Анализ видов и последствий отказов - Failure mode and effects analysis - Wikipedia

Анализ видов и последствий отказов (FMEA; часто обозначаются как «режимы отказа» во множественном числе) - это процесс проверки как можно большего числа компонентов, узлов и подсистем для определения возможных режимов отказа в системе, а также их причин и следствий. Для каждого компонента режимы отказов и их результирующие воздействия на остальную систему записываются в специальный рабочий лист FMEA. Есть множество вариантов таких листов. FMEA может быть качественным анализом,[1] но может быть поставлен на количественную основу, когда математические интенсивность отказов модели[2] объединены со статистической базой данных о соотношении режимов отказов. Это был один из первых высокоструктурированных систематических методов для анализ отказов. Он был разработан инженеры по надежности в конце 1950-х годов для изучения проблем, которые могут возникнуть из-за неисправностей военных систем. FMEA часто является первым шагом исследования надежности системы.

Существует несколько различных типов анализа FMEA, таких как:

  • Функциональный
  • Дизайн
  • Процесс

Иногда FMEA расширяется до FMECA (вид отказа, последствия и анализ критичности), чтобы указать, что также выполняется анализ критичности.

FMEA - это индуктивное мышление (прямая логика) анализ единой точки отказа и является основной задачей в инженерия надежности, техника безопасности и качественная инженерия.

Успешная деятельность FMEA помогает идентифицировать потенциальные режимы отказа на основе опыта работы с аналогичными продуктами и процессами или на основе общей логики физики отказа. Он широко используется в разработках и обрабатывающих отраслях на различных этапах жизненного цикла продукта. Анализ эффектов относится к изучению последствий этих сбоев на разных уровнях системы.

Функциональный анализ необходим в качестве входных данных для определения правильных режимов отказа на всех уровнях системы, как для функционального FMEA, так и для FMEA отдельных частей (оборудования). FMEA используется для структурирования смягчения для снижения риска, основанного либо на снижении серьезности последствий отказа (режима), либо на снижении вероятности отказа, либо на обоих. FMEA, в принципе, представляет собой полный индуктивный (прямолинейный) анализ, однако вероятность отказа можно оценить или уменьшить только путем понимания механизм отказа. Следовательно, FMEA может включать информацию о причинах отказа (дедуктивный анализ), чтобы снизить вероятность возникновения за счет исключения идентифицированных (Коренные причины.

Вступление

FME (C) A - это инструмент проектирования, используемый для систематического анализа постулируемых отказов компонентов и выявления результирующего воздействия на работу системы. Иногда анализ описывается как состоящий из двух субанализов, первый из которых представляет собой анализ видов отказов и последствий (FMEA), а второй - анализ критичности (CA).[3] Успешная разработка FMEA требует, чтобы аналитик включил все существенные виды отказов для каждого элемента или части системы. FMEA может выполняться на уровне системы, подсистемы, сборки, узла или детали. В FMECA должен быть живым документом во время разработки проекта оборудования. Это должно быть запланировано и завершено одновременно с дизайном. При своевременном завершении FMECA может помочь в принятии проектных решений. Полезность FMECA в качестве инструмента проектирования и в процессе принятия решений зависит от эффективности и своевременности выявления проблем проектирования. Своевременность, вероятно, является самым важным соображением. В крайнем случае, FMECA не будет иметь большого значения для процесса принятия решения о проектировании, если анализ выполняется после создания оборудования. Хотя FMECA идентифицирует все режимы отказа деталей, его основным преимуществом является раннее выявление всех критических и катастрофических режимов отказа подсистем или системы, чтобы их можно было устранить или свести к минимуму путем модификации конструкции на самой ранней стадии разработки; поэтому FMECA следует выполнять на уровне системы, как только будет доступна предварительная проектная информация, и расширять ее до нижних уровней по мере выполнения рабочего проектирования.

Примечание: Для более полного моделирования сценария можно рассмотреть другой тип анализа надежности, например анализ дерева отказов (FTA); а дедуктивный (обратная логика) анализ отказов, который может обрабатывать множественные отказы внутри объекта и / или вне объекта, включая техническое обслуживание и логистику. Он начинается на более высоком функциональном / системном уровне. FTA может использовать записи FMEA основного режима отказа или сводку последствий в качестве одного из своих входных данных (основных событий). Анализ опасностей интерфейса, анализ ошибок человека и другие могут быть добавлены для завершения при моделировании сценария.

