Failure mode, effects and criticality analysis

Lätta skillnader finns mellan de olika FMECA-standarderna. Enligt RAC CRTA-FMECA består FMECA-analysförfarandet vanligtvis av följande logiska steg:

• Definiera systemet
• Definiera grundregler och antaganden för att hjälpa till att styra konstruktionen
• Upprätta blockdiagram för systemet
• Identifiera felmoment (bit-delnivå eller funktionell)
• Analysera felkonsekvenser/felorsaker
• Inför resultaten i konstruktionsprocessen
• Klassificera felkonsekvenserna efter svårighetsgrad
• Gör beräkningar av kriticitet
• Rankera kriticiteten av felmodes
• Bestäm kritiska objekt
• Inför resultaten i konstruktionsprocessen
• Insätt metoder för att upptäcka fel, isolering och kompensation
• Gör underhållbarhetsanalys
• Dokumentera analysen, sammanfatta icke korrigerbara konstruktionsområden, identifiera särskilda kontroller som är nödvändiga för att minska risken för fel
• Gör rekommendationer
• Följ upp genomförandet av korrigerande åtgärder/effektivitet

FMECA kan utföras på funktionell nivå eller på delnivå. Funktionell FMECA tar hänsyn till effekterna av fel på funktionsblocksnivå, t.ex. en strömförsörjning eller en förstärkare. I FMECA för enskilda delar beaktas effekterna av fel på enskilda komponenter, t.ex. motstånd, transistorer, mikrokretsar eller ventiler. En FMECA i delar kräver mycket mer arbete, men ger fördelen av bättre uppskattningar av sannolikheten för förekomst. Funktionella FMEA:er kan dock utföras mycket tidigare, kan bidra till en bättre strukturering av den fullständiga riskbedömningen och ge andra typer av insikter om alternativ för att minska riskerna. Analyserna kompletterar varandra.

Kriticitetsanalysen kan vara kvantitativ eller kvalitativ, beroende på tillgången till uppgifter om fel i stödjande delar.

SystemdefinitionRedigera

I detta steg definieras det större system som ska analyseras och delas in i en indragen hierarki, t.ex. system, delsystem eller utrustning, enheter eller underenheter och styckdelar. Funktionsbeskrivningar skapas för systemen och tilldelas delsystemen och täcker alla driftslägen och uppdragsfaser.

Grundläggande regler och antagandenRedigera

Innan den detaljerade analysen äger rum definieras och godkänns vanligtvis grundläggande regler och antaganden. Detta kan till exempel omfatta:

• Standardiserad uppdragsprofil med specifika uppdragsfaser med fast varaktighet
• Källor för data om felfrekvens och felfunktioner
• Felupptäckt för upptäckt av fel som systemets inbyggda test kommer att realisera
• Om analysen kommer att vara funktionell eller styckevis
• Kriterier som ska beaktas (avbrytande av uppdraget, säkerhet, underhåll, osv.)
• System för unik identifiering av delar eller funktioner
• Definitioner av allvarlighetsgradskategorier

BlockdiagramRedigera

Nästan avbildas systemen och delsystemen i funktionella blockdiagram. Tillförlitlighetsblockdiagram eller felträd konstrueras vanligen samtidigt. Dessa diagram används för att spåra informationsflödet på olika nivåer i systemhierarkin, identifiera kritiska vägar och gränssnitt och identifiera effekterna på högre nivå av fel på lägre nivå.

Identifiering av feltillståndRedigera

För varje del eller funktion som omfattas av analysen utarbetas en fullständig lista över feltillstånd. För funktionell FMECA omfattar typiska feltillstånd följande:

• Omfattande drift
• Omfattande drift vid behov
• Upphörligt utfall
• Upphörligt utfall
• Fel utfall (med tanke på det aktuella tillståndet)
• Upphörligt utfall (för vilket tillstånd som helst)

För FMECA för en del av en funktion, kan data om feltillstånd hämtas från databaser som RAC FMD-91 eller RAC FMD-97. I dessa databaser finns inte bara feltillstånden utan även feltillståndsförhållandena. Till exempel:

Varje funktion eller del listas sedan i matrisform med en rad för varje feltillstånd. Eftersom FMECA vanligtvis omfattar mycket stora datamängder måste en unik identifierare tilldelas varje objekt (funktion eller del) och varje felsteg för varje objekt.

