FMEA: mode kegagalan, akibat, penyebab, kendali, nilai keparahan, kejadian, dan deteksi, prioritas tindakan, dan FMEA untuk mesin servis

Sebuah laundry rumah sakit memakai dispenser bahan kimia yang dipicu sinyal dari setiap mesin cuci. Pada suatu malam, relai pemicu untuk saluran pemutih di salah satu mesin macet dalam keadaan tertutup. Pompa pemutih terus bekerja setelah langkah bilas berakhir, sampai jeriken kosong. Seratus dua puluh kilogram linen dari tiga muatan berikutnya rusak dan berlubang sebelum operator pagi menyadari bau pemutih yang menyengat.

Dalam penyelidikan, salah satu teknisi mengatakan bahwa kemungkinan relai macet sudah pernah dibicarakan saat pemasangan. Tetapi tidak ada yang menuliskannya, menilai seberapa parah akibatnya, atau memasang pengaman seperti batas waktu pemompaan di dispenser. Kemungkinan itu hanya menjadi obrolan. Bab ini menjelaskan analisis mode kegagalan dan akibatnya, atau FMEA, sebagai cara mengubah obrolan seperti itu menjadi daftar risiko yang dinilai dan ditindaklanjuti sebelum kegagalan terjadi.

Batas pembahasan

Bab ini membahas FMEA untuk peralatan dan pekerjaan servis: batas dan fungsi, mode kegagalan, akibat, penyebab, kendali, skala penilaian, angka prioritas risiko, prioritas tindakan, penilaian ulang, FMEA proses, dan kaitannya dengan cara analisis lain. Pemisahan gejala, mode kegagalan, sebab, dan dampak ada di Bab 4; uji hipotesis untuk kegagalan yang sudah terjadi di Bab 3; batas sistem di Bab 1; mekanisme kegagalan bahan di Bab 7 · Material; analisis keselamatan pekerjaan di Bab 3 · Keselamatan; investigasi insiden di Bab 12 · Keselamatan; penilaian risiko mesin untuk keselamatan fungsional di Bab 70 · Kelistrikan & Kendali. Pemilihan strategi pemeliharaan dari hasil FMEA dibahas di bab strategi pemeliharaan rak ini. Sumbernya adalah narasi Troubleshooting dan RCA, narasi Fluida dan Termal, dan narasi Keselamatan Teknik, ditambah pengetahuan FMEA umum yang ditandai di peta sumber. Nama standar FMEA boleh disebut; skala nilai di bab ini adalah contoh, dan skala yang dipakai perusahaan ditetapkan sendiri atau diambil dari standar yang dirujuk.

Apa itu FMEA

FMEA adalah cara terstruktur untuk menjawab empat pertanyaan tentang sebuah sistem atau pekerjaan:

1. Dengan cara apa setiap fungsi dapat gagal?
2. Apa akibatnya bila gagal?
3. Apa yang dapat menyebabkannya?
4. Apa yang sudah ada untuk mencegah atau mendeteksinya, dan apakah itu cukup?

Jawabannya ditulis dalam tabel, dinilai, dan dipakai untuk memilih tindakan. FMEA dilakukan sebelum kegagalan terjadi: saat merancang, memasang, mengubah, atau menyusun prosedur perawatan. Untuk kegagalan yang sudah terjadi, alat yang dipakai adalah diagnosis dan analisis akar sebab di Bab 3 dan Bab 4; hasilnya kemudian memperbarui FMEA.

Ada dua jenis yang paling sering dipakai:

1. FMEA rancangan atau peralatan: menganalisis komponen dan fungsi sebuah mesin atau sistem.
2. FMEA proses: menganalisis langkah-langkah sebuah pekerjaan, misalnya pemasangan, kalibrasi, atau perawatan berkala.

FMEA paling baik dikerjakan oleh tim kecil yang memahami alat, pemakaian, dan perawatannya: teknisi, penyelia, operator, dan bila mungkin perwakilan pabrik. Untuk peralatan servis yang tidak rumit, satu atau dua pertemuan dua jam dengan tabel yang disiapkan lebih dulu biasanya cukup untuk menghasilkan analisis pertama. FMEA yang terlalu besar dan tidak pernah selesai tidak memberi manfaat; lebih baik mulai dari bagian yang paling sering gagal atau paling berbahaya, lalu diperluas.

Batas dan fungsi

Langkah pertama adalah menetapkan batas: sistem apa yang dianalisis, dari mana sampai mana, dan dalam keadaan apa. Batas yang tidak jelas membuat analisis melebar tanpa selesai, seperti dijelaskan di Bab 1. Untuk dispenser pada kasus pembuka, batasnya misalnya dari terminal sinyal pemicu di mesin cuci sampai titik suntik bahan kimia di mesin, termasuk jeriken, selang, pompa, pengendali, dan catu daya.