Анализ режима и последствий функционального отказа

Анализ всегда следует начинать с перечисления функций, которые должен выполнять проект. Функции являются отправной точкой хорошо выполненного FMEA, а использование функций в качестве базовых показателей обеспечивает наилучший результат FMEA. В конце концов, дизайн - это только одно из возможных решений для выполнения функций, которые необходимо выполнить. Таким образом, FMEA может выполняться как для концептуальных, так и для детальных проектов, для аппаратного и программного обеспечения, независимо от того, насколько сложен дизайн.

При выполнении FMECA сначала считается, что интерфейсное оборудование (или программное обеспечение) работает в рамках спецификации. После этого он может быть расширен путем последовательного использования одного из 5 возможных режимов отказа одной функции сопрягаемого оборудования в качестве причины отказа для рассматриваемого элемента конструкции. Это дает возможность сделать конструкцию устойчивой к сбоям в работе где-либо еще в системе.

Кроме того, постулируемый отказ каждой детали считается единственным отказом в системе (т. Е. Анализ единичного отказа). В дополнение к FMEA, выполненным в системах для оценки влияния отказов более низкого уровня на работу системы, выполняется несколько других FMEA. Особое внимание уделяется интерфейсам между системами и, по сути, всем функциональным интерфейсам. Цель этих FMEA - гарантировать, что необратимые физические и / или функциональные повреждения не распространятся по интерфейсу в результате отказов в одном из модулей интерфейса. Эти анализы выполняются на уровне штучной детали для цепей, которые напрямую взаимодействуют с другими блоками. FMEA может быть выполнен без CA, но CA требует, чтобы FMEA ранее идентифицировал критические отказы системного уровня. Когда оба шага выполнены, общий процесс называется FMECA.

Ключевые правила

Основные правила каждого FMEA включают набор процедур, выбранных для проекта; предположения, на которых основан анализ; оборудование, которое было включено и исключено из анализа, и обоснование исключений. Основные правила также описывают уровень анализа (т. Е. Уровень в иерархии от части к подсистеме, от подсистемы к системе и т. Д.), Базовое состояние оборудования и критерии для системы и миссии. успех. Следует приложить все усилия, чтобы определить все основные правила до начала FMEA; однако основные правила могут быть расширены и уточнены по мере проведения анализа. Типичный набор основных правил (предположений) следующий:[4]

  1. Единовременно существует только один режим отказа.
  2. Все входные данные (включая программные команды) для анализируемого объекта присутствуют и имеют номинальные значения.
  3. Все расходники присутствуют в достаточном количестве.
  4. Номинальная мощность доступна

Преимущества

Основные преимущества, полученные от должным образом реализованных мероприятий FMECA, заключаются в следующем:

  1. Он предоставляет документированный метод выбора конструкции с высокой вероятностью успешной работы и безопасности.
  2. Задокументированный единый метод оценки потенциальных механизмов отказа, режимов отказа и их влияния на работу системы, в результате чего создается список режимов отказа, ранжированных в соответствии с серьезностью их воздействия на систему и вероятностью возникновения.
  3. Раннее выявление единичных точек отказа (SFPS) и проблем интерфейса системы, которые могут иметь решающее значение для успеха миссии и / или безопасности. Они также обеспечивают метод проверки того, что переключение между резервными элементами не подвергается опасности из-за постулируемых единичных отказов.
  4. Эффективный метод оценки влияния предложенных изменений в конструкции и / или эксплуатационных процедурах на успех и безопасность миссии.
  5. Основа для процедур поиска и устранения неисправностей в полете, а также для обнаружения устройств контроля рабочих характеристик и обнаружения неисправностей.
  6. Критерии раннего планирования тестов.

Из приведенного выше списка раннее выявление SFPS, ввод в процедуру устранения неполадок и определение местоположения устройств мониторинга производительности / обнаружения неисправностей, вероятно, являются наиболее важными преимуществами FMECA. Кроме того, процедуры FMECA просты и позволяют упорядоченно оценивать дизайн.

