norma a ser utilizada. 5. Definición del formato o documento de trabajo. Ver Tabla 4.1. 6. Revisión del proceso. 7. Aplicación de la tormenta de ideas para definir los modos de falla. 8. Elaboración de una lista de los efectos potenciales de cada modo de falla. 9. Asignación de una calificación de severidad o gravedad a cada efecto. 10. Asignación de una calificación de frecuencia para cada modo de falla. 11. Asignación de una calificación de detección para cada modo de falla y/o efecto. 12. Calculo del índice de prioridad de riesgo para cada efecto. 13. Asignación de prioridades a los modos de falla para definir acciones. 14. Efectuar acciones para eliminar o reducir los modos de falla de alto riesgo. 15. Calculo del nuevo IPR resultante conforme los modos de falla se han reducido o eliminado. 16. Presentación de avances y reportes a lo largo del desarrollo del caso. 17. Estandarización de los resultados alcanzados.

El documento o formato de trabajo es definido por la empresa, pero en términos generales puede seguir la forma representada en la Tabla 4.1.

32

[Escriba texto]

Etapa del proceso / producto

Modo potencial de falla

Efectos potenciales

de falla G

Causas potenciales

F Controles actuales

D IPR Acciones

recomendadas Responsable

Acciones tomadas

G F D IPR

Desarrollo inicial del AMEF Plan de acción

tendientes a la mejora Ejecución de la mejora

Tabla 4.1. Formato de trabajo clásico para documentar el AMEF.

Al final del material se presenta un ejemplo de formato en blanco y un ejemplo de aplicación. La asignación de calificaciones a los elementos de Gravedad, Frecuencia y Detección, mencionados en los pasos 9 al 11, deben ser definidos por el equipo responsable del desarrollo del AMEF. En ausencia de norma que guíe esta operación, el equipo definirá los criterios que considere representa mejor los casos bajo estudio. En las Tablas 4.2 a 4.4 se presentan ejemplos de calificaciones para cada uno de los factores mencionados.

Valor de Gravedad Descripción Criterio

1 Ninguna Ningún efecto

3 Mínima Daños mayores que $15,000 y hasta $150,000

7 Moderada Daños mayores de $150,000 y hasta $1 500,000

10 Extrema Pérdidas de vidas sin aviso previo o daños superiores a $1 500,000

Tabla 4.2. Ejemplo de criterios de Gravedad

Valor de Frecuencia

Descripción Criterio

1 Muy poco probable 1 en 10,000

3 Poco probable 1 en 1,000

7 Probable 1 en 100

10 Altamente probable 1 en 10

Tabla 4.3. Ejemplo de criterios de Frecuencia.

Valor de Detección Descripción Criterio

1 Casi cierto P(detección) 0.95

3 Probable 0.50 P(detección) 0.95

7 Posible 0 P(detección) 0.50

10 No posible P(detección) = 0

Tabla 4.4. Ejemplo de criterios de Detección

Fuente: Las tablas 4.2 a 4.4 fueron tomadas y adaptadas de Kubiak, T.M. (2014).

33

[Escriba texto]

En algunos casos, se tienen ya definidos los criterios. Tal es el caso de la industria automotriz. A continuación se presentan a manera de ejemplo los criterios de calificación y clasificación de los lineamientos de la norma SAE J1739. Gravedad.

No. Descripción Criterio

1 Ninguna Efecto despreciable

2 Muy pequeña Ajuste y fin /El artículo no cumple con los requisitos. El defecto es notado por pocos clientes(menos del 25 %).

3 Pequeña Ajuste y fin / El artículo no cumple con los requisitos. Defecto notado por el 50 % de los clientes.

4 Muy baja Ajuste y fin / El artículo no cumple con los requisitos. Defecto notado por la mayoría de los clientes (más del 75 %).

5 Baja Vehículo / Unidad que puede operar pero las partes de comodidad / conveniencia son inoperables. Cliente un tanto insatisfecho.

6 Moderada Vehículo / Unidad que puede operar pero las partes de comodidad / conveniencia son inoperables. Cliente insatisfecho.

