Analiza vrsta i posljedica kvarova. FMEDA analiza podataka o kvarovima na terenu


Uz eksponencijalni zakon raspodjele vremena oporavka i vremena između kvarova, matematički aparat Markovljevih slučajnih procesa koristi se za izračunavanje pokazatelja pouzdanosti sustava s oporavkom. U ovom slučaju funkcioniranje sustava opisuje se procesom promjene stanja. Sustav je prikazan kao graf koji se naziva graf prijelaza iz stanja u stanje.

Slučajni proces u bilo kojem fizičkom sustavu S , Zove se markovski, ako ima sljedeće svojstvo : za bilo koji trenutak t 0 vjerojatnost stanja sustava u budućnosti (t > t 0 ) ovisi samo o trenutnom stanju

(t = t 0 ) i ne ovisi o tome kada je i kako sustav došao u ovo stanje (drugim riječima: s fiksnom sadašnjošću budućnost ne ovisi o pretpovijesti procesa – prošlosti).

t< t 0

t > t 0

Za Markovljev proces "budućnost" ovisi o "prošlosti" samo kroz "sadašnjost", tj. budući tijek procesa ovisi samo o onim prošlim događajima koji su utjecali na stanje procesa u sadašnjem trenutku.

Markovljev proces, kao proces bez posljedica, ne znači potpunu neovisnost od prošlosti, budući da se očituje u sadašnjosti.

Pri korištenju metode, u općem slučaju, za sustav S , potrebno je imati matematički model kao skup stanja sustava S 1 , S 2 , …, S n , u kojem može biti tijekom kvarova i obnove elemenata.

Prilikom sastavljanja modela uvedene su sljedeće pretpostavke:

Neuspjeli elementi sustava (ili sam objekt) odmah se obnavljaju (početak obnove podudara se s trenutkom kvara);

Nema ograničenja u broju restauracija;

Ako su svi tokovi događaja koji prenose sustav (objekt) iz stanja u stanje Poissonovi (najjednostavniji), tada će proces slučajnog prijelaza biti Markovljev proces s kontinuiranim vremenom i diskretnim stanjima S 1 , S 2 , …, S n .

Osnovna pravila za sastavljanje modela:

1. Matematički model je prikazan kao graf stanja, u kojem

a) krugovi (vrhovi grafaS 1 , S 2 , …, S n ) – moguća stanja sustava S , koji proizlaze iz kvarova elemenata;

b) strelice– mogući smjerovi prijelaza iz jednog stanja S i drugome S j .

Strelice iznad/ispod označavaju intenzitet prijelaza.

Primjeri grafikona:

S0 - radni uvjeti;

S1 – stanje kvara.

"Petlja" označava kašnjenja u određenom stanju S0 i S1 relevantno:

Dobro stanje se nastavlja;

Stanje neuspjeha se nastavlja.

Graf stanja odražava konačan (diskretni) broj mogućih stanja sustava S 1 , S 2 , …, S n . Svaki od vrhova grafa odgovara jednom od stanja.

2. Za opisivanje slučajnog procesa prijelaza stanja (neuspjeh/oporavak), koriste se vjerojatnosti stanja

P1(t), P2(t), …, P i (t), … , Pn(t) ,

gdje P i (t) je vjerojatnost pronalaska sustava u ovom trenutku t v i-to stanje.

Očito, za bilo koje t

(uvjet normalizacije, budući da druga stanja, osim za S 1 , S 2 , …, S n Ne).

3. Prema grafu stanja sastavlja se sustav običnih diferencijalnih jednadžbi prvog reda (Kolmogorov-Chapmanovih jednadžbi).

Razmotrimo instalacijski element ili samu instalaciju bez redundancije, koja može biti u dva stanja: S 0 - bez problema (izvedivo),S 1 - stanje kvara (obnova).

Odredimo odgovarajuće vjerojatnosti stanja elemenata R 0 (t): P 1 (t) u proizvoljnom trenutku t pod različitim početnim uvjetima. Riješit ćemo ovaj problem pod uvjetom, kao što je već navedeno, da je protok kvarova najjednostavniji λ = konst i restauracije μ = konst, zakon raspodjele vremena između kvarova i vremena oporavka je eksponencijalan.

Za bilo koji trenutak vremena, zbroj vjerojatnosti P 0 (t) + P 1 (t) = 1 je vjerojatnost određenog događaja. Popravimo trenutak vremena t i pronađimo vjerojatnost P (t + ∆ t) da u trenutku vremena t + ∆ t stavka je u tijeku. Ovaj događaj je moguć kada su ispunjena dva uvjeta.

    U trenutku t element je bio u stanju S 0 i za vrijeme t nije bilo neuspjeha. Vjerojatnost rada elementa određena je pravilom množenja vjerojatnosti neovisnih događaja. Vjerojatnost da u ovom trenutku t stavka je bila i stanje S 0 , jednako je P 0 (t). Vjerojatnost da u vremenu t nije odbio e -λ∆ t . Do višeg reda malenosti možemo pisati

Stoga je vjerojatnost ove hipoteze jednaka umnošku P 0 (t) (1- λ ∆ t).

2. U trenutku t element je u stanju S 1 (u stanju oporavka), tijekom vremena ∆ t restauracija je završila i element je ušao u stanje S 0 . Ova je vjerojatnost također određena pravilom množenja vjerojatnosti neovisnih događaja. Vjerojatnost da u to vrijeme t element je bio u državi S 1 , jednako je R 1 (t). Vjerojatnost da je oporavak završio određuje se kroz vjerojatnost suprotnog događaja, t.j.

1 - e -μ∆ t = μ· ∆ t

Stoga je vjerojatnost druge hipoteze P 1 (t) ·μ· ∆ t/

Vjerojatnost radnog stanja sustava u određenom trenutku (t + ∆ t) određuje se vjerojatnošću zbroja neovisnih nespojivih događaja kada su ispunjene obje hipoteze:

P 0 (t+∆ t)= P 0 (t) (1- λ ∆ t)+ P 1 (t) ·μ ∆ t

Dijeljenje rezultirajućeg izraza sa ∆ t i uzimajući granicu na ∆ t → 0 , dobivamo jednadžbu za prvo stanje

dP 0 (t)/ dt=- λP 0 (t)+ µP 1 (t)

Provodeći slično razmišljanje za drugo stanje elementa - stanje kvara (obnavljanje), možemo dobiti drugu jednadžbu stanja

dP 1 (t)/ dt=- µP 1 (t)+λ P 0 (t)

Tako je za opisivanje vjerojatnosti stanja elementa dobiven sustav dviju diferencijalnih jednadžbi čiji je graf stanja prikazan na slici 2.

d P 0 (t)/ dt = - λ P 0 (t)+ µP 1 (t)

dP 1 (t)/ dt = λ P 0 (t) - µP 1 (t)

Ako postoji usmjereni graf stanja, onda je sustav diferencijalnih jednadžbi za vjerojatnosti stanja R DO (k = 0, 1, 2,…) može se odmah napisati koristeći sljedeće pravilo: na lijevoj strani svake jednadžbe je izvoddP DO (t)/ dt, a u desnom ima onoliko komponenti koliko je bridova povezanih izravno s danim stanjem; ako rub završava u danom stanju, tada komponenta ima predznak plus; ako počinje iz danog stanja, tada komponenta ima predznak minus. Svaka komponenta jednaka je umnošku intenziteta toka događaja koji prenosi element ili sustav duž zadanog ruba u drugo stanje, po vjerojatnosti stanja iz kojeg rub počinje.