История

Процедуры проведения FMECA были описаны в документе о военных процедурах вооруженных сил США MIL-P-1629.[5](1949); пересмотрен в 1980 году как MIL-STD-1629A.[6] К началу 1960-х подрядчики Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) использовали варианты FMECA или FMEA под разными названиями.[7][8] Включены программы НАСА, использующие варианты FMEA Аполлон, Викинг, Вояджер, Магеллан, Галилео, и Скайлаб.[9][10][11] Отрасль гражданской авиации первой приняла FMEA, Общество автомобильных инженеров (SAE, организация, занимающаяся авиацией и другими видами транспорта, помимо автомобильной, несмотря на свое название), опубликовавшая ARP926 в 1967 году.[12] После двух пересмотров Рекомендация ARP926 для аэрокосмической отрасли была заменена на ARP4761, который сейчас широко используется в гражданской авиации.

В течение 1970-х годов использование FMEA и связанных с ним методов распространилось на другие отрасли. В 1971 году НАСА подготовило отчет для Геологическая служба США рекомендовать использование FMEA при оценке разведки морских месторождений нефти.[13] 1973 г. Агентство по охране окружающей среды США В отчете описывается применение FMEA к очистным сооружениям.[14] FMEA как приложение для HACCP космической программы Аполлона переехал в еда промышленность в целом.[15]

К середине 1970-х годов автомобильная промышленность начала использовать FMEA.[16] В Ford Motor Company представила FMEA в автомобильной промышленности для обеспечения безопасности и рассмотрения нормативных требований после Дело Пинто. Ford применил тот же подход к процессам (PFMEA), чтобы учесть возможные отказы, вызванные технологическим процессом, до запуска производства. В 1993 г. Группа действий автомобильной промышленности (AIAG) впервые опубликовала стандарт FMEA для автомобильной промышленности.[17] Сейчас это четвертое издание.[18] SAE впервые опубликовал соответствующий стандарт J1739 в 1994 году.[19] Этот стандарт также находится сейчас в четвертой редакции.[20] В 2019 году оба описания метода были заменены новым справочником AIAG / VDA FMEA. Это гармонизация прежних стандартов FMEA AIAG, VDA, SAE и другие описания методов.[21][22][23]

Хотя изначально методология FMEA была разработана военными, сейчас она широко используется в различных отраслях промышленности, включая обработку полупроводников, общественное питание, производство пластмасс, программное обеспечение и здравоохранение.[24] Toyota сделал еще один шаг вперед, создав Обзор проекта на основе режима отказа (DRBFM) подход. Теперь метод поддерживается Американское общество качества который предоставляет подробные инструкции по применению метода.[25] Стандартные процедуры анализа видов и последствий отказов (FMEA) и анализа режимов, последствий и критичности отказов (FMECA) определяют механизмы отказа продукта, но не могут моделировать их без специального программного обеспечения. Это ограничивает их применимость для предоставления значимых входных данных для критических процедур, таких как виртуальная аттестация, анализ первопричин, ускоренные программы испытаний и оценка оставшегося срока службы. Чтобы преодолеть недостатки FMEA и FMECA, часто используется анализ видов, механизмов и последствий отказов (FMMEA).

Основные термины

Ниже приводится основная терминология FMEA.[26]

