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 tentang akar sebab dan verifikasi perbaikan; uji hipotesis untuk kegagalan yang sudah terjadi di Bab 3 tentang gejala, hipotesis, dan uji pembeda; batas sistem di Bab 1 tentang batas sistem dan umpan balik; mekanisme kegagalan bahan di Bab 7 · Material tentang mekanisme kegagalan selain lelah; analisis keselamatan pekerjaan di Bab 3 · Keselamatan tentang identifikasi bahaya sebelum bekerja; investigasi insiden di Bab 12 · Keselamatan tentang investigasi insiden dan nyaris celaka; penilaian risiko mesin untuk keselamatan fungsional di Bab 70 · Kelistrikan & Kendali tentang keselamatan fungsional mesin. Pemilihan strategi pemeliharaan dari hasil FMEA dibahas di Bab 11 tentang strategi pemeliharaan. 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

Analisis mode kegagalan dan akibatnya (failure mode and effects analysis, 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 tentang uji pembeda dan Bab 4 tentang akar sebab; 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 tentang batas sistem. 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, penyebab, dan kendali

Mode kegagalan (failure mode) 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 (effect) adalah apa yang terjadi bila mode kegagalan muncul, dan 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 (cause) 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. Kalimat "pompa rusak karena selang pecah sehingga mesin tidak bersih", misalnya, dipecah: mode adalah keluaran pompa tidak ada atau kurang, penyebab adalah selang pompa pecah, dan akibat adalah cucian tidak bersih dan bahan kimia bocor.

Untuk setiap penyebab dicatat kendali yang sudah ada:

1. Kendali pencegahan (prevention control) mengurangi kemungkinan penyebab itu terjadi: relai berkualitas, pemeriksaan berkala, rancangan yang menghindari keadaan itu.
2. Kendali deteksi (detection control) 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 penilaian dan angka prioritas risiko

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. Skala deteksi berbanding terbalik dengan skala kejadian: nilai 1 berarti hampir pasti terdeteksi, nilai 10 berarti hampir pasti tidak terdeteksi.

Contoh skala sederhana untuk latihan (perusahaan menetapkan skalanya sendiri):

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

Cara yang paling lama dipakai adalah angka prioritas risiko (risk priority number, RPN), yaitu hasil kali ketiga nilai itu:

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

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 tentang identifikasi bahaya sebelum bekerja 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. Daftar periksa dimaksudkan untuk memancing pemikiran dan memunculkan pertanyaan seperti apakah hal itu diperlukan.
2. Kajian bahaya dan operabilitas (hazard and operability study) yang memakai kata panduan seperti tidak ada, lebih, kurang, dan terbalik pada setiap jalur proses. Penting memahami arti kata panduan yang dimaksud.
3. Pohon kegagalan (fault tree) yang bekerja dari satu kejadian puncak ke penyebabnya dengan gerbang DAN dan ATAU seperti di Bab 7 tentang logika urutan.

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

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

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: 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: 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: 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 6: 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 tentang pencegahan aliran balik dan dispenser kimia.

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

Hubungan dengan bab lain

Bab 4 tentang akar sebab memisahkan gejala, mode, sebab, dan dampak, Bab 3 tentang uji pembeda menguji hipotesis untuk kegagalan yang terjadi, dan Bab 1 tentang batas sistem menetapkan batas analisis. Bab 7 · Material tentang mekanisme kegagalan bahan menjelaskan penyebab dari sisi bahan, Bab 3 · Keselamatan tentang identifikasi bahaya dan Bab 12 · Keselamatan tentang investigasi insiden menangani bahaya pekerjaan dan insiden, dan Bab 70 · Kelistrikan & Kendali tentang keselamatan fungsional mesin menilai risiko keselamatan mesin. Bab 14 · Mekanikal & Mekatronika tentang pemantauan kondisi memberi kendali deteksi, dan Bab 6 · Kerja Lapangan & Serah Terima tentang laporan servis menyediakan data kejadian. Bab 10 tentang keandalan menyusul bab ini, dan Bab 11 tentang strategi pemeliharaan memakai hasil FMEA untuk memilih strategi per mode kegagalan.

Latihan dan pembahasan