Lalu fungsi setiap bagian ditulis dengan kata kerja dan ukurannya: "pompa memberikan 120 mililiter pemutih dalam 60 detik setelah sinyal bilas diterima", bukan "pompa bekerja". Fungsi yang diberi ukuran membuat mode kegagalannya jelas.

Mode kegagalan, akibat, dan penyebab

Mode kegagalan adalah cara sebuah fungsi gagal. Untuk hampir setiap fungsi, lima pertanyaan membantu menemukannya:

1. Tidak ada keluaran sama sekali?
2. Keluaran kurang?
3. Keluaran berlebih atau terus-menerus?
4. Keluaran pada waktu yang salah atau berselang?
5. Keluaran yang tidak diinginkan, misalnya bocor atau aliran balik?

Akibat ditulis pada tiga tingkat: setempat (pompa terus bekerja), sistem (pemutih berlebih di mesin cuci), dan pengguna akhir (linen rusak, risiko bagi pasien, biaya). Akibat pada tingkat pengguna yang menentukan nilai keparahan.

Penyebab adalah mekanisme atau keadaan yang dapat menimbulkan mode itu: relai macet, sinyal pemicu tidak terputus karena program, selang tertekuk, katup kaki tersumbat. Satu mode dapat mempunyai beberapa penyebab, dan setiap penyebab ditulis di baris tersendiri karena pencegahannya berbeda. Pemisahan gejala, mode, sebab, dan dampak di Bab 4 berlaku sama di sini.

Kendali pencegahan dan deteksi

Untuk setiap penyebab dicatat kendali yang sudah ada:

1. Kendali pencegahan mengurangi kemungkinan penyebab itu terjadi: relai berkualitas, pemeriksaan berkala, rancangan yang menghindari keadaan itu.
2. Kendali deteksi menemukan penyebab atau mode kegagalan sebelum akibatnya sampai ke pengguna: batas waktu pemompaan dengan alarm, sensor aliran, pemeriksaan rutin oleh operator.

Kendali yang hanya ada di rencana tidak ditulis sebagai kendali yang ada. Pada kasus pembuka, kendali deteksi yang ada hanyalah bau pemutih yang tercium operator, dan itu terjadi setelah linen rusak.

Skala keparahan, kejadian, dan deteksi

Setiap baris dinilai dengan tiga angka, biasanya 1 sampai 10:

1. Keparahan (S): seberapa berat akibatnya. Nilai tinggi untuk bahaya bagi orang atau pelanggaran aturan, nilai rendah untuk gangguan kecil.
2. Kejadian (O): seberapa sering penyebab itu diperkirakan terjadi dengan kendali pencegahan yang ada.
3. Deteksi (D): seberapa kecil kemungkinan kendali deteksi menemukan masalah sebelum sampai ke pengguna. Narasi Troubleshooting dan RCA mengutip buku perancangan teknik kimia bahwa skala deteksi berbanding terbalik dengan skala kejadian: nilai 1 berarti hampir pasti terdeteksi, nilai 10 berarti hampir pasti tidak terdeteksi.

Contoh skala sederhana (angka latihan; perusahaan menetapkan skalanya sendiri):

Nilai kejadian sebaiknya diambil dari data, misalnya laporan servis dan kode penyebab di Bab 6 · Kerja Lapangan & Serah Terima, bukan dari perasaan. Skala yang sama dipakai untuk seluruh analisis; menilai dengan skala yang berbeda-beda membuat perbandingan tidak berarti.

Angka prioritas risiko dan kelemahannya

Cara yang paling lama dipakai adalah angka prioritas risiko:

$$RPN = S \times O \times D$$

dengan nilai dari 1 sampai 1.000. Baris dengan angka tertinggi diberi tindakan lebih dulu.

Angka ini mudah, tetapi mempunyai kelemahan yang perlu diingat:

1. Kombinasi yang sangat berbeda dapat memberi angka yang sama: S 10, O 2, D 5 memberi 100, sama dengan S 2, O 10, D 5. Yang pertama jauh lebih berbahaya.
2. Perbedaan angka tidak sebanding dengan perbedaan risiko, karena skalanya urutan, bukan ukuran.
3. Tim dapat menurunkan angka dengan menilai ulang tanpa mengubah apa pun.