Приоритет действий (AP)
AP заменяет прежнюю матрицу рисков и RPN в справочнике AIAG / VDA FMEA 2019. В нем говорится о необходимости дополнительных мер по улучшению.
Отказ
Потеря функции при указанных условиях.
Режим отказа
Конкретный способ или способ возникновения отказа с точки зрения отказа исследуемой части, компонента, функции, оборудования, подсистемы или системы. В зависимости от типа выполняемого FMEA режим отказа может быть описан на различных уровнях детализации. FMEA детали будет фокусироваться на детальных режимах отказа детали или компонента (таких как полностью сломанная ось или деформированная ось, или электрический контакт, застрявший в разомкнутом состоянии, застрявший на короткое время или прерывистый). Функциональный FMEA будет сосредоточен на функциональных режимах отказа. Они могут быть общими (например, нет функции, избыточная функция, недостаточная функция, прерывистая функция или непреднамеренная функция) или более подробными и специфичными для анализируемого оборудования. PFMEA сосредоточится на режимах отказа процесса (например, вставка неправильного сверла).
Причина и / или механизм отказа
Дефекты в требованиях, конструкции, процессе, контроле качества, обращении или применении детали, которые являются основной причиной или последовательностью причин, запускающих процесс (механизм), который в течение определенного времени приводит к режиму отказа. У режима отказа может быть больше причин. Например; «Усталость или коррозия структурной балки» или «фреттинг-коррозия в электрическом контакте» - это механизм разрушения и сам по себе (вероятно) не режим разрушения. Связанный с этим режим отказа (конечное состояние) - это «полное разрушение структурной балки» или «открытый электрический контакт». Первоначальной причиной могло быть «Неправильное нанесение антикоррозионного слоя (краски)» и / или «(аномальная) вибрация от другой (возможно, неисправной) системы».
Эффект неудачи
Непосредственные последствия сбоя в работе или, в более общем смысле, для потребностей клиента / пользователя, которые должны быть выполнены функцией, но в настоящее время не выполнены или выполнены не полностью
Уровни права собственности (перечень материалов или функциональная разбивка)
Идентификатор уровня системы и, следовательно, сложности элемента. Сложность увеличивается по мере приближения уровней к единице.
Местный эффект
Эффект отказа применительно к анализируемому элементу.
Следующий эффект более высокого уровня
Эффект отказа, как он применяется на следующем более высоком уровне отступа.
Конечный эффект
Эффект отказа на самом высоком уровне соглашения или в системе в целом.
Обнаружение
Средства обнаружения режима отказа обслуживающим персоналом, оператором или встроенной системой обнаружения, включая расчетный период бездействия (если применимо)
Вероятность
Вероятность возникновения сбоя.
Номер приоритета риска (RPN)
Серьезность (события) × Вероятность (возникновения события) × Обнаружение (вероятность того, что событие не будет обнаружено до того, как пользователь узнает о нем)
Строгость
Последствия отказа. Под серьезностью понимается наихудшее возможное последствие отказа, определяемое степенью травмы, материального ущерба, повреждения системы и / или времени, потерянного для устранения отказа.
Замечания / смягчение последствий / действия
Дополнительная информация, включая предлагаемые меры по снижению риска или действия, используемые для снижения риска или обоснования уровня риска или сценария.

Пример рабочего листа FMEA

Пример рабочего листа FMEA
FMEA Ref.ЭлементВозможный режим отказаВозможная причина (ы) / механизмФаза миссииМестные последствия отказаСледующий эффект более высокого уровняКонечный эффект системного уровня(P) Вероятность (оценка)(S) Серьезность(D) Обнаружение (указания оператору, обслуживающему персоналу)Обнаружение периода покояУровень риска P * S (+ D)Действия для дальнейшего расследования / доказательстваСмягчение / требования
1.1.1.1Тормозной коллектор Ref. Обозначение 2b, канал A, уплотнительное кольцоВнутренняя утечка из канала A в Ba) Разрушение комплекта сжатия уплотнительного кольца (ползучесть) b) Повреждение поверхности во время сборкиПосадкаПониженное давление в главном тормозном шлангеНет торможения левого колесаСильно уменьшенное замедление самолета на земле и боковой занос. Частичная потеря контроля положения ВПП. Риск столкновения(C) Иногда(V) Катастрофический (это наихудший случай)(1) Бортовой компьютер и компьютер технического обслуживания покажут «Левый главный тормоз, давление низкое»Встроенный тестовый интервал составляет 1 минутуНеприемлемыйПроверить период покоя и вероятность отказаТребовать резервных независимых тормозных гидравлических каналов и / или Требовать избыточного уплотнения и классифицировать уплотнительное кольцо как критическую деталь класса 1

Вероятность (P)

Необходимо посмотреть причину выхода из строя режима и вероятность его возникновения. Это можно сделать с помощью анализа, расчетов / FEM, просмотра похожих элементов или процессов и режимов отказа, которые были задокументированы для них в прошлом. Причина отказа рассматривается как недостаток конструкции. Все возможные причины отказа должны быть идентифицированы и задокументированы. Это должно быть в техническом плане. Примерами причин являются: человеческие ошибки при обращении, производственные неисправности, усталость, ползучесть, абразивный износ, ошибочные алгоритмы, чрезмерное напряжение или неправильные условия эксплуатации или использования (в зависимости от используемых основных правил). Рейтинг вероятности с определенным количеством уровней.

РейтингСмысл
АКрайне маловероятно (практически невозможно или неизвестно о происшествиях с аналогичными продуктами или процессами, при большом количестве часов работы)
BУдаленный (относительно мало отказов)
CСлучайные (случайные сбои)
DРазумно возможно (повторные отказы)
EЧасто (сбой почти неизбежен)

Для FMEA штучной детали количественная вероятность может быть рассчитана на основе результатов прогноз надежности анализ и отношения режимов отказа из каталога распределения режимов отказа, такого как RAC FMD-97.[27] Этот метод позволяет количественному FTA использовать результаты FMEA для проверки того, что нежелательные события соответствуют приемлемым уровням риска.

