DIKTAT KULIAH PENGENDALIAN & PENJAMINAN KUALITAS (IE-501) TOPIK 6: FMEA (FAILURE MODE EFFECT ANALYSIS) Diktat ini digunakan bagi mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha Disusun oleh: Ir. Rudy Wawolumaja M.Sc Rudianto Muis, ST, MT JURUSAN TEKNIK INDUSTRI - FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BANDUNG 2013
FAILURE MODE & EFFECT ANALYSIS ( FMEA ) PENDAHULUAN Konsep FMEA : 1. Sebagai alat perencanaan mutu untuk mengidentifikasi dan mengeliminasi potensi kegagalan atau kerusakan. 2. Mengidentifikasikan kegagalan : kemungkinan, mekanisme, pengaruh, metoda deteksi, kemungkinan pencegahan. 3. Hasil : rencana tindakan untuk eliminasi atau penyelidikan kegagalan. Istilah / Terminologi FMEA : Failure Mode : Physical description of a failure ( deskripsi fisik kegagalan ) Failure Mechanism : proses yang menyebabkan kegagalan Failure Effect : akibat yang ditimbulkan oleh kegagalan Arti FMEA : Failure : prediksi kemungkinan kegagalan atau defect Mode : penentuan mode kegagalan Effect : identifikasi pengaruh tiap komponen terhadap kegagalan Analysis : tindakan perbaikan berdasarkan hasil evaluasi terhadap penyebab FMEA : berusaha mengidentifikasikan kemungkinan failure mode, failure mechanism, & failure effect yang ditimbulkan failure mode pada kinerja, mengidentifikasi metoda mendeteksi failure mode dan kemungkinan pencegahannya. atau : FMEA : suatu pendekatan sistematis yang mengidentifikasi failure mode yang potensial terjadi di dalam suatu sistem, produk, atau pabrikasi / operasi perakitan, yang disebabkan baik oleh desain atau kekurangan dalam pabrikasi / proses perakitan ( manufacturing / assembly process deficiencies ) FMEA juga digunakan untuk mengidentifikasi karakteristik proses atau desain kritis yang memerlukan pengendalian khusus untuk mencegah atau mendeteksi failure mode.
Peran FMEA : 1. Evaluasi sistematis produk dan proses 2. Pembuktian kegagalan, identifikasi kegagalan 3. Dokumentasi potensial untuk produk atau proses yang tidak memenuhi syarat Kegunaan dari FMEA : 1. Meningkatkan kualitas, reliability, dan keamanan dari produk / service / machinery dan proses 2. Meningkatkan company image dan competitiveness 3. Meningkatkan kepuasan konsumen ( customer satisfaction ) 4. Mengurangi waktu dan biaya untuk pengembangan produk ( support integrated product development ) 5. Documents and tracks action taken to reduce risk 6. Reduces potential for Warranty concerns 7. Integrates with Design for Manufacturing & Assembly Techniques Aplikasi penggunaan FMEA : Process : Analyze manufacturing and assmbly processes Design : Analyze products before they are released for production Concept : Analyze systems or subsystems in the early design concept stages Equipment : Analyze machinery and equipment design before they are purchased Service : Analyze service industry processes before they are released to impact the customer 4 Tipe dasar dalam FMEA : 1. Sistem FMEA : Sistem FMEA dapat digunakan untuk menganalisis suatu sistem pada tingkatan / level manapun, dari piece part level sampai system level. Pada tingkat / level terendah, FMEA dapat dilakukan dengan cara memperhatikan setiap komponen di dalam sistem untuk menentukan bagaimana kemungkinan yang dapat menimbulkan kegagalan dan efeknya terhadap sistem. 2. Design FMEA : Design FMEA dilakukan pada suatu produk atau jasa / service pada level design, selama tahapan desain.