Karena itu banyak perusahaan memakai aturan tambahan: setiap baris dengan keparahan 9 atau 10 diberi tindakan apa pun angka prioritasnya, dan untuk baris dengan keparahan tinggi, kejadian diturunkan lebih dulu daripada deteksi. Standar FMEA yang lebih baru di industri otomotif memakai tabel prioritas tindakan yang menimbang keparahan lebih dulu, lalu kejadian, lalu deteksi, sebagai pengganti perkalian.

Tindakan dan penilaian ulang

Tindakan dipilih menurut urutan keefektifan:

1. Hilangkan penyebab atau mode dengan perubahan rancangan atau cara kerja.
2. Kurangi kejadian dengan komponen yang lebih andal, perawatan, atau pembatasan pemakaian.
3. Tingkatkan deteksi dengan sensor, alarm, batas waktu, atau pemeriksaan.
4. Kurangi keparahan dengan pengaman yang membatasi akibat, misalnya katup pemutus atau penampung.

Setiap tindakan diberi penanggung jawab dan tanggal. Setelah tindakan selesai dan diverifikasi, baris itu dinilai ulang. Keparahan biasanya tidak berubah kecuali rancangan diubah sehingga akibatnya sendiri berkurang.

Verifikasi berarti tindakan itu terbukti bekerja di lapangan, tidak hanya sudah dipasang. Batas waktu pemompaan, misalnya, diuji dengan menahan sinyal pemicu lebih lama dari batasnya dan melihat apakah pompa berhenti dan alarm muncul. Pemeriksaan berkala dinyatakan bekerja bila tercatat dan pernah menemukan masalah. Setelah beberapa bulan, data laporan servis dipakai untuk melihat apakah kejadian memang turun. Bila tidak, nilai kejadian dikembalikan dan tindakan lain dicari.

FMEA proses untuk pekerjaan perawatan

Pekerjaan perawatan juga dapat gagal: langkah terlewat, urutan tertukar, nilai salah, atau komponen dipasang terbalik. FMEA proses menuliskan setiap langkah prosedur sebagai fungsi dan menanyakan bagaimana langkah itu dapat gagal. Contoh mode kegagalan pada perawatan mesin pencuci piring: kabel pembumian tidak disambung kembali setelah panel dibuka, lengan semprot dipasang terbalik, filter tidak dipasang kembali, bahan pembersih kerak tidak dibilas tuntas.

Tindakan untuk FMEA proses sering berupa daftar periksa dengan langkah verifikasi, bagian yang hanya dapat dipasang satu arah, dan uji fungsi setelah perawatan. Analisis keselamatan pekerjaan di Bab 3 · Keselamatan menangani bahaya bagi teknisi; FMEA proses menangani kegagalan pekerjaan yang merugikan mesin dan pengguna.

FMEA, daftar periksa, dan kajian operabilitas

FMEA bekerja dari komponen ke akibat. Cara lain bekerja dari arah yang berbeda dan saling melengkapi:

1. Daftar periksa pertanyaan baku. Narasi Fluida dan Termal mengutip buku perancangan teknik kimia bahwa daftar periksa dimaksudkan untuk memancing pemikiran dan memunculkan pertanyaan seperti apakah hal itu diperlukan.
2. Kajian bahaya dan operabilitas yang memakai kata panduan seperti tidak ada, lebih, kurang, dan terbalik pada setiap jalur proses. Narasi Keselamatan Teknik mengutip buku yang sama bahwa penting memahami arti kata panduan yang dimaksud.
3. Pohon kegagalan yang bekerja dari satu kejadian puncak ke penyebabnya dengan gerbang DAN dan ATAU seperti di bab logika urutan rak ini.

Untuk peralatan servis yang tidak rumit, FMEA sederhana sering cukup. Untuk sistem dengan bahaya besar, seperti ketel uap atau bejana bertekanan, analisis dilakukan oleh pihak yang berwenang dengan cara yang lebih lengkap.

Kesalahan yang sering terjadi dalam FMEA

1. Batas tidak ditetapkan sehingga tabel tidak pernah selesai.
2. Fungsi ditulis tanpa ukuran sehingga mode kegagalan tidak jelas.
3. Mode, penyebab, dan akibat tertukar dalam satu kolom.
4. Kendali yang direncanakan ditulis sebagai kendali yang ada.
5. Nilai diturunkan saat penilaian ulang tanpa tindakan nyata.
6. FMEA dibuat sekali lalu tidak diperbarui setelah kegagalan baru atau perubahan mesin.

