Failure mode, effects, and criticality analysis

Niewielkie różnice występują pomiędzy różnymi standardami FMECA. Według RAC CRTA-FMECA, procedura analizy FMECA składa się zazwyczaj z następujących logicznych kroków:

• Zdefiniuj system
• Zdefiniuj podstawowe zasady i założenia, aby pomóc w kierowaniu projektem
• Zbuduj schematy blokowe systemu
• Zidentyfikuj tryby awarii (na poziomie części lub funkcjonalnym)
• Zidentyfikuj tryby awarii (na poziomie części lub funkcjonalnym).części lub funkcjonalne)
• Analiza skutków/przyczyn awarii
• Wprowadzenie wyników z powrotem do procesu projektowania
• Klasyfikacja skutków awarii według stopnia ciężkości
• Wykonanie obliczeń krytyczności
• Uszeregowanie krytyczności trybów awarii
• Określenie elementów krytycznych
• Wprowadzenie wyników z powrotem do procesu projektowania
• Identyfikacja środków wykrywania awarii, izolacji i kompensacji
• Wykonaj analizę możliwości konserwacji
• Dokumentuj analizę, podsumuj obszary projektowe, których nie można skorygować, zidentyfikuj specjalne kontrole niezbędne do zmniejszenia ryzyka awarii
• Przedstaw zalecenia
• Podążaj za wdrożeniem/skutecznością działań korygujących

FMECA może być wykonywana na poziomie funkcjonalnym lub częściowym. FMECA funkcjonalna rozpatruje skutki awarii na poziomie bloku funkcjonalnego, takiego jak zasilacz lub wzmacniacz. FMECA częściowa rozpatruje skutki awarii poszczególnych komponentów, takich jak rezystory, tranzystory, mikroukłady lub zawory. FMECA częściowa wymaga znacznie więcej wysiłku, ale zapewnia korzyści w postaci lepszego oszacowania prawdopodobieństwa wystąpienia. Jednakże FMEA funkcjonalna może być wykonana dużo wcześniej, może pomóc w lepszej strukturze kompletnej oceny ryzyka i zapewnić inny rodzaj wglądu w opcje łagodzenia skutków. Analizy te są komplementarne.

Analiza krytyczności może być ilościowa lub jakościowa, w zależności od dostępności wspierających danych o uszkodzeniach części.

Definicja systemuEdit

W tym kroku, główny system, który ma być analizowany jest zdefiniowany i podzielony na wciętą hierarchię, taką jak systemy, podsystemy lub wyposażenie, jednostki lub podzespoły i części. Opisy funkcjonalne są tworzone dla systemów i przypisywane do podsystemów, obejmując wszystkie tryby operacyjne i fazy misji.

Zasady podstawowe i założeniaEdit

Przed przystąpieniem do szczegółowej analizy, zasady podstawowe i założenia są zwykle definiowane i uzgadniane. Mogą one obejmować na przykład:

• Standaryzowany profil misji z określonymi fazami misji o ustalonym czasie trwania
• Źródła danych o wskaźniku awaryjności i trybie awaryjnym
• Zasięg wykrywania uszkodzeń, który zrealizuje wbudowany test systemu
• Czy analiza będzie funkcjonalna czy częściowa
• Kryteria do rozważenia (przerwanie misji, bezpieczeństwo, utrzymanie, itp.)
• System do jednoznacznej identyfikacji części lub funkcji
• Definicje kategorii ważności

Schematy blokoweEdit

Następnie systemy i podsystemy są przedstawiane na funkcjonalnych schematach blokowych. Diagramy blokowe niezawodności lub drzewa błędów są zwykle budowane w tym samym czasie. Diagramy te są wykorzystywane do śledzenia przepływu informacji na różnych poziomach hierarchii systemu, identyfikacji ścieżek krytycznych i interfejsów oraz identyfikacji efektów wyższego poziomu dla awarii niższego poziomu.

Identyfikacja trybów awaryjnychEdit

Dla każdej części lub każdej funkcji objętej analizą opracowywana jest pełna lista trybów awaryjnych. Dla funkcjonalnej FMECA, typowe tryby awarii obejmują:

• Nieterminowe działanie
• Niedziałanie, gdy jest wymagane
• Utrata wyjścia
• Nieprzerwane wyjście
• Błędne wyjście (biorąc pod uwagę bieżący stan)
• Nieważne wyjście (dla dowolnego stanu)

Dla FMECA częściowej, dane dotyczące trybu awaryjnego można uzyskać z baz danych, takich jak RAC FMD-91 lub RAC FMD-97. Te bazy danych dostarczają nie tylko dane dotyczące trybów awaryjnych, ale również współczynniki trybów awaryjnych. Na przykład:

Każda funkcja lub część jest następnie zestawiona w postaci macierzy z jednym wierszem dla każdego trybu awarii. Ponieważ FMECA zwykle obejmuje bardzo duże zbiory danych, do każdego elementu (funkcji lub części) i do każdego trybu awaryjnego każdego elementu musi być przypisany unikalny identyfikator.

