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Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis

FMECAの各種規格の間には、わずかな違いがあることがわかる。 RAC CRTA-FMECAによって、FMECA分析手順は通常、以下の論理的ステップで構成されている。

  • システムを定義する
  • 設計を推進するための基本ルールと仮定を定義する
  • システム ブロック図を構築する
  • 故障モード（部品-部品）を特定する

    • システムブロック図（部品-部品）を構築する システム ブロック図（部品-部品）を構築する。

  • 故障の影響/原因を分析する
  • 結果を設計プロセスにフィードバックする
  • 故障の影響を重要度によって分類する
  • 重要度計算を行う
  • 故障モード重要度のランク付け
  • 重要項目を決める
  • 結果を設計プロセスに戻す
  • 故障検出手段を特定する。 保守性解析の実施
  • 解析を文書化し、修正不可能な設計領域を要約し、故障リスクを低減するために必要な特別なコントロールを特定する
  • 推奨を行う
  • 是正処置実施/効果をフォローする

FMECAは機能レベルまたは部品レベルで実施されることがあります。 機能的FMECAでは、電源や増幅器などの機能ブロックレベルでの故障の影響を検討する。 部品レベルのFMECAでは、抵抗、トランジスタ、マイクロ回路、バルブなど、個々の部品が故障した場合の影響を検討する。 部品単位でのFMECAは、より多くの労力を必要としますが、発生確率をより正確に見積もることができるという利点があります。 しかし、機能的FMEAは、より早期に実施することができ、完全なリスクアセスメントをよりよく構成するのに役立ち、緩和策における他のタイプの洞察を提供することができるかもしれません。

重要度分析は、サポートする部品の故障データの有無により、定量的または定性的となる。

システム定義編集

このステップでは、分析する主要システムを定義し、システム、サブシステムまたは装置、ユニットまたはサブアセンブリ、部品などの階層に区分けする。

Ground rules and assumptionsEdit

詳細な分析が行われる前に、通常、基本ルールと仮定が定義され、同意される。 例えば、

  • 特定の固定期間ミッションフェーズを持つ標準化されたミッションプロファイル
  • 故障率および故障モードデータのソース
  • システム内蔵テストが実現する故障検出範囲
  • 解析が機能か部分的か
  • 検討すべき基準（ミッション中止、安全、メンテナンス、その他）を含むかもしれない。)
  • 部品または機能を一意に識別するシステム
  • 重大度カテゴリーの定義

ブロック図編集

次に、システムとサブシステムは機能ブロック図に描かれます。 通常、信頼性ブロック図やフォールトツリーも同時に構築される。 これらの図は、システム階層の異なるレベルでの情報の流れを追跡し、クリティカルパスやインターフェースを特定し、低レベルの故障の高次の影響を特定するために使用される。

Failure Mode identificationEdit

Failure Modeは、各パーツまたは分析でカバーする機能ごとに、完全なリストが作成される。 機能FMECAでは、典型的な故障モードが含まれる。

  • タイムリーでない動作
  • 必要なときに動作しない
  • 出力を失う
  • 断続的な出力
  • 誤った出力（現在の状態が与えられた）
  • 無効な出力（任意の状態に対して）

For piece-part FMECA, 故障モードデータは、RAC FMD-91やRAC FMD-97などのデータベースから取得することができる。 これらのデータベースは、故障モードだけでなく、故障モード比も提供している。 例えば、以下のようなものである。

Spurious trip

Short

…19

Short.03

Device Failure Modes and Failure Mode Ratios (FMD-91)
デバイスタイプ 故障モード 比率（α）
Relay Fails to trip .55
.26
.26
Short
抵抗、構成 パラメータ変更 .66
Open .66
.31

次に各機能または部品は、各故障モードに対して1行のマトリックス形式でリスト化される。 FMECAは通常、非常に大きなデータセットを含むため、各項目（機能または部品）および各項目の各故障モードに一意の識別子を割り当てなければなりません。

故障の影響分析 編集

FMECAマトリックスの各行に対して、基本規則で特定した基準を考慮して故障の影響を決定し入力します。 影響は局所レベル、次上位レベル、最終（システム）レベルに分けて記述されます。 システムレベルの影響には、