Sustav diferencijalnih jednadžbi može se koristiti za određivanje PBR električnih sustava, funkcije i faktora raspoloživosti, vjerojatnosti popravka (obnove) nekoliko elemenata sustava, prosječnog vremena kada je sustav u bilo kojem stanju, kvara stopa sustava, uzimajući u obzir početne uvjete (stanja elemenata).

U početnim uvjetima R 0 (0)=1; R 1 (0)=0 i (P 0 +P 1 =1), rješenje sustava jednadžbi koje opisuju stanje jednog elementa ima oblik

P 0 (t) = μ / (λ+ μ )+ λ/(λ+ μ )* e^ -(λ+ μ ) t

Vjerojatnost stanja kvara P 1 (t)=1- P 0 (t)= λ/(λ+ μ )- λ/ (λ+ μ )* e^ -(λ+ μ ) t

Ako je u početnom trenutku element bio u stanju kvara (restauracije), t.j. R 0 (0)=0, p 1 (0)=1 , onda

P 0 (t) = μ/ (λ +μ)+ μ/(λ +μ)*e^ -(λ +μ)t

P 1 (t) = λ /(λ +μ)- μ/ (λ +μ)*e^ -(λ +μ)t


Obično u izračunima pokazatelja pouzdanosti za dovoljno duge vremenske intervale (t ≥ (7-8) t v ) bez velike pogreške, vjerojatnosti stanja mogu se odrediti utvrđenim prosječnim vjerojatnostima -

R 0 (∞) = K G = P 0 i

R 1 (∞) = DO P =P 1 .

Za stabilno stanje (t→∞) P i (t) = P i = konst sastavlja se sustav algebarskih jednadžbi s nultom lijevom stranom, jer u ovom slučaju dP i (t)/dt = 0. Tada sustav algebarskih jednadžbi ima oblik:

Jer kg postoji vjerojatnost da će sustav u ovom trenutku biti operativan t na t , tada se iz rezultirajućeg sustava jednadžbi određuje P 0 = kg., tj. vjerojatnost rada elementa jednaka je stacionarnom faktoru raspoloživosti, a vjerojatnost kvara jednaka je faktoru prisilnog zastoja:

limP 0 (t) = Kg =μ /(λ+ μ ) = T/(T+ t v )

limP 1 (t) = Kp = λ /(λ+μ ) = t v /(T+ t v )

tj. dobiven je isti rezultat kao pri analizi graničnih stanja korištenjem diferencijalnih jednadžbi.

Metoda diferencijalnih jednadžbi može se koristiti za izračunavanje pokazatelja pouzdanosti i nepovratnih objekata (sustava).

U ovom slučaju neoperabilna stanja sustava su "apsorbirajuća" i intenziteti μ izlasci iz tih stanja su isključeni.

Za objekt koji se ne može obnoviti, graf stanja izgleda ovako:

Sustav diferencijalnih jednadžbi:

U početnim uvjetima: P 0 (0) = 1; P 1 (0) = 0 , koristeći Laplaceovu transformaciju vjerojatnosti da bude u radnom stanju, tj. FBG u vrijeme rada t bit će .

FMEA metodologija, primjeri

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) je analiza načina i učinaka kvarova. Izvorno razvijena i objavljena od strane američkog vojno-industrijskog kompleksa (u obliku MIL-STD-1629), analiza načina kvara je danas toliko popularna jer su specijalizirani FMEA standardi razvijeni i objavljeni u nekim industrijama.

Nekoliko primjera takvih standarda su:

  • MIL-STD-1629. Razvijen u SAD-u i predak je svih modernih FMEA standarda.
  • SAE-ARP-5580 je modificirani MIL-STD-1629, dopunjen bibliotekom nekih elemenata za automobilsku industriju. Koristi se u mnogim industrijama.
  • SAE J1739 - FMEA standard koji opisuje potencijalni kvar i analizu učinaka u dizajnu (DFMEA) i analizu načina i učinaka potencijalnog kvara u procesima proizvodnje i montaže, PFMEA). Standard pomaže identificirati i smanjiti rizik pružanjem relevantnih uvjeta, zahtjeva, tablica ocjena i radnih listova. Kao standard, ovaj dokument sadrži zahtjeve i smjernice za vođenje korisnika kroz implementaciju FMEA.
  • AIAG FMEA-3 je specijalizirani standard koji se koristi u automobilskoj industriji.
  • Interni FMEA standardi velikih proizvođača automobila.
  • Povijesno razvijeni u mnogim tvrtkama i industrijama, postupci slični načinima kvarova i analizi učinaka. Možda su to danas "standardi" FMEA s najširom pokrivenošću.

Svi standardi analize načina kvara i učinaka (bilo da su objavljeni ili povijesno razvijeni) općenito su međusobno vrlo slični. Sljedeći opći opis daje opću ideju o FMEA-i kao metodologiji. Namjerno nije preduboko i pokriva većinu trenutnih FMEA pristupa.

Prije svega, granice analiziranog sustava moraju biti jasno definirane. Sustav može biti tehnički uređaj, proces ili bilo što drugo što je predmet FME analize.

Identificirane su sljedeće vrste. mogući kvarovi, njihove posljedice i mogući uzroci. Ovisno o veličini, prirodi i složenosti sustava, određivanje mogućih načina kvara može se izvesti za cijeli sustav u cjelini ili za svaki njegov podsustav pojedinačno. U potonjem slučaju, posljedice kvarova na razini podsustava će se očitovati kao načini kvara na gornjoj razini. Identificiranje načina kvara i učinaka treba se vršiti odozdo prema gore, sve dok se ne dosegne najviša razina sustava. Za karakterizaciju vrsta i posljedica kvarova definiranih na najvišoj razini sustava koriste se parametri kao što su intenzitet, kritičnost kvarova, vjerojatnost nastanka itd. Ovi se parametri mogu ili izračunati "odozdo prema gore" s nižih razina sustava, ili eksplicitno postaviti na njegovu gornju razinu. Ovi parametri mogu biti i kvantitativni i kvalitativni. Kao rezultat toga, za svaki element sustava najviše razine izračunava se vlastita jedinstvena mjera, izračunata iz ovih parametara prema odgovarajućem algoritmu. U većini slučajeva ova mjera se naziva "omjer prioriteta rizika", "kritičnost", "razina rizika" ili slično. Načini na koje se takva mjera koristi i kako se izračunava mogu biti jedinstveni u svakom pojedinom slučaju i dobra su polazna točka za različite moderne pristupe provođenju analize načina i učinaka kvara (FMEA).

Primjer primjene FMEA u vojno-industrijskom kompleksu

Svrha parametra "Kritičnost" je pokazati da su sigurnosni zahtjevi sustava u potpunosti ispunjeni (u najjednostavnijem slučaju, to znači da su svi pokazatelji kritičnosti ispod unaprijed određene razine.

Akronim FMECA je skraćenica za Failure Mode, Effects and Criticality Analysis.

Glavni pokazatelji koji se koriste za izračunavanje vrijednosti ozbiljnosti su:

  • stopa kvarova (određena izračunom vremena između kvarova - MTBF),
  • vjerojatnost kvara (kao postotak pokazatelja stope neuspjeha),
  • radno vrijeme.

Dakle, očito je da parametar kritičnosti ima stvarnu točnu vrijednost za svaki pojedini sustav (ili njegovu komponentu).