Серьезность (S)

Определите серьезность неблагоприятного конечного эффекта (состояния) для наихудшего сценария. Эти эффекты удобно записывать в терминах того, что пользователь может увидеть или испытать в терминах функциональных сбоев. Примеры этих конечных эффектов: полная потеря функции x, снижение производительности, функции в реверсивном режиме, слишком позднее функционирование, неустойчивое функционирование и т. Д. Каждому конечному эффекту присваивается номер степени серьезности (S), например, I (нет эффекта) до V (катастрофическое) в зависимости от стоимости и / или потерь или качества жизни. Эти числа определяют приоритетность режимов отказа (вместе с вероятностью и обнаруживаемостью). Ниже приводится типовая классификация. Возможны другие классификации. Смотрите также анализ опасности.

РейтингСмысл
яНе оказывает существенного влияния на надежность или безопасность
IIОчень незначительные, без повреждений, без травм, приводит только к работам по техническому обслуживанию (замечено только требовательными покупателями)
IIIНезначительные, незначительные повреждения, легкие травмы (очень мало влияет на систему, что замечает средний покупатель)
IVКритический (вызывает потерю основной функции; потеря всех запасов безопасности, 1 отказ от катастрофы, серьезное повреждение, тяжелые травмы, максимум 1 возможная смерть)
VКатастрофический (продукт выходит из строя; отказ может привести к полной небезопасной работе и возможным множественным смертельным исходам)

Обнаружение (D)

Средство или метод, с помощью которого сбой обнаруживается, локализуется оператором и / или обслуживающим персоналом, а также время, которое может потребоваться. Это важно для контроля ремонтопригодности (доступности системы) и особенно важно для сценариев множественных отказов. Это может быть спящий сбой режимы (например, нет прямого воздействия на систему, в то время как резервная система / элемент автоматически берет на себя или когда отказ вызывает проблемы только во время конкретной миссии или состояний системы) или скрытые отказы (например, отказ из-за износа механизмы, как у металла растущая трещина, но не критической длины). Следует четко указать, как режим или причина отказа могут быть обнаружены оператором при нормальной работе системы или могут ли они быть обнаружены обслуживающей бригадой с помощью некоторых диагностических действий или автоматического встроенного теста системы. Может быть введен период покоя и / или задержки.

РейтингСмысл
1Определенно - неисправность будет обнаружена при тестировании - например, Poka-Yoke
2Почти наверняка
3Высоко
4Умеренный
5Низкий
6Неисправность не обнаруживается операторами или обслуживающим персоналом

Период покоя или задержки

Если известно, можно ввести среднее время, в течение которого режим отказа может быть не обнаружен. Например:

  • Секунды, автоматически определяется компьютером обслуживания
  • 8 часов, обнаружено при оборотном осмотре
  • 2 месяца, обнаружено блоком планового обслуживания X
  • 2 года, выявлено при проведении капитального ремонта x

Индикация

Если необнаруженный сбой позволяет системе оставаться в безопасный / рабочее состояние, следует изучить вторую неисправную ситуацию, чтобы определить, будет ли индикация очевидна для всех. операторы и какие корректирующие действия они могут или должны предпринять.

Показания оператору следует описывать следующим образом:

  • Нормальный. Индикация, очевидная для оператора, когда система или оборудование работают нормально.
  • Аномальный. Индикация, очевидная для оператора, когда система вышла из строя или неисправна.
  • Неправильно. Ошибочное указание оператору из-за неисправности или отказа индикатора (например, приборов, датчиков, визуальных или звуковых сигнальных устройств и т. Д.).

ВЫПОЛНЯЙТЕ АНАЛИЗ ПОКРЫТИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ ТЕСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ И МОНИТОРИНГА (из стандарта ARP4761):

Этот тип анализа полезен для определения того, насколько эффективны различные процессы тестирования при обнаружении скрытых и неактивных неисправностей. Метод, используемый для этого, включает изучение применимых режимов отказа, чтобы определить, обнаружены ли их эффекты, и определить процентную частоту отказов, применимую к обнаруженным режимам отказа. Возможность того, что само средство обнаружения может отказать скрытым образом, должна быть учтена в анализе охвата как ограничивающий фактор (то есть охват не может быть более надежным, чем доступность средств обнаружения). Включение охвата обнаружения в FMEA может привести к каждому отдельному отказу, который был бы одной категорией эффекта, теперь являющейся отдельной категорией воздействия из-за возможностей охвата обнаружения. Другой способ включить покрытие обнаружения - это для FTA консервативное предположение, что никакие пробелы в покрытии из-за скрытого отказа в методе обнаружения не влияют на обнаружение всех отказов, отнесенных к рассматриваемой категории последствий отказа. При необходимости FMEA может быть пересмотрен в тех случаях, когда это консервативное предположение не позволяет выполнить требования к максимальной вероятности события.