7 Alta Cliente muy insatisfecho.

8 Muy alta Vehículo / Unidad que no puede operar (perdida de la función principal).

9 Peligrosa con aviso

Muy alta calificación de gravedad cuando un modo potencial de falla afecta la operación segura del vehículo y / o involucra el incumplimiento con regulaciones oficiales con aviso previo.

10 Peligrosa sin aviso previo

Muy alta calificación de gravedad cuando un modo potencial de falla afecta la operación segura del vehículo y / o involucra el incumplimiento con regulaciones oficiales sin aviso previo.

Detección.


1 Casi siempre El Control del Diseño detectara casi siempre una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

2 Muy alto Posibilidad muy alta de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

3 Alto Alta posibilidad de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

4 Moderadamente alto

Posibilidad moderadamente alta de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

5 Moderado Posibilidad moderada de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

6 Bajo Posibilidad baja de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

7 Muy bajo Muy baja posibilidad de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

8 Remoto Remota posibilidad de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

9 Muy remoto Muy remota posibilidad de que el Control del Diseño detectará una causa/mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla.

10 Absolutamente imposible

Control del Diseño no detectará y/o podrá una causa / mecanismo potencial y el subsecuente modo de falla; o no hay Control del Diseño.

34

[Escriba texto]

Frecuencia.


1 Remoto: La falla es improbable

<= 0.01 por mil vehículos/unidades

2 Bajo: Pocas fallas relativamente

0.1 por mil vehículos/unidades

3 Bajo: Relativamente pocas fallas

0.5 por mil vehículos/unidades

4 Moderado: Fallas ocasionales

1 por mil vehículos/unidades





7 Alto: Fallas frecuentes


8 Alto: Fallas frecuentes


9 Muy alto: Fallas recurrentes


10 Muy alto: Fallas recurrentes

>= 100 por mil vehículos/unidades

Como ya se ha mencionado, una variante del AMEF es aquel que contempla el Análisis de Criticidad y este sólo considera dos aspectos: 1) La gravedad del efecto. 2) La posibilidad de cada evento en términos de un valor probabilístico. Por ejemplo, en la norma Mil-Std 1629, las categorías de la gravedad están definidas como se puede observar en la tabla.

Categoria Descripción Características

I Catastrófico Una falla que puede causar la muerte o pérdida del sistema del armamento.

II Crítico Una falla que puede provocar daños severos a la gente, a las propiedades o daños importantes al sistema que implicará la pérdida de la misión.

III Importante Una falla que puede causar daños menores a la gente, a las propiedades, o daños menores al sistema que resultará en un retraso o pérdida de disponibilidad o degradación de la misión.

IV Menor Una falla que no es lo suficiente seria para causar daños a la gente, a las propiedades o a los sistemas pero que resultará en un mantenimiento o reparación no programada.

Así también están definidas las categorías para la Frecuencia:

Categoria Descripción Características

Nivel A Frecuente Una alta probabilidad de ocurrencia durante el tiempo de operación del artículo, con una probabilidad de ocurrencia de hasta 0.20.

Nivel B Razonablemente

probable

Una probabilidad moderada de ocurrencia durante el tiempo de operación del artículo, siendo la probabilidad más de 0.10 pero menos de 0.20.

Nivel C Ocasional Una probabilidad de ocurrencia ocasional durante el tiempo de operación del artículo con una probabilidad de más de 0.01 pero menos de 0.10.

Nivel D Remoto Una escasa probabilidad de que ocurra una falla durante el tiempo de operación del artículo de más de 0.001 pero menos de 0.01.

Nivel E Extremadamente

improbable

Una falla cuya probabilidad de ocurrencia es prácticamente cero, siendo para fines prácticos menor a 0.001.