Postoji prilično širok raspon dostupnih kataloga (knjižnica) koji sadrže vjerojatnosti kvarova različitih vrsta za različite elektroničke komponente:

  • FMD97
  • MIL-HDBK-338B
  • NPRD3

Deskriptor biblioteke za određenu komponentu, općenito, izgleda ovako:

Budući da je za izračunavanje parametra kritičnosti kvara potrebno poznavati vrijednosti indeksa stope kvarova, u vojno-industrijskom kompleksu se prije primjene FME[C]A metodologije provodi proračun MTBF-a, rezultati koje koristi FME[C]A. Za elemente sustava čiji indeks kritičnosti kvara prelazi tolerancije utvrđene sigurnosnim zahtjevima, također treba provesti odgovarajuću analizu stabla kvarova (FTA, Fault Tree Analysis). U većini slučajeva, analizu načina rada, učinaka i kritičnosti (FMEA) za potrebe MIC-a izvodi jedna osoba (bilo stručnjak za dizajn elektroničkih sklopova ili stručnjak za kontrolu kvalitete) ili vrlo mala skupina takvih stručnjaka.

FMEA u automobilskoj industriji

Za svaki broj prioriteta rizika (RPN) kvara koji prelazi unaprijed određenu razinu (često 60 ili 125), identificiraju se i provode korektivne radnje. U pravilu se određuju odgovorni za provedbu takvih mjera, vrijeme njihove provedbe i način na koji se naknadno dokazuje učinkovitost poduzetih korektivnih radnji. Nakon provedbe korektivnih mjera, vrijednost Faktora prioriteta rizika od kvara se ponovno procjenjuje i uspoređuje s postavljenom graničnom vrijednošću.

Glavni pokazatelji koji se koriste za izračunavanje vrijednosti omjera prioriteta rizika su:

  • vjerojatnost neuspjeha
  • kritično,
  • vjerojatnost otkrivanja kvara.

U većini slučajeva, omjer prioriteta rizika se izvodi na temelju vrijednosti gornja tri indikatora (čije se bezdimenzionalne vrijednosti kreću od 1 do 10), tj. je izračunata vrijednost koja varira u sličnim granicama. Međutim, u slučajevima kada postoje stvarne (retrospektivne) točne vrijednosti stope kvarova za određeni sustav, granice za pronalaženje koeficijenta prioriteta rizika mogu se proširiti više puta, na primjer:

U većini slučajeva FMEA analizu u automobilskoj industriji provodi interna radna skupina predstavnika različitih odjela (R&D, proizvodnja, servis, kontrola kvalitete).

Značajke FMEA, FMECA i FMEDA metoda analize

Metode analize pouzdanosti FMEA (Failure Modes and Effects Analysis), FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis) i FMEDA (Failure Modes, Effects and Diagnosibility Analysis), iako imaju mnogo zajedničkog, sadrže nekoliko značajnih razlika.

Dok je FMEA metodologija koja vam omogućuje da odredite scenarije (metode) u kojima proizvod (oprema), uređaj za zaštitu u nuždi (ESD), tehnološki proces ili sustav mogu otkazati (vidi IEC 60812 „Tehnike analize za pouzdanost sustava - Procedura za analizu načina kvara i učinaka (FMEA)"),

FMECA, pored FMEA, rangira identificirane načine kvara prema njihovoj važnosti (kritičnosti) izračunavanjem jednog od dva pokazatelja - broja prioriteta rizika (Risk Priority Number) ili kritičnosti kvara,

a cilj FMEDA je izračunati stopu kvarova (failure rate) konačnog sustava koji se može smatrati uređajem ili grupom uređaja koji obavljaju složeniju funkciju. Metodologija FMEDA načina analize kvarova, učinaka i dijagnostičnosti prvo je razvijena za analizu elektroničkih uređaja, a zatim proširena na mehaničke i elektromehaničke sustave.

Opći koncepti i pristupi FMEA, FMECA i FMEDA

FMEA, FMECA i FMEDA dijele iste osnovne koncepte komponenti, uređaja i njihovog rasporeda (interakcija). Sigurnosna instrumentirana funkcija (SIF) sastoji se od nekoliko uređaja koji moraju osigurati izvođenje potrebne operacije za zaštitu stroja, opreme ili procesa od posljedica opasnosti, kvara. Primjeri SIS uređaja su pretvarač, izolator, kontaktna grupa itd.

Svaki uređaj se sastoji od komponenti. Na primjer, pretvarač se može sastojati od komponenti kao što su brtve, vijci, dijafragma, elektronički sklop itd.

Sklop uređaja može se smatrati jednim kombiniranim uređajem koji implementira funkciju SIS. Na primjer, aktuator-pozicioner-ventil je sklop uređaja koji se zajedno mogu smatrati krajnjim sigurnosnim elementom ESD-a. Komponente, uređaji i sklopovi mogu biti dio krajnjeg sustava za potrebe procjene FMEA, FMECA ili FMEDA.

Osnovna metodologija na kojoj se temelji FMEA, FMECA i FMEDA može se primijeniti prije ili tijekom projektiranja, proizvodnje ili konačne instalacije konačnog sustava. Osnovna metodologija razmatra i analizira načine kvara svake komponente koja je dio svakog uređaja kako bi se procijenila mogućnost kvara svih komponenti.

U slučajevima kada se FME analiza provodi za sklop, osim identificiranja načina kvara i učinaka, potrebno je izraditi blok dijagram (dijagram) pouzdanosti ovog sklopa za procjenu međusobne interakcije uređaja (vidi IEC 61078:2006 „Analiza tehnike za pouzdanost - blok dijagram pouzdanosti i booleove metode").

Ulazni podaci, rezultati i ocjena rezultata provedbe FMEA, FMECA, FMEDA prikazano shematski na slici (desno). Povećaj sliku.

Opći pristup definira sljedeće glavne korake FME analize:

  • definiranje konačnog sustava i njegove strukture;
  • identificiranje mogućih scenarija za provođenje analize;
  • procjena mogućih situacija kombinacija scenarija;
  • provođenje FME analize;
  • evaluacija rezultata FME analize (uključujući FMECA, FMEDA).

Primjena FMECA metodologije na rezultate analize načina i učinaka kvara (FMEA) omogućuje procjenu rizika povezanih s kvarovima, a FMEDA metode - mogućnost procjene pouzdanosti.

Za svaki jednostavan uređaj razvija se FME tablica, koja se zatim primjenjuje na svaki specifični scenarij analize. Struktura FME tablice može varirati za FMEA, FMECA ili FMEDA, a također ovisi o prirodi konačnog sustava koji se analizira.

Rezultat analize načina i učinaka kvara je izvješće koje sadrži sve provjerene (po potrebi prilagođene od strane radne skupine stručnjaka) FME tablice i zaključke / prosudbe / odluke u vezi s konačnim sustavom. Ako je ciljni sustav izmijenjen nakon provođenja FME analize, FMEA postupak se mora ponoviti.

Razlike u procjenama i rezultatima FME-, FMEC- i FMED-analize

Iako su osnovni koraci u izvođenju FME analize općenito isti za FMEA, FMECA i FMEDA, evaluacija i rezultati se razlikuju.

Rezultati FMECA analize uključuju rezultate FMEA, kao i rangiranje svih oblika kvarova i posljedica. Ovo rangiranje se koristi za identifikaciju komponenti (ili uređaja) s većim stupnjem utjecaja na pouzdanost konačnog (ciljnog) sustava, koje karakteriziraju takvi sigurnosni pokazatelji kao što su prosječna vjerojatnost kvara na zahtjev (PFDavg), prosječna učestalost opasnog kvara ( PFHavg.), prosječno vrijeme između kvarova (MTTFs) ili srednje vrijeme do opasnog kvara (MTTFd).