Tujuannya adalah untuk menganalisis suatu sistem desain dan menentukan bagaimana failure mode mempengaruhi pengoperasian sistem. 3. Proses FMEA : Proses FMEA dilakukan pada proses manufaktur / pabrikasi. FMEA dapat digunakan untuk mengidentifikasi failure modes yang mungkin terjadi di dalam proses manufaktur, peralatan, tooling gauges, pelatihan operator, atau sumber-sumber kesalahan potensial lainnya. 4. Fungsional FMEA : Fungsional FMEA dikenal juga dengan Black Box FMEA. FMEA tipe ini lebih berfokus pada kegunaan atau fungsi yang diharapkan ( intended function ) dari suatu komponen atau subsistem. Format dasar dalam FMEA : 1. Functional / Equipment Identification 2. Functional / Equipment Purpose 3. Failure Mode 4. Failure Mechanism 5. Failure Detection 6. Failure Compensation 7. Failure Effect 8. Preventive Measures Persiapan penerapan FMEA : 1. Bentuk tim FMEA ( cross function ) 2. Tentukan proses atau produk atau kerusakan yang akan dipelajari 3. Tentukan batas FMEA : waktu, produk, anggaran, sumber daya, laporan 4. Pertimbangan ukuran masalah 5. Pelajari proses atau produk yang akan dianalisa : a. Proses : flowchart b. Produk : blueprint c. Fungsi 6. Lakukan brainstorming terhadap potensi kegagalan 7. Buat daftar akibat / konsekuensi potensial dari tiap failure mode 8. Tentukan tingkat keseriusan ( Severity = SEV ) 9. Identifikasi penyebab tiap failure mode : a. Fish bone b. Fault Tree Analysis ( FTA ) 10. Tentukan skor Occurance ( OCC )
11. Identifikasi cara untuk mendeteksi failure mode 12. Tentukan skor lolos deteksi ( DET ) Rating 3 2 1 SEV Serius Cukup Serius Tidak Serius OCC Tinggi Cukup Tinggi Rendah DET Tinggi Cukup Tinggi Rendah Rating Occurance Severity Detectability 1 Almost never Hardly Noticeable Obsolutely Obvious Occasionally Dissatisfaction Visible but could go unnoticed 10 Often Tabel Rating Severity : ( SEV ) Serious effect Undetectable Ranking Effect Criteria : Severity of Effect 10 Hazardous 9 Serious Hazardous effect without warning. Safety related. Regulatory noncompliant Potential hazardous effect. Able to stop without mishap. Regulatory compliance in jeopardy 8 Extreme Item inoperable but safe. Customer very dissatisfied 7 Major 6 Significant 5 Moderate 4 Minor 3 Slight Performance severely affected but functional and safe. Customer dissatisfied Performance degraded but operable and safe. Non-vital part inoperable. Customer experiences discomfort Performance moderately affected. Fault on non-vital part requires repair. Customer experiences some dissatisfaction Minor effect on performance. Fault does not require repair. Nonvital fault always noticed. Customer experiences minor nuisance Slight effect on performance. Non-vital fault notice most of the time. Customer is slightly annoyed
2 Very Slight Very slight effect on performance. Non-vital fault may be noticed. Customer is not annoyed 1 None No effect Tabel Rating Occurance : ( OCC ) Ranking Possible Failure Rates Probability of Failure 10 1 in 2 Almost certain 9 1 in 3 Very high 8 1 in 8 High 7 1 in 20 Moderately high 6 1 in 80 Medium 5 1 in 400 Low 4 1 in 2.000 Slight 3 1 in 15.000 Very Slight 2 1 in 150.000 Remote 1 1 in 1.500.000 Almost impossible Tabel Rating Detection : ( DET ) Ranking Detection Criteria : Likelihood of Detection by Design Control 10 Absolute Uncertainty No design control or design control will not detect potential cause 9 Very Remote Very remote chance design control will detect potential cause 8 Remote Remote chance design control will detect potential cause 7 Very low Very low chance design control will detect potential cause 6 Low Low chance design control will detect potential cause 5 Moderate Moderate chance design control will detect potential cause 4 Moderately High Moderately high chance design control will detect potential cause