После этих трех основных шагов может быть указан уровень риска.

Уровень риска (P × S) и (D)

Риск - это сочетание вероятности и серьезности конечного эффекта. где вероятность и серьезность включают влияние на необнаруживаемость (время покоя). Это может повлиять на вероятность отказа или на серьезность последствий в худшем случае. Точный расчет может быть нелегким во всех случаях, например, когда возможны несколько сценариев (с несколькими событиями), а обнаруживаемость / неактивность играет решающую роль (как для систем с резервированием). В этом случае может потребоваться анализ дерева отказов и / или деревья событий для определения точной вероятности и уровней риска.

Предварительные уровни риска могут быть выбраны на основе матрицы рисков, как показано ниже, на основе Mil. Стд. 882.[28] Чем выше уровень риска, тем больше необходимо обоснований и смягчений, чтобы предоставить доказательства и снизить риск до приемлемого уровня. О высоком риске следует сообщить руководству более высокого уровня, которое несет ответственность за принятие окончательного решения.

Строгость
Вероятность
яIIIIIIVVVI
АНизкийНизкийНизкийНизкийУмеренныйВысоко
BНизкийНизкийНизкийУмеренныйВысокоНеприемлемый
CНизкийНизкийУмеренныйУмеренныйВысокоНеприемлемый
DНизкийУмеренныйУмеренныйВысокоНеприемлемыйНеприемлемый
EУмеренныйУмеренныйВысокоНеприемлемыйНеприемлемыйНеприемлемый
  • После этого шага FMEA стал как FMECA.

Время

FMEA следует обновлять всякий раз, когда:

  • Начинается новый цикл (новый продукт / процесс)
  • Внесены изменения в условия эксплуатации
  • В конструкцию внесено изменение
  • Введены новые правила
  • Отзывы клиентов указывают на проблему

Использует

  • Разработка системных требований, минимизирующих вероятность сбоев.
  • Разработка проектов и тестовых систем, чтобы гарантировать, что отказы устранены или риск снижен до приемлемого уровня.
  • Разработка и оценка диагностических систем
  • Чтобы помочь с выбором дизайна (анализ компромиссов).

Преимущества

  • Катализатор для совместной работы и обмена идеями между функциями
  • Собирайте информацию, чтобы уменьшить количество отказов в будущем, собирайте инженерные знания
  • Раннее выявление и устранение потенциальных режимов отказа
  • Сделайте акцент на предотвращении проблем
  • Выполнение требований законодательства (ответственность за качество продукции)
  • Улучшение имиджа и конкурентоспособности компании
  • Повышение урожайности
  • Повышение качества, надежности и безопасности продукта / процесса
  • Повысьте удовлетворенность пользователей
  • Максимизировать прибыль
  • Минимизация поздних изменений и связанных с ними затрат
  • Снижение влияния на рентабельность компании
  • Сократите время и стоимость разработки системы
  • Уменьшите вероятность того же отказа в будущем
  • Уменьшите вероятность возникновения проблем с гарантийными обязательствами

Ограничения

Хотя FMEA выявляет важные опасности в системе, его результаты могут быть неполными, и подход имеет ограничения.[29][30][31] В контексте здравоохранения FMEA и другие методы оценки риска, включая SWIFT (Структурированная техника "что если" ) и ретроспективные подходы, как было установлено, имеют ограниченную достоверность при изолированном использовании. Проблемы, связанные с определением объема работ и организационными границами, по-видимому, являются основным фактором отсутствия обоснованности.[29]