Rezultati FMECA mogu se koristiti za kvalitativnu ili kvantitativnu ocjenu, au oba slučaja treba ih prikazati matricom kritičnosti krajnjeg sustava koja u grafičkom obliku pokazuje koje komponente (ili uređaji) imaju veći/manji utjecaj na pouzdanost konačnog (ciljnog) sustav.

FMEDA rezultati uključuju FMEA rezultate i konačne podatke o pouzdanosti sustava. Mogu se koristiti za provjeru da sustav zadovoljava ciljni SIL, za certifikaciju SIL-a ili kao osnova za izračun ciljnog SIL uređaja SIS.

FMEDA pruža kvantitativne procjene pokazatelja pouzdanosti kao što su:

  • Stopa sigurnog otkrivenog kvara (stopa dijagnosticiranih/otkrivenih sigurnih kvarova) - učestalost (stopa) kvarova konačnog sustava, koji ga prenosi radni uvjeti od normalnog do sigurnog. ESD sustav ili operater je obaviješten, ciljno postrojenje ili oprema su zaštićeni;
  • Stopa sigurnog neotkrivenog kvara (stopa nedijagnosticiranih / neotkrivenih sigurnih kvarova) - učestalost (stopa) kvarova konačnog sustava, prenoseći njegovo radno stanje iz normalnog u sigurno. ESD sustav ili operater nije obaviješten, ciljno postrojenje ili oprema su zaštićeni;
  • Opasno detektirana stopa kvarova (stopa) kvarova krajnjeg sustava, pri kojoj će on ostati u normalnom stanju kada se ukaže potreba, ali se sustav ili operater ESD-a obavještava da otkloni problem ili izvrši održavanje. Ciljano postrojenje ili oprema nije zaštićena, ali je problem identificiran i postoji šansa da se problem ispravi prije nego što se pojavi potreba;
  • Stopa opasnog neotkrivenog kvara - Stopa (stopa) kvarova krajnjeg sustava pri kojoj će on ostati u normalnom stanju kada se ukaže potreba, ali sustav ili ESD operater nije obaviješten. Ciljano postrojenje ili oprema nije zaštićena, problem je skriven, a jedini način da se problem identificira i ispravi je provođenje probnog testa (verifikacije). Ako je potrebno, FMEDA procjena može otkriti koliko se nedijagnosticiranih opasnih kvarova može identificirati pomoću kontrolnog testa. Drugim riječima, FMEDA rezultat pomaže osigurati da se mjere učinkovitosti testiranja (Et) ili pokrivenosti kontrolnim ispitivanjem (PTC) poduzimaju prilikom izvođenja probnog testiranja (validacije) krajnjeg sustava;
  • Stopa kvarova najave (stopa kvarova-uzbuna) - učestalost (stopa) kvarova konačnog sustava, koji neće utjecati na sigurnosne performanse kada se njegovo radno stanje prebaci iz normalnog u sigurno stanje;
  • Stopa kvara bez učinka - Stopa (stopa) svih drugih kvarova koji neće uzrokovati da radno stanje krajnjeg sustava prijeđe iz normalnog u sigurno ili opasno.

KConsult C.I.S. ponude profesionalne usluge certificirani europski inženjeri praktičari za izvođenje FMEA, FMECA, FMEDA analiza, kao i primjenu FMEA metodologije u svakodnevnim aktivnostima industrijskih poduzeća.

Tijekom razvoja i proizvodnje različite opreme povremeno se javljaju kvarovi. Što je rezultat? Proizvođač ima značajne gubitke povezane s dodatnim ispitivanjima, provjerama i promjenama dizajna. Međutim, to nije nekontroliran proces. Pomoću FMEA analize možete procijeniti moguće prijetnje i ranjivosti, kao i analizirati potencijalne nedostatke koji mogu ometati rad opreme.

Prvi put ovu metodu analiza je korištena u SAD-u 1949. godine. Tada se koristio isključivo u vojnoj industriji pri projektiranju novog oružja. Međutim, već 70-ih godina, ideje FMEA-e su se pokazale velike korporacije. Jedan od prvih koji je uveo ovu tehnologiju bio je Ford (u to vrijeme najveći proizvođač automobila).

Danas metodu FMEA analize koriste gotovo sva strojograditeljska poduzeća. Glavna načela upravljanja rizikom i analize uzroka kvara opisana su u GOST R 51901.12-2007.

Definicija i bit metode

FMEA je akronim za Failure Mode and Effect Analysis. Ovo je tehnologija za analizu vrsta i posljedica mogućih kvarova (kvarova zbog kojih objekt gubi sposobnost obavljanja svojih funkcija). Zašto je ova metoda dobra? To tvrtki daje mogućnost da još ranije predvidi moguće probleme i kvarove. Tijekom analize proizvođač dobiva sljedeće informacije:

  • popis mogućih nedostataka i kvarova;
  • analiza njihovih uzroka, težine i posljedica;
  • preporuke za smanjenje rizika prema prioritetu;
  • ukupna procjena sigurnosti i pouzdanosti proizvoda i sustava u cjelini.

Podaci dobiveni kao rezultat analize su dokumentirani. Svi otkriveni i proučavani kvarovi klasificirani su prema stupnju kritičnosti, lakoći detekcije, mogućnosti održavanja i učestalosti pojavljivanja. Glavni zadatak je identificirati probleme prije nego što se pojave i počnu utjecati na klijente tvrtke.

Opseg FMEA analize

Ova metoda istraživanja aktivno se koristi u gotovo svim tehničkim područjima, kao što su:

  • automobilska i brodogradnja;
  • zrakoplovna i svemirska industrija;
  • kemijska i naftna rafinacija;
  • zgrada;
  • proizvodnja industrijska oprema i mehanizme.

Posljednjih godina ova metoda procjene rizika sve se više koristi u neproizvodnim područjima – primjerice u menadžmentu i marketingu.

FMEA se može provesti u svim fazama životnog ciklusa proizvoda. Međutim, najčešće se analiza provodi tijekom razvoja i modifikacije proizvoda, kao i pri korištenju postojećih dizajna u novom okruženju.

Vrste

Uz pomoć FMEA tehnologije proučavaju ne samo razne mehanizme i uređaje, već i procese upravljanja tvrtkom, proizvodnje i rada proizvoda. U svakom slučaju, metoda ima svoju vlastitu specifične značajke. Predmet analize može biti:

  • tehnički sustavi;
  • dizajni i proizvodi;
  • procesi proizvodnje, montaže, ugradnje i održavanja proizvoda.

Prilikom ispitivanja mehanizama utvrđuje se rizik neusklađenosti sa standardima, pojava kvarova u procesu rada, kao i kvarovi i skraćeni vijek trajanja. Ovo uzima u obzir svojstva materijala, geometriju strukture, njezine karakteristike, sučelja interakcije s drugim sustavima.

FMEA analiza procesa omogućuje otkrivanje nedosljednosti koje utječu na kvalitetu i sigurnost proizvoda. Također se uzima u obzir i zadovoljstvo kupaca. ekološki rizici. Ovdje problemi mogu nastati sa strane osobe (osobito zaposlenika poduzeća), proizvodne tehnologije, korištenih sirovina i opreme, mjernih sustava i utjecaja na okoliš.

Istraživanje koristi različite pristupe:

  • "od vrha do dna" (od veliki sustavi na male detalje i elemente);
  • "odozdo prema gore" (od pojedinačnih proizvoda i njihovih dijelova do

Izbor ovisi o svrsi analize. Može biti dio opsežne studije uz druge metode ili se koristiti kao samostalan alat.

Faze

Bez obzira na specifične zadatke, FMEA analiza uzroka i posljedica kvarova provodi se prema univerzalni algoritam. Razmotrimo ovaj proces detaljnije.

