Failure mode, effects, and criticality analysis

Er zijn kleine verschillen tussen de diverse FMECA-normen. Bij RAC CRTA-FMECA bestaat de FMECA-analyseprocedure gewoonlijk uit de volgende logische stappen:

• Definieer het systeem
• Bepaal basisregels en aannames om het ontwerp te helpen sturen
• Bouw systeemblokdiagrammen
• Identificeer faalwijzen (stuk-onderdeelniveau of functioneel)
• Analyseer faalgevolgen/oorzaken
• Geef resultaten terug in ontwerpproces
• Classificeer de faalgevolgen naar ernst
• Voer criticaliteitsberekeningen uit
• Rang failure mode criticality
• Bepaal kritieke items
• Geef resultaten terug in ontwerpproces
• Identificeer de middelen voor faaldetectie, isolatie en compensatie
• Uitvoeren van onderhoudbaarheidsanalyse
• Documenteren van de analyse, samenvatten van niet-corrigeerbare ontwerpgebieden, identificeren van speciale controles die nodig zijn om het faalrisico te verminderen
• Maken van aanbevelingen
• Volgen van implementatie/effectiviteit van corrigerende maatregelen

FMECA kan worden uitgevoerd op functioneel niveau of op onderdeelniveau. Functionele FMECA beschouwt de effecten van storingen op het niveau van het functionele blok, zoals een voeding of een versterker. Bij een FMECA op stukniveau wordt gekeken naar de effecten van storingen in afzonderlijke componenten, zoals weerstanden, transistors, microschakelingen of kleppen. Een deel-FMECA vergt veel meer inspanning, maar biedt het voordeel van betere schattingen van de waarschijnlijkheid van optreden. Functionele FMEA’s kunnen echter veel eerder worden uitgevoerd, kunnen helpen om de volledige risicobeoordeling beter te structureren en bieden andersoortig inzicht in de mogelijkheden om risico’s te beperken. De analyses vullen elkaar aan.

De criticaliteitsanalyse kan kwantitatief of kwalitatief zijn, afhankelijk van de beschikbaarheid van ondersteunende faalgegevens voor onderdelen.

SysteemdefinitieEdit

In deze stap wordt het te analyseren grote systeem gedefinieerd en opgedeeld in een ingesprongen hiërarchie, zoals systemen, subsystemen of apparatuur, eenheden of subassemblages, en stuk-onderdelen. Functionele beschrijvingen worden gemaakt voor de systemen en toegewezen aan de subsystemen, die alle operationele modi en missiefasen bestrijken.

Grondregels en veronderstellingenEdit

Voordat gedetailleerde analyse plaatsvindt, worden gewoonlijk grondregels en veronderstellingen gedefinieerd en overeengekomen. Dit kan bijvoorbeeld omvatten:

• Gestandaardiseerd missieprofiel met specifieke missiefasen met een vaste duur
• Bronnen voor gegevens over storingspercentage en storingsmodus
• Dekking van de foutdetectie die de ingebouwde systeemtest zal realiseren
• Of de analyse functioneel zal zijn of onderdeel
• Criteria waarmee rekening moet worden gehouden (missie-afbreking, veiligheid, onderhoud, enz.)
• )
• Systeem voor het uniek identificeren van onderdelen of functies
• Definities van de ernstcategorieën

BlokdiagrammenEdit

Volgende worden de systemen en subsystemen afgebeeld in functionele blokdiagrammen. Betrouwbaarheids-blokdiagrammen of foutenbomen worden gewoonlijk tegelijkertijd geconstrueerd. Deze diagrammen worden gebruikt om de informatiestroom op verschillende niveaus van de systeemhiërarchie te traceren, kritische paden en interfaces te identificeren, en de effecten op een hoger niveau van storingen op een lager niveau te identificeren.

Failure mode identificationEdit

Voor elk onderdeel of elke functie die door de analyse wordt bestreken, wordt een volledige lijst van faalwijzen ontwikkeld. Voor functionele FMECA omvatten de typische faalwijzen:

• Ontijdige werking
• Falen van werking wanneer vereist
• Verlies van uitvoer
• Ononderbroken uitvoer
• Foutieve uitvoer (gegeven de huidige toestand)
• Ongeldige uitvoer (voor elke toestand)

Voor stuk-stuk FMECA, kunnen de faalwijzegegevens worden verkregen uit databases zoals RAC FMD-91 of RAC FMD-97. Deze databases geven niet alleen de faalwijzen, maar ook de faalwijzeverhoudingen. Bijvoorbeeld:

Elke functie of elk onderdeel wordt dan opgesomd in matrixvorm met één rij voor elke faalwijze. Omdat FMECA meestal zeer grote gegevensverzamelingen betreft, moet aan elk item (functie of onderdeel), en aan elke faalwijze van elk item, een unieke identificatie worden toegekend.

