Las válvulas de alivio de presión industrial deben funcionar de manera confiable y efectiva para proteger los sistemas presurizados de condiciones de presión excesiva. Estas válvulas son dispositivos de seguridad esenciales que actúan como amortiguadores para proteger los sistemas de tuberías, equipos y recipientes de los riesgos de alta presión, que pueden causar daños o incluso explosiones. Los objetivos de este estudio fueron minimizar las fallas de las válvulas, disminuir el número de válvulas rechazadas en la línea de producción y mejorar la calidad general de las válvulas de alivio de presión. Este trabajo presenta una metodología integrada de mejora de calidad conocida como el enfoque híbrido de toma de decisiones multicriterio (MCDM) y análisis de modos de falla y efectos (FMEA). Este enfoque se basa en priorizar factores cruciales para cualquier modo de falla en el entorno industrial. El estudio de caso presentado demuestra la aplicación de un enfoque híbrido para identificar las causas fundamentales de los modos de falla y malfuncionamientos de las válvulas de alivio de presión industrial. Esta investigación destaca la aplicabilidad de FMEA como una metodología para determinar causas y ejecutar acciones correctivas para evitar que las fallas ocurran nuevamente. FMEA ayuda a descubrir las causas subyacentes de las fallas de las válvulas de alivio de presión industrial, mientras que la integración de la metodología híbrida MCDM permite la aplicación de cuatro métodos MCDM integrados para identificar factores cruciales. El modelo adoptado aborda las deficiencias de la FMEA convencional al analizar con precisión las relaciones entre los factores de riesgo y al utilizar varios métodos MCDM para clasificar los modos de falla. Tras la aplicación de la metodología adoptada, se descubrió que los modos de falla de alto riesgo para la válvula de alivio de presión incluían desalineación de cables, desgaste/edad normal, rechazo de piezas mecanizadas, desajuste de piezas acopladas y corrosión. Por lo tanto, los gerentes de riesgo deben priorizar el desarrollo de estrategias de mejora para estos cinco modos de falla. De manera similar, se determinaron fallas que incluían escombros, apertura retrasada de la válvula, fuga interna, apertura prematura de la válvula y partículas extrañas de rebabas como grupos esenciales secundarios para la mejora.