Priprema stručne skupine

Prije svega, morate odlučiti tko će provesti studiju. Timski rad jedno je od ključnih načela FMEA. Samo takav format osigurava kvalitetu i objektivnost ispitivanja, a također stvara prostor za nestandardne ideje. Tim se u pravilu sastoji od 5-9 ljudi. Uključuje:

  • Voditelj projekta;
  • procesni inženjer koji obavlja razvoj tehnološkog procesa;
  • inžinjer dizajna;
  • predstavnik proizvodnje ili;
  • član odjela za korisničku podršku.

Po potrebi, kvalificirani stručnjaci iz vanjskih organizacija mogu biti uključeni u analizu struktura i procesa. Rasprava o mogućim problemima i načinima njihovog rješavanja odvija se u nizu sastanaka u trajanju do 1,5 sat. Mogu se održati u cijelosti i djelomično (ako prisutnost određenih stručnjaka nije potrebna za rješavanje tekućih problema).

Projektna studija

Za provođenje FMEA analize potrebno je jasno identificirati predmet proučavanja i njegove granice. Ako je riječ o tehnološkom procesu, treba označiti početne i završne događaje. Za opremu i strukture sve je jednostavnije - možete ih smatrati složenim sustavima ili se usredotočiti na određene mehanizme i elemente. Odstupanja se mogu uzeti u obzir uzimajući u obzir potrebe potrošača, fazu životnog ciklusa proizvoda, geografiju upotrebe itd.

U ovoj fazi članovi stručne skupine trebaju dobiti detaljan opis objekta, njegovih funkcija i principa rada. Objašnjenja trebaju biti dostupna i razumljiva svim članovima tima. Obično se na prvoj sjednici održavaju prezentacije, stručnjaci proučavaju upute za izradu i rad konstrukcija, parametre planiranja, regulatornu dokumentaciju i crteže.

#3: Popis potencijalnih nedostataka

Nakon teoretskog dijela, tim prelazi na evaluaciju mogućih propusta. Sastavlja se potpuni popis svih mogućih nedosljednosti i nedostataka koji se mogu pojaviti na objektu. Mogu biti povezani s kvarom pojedinih elemenata ili njihovim nepravilnim radom (nedovoljna snaga, netočnost, slabe performanse). Prilikom analize procesa potrebno je navesti konkretne tehnološke operacije tijekom kojih postoji rizik od pogrešaka – primjerice neizvršenje ili netočno izvođenje.

Opis uzroka i posljedica

Sljedeći korak je dubinska analiza takvih situacija. Glavni zadatak je razumjeti što može dovesti do pojave određenih pogrešaka, kao i kako otkriveni nedostaci mogu utjecati na zaposlenike, potrošače i tvrtku u cjelini.

Tim pregledava opise rada, odobrene zahtjeve izvedbe i statistička izvješća kako bi utvrdio vjerojatne uzroke nedostataka. Protokol FMEA također može naznačiti čimbenike rizika koje tvrtka može ispraviti.

Istovremeno, tim razmatra što se može učiniti kako bi se otklonila mogućnost kvarova, predlaže metode kontrole i optimalnu učestalost pregleda.

Stručne ocjene

  1. S - Ozbiljnost / Značaj. Određuje koliko su teške posljedice ovog nedostatka za potrošača. Ocjenjuje se na ljestvici od 10 točaka (1 - praktički nema učinka, 10 - katastrofalno, pri čemu proizvođač ili dobavljač može biti podvrgnut kaznenoj kazni).
  2. O - Pojava / Vjerojatnost. Označava koliko se često događa određeno kršenje i može li se situacija ponoviti (1 - vrlo malo vjerojatno, 10 - neuspjeh se opaža u više od 10% slučajeva).
  3. D - Detekcija / Detekcija. Parametar za ocjenjivanje kontrolnih metoda: hoće li pomoći u pravodobnom prepoznavanju odstupanja (1 - gotovo zajamčeno otkrivanje, 10 - skriveni nedostatak koji se ne može otkriti prije pojave posljedica).

Na temelju ovih procjena određuje se broj prioriteta rizika (HRN) za svaki način kvara. Ovo je generalizirani pokazatelj koji vam omogućuje da saznate koji kvarovi i kršenja predstavljaju najveću prijetnju tvrtki i njezinim klijentima. Izračunato prema formuli:

FRR = S × O × D

Što je PHR veći, to je kršenje opasnije i njegove posljedice su razornije. Prije svega, potrebno je eliminirati ili smanjiti rizik od kvarova i kvarova koji imaju zadanu vrijednost prelazi 100-125. Od 40 do 100 bodova dobivaju se prekršaji s prosječnom razinom prijetnje, a PFR manji od 40 ukazuje na to da je kvar beznačajan, rijetko se javlja i može se otkriti bez problema.

Nakon procjene odstupanja i njihovih posljedica, radna skupina FMEA utvrđuje prioritetna područja za rad. Prvi zadatak je izraditi plan korektivnih radnji za "uska grla" - elemente i operacije s najviše visoke stope PHR. Da biste smanjili razinu prijetnje, morate utjecati na jedan ili više parametara:

  • eliminirati izvorni uzrok kvara promjenom dizajna ili procesa (ocjena O);
  • spriječiti pojavu kvara pomoću statističkih kontrolnih metoda (ocjena O);
  • ublažiti negativne posljedice za kupce i kupce - na primjer, smanjiti cijenu neispravnih proizvoda (ocjena S);
  • uvesti nove alate za rano otkrivanje kvarova i naknadni popravak (razred D).

Kako bi poduzeće odmah počelo provoditi preporuke, tim FMEA istovremeno razvija plan za njihovu provedbu, naznačujući slijed i vrijeme svake vrste posla. Isti dokument sadrži podatke o izvršiteljima i odgovornima za provođenje korektivnih mjera, izvorima financiranja.

Rezimirajući

Završna faza- Priprema izvješća za rukovodioce poduzeća. Koje bi odjeljke trebao sadržavati?

  1. Pregled i detaljne bilješke o napretku studije.
  2. Potencijalni uzroci kvarova u proizvodnji / radu opreme i izvođenju tehnoloških operacija.
  3. Popis mogućih posljedica za zaposlenike i potrošače - zasebno za svaki prekršaj.
  4. Procjena razine rizika (koliko su opasna moguća kršenja, koja od njih može dovesti do ozbiljnih posljedica).
  5. Popis preporuka za službu održavanja, projektante i planere.
  6. Raspored i izvješća o korektivnim radnjama na temelju rezultata analize.
  7. Popis potencijalnih prijetnji i posljedica koje su otklonjene promjenom projekta.

Izvješće je popraćeno svim tablicama, grafikonima i grafikonima koji služe za vizualizaciju informacija o glavnim problemima. Također, radna skupina treba osigurati korištene sheme za procjenu nedosljednosti u smislu značaja, učestalosti i vjerojatnosti otkrivanja s detaljan transkript skale (što znači određeni broj bodova).

Kako ispuniti FMEA protokol?

Tijekom studije svi podaci moraju biti zabilježeni u posebnom dokumentu. Ovo je "FMEA protokol za analizu uzroka i posljedica". To je univerzalna tablica u koju se unose svi podaci o mogućim nedostacima. Ovaj obrazac je prikladan za proučavanje svih sustava, objekata i procesa u bilo kojoj industriji.

Prvi dio se završava na temelju osobnih zapažanja članova tima, proučavanja statistike poduzeća, radnih uputa i druge dokumentacije. Glavni zadatak je razumjeti što može ometati rad mehanizma ili izvođenje bilo kojeg zadatka. Radna skupina na sastancima mora procijeniti posljedice ovih prekršaja, odgovoriti koliko su opasni za radnike i potrošače te kolika je vjerojatnost da će se kvar otkriti već u fazi proizvodnje.

