FMEA

Анализ видов и последствий отказов (FMEA - Failure Mode and Effects Analysis) — метод, используемый для идентификации способов отказа компонентов, систем или процессов, которые могут привести к невыполнению их назначенной функции.

FMEA — это процедура, с помощью которой проводится анализ всех возможных ошибок системы и определения результатов или эффектов на систему с целью классификации всех ошибок относительно их критичности для работы системы (MIL-STD-1629).

Метод FMEA помогает идентифицировать:

  • все виды отказов различных частей и компонентов системы (видами отказа могут быть скрытый отказ, конструктивный отказ, производственный отказ и т.д., которые приводят к нарушению работоспособного состояния частей и/или компонентов системы);
  • последствия отказов для системы;
  • механизмы отказа;
  • способы достижения безотказной работы и/или смягчения последствий для системы.

Расширенной версией метода FMEA является FMECA, позволяющий оценить критичность и значимость каждого идентифицированного вида отказа.

Анализ критичности обычно является качественным или смешанным, но может быть количественным при использовании показателя фактического процента отказов.

История

  • FMEA был разработан для военной промышленности США как стандарт подхода к определению, анализу и категоризации потенциально-возможных отказов. * Позже, в 1950-х — 1960-х годах стандарт был применён в аэрокосмической промышленности для предотвращения дефектов дорогих и несерийных ракетных технологий.
  • В 1970-х годах методология FMEA была применена в автомобильной промышленности компанией Ford для повышения надёжности и безопасности автомобилей. Компания также использовала FMEA для улучшения дизайна и производственного процесса.
  • С 1988 года метод начал использоваться членами «Большой Тройки» (GM, Ford, Chrysler).
  • С 1993 года FMEA стал одним из требований стандартов AIAG и American Society for Quality Control.

Область применения

В зависимости от объекта исследования выделяют несколько вариантов метода:

  • FMEA проекта или продукции;
  • FMEA процесса, применяемый для анализа производственных и сборочных процессов;
  • FMEA системы;
  • FMEA услуги;
  • FMEA программного обеспечения.

Метод FMEA/FMECA может быть применен на стадиях проектирования, производства и эксплуатации производственной системы.

Однако для повышения надежности внесение изменений на стадии проектирования системы является более эффективным. Методы FMEA и FMECA также могут быть применены к процессам и процедурам. Например, эти методы применяют для выявления возможности медицинских ошибок и дефектов в процессе технического обслуживания.

Методы FMEA/FMECA могут быть использованы:

  • при выборе из альтернативных вариантов проекта с высокой надежностью;
  • для исследования всех видов отказов систем и процессов и их влияния на безотказность исследуемого объекта;
  • для идентификации последствий ошибок персонала (влияние человеческого фактора);
  • при планировании проверок (тестов) и технического обслуживания технических систем;
  • для улучшения проектов процедур и процессов;
  • для получения качественной или количественной информации для других методов анализа, таких как анализ дерева неисправностей.

Входные данные

Для выполнения методов FMEA и FMECA необходима подробная информация об элементах системы, достаточная для анализа способов и путей развития отказа каждого элемента. Для детального применения метода FMEA к проекту элемент системы может быть рассмотрен на уровне его компонентов, в то время как для FMEA системы в целом элементы системы могут быть определены на укрупненном уровне (в виде блоков и подсистем).

Информация может включать:

  • чертежи и блок-схемы анализируемой системы и ее компонентов или этапы процесса;
  • информацию о функционировании каждого этапа процесса или компонента системы;
  • подробное описание экологических и других параметров, которые могут влиять на функционирование системы;
  • сведения о результатах отказов;
  • хронологические данные об отказах, включая доступные данные об интенсивности отказов.

Процесс выполнения метода

Процесс FMEA включает в себя следующие основные этапы.

  1. Определение области применения и целей исследования.
  2. Формирование рабочей группы.
  3. Изучение системы/процесса, для которых применяют метод FMECA.
  4. Деление системы на компоненты или этапы;
  5. Определение функции каждого этапа или компонента.
  6. Определение для каждого компонента или этапа:
    • возможных отказов и их причин;
    • механизмов, приводящих к данным видам отказа;
    • последствий отказов;
    • уровня безопасности или разрушительности последствий отказа;
    • способов обнаружения отказа.
  7. Идентификация особенностей проекта, позволяющих компенсировать отказ.

При выполнении метода FMECA рабочая группа дополнительно классифицирует каждый из идентифицированных видов отказа в соответствии с его критичностью. Существует несколько способов выполнения анализа критичности отказов. Общепринятый метод включает определение:

  • показателя критичности вида отказа - мера возможности того, что исследуемый вид отказа компонента приведет к отказу системы в целом;
  • уровня риска - сочетание последствий вида отказа и вероятности данного отказа;
  • ранга приоритетности риска (RPN - Risk Priority Number) - рассчитывают путем умножения ранга значимости последствий отказа (обычно от 1 до 10) на вероятность отказа и возможность выявления проблемы.

Результаты выполнения метода FMEA должны быть документированы в виде отчета, который должен содержать:

  • подробное описание исследованной системы;
  • способы, использованные для выполнения анализа;
  • предположения, сделанные в процессе выполнения анализа;
  • источники данных;
  • полученные результаты, включая заполненные контрольные листы;
  • критичность (если требуется) и методы, использованные для ее определения;
  • рекомендации для дальнейших исследований, изменения проекта или особенности, которые необходимо включить в планы проверок, испытаний и т.д.

Система может быть повторно оценена в другом цикле FMEA, после того как все необходимые действия по проведению анализа будут завершены.

Выходные данные

Первичными выходными данными метода FMEA являются перечень видов отказа, механизмов возникновения отказа и его последствий для каждого компонента системы или этапа процесса (которые могут включать в себя информацию о вероятности отказа).

К выходным данным также относят информацию о причинах и последствиях отказа для системы в целом. Выходные данные метода FMECA включают результаты ранжирования значимости отказов на основе оценки вероятности отказа системы, уровня риска возникновения данного вида отказа или комбинации уровня риска и "возможности обнаружения" вида отказа.

Метод FMECA может быть полезен для получения количественных выходных данных при использовании количественных данных об интенсивности отказов и их последствиях.

Преимущества

  • Метод применим к видам отказов, связанных с ошибками персонала, нарушением работоспособности оборудования и работы систем программного обеспечения и процессов.
  • Метод позволяет идентифицировать виды отказов компонентов, причины этих отказов и их последствия для системы и представить их в удобной для пользователя форме.
  • Применение метода помогает избежать дорогостоящих модификаций оборудования при техническом обслуживании за счет идентификации и устранения проблем на ранних стадиях этапа проектирования.
  • Метод позволяет идентифицировать виды отказов в отдельной точке и установить требования к резервированию и системе безопасности.
  • Метод дает возможность получить входные данные для разработки программ мониторинга, предоставляя информацию о необходимых объектах мониторинга и их особенностях.

Недостатки

  • Метод FMEA/FMECA может быть использован только для идентификации отдельных отказов, а не их сочетания.
  • Без адекватного контроля и специальной направленности, исследования могут быть трудоемкими и дорогостоящими.
  • Применение метода FMEA/FMECA может быть трудоемким и длительным для сложных многоуровневых систем.

Стандарты

  • МЭК 60812 Методы анализа надежности систем. Метод анализа видов и последствий отказов (FMEA)

Ссылки

Комментарии