Contoh kerja

Contoh 1: baris FMEA kasus pembuka. Fungsi: pompa memberikan 120 mililiter pemutih dalam 60 detik setelah sinyal bilas. Mode: pompa terus bekerja setelah sinyal berakhir. Akibat: pemutih berlebih, linen rusak, bahan kimia habis. Penyebab: relai pemicu macet tertutup. Kendali pencegahan: tidak ada. Kendali deteksi: operator mencium bau. Nilai (angka latihan): S 8, O 3, D 9, jadi $RPN = 8 \times 3 \times 9 = 216$.

Contoh 2: tindakan dan penilaian ulang. Tindakan: mengaktifkan batas waktu pemompaan paling lama 90 detik di pengendali dispenser dengan alarm dan penghentian pompa, dan memeriksa relai saat perawatan berkala. Setelah diverifikasi, kejadian turun menjadi 2 dan deteksi menjadi 3, sedangkan keparahan tetap 8. $RPN = 8 \times 2 \times 3 = 48$.

Contoh 3: angka sama, risiko berbeda. Baris A: pemanas bilas tetap menyala dengan tangki kosong, S 9, O 2, D 4, $RPN = 72$. Baris B: lampu indikator panel padam, S 2, O 6, D 6, $RPN = 72$. Angkanya sama, tetapi baris A menyangkut kebakaran elemen dan sanitasi. Dengan aturan keparahan 9 atau lebih selalu diberi tindakan, baris A ditangani lebih dulu.

Contoh 4: mengambil kejadian dari data. Laporan servis dua tahun untuk 40 dispenser mencatat 6 kejadian relai pemicu macet. Itu sekitar $6/(40 \times 2) = 0{,}075$ kejadian per dispenser per tahun, atau sekali dalam sekitar 13 tahun untuk satu dispenser, tetapi sekitar tiga kali setahun untuk seluruh armada. Nilai kejadian ditetapkan menurut sudut pandang yang dipilih dan ditulis alasannya; untuk risiko bagi pelanggan, sudut pandang armada sering lebih tepat.

Contoh 5: membedakan mode, penyebab, dan akibat. Kalimat "pompa rusak karena selang pecah sehingga mesin tidak bersih" dipecah: mode adalah keluaran pompa tidak ada atau kurang; penyebab adalah selang pompa pecah; akibat adalah cucian tidak bersih dan bahan kimia bocor. Masing-masing ditulis di kolomnya.

Contoh 6: FMEA proses perawatan. Langkah: menyambung kembali pembumian panel. Mode: tidak tersambung. Akibat: rangka bertegangan bila ada kebocoran isolasi, bahaya sengatan bagi operator. Penyebab: teknisi lupa, terminal tertutup kabel lain. Nilai (angka latihan): S 10, O 3, D 7, $RPN = 210$. Tindakan: langkah verifikasi kontinuitas pembumian wajib di daftar periksa penutupan, dengan nilai ukur dicatat, sehingga deteksi menjadi 2 dan $RPN = 60$; keparahan tetap 10, jadi baris ini tetap dipantau.

Contoh 7: aliran balik bahan kimia. Fungsi: selang suntik membawa bahan kimia ke mesin. Mode: air mesin mengalir balik ke jeriken saat pompa berhenti. Akibat: bahan kimia encer, dosis berikutnya kurang, dan pada sistem tertentu air bahan kimia masuk ke jalur air bersih. Penyebab: katup searah di ujung selang tidak ada atau rusak. Tindakan: katup searah dan pemeriksaannya, serta pencegahan aliran balik seperti di Bab 11 · Bangunan & Fasilitas.

Contoh 8: menilai deteksi dengan jujur. Tim ingin memberi deteksi 3 untuk kebocoran selang karena operator diminta memeriksa setiap pagi. Penyelia bertanya apakah pemeriksaan itu tercatat dan pernah menemukan kebocoran. Ternyata tidak ada catatan. Deteksi tetap 7 sampai pemeriksaan pagi menjadi daftar periksa yang ditandatangani dan terbukti menemukan masalah.

Contoh 9: memperbarui FMEA setelah kegagalan baru. Kegagalan baru ditemukan: pengendali dispenser kehilangan setelan setelah pemadaman listrik. Baris baru ditambahkan dengan penyebab baterai cadangan memori habis, kendali deteksi pemeriksaan dosis setelah pemadaman, dan tindakan penggantian baterai terjadwal. FMEA diberi tanggal revisi.

