8.3. FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)

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1 seu produto nas unidades respectivas de cada grandeza, isto é, o produto tem $4,50 na característica "custo", 170 mm na característica "dimensão", e assim por diante. As colunas "concorrente };' e "concorrente B" são as comparações de cada característica da qualidade com os produtos concorrentes. Por exemplo, o abridor do "concorrente};' custa $1,60, o do "concorrente B" custa $1,99, e o abridor em desenvolvimento custará $4,50. Finalmente, a "qualidade projetada" é a meta que a empresa determinará para cada característica. No caso da característica da qualidade "custo", o objetivo é reduzir para $2,50 de forma que o produto torne-se mais competitivo no mercado. É necessário observar que cada qualidade projetada, ou o que deve ser priorizado (onde deverá ser investido esforços e recursos), deve ser orientada pela importância absoluta da característica da qualidade, calculada anteriormente, em conjunto com a comparação do desempenho do "produto da empresa" em relação ao(s) concorrente (s). A última linha, "unidades" são as expressões das grandezas que cada característica da qualidade é avaliada, uma vez que as características da qualidade devam ser mensuráveis FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) FMEA significa Fai!ure Mode Effects Ana!Jsis, ou seja, são as iniciais em inglês para o que pode ser traduzido como "Análise dos Modos de Falhas e seus Efeitos" ou "Análise dos Modos e Efeitos das Falhas". Também é conhecida como Potentia! Fai!ure Mode, Effect, and Critica!ity Ana!Jsis (PFMECA), mas é mais comum ente conhecida como FMEA. Essa metodologia foi inicialmente desenvolvida nos anos 60 pela NASA, para obter maior confiabilidade nos projetos da indústria aeroespacial. Posteriormente, a técnica foi incorporada por outros setores industriais, mais especificamente nas indústrias aeronáutica e nuclear. No final dos anos 60, a Ford americana identificou a necessidade do uso de uma técnica estruturada para detectar e prevenir problemas em potencial. Foi então feita a implantação do FMEA para projetos, utilizada para considerar que toda e qualquer falha potencial fosse levada em conta no desenvolvimento de projetos novos, modificados ou regulares. Pouco mais tarde, em 1972, a Ford desenvolveu um programa de confiabilidade no qual incluía um módulo de treinamento da aplicação de FMEA para processos. Nos anos 80, passou a ser muito usada na indústria automobilística em geral, estendendo-se para seus fornecedores na indústria de autopeças. Conceitualmente, a FMEA é um método analítico para identificar e documentar de forma sistemática falhas em potencial, de maneira a eliminá-ias ou reduzir sua ocorrência, através de uma metodologia estruturada que pode ser aplicada durante o estágio de desenvolvimento de novos produtos (mas também para produtos regulares) ou processos (novos e atuais, ou seja, já implantados). Na verdade, existem basicamente três tipos: FMEA de Sistema, FMEA de Projeto e FMEA de Processo. O FMEA de Sistema é usado para analisar sistemas e subsistemas na fase de concepção. Concentra-se nos modos de falhas potenciais associados às funções do sistema, causados por deficiências de projeto, incluindo interações entre os elementos do próprio sistema e interação com outros sistemas. Seus objetivos são: Selecionar a alternativa ótima de projeto; Estimar se a alternativa escolhida pode atingir a confiabilidade almejada; Identificar modos de falhas potenciais causados pela interação com outros sistemas; Auxiliar no desenvolvimento de técnicas de gerenciamento de diagnóstico e falhas.

