Articles /

Vikaantumistapa-, vaikutus- ja kriittisyysanalyysi

Vaikutustapa-, vaikutus- ja kriittisyysanalyysin (FMECA) eri standardien välillä on pieniä eroja. RAC CRTA-FMECA:n mukaan FMECA-analyysimenettely koostuu tyypillisesti seuraavista loogisista vaiheista:

  • määritellään järjestelmä
  • määritellään perussäännöt ja oletukset suunnittelun ohjaamiseksi
  • rakennetaan järjestelmälohkokaaviot
  • määritellään vikaantumismuodot (kappalemäärät)
  • määritetään vikaantumismuodot (kpl-osataso tai toiminnallinen taso)
  • Analysoi vikaantumisvaikutukset/syyt
  • Syötä tulokset takaisin suunnitteluprosessiin
  • Luokittele vikaantumisvaikutukset vakavuuden mukaan
  • Toteuta kriittisyyslaskelmat
  • Luokittele vikaantumismuotojen kriittisyysjärjestykseen
  • Määritä kriittiset kohteet
  • Syötä tulokset takaisin suunnitteluprosessiin
  • Määrittele vikaantumisentunnistamiskeinot, eristäminen ja kompensointi
  • Toteuta kunnossapidettävyysanalyysi
  • Dokumentoi analyysi, tee yhteenveto korjauskelvottomista suunnittelualueista, yksilöi vikaantumisriskin pienentämiseksi tarvittavat erityiset valvontakeinot
  • Ehdota suosituksia
  • Seuraa korjaavien toimien toteuttamista/tehokkuutta

FMECA voidaan suorittaa toiminnallisella tai kappaletasolla. Toiminnallisessa FMECA:ssa tarkastellaan vikaantumisen vaikutuksia toiminnallisen lohkon tasolla, kuten virtalähteen tai vahvistimen tasolla. Kappaleen FMECA tarkastelee yksittäisten komponenttien, kuten vastusten, transistorien, mikropiirien tai venttiilien vikojen vaikutuksia. Kappaleiden FMECA vaatii paljon enemmän työtä, mutta sen etuna ovat paremmat arviot vikojen esiintymistodennäköisyyksistä. Toiminnallinen FMEA voidaan kuitenkin tehdä paljon aikaisemmin, se voi auttaa jäsentämään paremmin koko riskinarviointia ja antaa muunlaista tietoa lieventämisvaihtoehdoista. Analyysit täydentävät toisiaan.

Kriittisyysanalyysi voi olla kvantitatiivinen tai kvalitatiivinen, riippuen sitä tukevien osien vikaantumistietojen saatavuudesta.

Järjestelmän määrittelyTiedostojen muokkaus

Tässä vaiheessa määritetään analysoitava pääjärjestelmä ja jaetaan se sisennettyyn hierarkiaan, kuten järjestelmiin, osajärjestelmiin tai laitteisiin, yksiköihin tai osakokonaisuuksiin ja kappalemääräisiin osiin. Järjestelmille luodaan toiminnalliset kuvaukset, jotka jaetaan osajärjestelmille ja jotka kattavat kaikki toimintatilat ja tehtävän vaiheet.

Perussäännöt ja oletuksetMuokkaa

Ennen yksityiskohtaisen analyysin tekemistä määritellään ja sovitaan yleensä perussäännöt ja oletukset. Näitä voivat olla esimerkiksi:

  • Standardoitu tehtäväprofiili, jossa on tietyt kiinteän keston pituiset tehtävän vaiheet
  • Vikaantumisnopeus- ja vikaantumistapatietojen lähteet
  • Vianhavaitsemisalueen kattavuus, jonka sisäänrakennettuun testiin kuuluva järjestelmä toteuttaa
  • Tuleeko analyysi olemaan toiminnallinen vai kappalemääräinen
  • Huomioon otettavia kriteerejä (tehtävän keskeytyminen, turvallisuus-, kunnossapito-, jne.)
  • Järjestelmä osien tai toimintojen yksilöimiseksi yksiselitteisesti
  • Haittaluokkamäärittelyt

LohkokaaviotMuokkaa

Seuraavaksi järjestelmät ja osajärjestelmät kuvataan toiminnallisissa lohkokaavioissa. Luotettavuuslohkokaaviot tai vikapuut rakennetaan yleensä samaan aikaan. Näitä kaavioita käytetään tiedonkulun jäljittämiseen systeemihierarkian eri tasoilla, kriittisten polkujen ja rajapintojen tunnistamiseen sekä alemman tason vikojen ylemmän tason vaikutusten tunnistamiseen.

Vikaantumistapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminenToimintatapojen tunnistaminen Toiminnallisessa FMECA:ssa tyypillisiä vikaantumistapoja ovat:

  • Epäsäännöllinen toiminta
  • Epäonnistuminen toimimaan silloin, kun sitä vaaditaan
  • Tuotoksen menetys
  • Katkonainen tuotos
  • Virheellinen tuotos (kun otetaan huomioon senhetkinen tila)
  • Vääränlainen tuotos (missä tahansa tilassa)

Kappaleen FMECA:n osalta, vikatilatiedot voidaan saada tietokannoista, kuten RAC FMD-91 tai RAC FMD-97. Näistä tietokannoista saadaan vikaantumistapojen lisäksi myös vikaantumissuhteet. Esimerkiksi:

Laitteen vikaantumismuodot ja vikaantumismuotojen suhdeluvut (FMD-91)
Laitetyyppi Vikaantumismuoto Suhdeluku (α)
Viivästysaste Viivästyy laukaisuun .55
Epäselvä laukaisu .26
Lyhyt .19
Resistori, koostumus Parametrimuutos .66
Avoinna .31
Lyhyt .03

Jokainen toiminto tai kappale luetellaan tämän jälkeen matriisimuodossa, jossa on yksi rivi kutakin vikaantumistapaa varten. Koska FMECA sisältää yleensä hyvin suuria tietokokonaisuuksia, kullekin kohteelle (toiminnolle tai kappaleelle) ja kunkin kohteen kullekin vikaantumistavalle on annettava yksilöllinen tunniste.

Vikaantumisvaikutusten analyysi Muokkaa

Vikaantumisvaikutukset määritetään ja syötetään jokaiselle FMECA-matriisin riville ottaen huomioon perussäännöissä määritetyt kriteerit. Vaikutukset kuvataan erikseen paikalliselle, seuraavaksi korkeammalle ja lopputasolle (järjestelmälle). Järjestelmätason vaikutuksia voivat olla esimerkiksi:

  • Järjestelmän vikaantuminen
  • Haitallinen toiminta
  • Järjestelmän tilan vikaantuminen
  • Ei välitöntä vaikutusta

Analyytikko räätälöi insinöörin harkintakykyä käyttäen eri hierarkiatasoilla käytettävät vikaantumisen vaikutusluokat.

VakavuusluokitusMuokkaa

Kunkin yksilöllisen kohteen jokaiselle vikaantumistavalle määritetään vakavuusluokitus, joka merkitään FMECA-matriisiin järjestelmätason seurausten perusteella. Käytetään pientä luokitusjoukkoa, jossa on yleensä 3-10 vakavuustasoa. Esimerkiksi MIL-STD-1629A:n mukaisesti laadittaessa vikaantumisen tai onnettomuuden vakavuusluokitus noudattaa yleensä MIL-STD-882:ta.

Katastrofin vakavuusluokat (MIL-STD-882)
Luokka Kuvaus Kriteerit
I Katastrofaalinen Voi johtaa kuolemaan, pysyvän totaalisen työkyvyttömyyden, yli 1 miljoonan dollarin tappion tai peruuttamattoman vakavan ympäristövahingon, joka rikkoo lakia tai asetusta.
II Kriittinen Voi johtaa pysyvään osatyökyvyttömyyteen, vammoihin tai ammattitautiin, jotka voivat johtaa vähintään kolmen henkilön sairaalahoitoon, yli 200 000 dollarin, mutta alle 1 miljoonan dollarin tappioihin tai peruuttamattomiin ympäristövahinkoihin, jotka aiheuttavat lain tai asetuksen rikkomisen.
III Marginaalinen Voi johtaa vammoihin tai ammattitautiin, jotka johtavat yhteen tai useampaan menetettyyn työpäivään, menetykseen, joka on yli 10 000 dollaria, mutta alle 200 000 dollaria, tai lievitettävissä olevaan ympäristövahinkoon ilman, että lakia tai asetusta rikotaan, jos ennallistamistoimet voidaan toteuttaa.
IV Merkityksetön Voi johtaa loukkaantumiseen tai sairastumiseen, joka ei johda menetettyyn työpäivään, yli 2 000 dollarin mutta alle 10 000 dollarin tappioihin tai vähäisiin ympäristövahinkoihin, jotka eivät riko lakia tai asetusta.

Tämänhetkiset FMECA:n vakavuusluokat Yhdysvaltain ilmailuhallinnon (FAA), NASA:n ja Euroopan avaruusjärjestön avaruussovelluksia varten on johdettu MIL-STD-882:sta.