Kondisi berhenti

Hentikan pemakaian hasil FMEA untuk keputusan dan minta keputusan penyelia atau pabrik bila:

1. Ada baris dengan keparahan 9 atau 10 tanpa tindakan atau tanpa penanggung jawab.
2. Kendali yang ditulis ada ternyata tidak ada atau tidak bekerja di lapangan.
3. Tindakan yang diusulkan mengubah rancangan, program, atau pengaman mesin tanpa persetujuan pabrik.
4. Sistem yang dianalisis menyangkut bejana tekan, ketel uap, atau fungsi keselamatan orang yang memerlukan analisis oleh pihak berwenang.
5. Nilai diturunkan tanpa bukti tindakan.

Salah tafsir yang sering terjadi

1. "FMEA hanya untuk perancang." FMEA proses sangat berguna untuk pemasangan dan perawatan.
2. "Angka prioritas risiko tinggi berarti paling berbahaya." Angka yang sama dapat berasal dari risiko yang sangat berbeda; keparahan dilihat tersendiri.
3. "Deteksi tinggi berarti mudah dideteksi." Pada skala yang umum, nilai deteksi tinggi berarti sulit dideteksi.
4. "FMEA sekali jadi." FMEA diperbarui setelah kegagalan baru dan perubahan.
5. "Bau atau bunyi yang dikenali operator adalah kendali deteksi." Pengamatan tanpa prosedur dan catatan bukan kendali yang dapat diandalkan.
6. "Kalau sudah ada FMEA, investigasi tidak perlu." Kegagalan yang terjadi tetap diselidiki, lalu hasilnya memperbarui FMEA.

Hubungan dengan bab lain

Bab 4 memisahkan gejala, mode, sebab, dan dampak, Bab 3 menguji hipotesis untuk kegagalan yang terjadi, Bab 1 menetapkan batas sistem, Bab 7 · Material menjelaskan mekanisme kegagalan bahan yang menjadi penyebab, Bab 3 · Keselamatan dan Bab 12 · Keselamatan menangani bahaya pekerjaan dan insiden, Bab 70 · Kelistrikan & Kendali menilai risiko keselamatan mesin, Bab 14 · Mekanikal & Mekatronika memberi kendali deteksi berupa pemantauan kondisi, dan Bab 6 · Kerja Lapangan & Serah Terima menyediakan data kejadian. Bab berikutnya di rak ini membahas keandalan, dan bab strategi pemeliharaan memakai hasil FMEA untuk memilih strategi per mode kegagalan.

Latihan dan pembahasan

1. Tuliskan fungsi berukuran untuk sakelar level pengaman pemanas tangki, lalu tiga mode kegagalannya.
2. Hitung angka prioritas risiko untuk S 7, O 4, D 6, lalu untuk S 7, O 2, D 3 setelah tindakan.
3. Mengapa baris dengan keparahan 10 dan angka prioritas risiko 60 tetap dipantau?
4. Bedakan kendali pencegahan dan kendali deteksi dengan contoh pada selang pompa peristaltik.
5. Dari 25 mesin dalam tiga tahun tercatat 9 kebocoran segel pompa. Hitung kejadian per mesin per tahun dan per armada per tahun.
6. Sebutkan tiga langkah perawatan berkala mesin cuci yang cocok dianalisis dengan FMEA proses dan satu mode kegagalannya masing-masing.

Kunci jawaban beralasan

1. Misalnya: "sakelar memberi izin pemanas hanya bila air di atas elemen paling sedikit 50 milimeter". Mode: tidak memberi izin walaupun air cukup, memberi izin walaupun air kurang, dan berubah-ubah keadaan karena gelombang air. Mode kedua yang paling berbahaya karena pemanas menyala kering.
2. $7 \times 4 \times 6 = 168$, lalu $7 \times 2 \times 3 = 42$. Keparahan tetap 7 karena akibatnya tidak berubah.
3. Keparahan 10 berarti akibatnya dapat membahayakan orang, jadi kegagalan kendali yang ada akan langsung berakibat berat. Angka yang rendah berasal dari kejadian dan deteksi yang baik, yang harus terus dipastikan tetap bekerja.
4. Pencegahan mengurangi kemungkinan selang pecah, misalnya penggantian terjadwal menurut jam kerja dan bahan selang yang cocok. Deteksi menemukan selang yang mulai bocor sebelum dosis salah, misalnya sensor tetesan atau pemeriksaan visual harian yang dicatat.
5. Per mesin $9/(25 \times 3) = 0{,}12$ kejadian per tahun, dan untuk armada $9/3 = 3$ kejadian per tahun. Sudut pandang yang dipakai ditulis di FMEA.
6. Mengganti segel pintu (dipasang terpuntir sehingga bocor), mengencangkan baut dudukan motor (torsi salah sehingga kendur), dan menyambung kembali sensor getar (tidak tersambung sehingga pengaman getar tidak bekerja).

Referensi