Если использовать как сверху вниз Инструмент FMEA может определять только основные виды отказов в системе. Анализ дерева отказов (FTA) лучше подходит для анализа «сверху вниз». При использовании в качестве инструмента «снизу вверх» FMEA может дополнять или дополнять FTA и выявлять гораздо больше причин и видов отказов, приводящих к симптомам верхнего уровня. Он не может обнаруживать сложные режимы отказа, включающие множественные отказы в подсистеме, или сообщать об ожидаемых интервалах отказов конкретных режимов отказа до подсистемы или системы верхнего уровня.[нужна цитата ]

Кроме того, умножение ранжирования серьезности, возникновения и обнаружения может привести к изменению рангов, когда менее серьезный режим отказа получает более высокое RPN, чем более серьезный режим отказа.[32] Причина в том, что рейтинги порядковая шкала числа, а для порядковых чисел умножение не определено. Порядковые рейтинги говорят только о том, что один рейтинг лучше или хуже другого, но не на сколько. Например, оценка «2» не может быть вдвое более серьезной, чем оценка «1», или «8» не может быть вдвое более серьезной, чем оценка «4», но при умножении они рассматриваются так, как если бы они были. Видеть Уровень измерения для дальнейшего обсуждения. Предлагались различные решения этой проблемы, например, использование нечеткая логика как альтернатива классической модели РПН.[33][34][35] В новом справочнике AIAG / VDA FMEA (2019) подход RPN был заменен AP (приоритет действий).[36][37][23]

Рабочий лист FMEA сложно составить, его трудно понять и прочитать, а также трудно поддерживать. Начиная с 2010 г. было предложено использовать нейросетевые методы для кластеризации и визуализации режимов отказов.[38][39][40] Альтернативный подход - объединить традиционную таблицу FMEA с набором диаграмм-бабочек. Диаграммы обеспечивают визуализацию причинно-следственных цепочек, а таблица FMEA предоставляет подробную информацию о конкретных событиях.[41]