Drugi dio protokola opisuje opcije za sprječavanje i otklanjanje nesukladnosti, popis aktivnosti koje je izradio tim FMEA. Predviđen je poseban stupac za imenovanje odgovornih za provedbu pojedinih poslova, a nakon izvršenih prilagodbi dizajna ili organizacije poslovnog procesa, voditelj u protokolu navodi popis izvedenih poslova. Završna faza je ponovno ocjenjivanje, uzimajući u obzir sve promjene. Uspoređujući početne i završne pokazatelje, možemo zaključiti o učinkovitosti odabrane strategije.

Za svaki objekt kreira se poseban protokol. Na samom vrhu je naziv dokumenta - "Analiza vrsta i posljedica potencijalnih nedostataka". Nešto niže je model opreme ili naziv procesa, datumi prethodne i sljedeće (prema rasporedu) provjere, trenutni datum, kao i potpisi svih članova radne skupine i njezinog voditelja.

Primjer FMEA analize ("Tulinov Instrument za proizvodnju")

Razmotrimo kako se proces procjene potencijalnih rizika odvija na iskustvu velike ruske industrijske tvrtke. Svojedobno se uprava Tvornice za izradu instrumenata Tulinovsky (JSC TVES) suočila s problemom kalibracije elektroničkih vaga. Poduzeće je proizvelo veliki postotak neispravne opreme, koju je odjel tehničke kontrole bio prisiljen poslati natrag.

Nakon proučavanja slijeda koraka i zahtjeva za postupak kalibracije, tim FMEA je identificirao četiri podprocesa koji su imali najveći utjecaj na kvalitetu i točnost kalibracije.

  • pomicanje i postavljanje uređaja na stol;
  • provjera položaja po razini (vaga mora biti 100% horizontalna);
  • postavljanje tereta na platforme;
  • registracija frekvencijskih signala.

Koje vrste kvarova i kvarova su zabilježene tijekom ovih operacija? Radna skupina identificirala je glavne rizike, analizirala njihove uzroke i moguće posljedice. Na temelju stručne procjene izračunati su pokazatelji CPR-a, što je omogućilo identificiranje glavnih problema - nedostatak jasne kontrole nad izvođenjem rada i stanjem opreme (klupa, utezi).

PozornicaScenarij neuspjehaUzrociPosljediceSODHCR
Premještanje i postavljanje vage na postolje.Opasnost od pada vage zbog velike težine konstrukcije.Ne postoji specijalizirani prijevoz.Oštećenje ili kvar uređaja.8 2 1 16
Provjera horizontalnog položaja po razini (uređaj mora stajati apsolutno ravno).Netočna matura.Ploča klupe nije bila ravna.6 3 1 18
Zaposlenici se ne pridržavaju radnih uputa.6 4 3 72
Raspored tereta na fiksnim točkama platforme.Korištenje utega pogrešne veličine.Rad starih, istrošenih utega.OTK vraća brak zbog metrološke neusklađenosti.9 2 3 54
Nedostatak kontrole nad procesom postavljanja.6 7 7 252
Mehanizam postolja ili senzori nisu u funkciji.Češljevi pokretnog okvira su nakošeni.Od stalnog trenja, utezi se brzo troše.6 2 8 96
Uže je puklo.Obustava proizvodnje.10 1 1 10
Motor mjenjača je pokvario.2 1 1 2
Raspored zakazanih pregleda i popravaka se ne poštuje.6 1 2 12
Registracija frekvencijskih signala senzora. Programiranje.Gubitak podataka koji su uneseni u uređaj za pohranu.Nestašice struje.Morate ponovno kalibrirati.4 2 3 24

Kako bi se otklonili čimbenici rizika, izrađene su preporuke za dodatnu obuku zaposlenika, preinaku klupe i kupnju posebnog valjkastog kontejnera za transport vage. Kupnjom neprekinutog napajanja riješen je problem s gubitkom podataka. A kako bi se spriječili budući problemi s umjeravanjem, radna skupina je predložila nove rasporede održavanja i planirane kalibracije utega - pregledi su se počeli provoditi češće, zbog čega se oštećenja i kvarovi mogu otkriti puno ranije.

Testovi tehnološkim procesima za potpunost.

Ispitivanje konstrukcije za završetak.

Ova ispitivanja se provode na prvim prototipovima proizvoda. Njihova je svrha pokazati da dizajn proizvoda zadovoljava zahtjeve za pouzdanost.

Nije važno kako je prototip izgrađen i koji su napori uloženi u njegovo otklanjanje pogrešaka. Ako se ne postigne potrebna razina pouzdanosti proizvoda, dizajn se mora poboljšati. Ispitivanje se nastavlja sve dok proizvod ne ispuni sve navedene zahtjeve.

Tijekom ovih ispitivanja, kvarovi se bilježe tijekom početnog razdoblja rada proizvoda. Ovim se podacima postiže potpuna dosljednost između dizajna proizvoda i procesa potrebnih za njegovu proizvodnju, te se određuje količina testiranja koja je potrebna za postizanje potrebne pouzdanosti u isporuci proizvoda [proizvoda potrošačima.

Ispitivanja se provode i na prvim uzorcima proizvoda. Ovi I uzorci rade za određeno razdoblje (razdoblje uhodavanja). Pomno se prate karakteristike njihovog rada, mjeri se smanjenje stope kvarova. Nakon razdoblja uhodavanja prikupljaju se podaci o iskustvu za mjerenje i provjeru performansi proizvoda i usporedbu s rezultatima. tatami, dobiveni tijekom testiranja proizvoda na potpunost I Zapažanja tijekom ovih ispitivanja omogućuju vam da postavite vrijednost razdoblja uhodavanja proizvoda.

Ispitivanja trajnosti. Tijekom ovih ispitivanja bilježe se kvarovi na trošenje elemenata proizvoda i gradi njihova distribucija. Dobiveni podaci se koriste za eliminaciju. uzroci tih kvarova, čija pojava dovodi do neprihvatljivog smanjenja očekivanog vijeka trajanja proizvoda. Ispitivanja trajnosti provode se na brojnim uzorcima ovog proizvoda. Tijekom ovih ispitivanja potrebno je odrediti granicu prijelaza s konstantne na rastuću stopu kvara i konstruirati distribuciju za svaki uočeni način kvara.

Jedno od učinkovitih sredstava za poboljšanje kvalitete tehnički objekti je analiza vrsta i posljedica potencijalnih kvarova (Potential Failure Mode and Effects Analysis - FMEA). Analiza se provodi u fazi projektiranja strukture ili tehnološkog procesa (odgovarajuće faze životnog ciklusa proizvoda su razvoj i priprema za proizvodnju), kao i pri finalizaciji i poboljšanju proizvoda koji su već pušteni u proizvodnju. Preporučljivo je ovu analizu podijeliti u dvije faze: zasebnu analizu u fazi razvoja dizajna i u fazi razvoja tehnološkog procesa.

Standard (GOST R 51814.2-2001. Sustavi kvalitete u automobilskoj industriji. Metoda za analizu vrsta i posljedica potencijalnih kvarova) također predviđa mogućnost korištenja FMEA metode u razvoju i analizi drugih procesa, poput prodaje , usluge i marketinške procese.