  • システム故障
  • 動作低下
  • システム状態不良
  • 直ちに影響なし

様々な階層レベルで用いられる故障影響カテゴリは、解析者が工学的判断を用いて調整されます。

重大度分類の編集

重大度分類は、システムレベルの影響に基づいて、各ユニーク項目の故障モードごとに割り当てられ、FMECAマトリックスに入力される。 通常3～10段階の小さな分類が使われる。 例えば、MIL-STD-1629Aを使用して作成する場合、故障または災難の重大度分類は通常MIL-STD-882に従います。

Mishap Severity Categories (MIL-STD-882)
Category Description Criteria
I Catastrophic Could in death, 永久的な全身障害、100万ドルを超える損失、あるいは法律または規制に違反する不可逆的な深刻な環境破壊。
II Critical 永久部分障害、少なくとも3人が入院する可能性のある負傷または職業病、20万ドルを超えるが100万ドル未満の損失、または法律または規制の違反を引き起こす取り返しのつかない環境損害が生じる可能性がある。
III Marginal 1日以上の労働損失をもたらす負傷または職業性疾病、1万ドルを超えるが20万ドル未満の損失、または修復活動が可能で法律または規制に違反しない緩和可能な環境損害が発生する可能性がある場合。
IV Negligible 労働日の損失をもたらさない負傷または疾病、2000ドルを超えるが10万ドル未満の損失、または法律または規則に違反しない最小限の環境損傷をもたらす可能性がある。

Current FMECA severity categories for U.S. Federal Aviation Administration (FAA), NASA and European Space Agency space applications are derived from MIL-STD-882.

Failure detection methodsEdit

Failure Modeごとに、当該障害を検出・報告するシステム能力の分析が行われています。 FMECAマトリックスの各行には、以下のいずれかが入力されます：

  • 正常：システムが乗務員に安全な状態を正しく示すこと
  • 異常：システムが乗務員の行動を必要とする故障を正しく示すこと
  • 不正解：システムが故障を正しく示すこと

    • 異常：システムが故障の状態を正しく示すこと 異常：システムが故障の状態を正しく示すこと

Criticality rankingEdit

Failure Mode criticality assessmentは定性的にも定量的にもありえる。 定性的な評価の場合、災難確率コードまたは番号が割り当てられ、マトリックスに入力される。 例えば、MIL-STD-882では5つの確率レベルを使用している。

の5つの確率レベルを使用する。

品目の一生で頻繁に起こりそう

。

。

So unlikely, can be assume occurrence may not be experienced

Failure Probability Levels (MIL-STD-882)
Description Level Individual Item Fleet
頻繁 A 継続的に経験
probable B 商品の一生に何度か発生する 頻繁に発生する
たまに発生する C 商品の一生に何度か発生する可能性がある 数回発生する。
リモート D 発生しないが、アイテムのライフサイクルで発生する可能性がある 発生しない。
Improbable E Unlikely to occur, しかし、可能性はある

次に、故障モードは、重大度コードを1軸、確率レベルコードをもう1軸として、臨界性マトリックスに図示されることができる。定量的な評価としては、各項目の故障モードごとにモード限界値C m {displaystyle C_{m}}を、各項目ごとに項目限界値C r {displaystyle C_{r}}を算出し、各項目の故障モードごとにモード限界値、項目限界値、項目限界値を算出する。 臨界番号は、

Critical item/failure mode listEdit

各項目の故障モードごとに臨界評価が完了したら、FMECAマトリックスを重要度と定性的確率レベルまたは定量的臨界番号で並べ替えることができる。

推奨事項編集

FMECA実施後、重要故障の影響を低減するための設計への推奨事項が作成される。 これは、より高い信頼性を持つコンポーネントの選択、重要なアイテムが動作するストレスレベルの低減、またはシステムに冗長性や監視を追加することを含む場合があります。

保守性解析編集

FMECAは通常保守性解析と物流支援解析に反映されますが、いずれもFMECAからのデータを必要とします。 FMECAは、性能向上のためのシステムの故障および臨界解析のための最も一般的なツールである。 インダストリー4.0の時代、産業界は機械システムの予知保全戦略を導入しています。 FMECAは、機械システムとそのサブシステムの故障モードの特定と優先順位付けに広く使用され、予知保全に利用されている。

FMECAレポート編集

FMECAレポートは、システムの説明、基本ルールと仮定、結論と推奨、追跡すべき修正措置、添付のFMECAマトリクス（スプレッドシート、ワークシート、データベース形式）で構成されている。

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