DFMEA : identification proactive des risques pour prévenir les pannes du système

Qu'est-ce qu'un mode de défaillance ?

Un mode de défaillance est tout ce qui amène le produit ou le processus à fonctionner en dehors des paramètres attendus. Cela peut aller d’une erreur très mineure, à peine perceptible et n’ayant aucun impact sur les performances, jusqu’à une panne majeure entraînant des rappels de produits et un arrêt de la ligne de production. Dans les cas les plus graves, un mode de défaillance pourrait finir par causer des dommages aux utilisateurs finaux ou même entraîner des poursuites judiciaires.

Expliquer l'analyse des effets des modes de défaillance (AMDEC)

L'identification du mode de défaillance est importante, mais ce n'est que la première étape d'une analyse des effets du mode de défaillance.

Le but de l’AMDEC est de déterminer pourquoi la panne s’est produite, dans quelle mesure il est important de la corriger, puis de prendre des mesures pour éviter que la panne ne se reproduise à l’avenir. Qu'il s'agisse d'un processus, d'une conception ou d'un système entier, l'AMDEC est un élément essentiel pour garantir une disponibilité, une sécurité et une satisfaction maximales de l'utilisateur final.

Les 5 étapes clés de l'AMDEC

Dans son application la plus simple, la réalisation d'une FMEA comporte 5 étapes de base.

1. Identifier les échecs et les effets potentiels
2. Évaluer la gravité des échecs
3. Prédire la probabilité d'occurrence d'une défaillance
4. Processus de détection des pannes
5. Déterminer la priorité des risques

Quel est le but de la DFMEA ?

Le but de la DFMEA est d’identifier et de résoudre toute menace pesant sur l’efficacité, la qualité et la sécurité de la production. Ce faisant, vous rationaliserez les processus, améliorerez la sécurité de l'usine, augmenterez la rentabilité, préserverez la qualité des produits et augmenterez la satisfaction des clients.

C'est pourquoi le processus DFMEA est un outil essentiel d'évaluation et d'atténuation des risques pour une grande variété d'industries, notamment l'industrie manufacturière, la santé, les services publics et la construction.

Avantages de DFMEA dans le développement de produits

DFMEA est un outil pratique pour améliorer la conception des produits et réduire les coûts à long terme. Les principaux avantages incluent :

• Détecter les défauts de conception avant la production, une option considérablement moins coûteuse que de les corriger ultérieurement.
• Gérer systématiquement les risques liés à la conception, ce qui garantit des produits plus durables et plus cohérents.
• Faciliter la collaboration entre les ingénieurs, les équipes de maintenance et les équipes qualité.
• Prise en charge des audits et itérations futurs via un enregistrement créé par DFMEA de la logique de conception et des stratégies d'atténuation.

Réduire les problèmes liés à la conception, ce qui se traduit par une meilleure expérience utilisateur et moins de réclamations au titre de la garantie.Industries qui utilisent DFMEA

Il existe une idée persistante selon laquelle la DFMEA se limite aux secteurs de l’aérospatiale ou de l’automobile, mais en réalité, sa portée est bien plus large. Toute industrie qui conçoit des produits ou des systèmes complexes peut bénéficier de la mise en œuvre de la DFMEA. Dans le secteur manufacturier, par exemple, il est couramment utilisé pour évaluer les composants mécaniques, les systèmes électriques et les sous-ensembles avant le début de la production. En électronique, il aide les équipes à détecter les défauts dans la disposition des circuits. L'industrie des dispositifs médicaux applique régulièrement la DFMEA pour identifier les problèmes de conception spécifiques qui pourraient entraîner des risques pour la sécurité, évitant ainsi un examen réglementaire ultérieur.

Dans le secteur de l'énergie et des services publics, DFMEA soutient la conception de turbines, de transformateurs et d'autres infrastructures. Les entreprises de produits de consommation s'en servent pour améliorer la fiabilité de leurs produits et réduire les réclamations au titre de la garantie. Même des secteurs comme l'agriculture, la défense et les machines de construction appliquent les principes DFMEA pour réduire le risque de défaillance et garantir la performance des actifs à long terme.

Comment fonctionne la DFMEA ?

L’analyse des modes de défaillance et des effets de la conception fonctionne en rassemblant un groupe de personnes possédant une expertise dans la conception analysée. Ensemble, ces personnes réfléchissent à toutes les façons dont la conception pourrait échouer.

Les membres de l’équipe peuvent se remémorer leurs expériences passées et utiliser leurs connaissances pour réfléchir à la manière dont les échecs pourraient se produire et à quels pourraient être les résultats de ces échecs. Pour les conceptions existantes, la DFMEA peut utiliser des données antérieures pour aider à déterminer les défaillances et leurs effets.