2 o FMEA de Projeto é geralmente conduzido quando o detalhamento do projeto está disponível. Deve ser baseado no FMEA de Sistema, é mais detalhado, e envolve a análise de causas específicas de falhas em componentes individuais. Seus objetivos incluem: Identificar os modos de falha no início do desenvolvimento do projeto; modo de falha é a maneira pela qual uma falha ocorre no componente ou sistema. Alguns exemplos típicos de modo de falhas são: Fadiga Deformação Desgaste (prematuro) Estabelecer prioridade para as ações de melhoria; Documentar as razões das alterações de projeto do produto para orientar futuros desenvolvimentos; Fornecer informações para ajudar a desenvolver programas de testes de verificação de projeto; Auxiliar na seleção de materiais e processos de fabricação. O FMEA de Processo é usado para analisar processos de fabricação e de montagem. Deve ser conduzido quando o processo de fabricação já foi definido. Pode ser usado quando o processo foi alterado ou mesmo para analisar questões de qualidade relacionadas a eles. Dentre seus objetivos, pode-se citar: Identificar as deficiências nos processos para permitir implantação de controle para redução de ocorrência de produtos defeituosos; Identificar parâmetros críticos e relevantes dos processos, auxiliando na elaboração de planos de controle; Estabelecer prioridade para as ações de melhoria; Documentar as razões das alterações de projeto do produto para orientar futuros desenvolvimentos. Uma falha significa que um componente, ou o sistema como um todo, não atende às especificações ou não cumpre os requisitos funcionais definidos no projeto. Por sua vez, o Colapso Trinca Redução de peiformance Desalinhamento Vibração Etc. Deve ser notado que as falhas em potencial são expressas em termos "físicos" e não como sintomas sentidos pelo cliente. A partir da ocorrência de determinada falha, seus efeitos devem ser descritos tendo em vista como o cliente a notará. Os efeitos devem sempre ser descritos em termos do desempenho do produto ou sistema, como por exemplo: Ruído Operação intermitente Parada de operação Falta de segurança Instabilidade

3 As causas das falhas são os motivos pelos quais elas ocorrem, associadas a cada modo de falhas. Exemplos de causas de falhas são: D Projeto de Produto FMEA D Revisão de Projeto de Produto Cliente Aplicação CD D Processo D Revisão de Processo Data I I Produto IProcesso 0 Fornecedor I Áreas envolvidas Nome do Data elaboração Item Componente _1_1- Atual ou Processo Falhas Possíveis Índices Modo Efeito(s) Causa(s) Controles O G D R Sobrecarga Manutenção inadequada Etc. o conceito de risco é usado para avaliar e definir os mecanismos para eliminar as falhas. Na realidade, o fator de risco é calculado como função das conseqüências das falhas em potencial (gravidade), probabilidade delas acontecerem (ocorrência), além da probabilidade de serem detectadas. Existem, portanto, índices de ocorrência, gravidade, e detecção, que são usados para análise de cada falha. Os resultados são registrados em um formulário padronizado, como no exemplo da Figura 8.12, seguida pelas instruções de preenchimento. 0 (2) Os campos para preenchimento indicados no formulário são: I CD - Indicar se a FMEA é para Produto ou Processo, assinalando se é indicado para novos produtos/processos ou revisão de produtos/processos. o -Este campo corresponde ao cabeçalho do formulário e deve ser preenchido o nome do produto ou processo, cliente e fornecedor, aplicação do produto, áreas envolvidas, etc. Pode também constar o nome dos membros da equipe. o - Numeração seqüencial correspondente ao item. o - Além do nome do componente ou processo, pode ser preenchido o código definitivo ou código do protótipo. Também pode ser preenchido a função do componente. - Indicar o tipo de falha que pode ocorrer. O modo de

4 falha é a resposta para a questão: Como o componente ou sistema poderá - Indicar a conseqüência da falha. O efeito da falha é a resposta à questão: O que a falha pode ocasionar? o -Indicar os motivos pelos quais a falha ocorre. A causa da falha é a resposta à questão: O que provoca tal falha? ou Porque tal falha ocorre? - Listar os controles que pretendem prevenir a causa de uma falha ou detectar sua causa ou modo de falha. Determinar Ocorrência Gravidade Detecção os índices: - Indicar os índices de ocorrência (O), gravidade (G), e detecção (D), descritos a - Calcular o fator de risco, através da multiplicação dos índices anteriores. um processo A seguir é detalhada a seqüência para elaboração de de FMEA Seqüência para Elaboração de um Processo de FMEA A Figura 8.13 sugere uma seqüência da FMEA, detalhada na seqüência. para elaboração 1º - Definição da Equipe A primeira etapa na elaboração do processo da FMEA é a definição da equipe responsável pela execução. A exemplo da aplicação do QFD, a elaboração do FMEA depende de um envolvimento de pessoal proveniente de várias funções na organização. Dessa forma, a equipe deve ser formada com membros de diversos setores da empresa, tais como: marketing; vendas, engenharia de produto e processo, qualidade, compras, e produção, dentre outras áreas. Deve ser nomeado um responsável pela coordenação dos trabalhos, elaborado um cronograma de atividades prevendo prazos de conclusão dos trabalhos, e divididas as tarefas entre os membros do grupo. 2º - Definição dos Itens Em seguida, deve-se identificar os itens que serão considerados. Conforme descrito anteriormente, a FMEA pode ser conduzida para produtos ou processos em fase de concepção ou aqueles que já se encontram implantados. Se forem produtos ou processos novos, deve-se identificar os componentes (ou etapas do processo) que a equipe tem menor conhecimen-