Glavni ciljevi analize vrsta i posljedica potencijalnih kvarova:

Identifikacija kritičnih kvarova povezanih s opasnošću za ljudski život i okoliš i razvoj aktivnosti
smanjiti vjerojatnost njihove pojave i težinu mogućih posljedica;

Identificiranje i otklanjanje uzroka mogućih kvarova proizvoda kako bi se poboljšala njegova pouzdanost.

Tijekom analize rješavaju se sljedeći zadaci:

Identifikacija mogućih kvarova na objektu (proizvodu ili procesu) i njegovim elementima (ovo uzima u obzir iskustvo proizvodnje i rada sličnih objekata),

Proučavanje uzroka kvarova, kvantificiranje učestalosti njihovog pojavljivanja,

Klasifikacija kvarova prema težini posljedica i kvantitativna procjena značaja tih posljedica,

Procjena dostatnosti nadzornih i dijagnostičkih alata Procjena mogućnosti otkrivanja kvara, mogućnosti sprječavanja kvara u praktičnoj upotrebi ovih alata,

Izrada prijedloga za promjenu dizajna i tehnologije izrade kako bi se smanjila vjerojatnost kvarova i njihova kritičnost,

Izrada pravila ponašanja osoblja u slučaju kritičnih kvarova,

analiza mogućih kadrovskih pogrešaka.

Za provođenje analize, skupina stručnjaka s praktično iskustvo i visoka profesionalnoj razini iz područja projektiranja sličnih objekata, poznavanje procesa izrade komponenti i montaže objekta, "tehnologija praćenja i dijagnosticiranja stanja objekta, metode" održavanja i popravka. Koristi se metoda brainstorminga. Istodobno, u fazi kvalitativne analize razvija se strukturni dijagram objekta: objekt se smatra sustavom koji se sastoji od podsustava različitih razina, koji se zauzvrat sastoje od pojedinačnih elemenata.

Moguće vrste kvarova i njihove posljedice analiziraju se odozdo prema gore, tj. od elemenata do podsustava, a zatim i do objekta u cjelini. Analiza uzima u obzir da svaki kvar može imati više uzroka i nekoliko različitih posljedica.

U fazi kvantitativne analize kritičnost kvara se procjenjuje stručno, u bodovima, uzimajući u obzir vjerojatnost njegovog nastanka, vjerojatnost njegovog otkrivanja i procjenu težine mogućih posljedica. Rizik kvara (broj prioritetnog rizika) može se pronaći pomoću formule: I

gdje se vrijednost O određuje u bodovima ovisno o vjerojatnosti kvara, - o vjerojatnosti otkrivanja (otkrivanja) kvara, "ovisi o težini posljedica kvara.

Pronađena vrijednost za svaki element za svaki uzrok i za svaku moguću posljedicu uspoređuje se s kritičnom. Kritična vrijednost se postavlja unaprijed i odabire od 100 do 125. Smanjenje kritične vrijednosti odgovara razvoju pouzdanijih proizvoda i procesa.

Za svaki kvar, za koji vrijednost R prelazi kritičnu, razvijaju se mjere za njegovo smanjenje poboljšanjem dizajna i tehnologije proizvodnje. Za novu verziju objekta, kritičnost objekta R se ponovno izračunava. Ako je potrebno, postupak dorade se ponovno ponavlja.

Snažan alat za analizu podataka za poboljšanje pouzdanosti

William Goble za InTech

Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) posebna je tehnika za procjenu pouzdanosti i sigurnosti sustava, razvijena 60-ih godina. prošlog stoljeća u Sjedinjenim Državama, kao dio raketnog programa Minuteman. Svrha njegovog razvoja bila je otkrivanje i uklanjanje tehničkih problema u složenim sustavima.

Tehnika je prilično jednostavna. Načini kvara svake komponente pojedinog sustava navedeni su u posebnoj tablici i dokumentirani - zajedno s očekivanim posljedicama. Metoda je sustavna, učinkovita i detaljna, iako se ponekad smatra dugotrajnom i ponavljajućom. Razlog učinkovitosti metode je što se ona proučava svaki tip kvara svatko pojedinačna komponenta. Slijedi primjer tablice opisane u jednoj od izvornih smjernica za primjenu ove metode, naime MIL-HNBK-1629.

Stupac #1 sadrži naziv testirane komponente, stupac #2 - identifikacijski broj komponente (serijski broj ili kod). Zajedno, prva dva stupca trebaju jedinstveno identificirati komponentu koja se proučava. Stupac #3 opisuje funkciju komponente, a stupac #4 opisuje moguće načine kvara. Za svaku vrstu kvara, u pravilu se koristi jedna linija. Stupac #5 koristi se za bilježenje razloga kvara, gdje je to primjenjivo. Stupac #6 opisuje posljedice svakog neuspjeha. Ostali stupci mogu se razlikovati ovisno o tome koje se verzije FMEA-a koriste.

FMEA vam omogućuje da pronađete probleme

FMEA metoda je tijekom godina postala sve popularnija i postala je važan dio mnogih razvojnih procesa, posebice u automobilskoj industriji. Razlog tome bio je taj što je metoda uspjela pokazati svoju korisnost i učinkovitost unatoč kritikama. Bilo kako bilo, tijekom primjene FMEA metode često možete čuti krik poput "O ne" kada postane jasno da su posljedice kvara jedne ili druge komponente vrlo ozbiljne, i, što je najvažnije , prije toga su prošli nezapaženo. Ako je problem dovoljno ozbiljan, bilježe se i korektivne radnje. Dizajn je poboljšan za otkrivanje, izbjegavanje ili upravljanje problemom.

Primjena u raznim industrijama

Nekoliko varijanti FMEA tehnike koristi se u raznim industrijama. Konkretno, FMEA se koristi za identificiranje opasnosti koje je potrebno uzeti u obzir tijekom projektiranja petrokemijskih postrojenja. Ova tehnika izvrsno se slaže s drugom dobro poznatom tehnikom - Hazard and Operability Study (HAZOP). U stvari, obje su tehnike gotovo iste i varijacije su na popisima komponenti sustava u obliku tablice. Glavna razlika između FMEA i HAZOP-a je u tome što HAZOP koristi ključne riječi kako bi pomogao zaposlenicima da identificiraju abnormalnosti dok se FMEA temelji na poznatim načinima kvara opreme.

Varijanta FMEA tehnike koja se koristi za analizu upravljačkih sustava je tehnika Kontrolne Hazards and Operability Analysis (CHAZOP). Popis sadrži poznate vrste bilježe se kvarovi komponenti upravljačkog sustava, kao što su osnovni sustavi upravljanja procesima, kombinacije ventila i aktuatora ili različiti odašiljači, te se bilježe posljedice tih kvarova. Osim toga, daju se opisi korektivnih radnji ako kvar dovede do ozbiljnih problema.

FMEA primjer

Ova slika je shematski prikaz pojednostavljenog "reaktora" sa sustavom hlađenja u nuždi. Sustav se sastoji od gravitacijskog spremnika vode, regulacijskog ventila, rashladnog plašta oko reaktora, prekidača s temperaturnim senzorom i izvora napajanja. Tijekom normalnog rada prekidač je u aktivnom (vodljivom) položaju jer je temperatura reaktora ispod opasne zone. Električna struja teče iz izvora kroz ventil i prekidač i drži ventil u zatvorenom položaju. Ako temperatura unutar reaktora postane previsoka, prekidač osjetljiv na temperaturu otvara krug i otvara se kontrolni ventil. Voda za hlađenje teče iz rezervoara, kroz ventil, zatim kroz rashladni plašt i izlazi kroz odvod omotača. Ovaj protok vode hladi reaktor, snižavajući njegovu temperaturu.

