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AMEF
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Unidad IV. AMEF.
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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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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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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.
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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.
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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).
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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.
No. Descripción Criterio
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.
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Frecuencia.
No. Descripción Criterio
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
5 Moderado: Fallas ocasionales
2 por mil vehículos/unidades
6 Moderado: Fallas ocasionales
5 por mil vehículos/unidades
7 Alto: Fallas frecuentes
10 por mil vehículos/unidades
8 Alto: Fallas frecuentes
20 por mil vehículos/unidades
9 Muy alto: Fallas recurrentes
50 por mil vehículos/unidades
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.
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[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
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[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
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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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