5 to. Deve-se levantar os produtos ou processos semelhantes já implantados têm apresentado na empresa, a fim de detectar-se quais são os que mais falhas. Além desses fatores, deverão ser levantados quais componentes do produto ou etapas do processo são mais críticos sob o ponto complexidade. No caso de produtos de vista funcional ou de ou processos já implantados, deve-se selecionar aqueles que apresentam mais falhas, através de relatórios internos do controle de qualidade, ou externos da assistência técnica ou relatórios de reclamações de clientes. Deve-se também determinar-se quais são os itens mais críticos, ou seja, aqueles em que suas falhas terão maior conseqüência sobre o sistema como um todo. Para cada item escolhido devem ser ainda definidos os itens de controle, identificada a função de cada componente e respectivas metas de desempenho, ou indireta com outros. e verificado quais os itens que têm relação direta Na seqüência, os dados devem ser coletados. A equipe deve reunir todas as informações possíveis sobre o item em estudo (produto ou processo), tais como: desenhos, memoriais de cálculo, especificações de materiais, normas internas ou externas (nacionais ou internacionais), procedimentos de ensaio e inspeção, fluxogramas do processo, roteiros de fabricação, FMEAs realizados em produtos ou processos similares, registros internos e externos de falhas, dados de Controle Estatístico do Processo, dentre outros. A partir dessas informações, deve ser determinado os procedimentos para documentação dos trabalhos e registros das etapas de execução do FMEA. 4º - Identificação dos Modos de Falhas e seus Efeitos Em função dos dados reunidos anteriormente, todos os possíveis modos de falha e seus efeitos devem ser identificados e registrados a fim de avaliar-se, posteriormente, sua gravidade. Os "modos de falha" são os eventos que conduzem a uma diminuição parcial ou suspensão total da função de um produto ou processo, dentro de suas metas de desempenho. Os "efeitos das falhas" são as maneiras como os modos de falha afetam o desempenho do sistema, sob o ponto de vista do cliente, ou seja, quais serão as conseqüências que poderá sofrer o cliente caso aconteça o tipo de falha identificado. É necessário ter o cuidado de não confundir-se o efeito com o modo de falha, lembrando que um modo de falha pode ter mais de um efeito. Por exemplo, se o modo de falha é o desalinhamento de um eixo, o efeito pode ser desgaste prematuro nos mancais ou travamento do eixo de rotação; ou ainda se o modo de falha é porosidade no material, o efeito dessa falha pode ser vazamento de ar no sistema. As "causas das falhas" são os eventos que geram (provocam ou induzem) o aparecimento do tipo (modo) de falha. Nesse caso, o diagrama de Ishikawa também é recomendado, relacionando para cada falha suas possíveis causas. A análise das causas mais prováveis deve ser feita com base nos dados levantados anteriormente, experiência dos membros da equipe na especialidade de cada um, informações obtidas através da análise do projeto ou processo, testes ou simulações e históricos anteriores quando possível. No exemplo anterior (item 4), a falha do eixo desalinhado (modo), o desgaste prematuro nos mancais ou travamento do eixo em rotação (seus efeitos), pode ter sido causada por erro de montagem, peça (eixo) danificado antes da montagem ou fora de especificação (por exemplo, retilineidade do eixo). 6º - Identificação dos Modos de Detecção Deve ser ainda identificado como possíveis falhas poderiam ser detectadas. Dentre as falhas, algumas podem não ser