Sviđa li vam se ovaj članak? Dajte nam lajk! Hvala vam:)

FMEA postupak zahtijeva izradu tablice koja navodi sve načine kvara za svaku od komponenti sustava. Tablica "reaktor" u nastavku primjer je korištenja FMEA tehnike, koja je identificirala kritične komponente koje treba provjeriti da li je potrebno korektivno djelovanje.

Projektant sustava - jednostavan reaktor u našem slučaju - može razmotriti ugradnju 2 temperaturno osjetljiva prekidača u nizu. Može se koristiti pametni odašiljač sukladan IEC 61508 s funkcijom auto-dijagnostike i izlaznim signalom. Certificirani odašiljač uvelike pojednostavljuje proces provjere potreban za lociranje kvarova. Uz jedan odvod možete ugraditi i drugi, tako da blokada u jednom od njih neće dovesti do kritičnog kvara sustava. Mjerač razine u spremniku može pokazati nedovoljnu razinu vode. Moguće su mnoge druge promjene dizajna i poboljšanja kako bi se spriječio lom.

Dio II

Evolucija FMEA metode

Metoda FMEA proširena je 1970-ih i uključuje polukvantitativne ocjene (broj od 1 do 10) ozbiljnosti, učestalosti nastanka i otkrivanja neuspjeha. U tablicu je dodano 5 stupaca. Tri su stupca sadržavala ocjene, a četvrti stupac broj prioriteta rizika (od engleskog: risk priority number ili RPN), dobiven množenjem tri broja. Ova proširena metoda naziva se Failure Modes, Effects and Criticality Analysis ili FMECA. Primjer tablice s rezultatima FMECA analize za "jednostavni reaktor" prikazan je u nastavku.

FMEA tehnike su se nastavile razvijati. Neke od kasnijih varijacija mogu se koristiti ne samo za dizajn, već i za tehnološke procese. Slično popisu komponenti, kreira se popis koraka procesa. Svaki korak popraćen je opisom svih opcija za pogrešan tijek procesa, što odgovara opisu mogućih kvarova jedne ili druge komponente sustava. U svim ostalim aspektima, ove varijacije FMEA tehnike međusobno su dosljedne. U literaturi se ove metode ponekad nazivaju "dizajn FMEA" ili DFMEA i "proces FMEA" ili PFMEA. "Procesni" FMEA se uspješno pokazao učinkovitim u otkrivanju nepredviđenih problema.

Analiza kvarova, njihovih posljedica i dijagnostika

Metoda FMEA koja se kontinuirano razvija, između ostalog, dala je život metodi "Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis" (FMEDA). Krajem 80-ih godina. pojavila se potreba za simulacijom automatske dijagnostike pametnih uređaja. Postojala je nova arhitektura na tržištu sigurnosnih kontrolera nazvana "jedan od dva" s dijagnostičkim prekidačem (1oo2D), natječući se s tada uobičajenom trostrukom modularnom redundantnom arhitekturom zvanom "dva od tri" (2oo3). Budući da je sigurnost i spremnost nove arhitekture uvelike ovisila o implementaciji dijagnostike, kvantificiranje dijagnostike postalo je važan proces. FMEDA to čini dodavanjem dodatnih stupaca koji pokazuju učestalost pojavljivanja različitih vrsta kvarova i stupca s vjerojatnošću otkrivanja za svaku liniju analize.

Kao iu slučaju FMEA, FMEDA tehnika navodi sve komponente i načine kvara, kao i posljedice tih kvarova. U tablicu se dodaju stupci u kojima su navedeni svi načini kvara sustava, vjerojatnost da će dijagnostika otkriti određeni kvar, a također i kvantitativna procjena vjerojatnosti nastanka tog kvara. Kada je FMEDA analiza dovršena, faktor "dijagnostičke pokrivenosti" izračunava se na temelju ponderiranog prosjeka stope kvarova dijagnostičke pokrivenosti svih komponenti.

Stope kvarova i distribucije kvarova moraju biti dostupne za svaku komponentu ako se želi provesti FMEDA analiza. Stoga je potrebna baza podataka komponenti, kao što se vidi na slici procesa FMEDA (gore).

Baza podataka komponenti mora uzeti u obzir ključne varijable koje utječu na stopu kvara komponente. Varijable uključuju čimbenike okoliša. Na sreću, postoje određeni standardi koji vam omogućuju karakteriziranje okoliša u procesnim industrijama, zahvaljujući kojima možete kreirati odgovarajuće profile. Tablica u nastavku prikazuje "Profile okoliša za procesne industrije" preuzete iz drugog izdanja Priručnik o pouzdanosti električnih i mehaničkih komponenti,(www.exida.com).

FMEDA analiza podataka o kvarovima na terenu

Analiza dizajna može se koristiti za stvaranje teoretskih baza podataka o kvarovima. Međutim, točne informacije mogu se dobiti samo ako se stope kvarova komponenti, kao i načini kvara, temelje na podacima prikupljenim iz studije stvarne terenske opreme. Treba istražiti svaku neobjašnjivu razliku između stopa kvarova komponenti izračunatih iz podataka s terena i onih iz FMEDA. Ponekad je potrebno poboljšati proces prikupljanja podataka na terenu. Ponekad će možda biti potrebno ažurirati bazu podataka komponenti s novim načinima kvara i tipovima komponenti.

Srećom, neke organizacije za certificiranje funkcionalne sigurnosti ispituju podatke o kvarovima terenske opreme kada ocjenjuju većinu proizvoda, što ih čini vrijednim izvorom podataka o kvarovima u stvarnom životu. Neki projekti također prikupljaju podatke o kvarovima na terenu uz pomoć krajnjih kupaca. Nakon više od 10 milijardi sati (!) rada različite opreme, koja je dala ogromnu količinu podataka o načinima kvarova i stopama prikupljenih u desecima studija, teško je precijeniti vrijednost baze komponenti FMEDA, posebno u aspektu funkcionalne sigurnosti. Rezultirajući FMEDA podaci o proizvodu obično se koriste za izračune provjere razine integriteta sigurnosti.

FMEDA tehnika se može koristiti za procjenu učinkovitosti testova provjere različitih sigurnosnih funkcija kako bi se utvrdilo zadovoljava li određeni dizajn određenu razinu sigurnosnog integriteta. Svaki određeni dokazni test će identificirati neke ili druge potencijalno opasne kvarove - ali ne sve. FMEDA vam omogućuje da odredite koji se kvarovi utvrđuju ili ne utvrđuju testovima provjere. To se postiže dodavanjem drugog stupca koji procjenjuje vjerojatnost otkrivanja svakog načina kvara komponente tijekom probnog ispitivanja. Koristeći ovu detaljnu, sustavnu metodu, postaje očito da neki potencijalno opasni načini kvara nisu otkriveni tijekom verifikacijskog testiranja.

Zadnja strana medalje

Glavni problem pri korištenju FMEA metode (ili bilo koje njene varijacije) je visoka cijena vremena. Mnogi analitičari žale se na dosadan i dugotrajan proces. Doista, potreban je strog i usredotočen voditelj kako bi se proces analize kretao naprijed. Uvijek se mora imati na umu da rješavanje problema nije dio analize. Problemi se rješavaju nakon završetka analize. Ako se poštuju ova pravila, doći će do prilično brzog poboljšanja sigurnosti i pouzdanosti.

Dr. William Goble je glavni inženjer i direktor Grupe za certifikaciju funkcionalne sigurnosti u exidi, akreditiranom certifikacijskom tijelu. Preko 40 godina iskustva u elektronici, razvoju softvera i sigurnosnim sustavima. dr.sc. u području kvantitativne analize pouzdanosti/sigurnosti sustava automatizacije.