35

[Escriba texto]

( ) Sistema ( ) Subsistema

( ) Componente

Equipo, integrantes:

X Modo

potencial

de falla

Efecto(s) potencial de

falla

G Causa(s)

potenciales de

falla

F Forma de detección D IPR Accion(es)

recomendada(s)

Responsabilidad y

fecha comprometida

para su conclusión

Resultados de la acción

Función Acciones tomadas G F D IP

R

36

[Escriba texto]

Función

Modo

potencial

de falla

Efecto(s) potencial

de falla G

Causa(s) /

Mecanismo(s)

potenciales de

falla

F Controles actuales

del diseño D IPR

Acciones

recomendadas

Responsabilidad y

fecha definida

para su conclusión

Resultados de la acción

Acciones tomadas G F D IPR

Ingreso y salida

del vehículo.

Protección para

el ocupante del

tiempo, ruido e

impactos

laterales.

Estructura de

soporte para

mecanismos

incluyendo

espejo, bisagras,

seguro y

manivela de

ventana.

Proporciona una

superficie

adecuada para

unidades de

apariencia –

pintura y piezas

acojinadas..

Corrosión

interior de

la parte

inferior

de las

puertas.

Deterioro en la vida

de la puerta

conduciendo a:

Apariencia

insatisfactoria debido

a la oxidación.

Función

insatisfactoria de los

mecanismos en el

interior de la puerta.

7 El canto superior

de la aplicación

de la cera

protectora

especificada para

los lienzos de la

puerta es

demasiado baja

6

Prueba de durabilidad

general del vehículo.

T-118

T-109

T-301 7 294

Incorporar

pruebas de

laboratorio de

corrosión

acelerada.

Ingeniería de

Diseño.

2/25/2007

En base a los resultados de la

prueba (Prueba No. 148)

especificación o canto del eje

superior se incrementó 125

mm. 7 2 2 28

Insuficiente

espesor de cera

especificado.

4

Prueba de durabilidad

general del vehículo.

Idem.

Detección.

7 196

Incorporar

pruebas de

laboratorio de

corrosión

acelerada.

Ingeniería de

Diseño.

3/28/2007

Los resultados de la prueba

(Prueba No. 148) mostraron

que el espesor especificado es

adecuado.

7 2 2 28 Conducir

Diseño de

Experimentos

sobre el espesor

de la cera.

Ingeniería de

Diseño.

3/28/2007

El Diseño de Experimentos

muestra un 25 % de variación

aceptable en el espesor

especificado.

Formulación

especificada de

cera inapropiada. 2

Pruebas físicas y

químicas de

laboratorio.

Reporte No. 1265

Detección.

2 28

7 2 2 28

El aire atrapado

impide el acceso

de la cera a las

esquinas y a los

cantos.

5

Diseño e investigación

sobre el incorrecto

funcionamiento del

dispositivo de rocío..

Deteccion.

8 280

Incorporar un

equipo de

evaluación

utilizando

equipo de rocio

y la cera

especificada.

Ingeniería de

Diseño &

Operaciones de

ensamble.

3/28/2007

En base a la prueba, se

incorporarán orificios de

ventilación adicionales en

áreas afectadas. 7 1 3 21

La aplicación de

la cera taponea

los orificios de

drenaje en la

puerta.

3

Prueba de laboratorio

usando la aplicación de

cera y tamaño de

orificio tomando la “el

peor de los casos”.

Detección.

1 21

7 3 1 21

Espacio

insuficiente entre

las puertas para

el dispositivo de

rocío. 4

Plano de evaluación del

acceso del dispositivo

de rocío.

Detección

4 112

Incorporar un

equipo de

evaluación de

un diseño que

permita el

acceso de la

cabeza del

dispositivo de

rocio.

Ingeniería de

Diseño &

Operaciones de

ensamble

3/28/2007

La evaluación mostró un

acceso adecuado.

7 1 1 7

37

[Escriba texto]

Referencias bibliográficas: ISO/TS 16949:2009 Quality management systems -- Particular requirements for the application of ISO 9001:2008 for automotive production and relevant service part organizations. ISO. Suiza. Kubiak, T.M. (2014). “Conducting FMEAs for results”. Quality Progress, Junio, pp. 42-45. Estados Unidos de Norteamérica. Military Standard 1629A – Procedures for perfoming a failure mode, effects and criticality analysis. (1980). Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica.

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