Ensuite, l’équipe décide en collaboration de solutions proactives aux problèmes. Cela peut inclure des modifications à la conception, aux pièces, aux matériaux ou à d'autres éléments du processus de conception et de production. Des outils tels qu'un système informatisé de gestion de la maintenance (GMAO) peuvent prendre en charge ce processus en centralisant les données historiques sur les pannes et les tendances de performances des actifs, aidant ainsi les équipes à prendre des décisions de conception plus éclairées.

Pour plus de conseils techniques sur la manière dont les équipes à grande échelle utilisent cette méthode, consultez le manuel d'ingénierie des systèmes de la NASA sur l'AMDEC.

Exemple DFMEA

Disons qu’un ingénieur développe un actif qui sera utilisé pour emballer un produit final. Lors des tests de prototypes, une DFMEA identifie une défaillance dans le mécanisme du distributeur de ruban adhésif. Cela se produit après environ 100 heures d'utilisation et empêche la distribution du ruban adhésif comme nécessaire. À leur tour, environ 50 % des emballages sont mal scellés et, dans certains cas, le produit déborde de l'emballage et devient inutilisable.

C'est un problème majeur. Au cours de la DFMEA, l'équipe classe le taux d'occurrence à 7, la gravité à 10 et la détection à 2. Cela donne un RPN de 140 et l'équipe détermine que le problème doit être résolu.

Après examen, l'équipe découvre que le problème est dû à un défaut au niveau des roulements qui permettent au distributeur de tourner librement. L'équipe peut choisir de résoudre ce problème en recommandant une lubrification et un entretien réguliers, en modifiant les matériaux utilisés dans le distributeur ou en apportant d'autres modifications pour réduire la probabilité que l'utilisateur final de l'actif subisse cette défaillance.Définir une FMEA : ce qu'il faut inclure

Avant de commencer à attribuer des scores de risque, vous devez définir la portée de votre DFMEA. Quelles parties de la conception analysez-vous ? Quels modes de défaillance sont sous votre contrôle ?

Une DFMEA bien définie évite les efforts inutiles et reste concentrée sur les risques. Vous vous assurez de ne pas dupliquer le travail déjà couvert dans une PFMEA ou une analyse au niveau des systèmes. Commencez par définir les limites de la conception, la fonction prévue et les éventuelles exigences spécifiques du client. Ensuite, identifiez les interfaces où les pannes sont les plus susceptibles de se produire.

Le cadrage affecte directement la qualité et la pertinence de vos résultats. Si la portée est trop large, votre équipe risque de se perdre dans des problèmes peu prioritaires. Si votre champ d'application est trop restreint, vous risquez de manquer des interactions importantes entre les parties.

Qui mènera l'AMDEC ?

DFMEA fonctionne mieux lorsque vous rassemblez des professionnels qui comprennent la conception sous différents angles. Cela signifie généralement des ingénieurs de conception, des responsables de production, des spécialistes de la qualité et peut-être du personnel de maintenance ou de service sur le terrain.

Erreurs DFMEA courantes à éviter

DFMEA fonctionne mieux lorsque le processus est cohérent. Mais quelques erreurs courantes peuvent nuire à sa valeur. On attend trop longtemps pour mener une AMDEC. Si vous ne commencez à analyser les risques qu’une fois la production lancée, vous ratez l’occasion d’apporter des changements significatifs. Ne pas impliquer une équipe interfonctionnelle est un autre écueil. Les ingénieurs travaillant seuls peuvent manquer d'informations pratiques que les équipes de maintenance, d'exploitation ou de qualité peuvent apporter.

Certaines équipes tombent également dans le piège consistant à attribuer des scores de gravité, d’occurrence et de détection sans définitions claires. Si les notations ne sont pas convenues à l’avance, les RPN deviennent moins fiables. D’autres ignorent la documentation des actions recommandées ou ne parviennent pas à assurer le suivi après la mise en œuvre. De plus, les AMDEC qui ne sont jamais revues peuvent rapidement devenir obsolètes. Cette étude évaluée par des pairs souligne les améliorations, citant plus de 200 articles de revues, avec des techniques permettant d'améliorer la détection, de réduire la variabilité et de prendre en charge la fiabilité de la conception.

Quand devriez-vous utiliser DFMEA ?

DFMEA est particulièrement utile au début de la phase de conception, avant la finalisation des prototypes ou la mise en service des outils. Cependant, c'est aussi utile :

• Lors de l'introduction de modifications majeures dans une conception préexistante
• Après un échec important ou un problème de champ
• Lors de projets de réduction des coûts affectant les matériaux ou les composants
• Dans le cadre des programmes continus d'amélioration de la qualité

L'objectif est d'éviter que les problèmes liés à la conception ne se transforment en problèmes de production, de rappels ou de problèmes de sécurité.