FaaleffectanalyseEdit

Faaleffecten worden bepaald en ingevoerd voor elke rij van de FMECA-matrix, rekening houdend met de criteria die in de grondregels zijn aangegeven. De effecten worden afzonderlijk beschreven voor het lokale niveau, het eerstvolgende hogere niveau en het eindniveau (systeem). Effecten op systeemniveau kunnen omvatten:

• Storing van het systeem
• Gedegradeerde werking
• Storing van de systeemstatus
• Geen onmiddellijk effect

De faaleffectcategorieën die op verschillende hiërarchische niveaus worden gebruikt, worden door de analist op maat gemaakt met behulp van engineering judgement.

RisicoclassificatieEdit

De ernstclassificatie wordt voor elke faalwijze van elk uniek item toegekend en in de FMECA-matrix ingevoerd, op basis van de gevolgen op systeemniveau. Er wordt gebruik gemaakt van een klein aantal classificaties, meestal met 3 tot 10 ernstniveaus. Bijvoorbeeld, wanneer MIL-STD-1629A wordt gebruikt, volgt de classificatie van de ernst van de storing of het ongeluk gewoonlijk MIL-STD-882.

De huidige FMECA-ernstigheidscategorieën voor ruimtevaarttoepassingen van de Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA), NASA en het Europees Ruimteagentschap zijn afgeleid van MIL-STD-882.

StoringsdetectiemethodenEdit

Voor elk onderdeel en elke storingsmodus wordt geanalyseerd in hoeverre het systeem in staat is de storing in kwestie te detecteren en te melden. Op elke rij van de FMECA-matrix wordt een van de volgende waarden ingevuld:

• Normaal: het systeem geeft correct een veilige toestand aan de bemanning aan
• Abnormaal: het systeem geeft correct een storing aan die actie van de bemanning vereist
• Onjuist: het systeem geeft ten onrechte een veilige toestand aan in geval van storing, of waarschuwt de bemanning voor een storing die niet bestaat (vals alarm)

Criticality rankingEdit

Failure mode criticality assessment kan kwalitatief of kwantitatief zijn. Voor een kwalitatieve beoordeling wordt een code of nummer voor de waarschijnlijkheid van een ongeval toegewezen en in de matrix ingevoerd. Bijvoorbeeld, MIL-STD-882 gebruikt vijf waarschijnlijkheidsniveaus:

levensduur van een artikel

De faalwijze kan dan in kaart worden gebracht op een kriticiteitsmatrix met de ernstcode op de ene as en de waarschijnlijkheidsniveaucode op de andere.Voor een kwantitatieve beoordeling wordt voor elke storingstoestand van elk artikel het modale criticaliteitsgetal C m {C_{m}} berekend, en wordt voor elk artikel het item-kriticiteitsgetal C r {C_{r}} berekend. De criticaliteitsgetallen worden berekend aan de hand van de volgende waarden:

Critical item/failure mode listEdit

Als de criticaliteitsbeoordeling voor elke faalwijze van elk item is voltooid, kan de FMECA-matrix worden gesorteerd op ernst en kwalitatief waarschijnlijkheidsniveau of kwantitatief criticaliteitsgetal. Dit stelt de analyse in staat om kritieke items en kritieke faalwijzen te identificeren waarvoor ontwerpmatiging gewenst is.

AanbevelingenEdit

Na het uitvoeren van FMECA, worden aanbevelingen gedaan voor het ontwerp om de gevolgen van kritieke falen te verminderen. Dit kan het selecteren van componenten met een hogere betrouwbaarheid omvatten, het verminderen van het stressniveau waarop een kritisch item werkt, of het toevoegen van redundantie of monitoring aan het systeem.

OnderhoudbaarheidsanalyseEdit

FMECA voedt gewoonlijk zowel de Onderhoudbaarheidsanalyse als de Logistieke Ondersteuningsanalyse, die beide gegevens van de FMECA nodig hebben. FMECA is het meest populaire instrument voor faalbaarheids- en kriticiteitsanalyse van systemen voor prestatieverbetering. In het huidige tijdperk van Industrie 4.0 implementeren de industrieën een voorspellende onderhoudsstrategie voor hun mechanische systemen. De FMECA wordt veel gebruikt voor het identificeren van de faalmodus en het prioriteren van mechanische systemen en hun subsystemen voor voorspellend onderhoud.

FMECA-rapportEdit

Een FMECA-rapport bestaat uit een systeembeschrijving, basisregels en aannames, conclusies en aanbevelingen, te volgen corrigerende maatregelen, en de bijgevoegde FMECA-matrix die in spreadsheet-, werkblad-, of databasevorm kan zijn.