Analys av felstegseffekterRedigera

Felstegseffekter bestäms och förs in för varje rad i FMECA-matrisen, med hänsyn till de kriterier som identifierats i grundreglerna. Effekterna beskrivs separat för den lokala nivån, den närmast högre nivån och slutnivån (systemet). Effekter på systemnivå kan omfatta:

• Systemfel
• Degraderad drift
• Systemstatusfel
• Ingen omedelbar effekt

De kategorier av feleffekter som används på olika hierarkiska nivåer skräddarsys av analytikern med hjälp av teknisk bedömning.

SeriositetsklassificeringRedigera

Seriositetsklassificering tilldelas för varje felsteg för varje unikt objekt och förs in i FMECA-matrisen, baserat på konsekvenserna på systemnivå. En liten uppsättning klassificeringar, vanligen med 3 till 10 allvarlighetsnivåer, används. Till exempel: Vid utarbetande enligt MIL-STD-1629A följer klassificeringen av allvarlighetsgraden för fel eller olyckor normalt MIL-STD-882.

Aktuella FMECA-svårighetskategorier för rymdtillämpningar från U.S. Federal Aviation Administration (FAA), NASA och European Space Agency härleds från MIL-STD-882.

Metoder för upptäckt av felRedigera

För varje komponent och felsätt analyseras systemets förmåga att upptäcka och rapportera felet i fråga. En av följande uppgifter kommer att anges på varje rad i FMECA-matrisen:

• Normal: Systemet indikerar korrekt ett säkert tillstånd för besättningen
• Onormalt: Systemet indikerar korrekt ett fel som kräver åtgärder från besättningens sida
• Felaktigt: Systemet indikerar felaktigt ett säkert tillstånd i händelse av fel, eller varnar besättningen för ett fel som inte existerar (falsklarm)

KriticitetsklassningRedigera

Bedömningen av kriticitet i feltillstånd kan vara kvalitativ eller kvantitativ. Vid kvalitativ bedömning tilldelas en kod eller ett nummer för sannolikheten för olyckor och förs in i matrisen. MIL-STD-882 använder till exempel fem sannolikhetsnivåer:

Felskedet kan sedan kartläggas på en kriticitetsmatris med allvarlighetsgraden som en axel och sannolikhetsnivån som den andra.För kvantitativ bedömning beräknas modalkriticitetstalet C m {\displaystyle C_{m}} för varje felsteg för varje artikel, och artikelkriticitetstalet C r {\displaystyle C_{r}} beräknas för varje artikel. Kriticitetstalen beräknas med hjälp av följande värden:

Critical item/failure mode listEdit

När kriticitetsbedömningen har slutförts för varje felsteg för varje objekt kan FMECA-matrisen sorteras efter allvarlighetsgrad och kvalitativ sannolikhetsnivå eller kvantitativt kriticitetstal. Detta gör det möjligt för analysen att identifiera kritiska objekt och kritiska feltillstånd för vilka konstruktionsbegränsningar önskas.

RekommendationerEdit

Efter att ha utfört FMECA ges rekommendationer till konstruktionen för att minska konsekvenserna av kritiska fel. Detta kan innefatta val av komponenter med högre tillförlitlighet, minskning av den stressnivå vid vilken en kritisk artikel fungerar, eller tillägg av redundans eller övervakning till systemet.

UnderhållbarhetsanalysRedigera

FMECA ger vanligen underlag för både underhållbarhetsanalys och logistikstödsanalys, som båda kräver data från FMECA. FMECA är det mest populära verktyget för fel- och kriticitetsanalys av system för att förbättra prestandan. I den nuvarande eran av industri 4.0 tillämpar industrierna en strategi för förebyggande underhåll för sina mekaniska system. FMECA används i stor utsträckning för identifiering av felfunktioner och prioritering av mekaniska system och deras delsystem för förebyggande underhåll.

FMECA-rapportEdit

En FMECA-rapport består av systembeskrivning, grundregler och antaganden, slutsatser och rekommendationer, korrigerande åtgärder som ska spåras och den bifogade FMECA-matrisen som kan vara i form av ett kalkylblad, arbetsblad eller en databas.