DFMEA vs PFMEA

L'analyse des modes de défaillance et de leurs effets (PFMEA) et la DFMEA sont toutes deux des branches de l'analyse plus large des modes de défaillance et de leurs effets, ou FMEA.

PFMEA examine l’ensemble du processus et identifie les défaillances potentielles du système. Par exemple, dans le secteur manufacturier, une PFMEA peut rechercher des défaillances dans des processus tels que la peinture, l'assemblage ou l'expédition du produit.

Cependant, une analyse des modes de défaillance et de leurs effets de conception se concentre sur les défaillances dans des zones spécifiques de la conception. Du côté du développement de produits, la DFMEA étudie les causes possibles de défaillance du produit, par exemple lorsqu'il est utilisé d'une certaine manière ou exposé à certaines températures. Les actifs utilisés dans la fabrication de ces produits peuvent également faire l'objet d'une DFMEA pour garantir que les actifs fonctionnent comme prévu.

Comment réaliser une DFMEA

La réalisation d'une DFMEA peut être un processus très approfondi et long, mais il est extrêmement important de détecter les erreurs de conception et de les corriger avant qu'elles n'entraînent des problèmes majeurs. Voici comment commencer :

1. Choisissez une conception à analyser.

Une fois que vous aurez pleinement intégré le processus DFMEA dans le cycle de vie de votre produit, vous l’utiliserez pour chaque conception. Mais pour l'instant, sélectionnez un design à n'importe quelle étape du processus de développement du produit :un modèle en cours de développement, nouvellement conçu ou déjà en phase de production.

2. Constituez une équipe interfonctionnelle d'experts familiarisés avec les différents domaines de la conception.

Une équipe complète et diversifiée générera les résultats les plus complets. Idéalement, votre équipe d'analyse DFMEA comprendra des ingénieurs qualité (qualité des produits, analyse des tests et ingénieurs matériaux), ainsi que des équipes de production, de service et de logistique.

Chaque membre de l’équipe peut identifier les modes de défaillance potentiels dans ses domaines d’intervention spécifiques. Ils peuvent également revoir les modes de défaillance découverts par d’autres équipes. L'ensemble de l'équipe doit évaluer les causes et les conséquences de chaque mode de défaillance, ainsi que les classements de gravité, d'occurrence et de détection.

3. Identifiez tous les modes de défaillance possibles.

Lors de l’identification des modes de défaillance potentiels, il est essentiel de comprendre que « échec » ne signifie pas toujours un échec total. Les échecs potentiels incluent :

• Pannes intermittentes :Modes de défaillance irréguliers, intermittents ou autrement imprévisibles
• Échecs fonctionnels : Modes de défaillance qui peuvent inhiber, mais ne compromettent pas totalement, la fonction principale d'un actif.
• Échecs complets : Modes de défaillance catastrophique du système qui arrêtent les opérations

Une grande variété de problèmes peuvent conduire à l’un de ces échecs. C'est pourquoi votre prochaine étape consiste à déterminer les causes profondes de tous les modes de défaillance potentiels.

4. Identifiez la ou les causes profondes de chaque mode de défaillance.

Avant de passer aux solutions, et même avant de prioriser les différents modes de défaillance découverts par votre équipe, vous devez comprendre les causes de la défaillance. Les causes profondes incluent :

• Échecs de calcul : Des calculs incorrects pendant le processus de conception peuvent entraîner des défaillances en cascade tout au long de la production.
• Échecs environnementaux : Les variations de température, d'humidité et d'autres conditions environnementales peuvent affecter les décisions de conception.
• Défaillances matérielles : Une mauvaise sélection de matériaux peut entraîner des risques et des dommages potentiels à n'importe quelle étape du processus de fabrication et d'assemblage.
• Échecs des tests : Des tests insuffisants pendant la phase de conception peuvent déclencher des problèmes à n'importe quelle phase du cycle de vie du produit, y compris des défaillances en matière de sécurité et de fiabilité du produit.
• Échecs dégradés : Une utilisation cohérente entraîne une dégradation des actifs, ce qui peut entraîner des modes de défaillance dégradés.
• Échecs involontaires : Lorsqu'un actif tombe en panne en raison de la défaillance d'une autre pièce ou d'un autre actif, cela est considéré comme une panne involontaire.

Un échec peut avoir plusieurs causes profondes. C'est pourquoi il est essentiel d'inclure l'ensemble de votre équipe interfonctionnelle dans l'examen et l'évaluation de tous les modes de défaillance potentiels.

5. Déterminez les conséquences de chaque mode de défaillance.

Pour une gestion efficace des risques, il est essentiel de procéder à une évaluation complète des effets d’une défaillance. Vous devez comprendre les défis mineurs ainsi que les problèmes critiques, ce qui vous permet de créer une stratégie globale d'atténuation des risques.