Vikaantumisten havaitsemismenetelmät Muokkaa

Kunkin komponentin ja vikaantumismuodon osalta analysoidaan järjestelmän kykyä havaita kyseinen vikaantumissuuntaus ja ilmoittaa siitä. Jokaiselle FMECA-matriisin riville merkitään yksi seuraavista:

  • Normaali: Järjestelmä ilmoittaa miehistölle oikein turvallisesta tilasta
  • Epänormaali: Järjestelmä ilmoittaa miehistön toimenpiteitä vaativasta toimintahäiriöstä oikein
  • Virheellinen: järjestelmä ilmoittaa virheellisesti turvallisen tilan toimintahäiriön sattuessa tai varoittaa miehistöä toimintahäiriöstä, jota ei ole olemassa (väärä hälytys)

Kriittisyysluokitus Muokkaa

Vikaantumistilan kriittisyysarviointi voi olla laadullinen tai määrällinen. Kvalitatiivisessa arvioinnissa annetaan onnettomuustodennäköisyyskoodi tai -numero, joka merkitään matriisiin. Esimerkiksi MIL-STD-882 käyttää viittä todennäköisyystasoa:

Vikaantumistodennäköisyystasot (MIL-STD-882)
Kuvaus Taso Yksittäinen kohde Laivasto
Tiheä A Todennäköisesti esiintyy usein kohteen elämässä Jatkuvasti koettu
Todennäköinen B Tulee esiintymään useita kertoja kohteen elinaikana Tulee esiintymään usein
Satunnaisesti C Tulee todennäköisesti esiintymään jonakin aikana kohteen elinkaaren aikana Esiintyy useita kertoja
Erittäin D Todennäköistä, mutta mahdollista esiintyä kohteen elinkaaren aikana Todennäköistä, mutta voidaan kohtuudella olettaa esiintyvän
Todennäköinen E Niin epätodennäköinen, että voidaan olettaa, että esiintymistä ei ehkä koeta Todennäköinen, mutta mahdollinen

Vikaantumistapa voidaan sitten merkitä kriittisyysmatriisiin käyttäen vakavuuskoodia yhtenä akselina ja todennäköisyystason koodia toisena akselina.Kvantitatiivista arviointia varten lasketaan modaalinen kriittisyysluku C m {\displaystyle C_{m}} kunkin kohteen kullekin vikaantumistavalle ja kohteen kriittisyysluku C r {\displaystyle C_{r}} kullekin kohteelle. Kriittisyysluvut lasketaan käyttämällä seuraavia arvoja:

Critical item/failure mode listEdit

Kun kriittisyysarviointi on suoritettu kunkin kohteen jokaiselle vikaantumistavalle, FMECA-matriisi voidaan lajitella vakavuuden ja laadullisen todennäköisyystason tai määrällisen kriittisyysluvun mukaan. Näin analyysin avulla voidaan tunnistaa kriittiset kohteet ja kriittiset vikaantumistilat, joiden suunnittelua halutaan lieventää.

SuosituksetEdit

FMECA:n suorittamisen jälkeen annetaan suosituksia suunnitteluun kriittisten vikaantumisten seurausten vähentämiseksi. Tähän voi sisältyä luotettavuudeltaan parempien komponenttien valitseminen, kriittisen kohteen rasitustason alentaminen tai redundanssin tai valvonnan lisääminen järjestelmään.

KunnossapidettävyysanalyysiMuokkaa

FMECA:ta hyödynnetään yleensä sekä kunnossapidettävyysanalyysissä että logistiikkatukianalyysissä, jotka molemmat vaativat FMECA:sta saatuja tietoja. FMECA on suosituin työkalu järjestelmien vika- ja kriittisyysanalyysiin suorituskyvyn parantamiseksi. Nykyisellä teollisuus 4.0:n aikakaudella teollisuus ottaa käyttöön ennakoivan kunnossapidon strategian mekaanisia järjestelmiään varten. FMECA:ta käytetään laajalti mekaanisten järjestelmien ja niiden osajärjestelmien vikatilojen tunnistamiseen ja priorisointiin ennakoivaa kunnossapitoa varten.

FMECA-raporttiMuokkaa

FMECA-raportti koostuu järjestelmäkuvauksesta, perussäännöistä ja oletuksista, johtopäätöksistä ja suosituksista, seurattavista korjaavista toimista ja liitteenä olevasta FMECA-matriisista, joka voi olla taulukkolaskentataulukkona, laskentataulukkona tai tietokantamuodossa.

Leave a Reply