Analiza skutków awariiEdit

Skutki awarii są określane i wprowadzane dla każdego wiersza macierzy FMECA, z uwzględnieniem kryteriów określonych w podstawowych zasadach. Efekty są opisywane oddzielnie dla poziomu lokalnego, następnego wyższego i końcowego (systemowego). Efekty na poziomie systemowym mogą obejmować:

• Awaria systemu
• Pogorszenie działania
• Awaria stanu systemu
• Brak natychmiastowego efektu

Kategorie efektów awarii stosowane na różnych poziomach hierarchicznych są dostosowywane przez analityka z wykorzystaniem osądu inżynierskiego.

Klasyfikacja ważnościEdit

Klasyfikacja ważności jest przypisywana dla każdego trybu awarii każdego unikalnego elementu i wprowadzana na macierz FMECA, w oparciu o konsekwencje na poziomie systemu. Stosuje się niewielki zestaw klasyfikacji, zwykle o 3 do 10 poziomach ciężkości. Na przykład, w przypadku przygotowania przy użyciu MIL-STD-1629A, klasyfikacja dotkliwości awarii lub nieszczęśliwego wypadku jest zwykle zgodna z MIL-STD-882.

Obecne kategorie dotkliwości FMECA dla aplikacji kosmicznych Federalnej Administracji Lotnictwa Cywilnego Stanów Zjednoczonych (FAA), NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej pochodzą z MIL-STD-882.

Metody wykrywania awariiEdit

Dla każdego komponentu i trybu awarii analizowana jest zdolność systemu do wykrywania i zgłaszania danej awarii. W każdym wierszu macierzy FMECA zostanie wpisane jedno z poniższych stwierdzeń:

• Normalny: system prawidłowo wskazuje załodze stan bezpieczny
• Nienormalny: system prawidłowo wskazuje usterkę wymagającą działania załogi
• Niepoprawny: system błędnie wskazuje stan bezpieczny w przypadku niesprawności lub ostrzega załogę o niesprawności, która nie istnieje (fałszywy alarm)

Ranking krytycznościEdit

Ocena krytyczności trybu awaryjnego może być jakościowa lub ilościowa. W przypadku oceny jakościowej przypisuje się kod lub numer prawdopodobieństwa wypadku i wprowadza się go do matrycy. Na przykład, MIL-STD-882 używa pięciu poziomów prawdopodobieństwa:

.

.

Tryb awarii może być następnie wykreślony na macierzy krytyczności przy użyciu kodu dotkliwości jako jednej osi i kodu poziomu prawdopodobieństwa jako drugiej.Dla oceny ilościowej oblicza się liczbę krytyczności modalnej C m {{m}} dla każdego trybu uszkodzenia każdego elementu i liczbę krytyczności pozycji C r {{r}} dla każdego elementu. Liczby krytyczności są obliczane przy użyciu następujących wartości:

Lista pozycji krytycznych/trybów awariiEdit

Po zakończeniu oceny krytyczności dla każdego trybu awarii każdej pozycji, macierz FMECA może zostać posortowana według ciężkości i jakościowego poziomu prawdopodobieństwa lub ilościowej liczby krytyczności. Umożliwia to zidentyfikowanie krytycznych elementów i krytycznych trybów awarii, dla których pożądane jest złagodzenie konstrukcji.

ZaleceniaEdit

Po wykonaniu analizy FMECA wydawane są zalecenia dotyczące projektowania w celu zmniejszenia konsekwencji awarii krytycznych. Może to obejmować wybór komponentów o wyższej niezawodności, zmniejszenie poziomu naprężeń, przy którym działa krytyczny element, lub dodanie redundancji lub monitorowania do systemu.

Analiza podatności na utrzymanieEdit

FMECA zwykle zasila zarówno Analizę podatności na utrzymanie, jak i Analizę wsparcia logistycznego, które wymagają danych z FMECA. FMECA jest najpopularniejszym narzędziem do analizy awaryjności i krytyczności systemów w celu poprawy wydajności. W obecnej erze Przemysłu 4.0, przemysł wdraża strategię predykcyjnego utrzymania ruchu dla swoich systemów mechanicznych. FMECA jest szeroko stosowana do identyfikacji trybów awarii i priorytetyzacji systemów mechanicznych i ich podsystemów w celu predykcyjnego utrzymania.

Raport FMECAEdit

Raport FMECA składa się z opisu systemu, podstawowych zasad i założeń, wniosków i zaleceń, działań naprawczych, które należy śledzić, oraz załączonej macierzy FMECA, która może mieć postać arkusza kalkulacyjnego, arkusza roboczego lub bazy danych.