6 detectadas e eliminadas, mas o efeito delas pode ser percebido pelo cliente. Esse problema deverá ser considerado, fazendo ainda uma classificação das providências para detectar falhas tais como: facilmente implementáveis, aquelas que podem ser implementadas com certa dificuldade, ou muito difíceis de serem implementadas. A Tabela 8.3 apresenta um exemplo, onde são relacionados o Modo de Falha, seu Efeito e Causas. Tabela Modo de Falhas, Efeito e Causas num Braço de Suspensão. Modo de Falha Efeito(s) Causa(s) Fadiga Para cada falha identificada deve ser determinado os índices de: o eixo separa-se no braço inferiar com possível perda de con- trole do veículo Material inadequado Defeito no material Qaminação) 7º - Determinação dos Índices Críticos das Falhas produto ou processo novo, o índice poderá ser determinado através de dados estatísticos ou relatórios de falhas de componentes similares, dados obtidos de fornecedores ou literatura técnica. Se a FMEA for de um produto ou processo já implantado, poderão ser utilizados relatórios de falhas internos ou da Assistência Técnica, dados obtidos de fornecedores ou literatura técnica, gráficos de controle, ou outros dados obtidos do controle estatístico do processo, ou ainda históricos de manutenção, se existirem. O índice de gravidade deve refletir a gravidade do efeito da falha sobre o cliente. Os efeitos das falhas devem ser examinados, classificando-os quanto ao grau de insatisfação que poderão trazer ao cliente. Também deve ser verificado qual o grau de discordância com relação às metas de desempenho previamente estabelecidas. O índice de detecção avalia a probabilidade da falha ser detectada antes que o produto chegue ao cliente. Ele deve ser atribuído olhando-se para o conjunto "modo de falha-efeito" e para os controles atuais exercidos. As listas de verificação que relacionam as falhas e seus modos de detecção, elaboradas anteriormente, ser examinadas para determinação do índice de detecção. devem Finalmente, calcula-se o índice de risco para cada falha levantada. Esse índice é calculado pelo produto dos três índices anteriores: Risco ("R") O índice de ocorrência é uma estimativa das probabilidades combinadas de ocorrência de uma causa de falha, e é determinado através de uma "nota" para cada causa dessa falha. Se tratar-se de As Tabelas 8.4, 8,5 e 8.6 indicam os critérios para o estabelecimento dos índices de ocorrência, gravidade e detecção, baseados nas tabelas da Ford Motor CompaY!J Tabelas baseadas no manual da Ford: Potential Failure Mode and Effect Analysis in Design (Design FMEA) - Instruction Manual, Ford Motor Company, EU 163, 1984.

7 Tabela Índices de Detecção. Índice Critério Probabilidade Ocorrência 1 Probabilidade Remota O Excepcional 2 Probabilidade Baixa 1/ Rara 3 1/ Probabilidade Moderada 1/2.000 Ocasional 5 1/ / Probabilidade Alta 1/100 Freqüente 8 1/20 9 Probabilidade Muito Alta 1/10 Inevitável 10 1/2 Índice Probabilidade de Detecção ou Probabilidade do Defeito Chegar ao Cliente 1 Muito Alta 0-5% 2 Alta 6-15% % 4 Moderada 26-35% % % 7 Baixa 56-65% % 9 Muito Baixa 76-85% % Índice Critério Observação 1 Sem Gravidade A ocorrência não causará nenhum efeito no sistema O cliente não será capaz de notar a ocorrência da falha 2 Gravidade Baixa Os efeitos quase não são percebidos 3 O cliente não notará perda de desempenho do sistema 4 Gravidade Moderada Perda progressiva de desempenho Gravidade Alta O cliente notará insatisfeito a falha e ficará Baixa eficiência. O sistema poderá deixar de operar 8 O cliente perceberá a falha e ficará muito insatisfeito 9 Gravidade Muito Alta Pode envolver problemas de segurança 10 O cliente perceberá muito insatisfeito a falha e ficará FMEA l8j Produto o Processo O Revisão de Projeto O Revisão de Processo ~odelo/au1o Coupê/1998 Aplicação Conj. Suspensão dianteira Data revisão 12/ dez/ 1997 Equipe P. Catarini, Y Kim, C. Lou, r. Son C. Alves, A. Castelli Fornecedor Ítem Áreas envolvidas Vendas, produção, eng. produto, processo, qualidade Data elaboração Nome do Com- Atual 06/jun/1997 ponente ou Processo Falhas Possíveis Índices Modo EfeitD(s)Causa(s)Controles O G D R 1 Braço da Fadiga o eixo sobrenenhum suspensão separa-se carga do braço material ensaio de inftrior tensão a errado (possível cada bobina perda de espessura controle inade- inspeçãopor ch wituh) quada amostragem