Des exemples de conséquences potentielles incluent les dommages aux pièces, aux actifs, aux produits, aux emballages, aux installations ou à la sécurité des travailleurs. Ces conséquences peuvent aller de mineures (telles qu'une réparation ou un remplacement peu coûteux) à graves (telles que des dommages matériels catastrophiques, des blessures graves ou des pertes de vie).

Vous avez besoin d'une analyse complète de toutes les conséquences potentielles, car vous utiliserez ces informations pour classer les modes de défaillance et hiérarchiser les solutions.

6. Attribuez des classements de gravité, d'occurrence et de détection à chaque échec.

Commencez par les classements de gravité. Si ce mode de défaillance se produit, quelle est la gravité des conséquences ? Tenez compte de facteurs tels que les dommages matériels, les dommages matériels, les pertes financières et les problèmes de sécurité. En règle générale, vous évaluerez cela sur une échelle de 1 à 10. Un score de gravité de 1 indique un problème mineur, tandis que 10 est le plus grave.

Ensuite, attribuez une note d’occurrence. Cela mesure la probabilité que chaque mode de défaillance se produise dans des circonstances normales. Sur une échelle de 1 à 10, 1 signifie qu'il est très peu probable qu'une panne se produise, tandis que 10 signifie qu'elle se produira presque certainement.

Enfin, déterminez le taux de détection. Si cette panne se produit, est-elle facile à détecter ? Attribuez un indice de détection de 1 si la panne est facile à détecter, de 10 si elle est extrêmement difficile à détecter, ou n'importe où entre les deux.

Pour obtenir les résultats les plus précis, n’oubliez pas d’impliquer toute votre équipe dans le processus de classement. Par exemple, un chef de produit ne comprendra probablement pas la facilité avec laquelle il est possible de détecter une panne d’équipement. De même, votre responsable d'entrepôt peut observer des défauts d'emballage, mais peut ne pas avoir l'expertise en matière de matériaux ou de conception pour attribuer une note d'occurrence.

7. Identifiez le numéro de priorité du risque (RPN).

S’il existe 100 modes de défaillance potentiels sur 27 produits, il est difficile de savoir par où commencer. Quelles solutions sont les plus importantes et comment déterminer l'ordre d'importance ?

La réponse est votre numéro de priorité de risque (RPN). Au lieu de vous battre pour calculer le bon équilibre entre gravité, occurrence et détection au début de chaque journée de travail, vous attribuerez un seul RPN à chaque mode de défaillance potentiel.

Heureusement, une fois que vous avez attribué des notes de gravité, d'occurrence et de détection, il est facile de convertir ces notes en votre RPN.

RPN =Indice de gravité x Indice d'occurrence x Indice de détection

Vos échecs à haut risque auront les RPN les plus élevés, tandis que vos échecs à faible risque auront un RPN inférieur. Avec cette stratégie d'évaluation des risques, les équipes de conception commenceront avec le RPN le plus élevé et progresseront progressivement.

8. Mettre en œuvre une approche systématique avec un plan d'action pour réduire ou éliminer le risque de défaillance.

Pour chaque mode de défaillance potentiel, identifiez un plan d'action approprié avec des actions correctives concrètes et mesurables. Envisagez de modifier vos contrôles de prévention (moyens de prévention des pannes) et de détection (moyens de détection des pannes) existants, ainsi que de nouvelles étapes d'action et de nouveaux processus de conception pour améliorer le RPN.

Vous aurez peut-être besoin d’outils et de ressources supplémentaires pour de nouvelles mesures de réduction des risques et d’actions correctives. Évaluez les besoins budgétaires, les processus d'approvisionnement et d'autres éléments essentiels au succès de votre plan d'action.

9. Après la mise en œuvre, réévaluez le RPN et adoptez une approche d'amélioration continue de la DFMEA.

Le processus DFMEA n’est pas une solution ponctuelle. L'intégration d'une analyse régulière des défaillances dans votre processus de conception et de fabrication permet de garantir une efficacité optimale, la conformité réglementaire avec les normes de l'industrie, le contrôle qualité, la sécurité des produits et la satisfaction client.

En identifiant régulièrement les modes de défaillance et en mettant en œuvre un processus systématique pour résoudre tout problème, vous contribuerez à réduire et à prévenir les pannes coûteuses. Lorsque vous abordez DFMEA comme un processus itératif, vous passez d'un dépannage réactif à une amélioration proactive et continue.

Un programme informatisé de gestion de la maintenance (GMAO) peut être la clé pour accroître la fiabilité et améliorer les scores RPN. En suivant les actifs et en collectant des données de performances, votre équipe sera bien équipée pour effectuer des analyses approfondies des équipements et améliorer les performances grâce à une maintenance ciblée.