3 High High chance design control will detect potential cause 2 Very High Very high chance design control will detect potential cause 1 Almost Certain Almost certain that the design control will detect potential cause 13. Hitung nilai RPN ( Risk Priority Number ) untuk tiap jalur FMEA : RPN = SEV * OCC * DET Nilai RPN digunakan untuk menentukan prioritas 14. Buat prioritas failure mode berdasarkan nilai RPN 15. Tentukan tindakan yang diambil untuk menghilangkan failure mode : Gunakan Pareto Tindakan mengurangi SEV, OCC, dan DET Menurunkan DET : Proses inspeksi dan deteksi kegagalan sebelum sampai ke pelanggan Statistical Process Control Alat ukur akurat dan dikalibrasi Melembagakan preventif maintenance Menggunakan kode warna dan bentuk untuk memudahkan pekerja Menurunkan OCC : Metode Poka Yoke Meningkatkan Cpk dengan Experimental Design Fokus pada perbaikan terus menerus Membuat mekanisme atraktif produk dan proses Menurunkan SEV : Mencari alat pelindung Mendeteksi sebelum kecelakaan terjadi Otomatis mesin berhenti bila ada kegagalan Penggunaan material yang aman bila terjadi kegagalan 16. Hitung ulang RPN berdasarkan tindakan 17. Evaluasi efektivitas tindakan yang telah diambil Contoh Sistem FMEA :
Sistem rumah dengan fungsi utama untuk perlindungan / berteduh dan memberikan kenyamanan pada musim dingin. Struktur Bangunan Fire place Heater electric Buat FMEA untuk sistem rumah Tabel Sistem FMEA : No 1 2 Functional / Equipment Identification Struktur Bangunan Electric Heater 3 Fire Place Functional / Equipment Purposes Isolasi panas ruang dalam dari udara luar Sebagai sumber panas dalam rumah (sumber utama) Sebagai sumber panas dalam rumah (sumber utama) Failure Mode Tidak dapat menahan panas Tidak ada supply listrik Rusak Failure Mechanism Kegagalan fisik, krn : Isolasi buruk Retak Listrik PLN padam karena kerusakan badai Kontruksi rusak atau instalasi rusak Failure Detection Inspeksi Inspeksi Inspeksi Failure Compensation Tidak ada Fire place sebagai pengganti Electric heater sebagai pengganti FAILURE MODE EFFECTS & CRITICALLY ANALYSIS ( FMECA ) Failure Effects Ketidak nyamanan (kedinginan) Boros energi Kurang panas Kurang panas Bila kerusakan bersama dengan pemanas listrik, ruangan menjadi dingin Preventive Measures Gunakan perhitungan cuaca luar paling buruk untuk perhitungan bahan isolasi Cari dan hilangkan kemungkinan yang dapat menyebabkan line listrik terputus, spt cabang pohon Sediakan persediaan kayu bakar yang cukup Bila dalam kolom FMEA diselipkan kolom Resiko ( Risk Level ) dan Assessment terhadap faktor Resiko dimasukkan, maka FMEA menjadi FMECA. Kategori Tingkat Resiko :
Kategori Risk Level Keterangan I II III IV Catastrophic Critical Marginal Negligible Menyebabkan kematian, hancurnya fasilitas, atau dampak serius pada lingkungan Menyebabkan cedera serius, sakit, kerusakan fasilitas, dampak mayor pada lingkungan Dampak minor luka, minor sakit, dampak minor pada lingkungan Tidak ada dampak berarti pada faktor-faktor diatas Kategori Symbol Frekuensi per tahun Likely A P ( annual occurance ) 10-2 Unlikely B 10-4 P ( annual occurance ) < 10-2 Extremely Unlikely C 10-6 P ( annual occurance ) < 10-4 Rare D P ( annual occurance ) < 10-6 Format dasar dalam FMECA : 1. Identifikasi 2. Purpose 3. Interface 4. Failure Mode 5. Failure Mechanism 6. Failure Detection 7. Failure Compensation 8. Failure Effect 9. Risk Level 10. Preventive Measures