8 É importante observar que no exemplo acima o formulário é simplificado, ou seja, foi preenchido somente para a análise da FMEA. Entretanto, deve constar as ações preventivas recomendadas e adotadas. As ações recomendadas são aquelas que devem ser registradas para eliminação da falha ou redução da sua gravidade ou ocorrência, por exemplo, redimensionamento, revisão de cálculos de resistência à fadiga, modificação das tolerâncias, etc. No caso das ações preventivas adotadas, essas são as condições resultantes, isto é, as medidas efetivamente adotadas, lembrando que nem todas as ações recomendadas são adotadas. Após as ações preventivas (adotadas) terem sido implementadas, as falhas (modo, efeitos, causas) devem ser reavaliadas através de seus respectivos índices. Espera-se, portanto, que os índices de criticidade das falhas - ocorrência, gravidade e detecção - e o índice de risco tenham seus valores reduzidos Benefícios e Desvantagens da Aplicação da FMEA A aplicação da FMEA permite obter uma série de vantagens e benefícios, tais como: Melhoria da qualidade, confiabilidade e segurança; Melhoria da imagem da organização e aumento de competitividade; Aumento da satisfação dos clientes; Redução do tempo de desenvolvimento e custos; Documentação e rastreamento das ações tomadas para reduzir riscos de qualidade; Identificação e seleção de alternativas como oportunidades de melhoria (melhoria contínua); Contribuição na prática de engenharia simultânea; Padronização de procedimentos e registros; Maior interação entre as áreas ou departamentos da empresa, com melhoria acentuada na comunicação e relacionamento entre elas. Como o desenvolvimento do FMEA é formalmente documentado, ele permite: Padronizar procedimentos. Na abertura de uma ação corretiva, por exemplo, independentemente do tipo e de quem irá encaminhar as ações para sua solução, com a FMEA tem-se um procedimento padrão para ser usado para todos os produtos e processos da organização. Fazer um registro histórico de análise de falhas. Posteriormente, poderá ser utilizado em outras revisões de produtos ou processos, e no encaminhamento de ações corretivas em produtos similares. Uma vez completado, a análise de um produto ou processo usando FMEA fica como referência para análises futuras de outros produtos ou processos similares, permitindo uma diminuição dos custos do trabalho. Selecionar e priorizar projetos de melhoria A partir do resultado dos fatores de risco na análise de um determinado sistema, produto ou processo, evidencia-se quais são aqueles cujas ações devem ser tomadas. Isso é particularmente importante na determinação das modificações de projeto, ou investimentos em processos que deverão ser conduzidos. Obter registros de Qualidade Assegurada A documentação gera um registro dos procedimentos e

9 ações tomadas para prevenir os problemas advindos de falhas ou defeitos nos produtos. Fica portanto registrado as atividades de qualidade assegurada. Entretanto, existem também algumas desvantagens na aplicação da FMEA, como por exemplo: -Alto custo Os custos podem chegar a até 10% dos custos de desenvolvimento. Porém, deve ser considerado que todo e qualquer investimento realizado com a finalidade de prevenir, resultará em retorno, no sentido de não haver gasto posterior para correção de falhas. Deve ser feita uma atualização permanente dos formulários, bem como arquivamento dos processos já realizados. Essas atividades, bem como a geração das planilhas, conduzem a um processo burocrático. Por exemplo, planilhas de FMEA para análise de chicotes elétricos de automóveis podem chegar a 9 páginas; na aplicação para conjuntos complexos como máquinas, por exemplo, o total de páginas pode alcançar até 70. Esse aspecto negativo pode ser minimizado pelo uso de aplicativos computacionais apropriados, que também otimizam a elaboração das planilhas e análise dos resultados. O questionamento da eficácia no planejamento da qualidade pode levar a problemas de relacionamento entre os membros da equipe. Neste caso, a escolha do coordenador dos trabalhos passa a ser um aspecto importante para que tais problemas sejam minimizados.