Типы

  • Функциональный: перед предоставлением проектных решений (или только на высоком уровне) функции могут быть оценены на предмет потенциальных последствий функционального отказа. Могут быть предложены общие меры по смягчению последствий («проектирование в соответствии с требованиями»), чтобы ограничить последствия функциональных отказов или ограничить вероятность возникновения на этой ранней стадии разработки. Он основан на функциональной поломке системы. Этот тип также может использоваться для оценки программного обеспечения.
  • Концептуальный дизайн / оборудование: анализ систем или подсистем на ранних этапах концепции проектирования для более детального анализа механизмов отказов и функциональных отказов нижнего уровня, особенно для различных концептуальных решений. Его можно использовать в исследованиях компромиссов.
  • Детальный дизайн / оборудование: анализ продукции до производства. Это наиболее подробные (в MIL 1629, называемые FMEA по частям или аппаратным средствам) FMEA, которые используются для определения любого возможного режима отказа оборудования (или другого) вплоть до самого нижнего уровня детали. Он должен быть основан на разбивке оборудования (например, BoM = Bill of Materials). Любая серьезность последствий отказа, предотвращение отказов (смягчение последствий), обнаружение отказов и диагностика могут быть полностью проанализированы в этом FMEA.
  • Процесс: анализ производственных и сборочных процессов. Как качество, так и надежность могут пострадать от сбоев процесса. Входными данными для этого FMEA является, среди прочего, разбивка рабочего процесса / задачи.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Теория надежности систем: модели, статистические методы и приложения, Марвин Раусанд и Арнлйот Хойлан, Ряд Уайли в вероятности и статистике - второе издание 2004 г., стр. 88
  2. ^ Тай К. М .; Lim C.P. (2008). «n Об использовании методов нечеткого вывода в моделях оценки: часть II: промышленные приложения». Нечеткая оптимизация и принятие решений. 7 (3): 283–302. Дои:10.1007 / s10700-008-9037-у. S2CID  12269658.
  3. ^ Группа надежности проекта (июль 1990 г.). Кох, Джон Э. (ред.). Справочник по анализу надежности лаборатории реактивного движения (pdf). Пасадена, Калифорния: Лаборатория реактивного движения. JPL-D-5703. Получено 2013-08-25.
  4. ^ Центр космических полетов Годдарда (GSFC) (1996-08-10). Выполнение анализа характера и последствий отказа (pdf). Центр космических полетов Годдарда. 431-REF-000370. Получено 2013-08-25.
  5. ^ Министерство обороны США (9 ноября 1949 г.). MIL-P-1629 - Процедуры выполнения режима отказа и критический анализ. Министерство обороны (США). MIL-P-1629.
  6. ^ Министерство обороны США (24 ноября 1980 г.). MIL-STD-1629A - Процедуры для выполнения анализа влияния режима отказа и критичности. Министерство обороны (США). MIL-STD-1629A. Архивировано из оригинал 22 июля 2011 г.
  7. ^ Нил, Р.А. (1962). Резюме анализа режимов отказов реактора Nerva B-2. Астрономическая лаборатория Westinghouse Electric Corporation. HDL:2060/19760069385. WANL – TNR – 042.
  8. ^ Укроп, Роберт; и другие. (1963). Современная оценка надежности силовых установок Сатурна V. Компания Дженерал Электрик. HDL:2060/19930075105. РМ 63ТМП – 22.
  9. ^ Процедура анализа характера, последствий и критичности отказов (FMECA). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. 1966 г. HDL:2060/19700076494. RA – 006–013–1A.
  10. ^ Анализ видов, последствий и критичности отказов (FMECA) (PDF). Лаборатория реактивного движения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. PD – AD – 1307. Получено 2010-03-13.
  11. ^ Рекомендации экспериментаторов, основанные на управлении экспериментами Skylab (PDF). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Центр космических полетов им. Джорджа К. Маршалла. 1974. M – GA – 75–1.. Получено 2011-08-16.
  12. ^ Процедура проектного анализа для анализа видов, последствий и критичности отказов (FMECA). Общество автомобильных инженеров. 1967. ARP926.
  13. ^ Дайер, Моррис К .; Дьюи Г. Литтл; Эрл Г. Хоард; Альфред К. Тейлор; Рэйфорд Кэмпбелл (1972). Применимость процедур управления качеством контрактов и анализа последствий отказов НАСА к Программе управления арендой нефти и газа на внешнем континентальном шельфе USFS (PDF). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Центр космических полетов им. Джорджа К. Маршалла. TM X – 2567. Получено 2011-08-16.
  14. ^ Мэллори, Чарльз В .; Роберт Уоллер (1973). Применение избранных технологий промышленного проектирования на очистных сооружениях (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. С. 107–110. EPA R2–73–176. Получено 2012-11-10.
  15. ^ Спербер, Уильям Х .; Стир, Ричард Ф. (декабрь 2009 г. - январь 2010 г.). «С 50-летием HACCP: ретроспектива и перспективы». Журнал FoodSafety: 42, 44–46.
  16. ^ Matsumoto, K .; Т. Мацумото; Ю. Гото (1975). «Анализ надежности каталитического нейтрализатора как автомобильной системы контроля выбросов». Технический документ SAE 750178. Серия технических статей SAE. 1. Дои:10.4271/750178.
  17. ^ AIAG (1993). Возможный вид отказа и анализ последствий. Группа действий в автомобильной промышленности.
  18. ^ AIAG (2008). Анализ возможных видов отказов и последствий (FMEA), 4-е издание. Группа действий автомобильной промышленности. ISBN  978-1-60534-136-1.
  19. ^ SAE (1994). Анализ возможных видов отказов и их последствий при проектировании (Design FMEA), потенциальных видов отказов и их последствий в процессах производства и сборки (Process FMEA), а также потенциальных видов отказов и их последствий для машинного оборудования (Machinery FMEA). SAE International.
  20. ^ SAE (2008). Potential Failure Mode and Effects Analysis in Design (Design FMEA) and Potential Failure Mode and Effects Analysis in Manufacturing and Assembly Processes (Process FMEA) and Effects Analysis for Machinery (Machinery FMEA). SAE International.
  21. ^ AIAG / VDA FMEA handbook 2019. Retrieved 2020-09-14.
  22. ^ VDA: German automotive industry demands the highest quality from its products. Retrieved 2020-09-14.
  23. ^ а б "Introducing the AIAG-VDA DFMEA". qualitydigest. Получено 2020-12-02.
  24. ^ Fadlovich, Erik (December 31, 2007). "Performing Failure Mode and Effect Analysis". Embedded Technology. Архивировано из оригинал on 2011-11-17.
  25. ^ "Failure Mode Effects Analysis (FMEA)". ASQ. Получено 2012-02-15.
  26. ^ Langford, J. W. (1995). Logistics: Principles and Applications. Макгроу Хилл. п. 488.
  27. ^ Failure Mode/Mechanism Distributions. Reliability Analysis Center. 1997. FMD–97.
  28. ^ "MIL-STD-882 E SYSTEM SAFETY". www.everyspec.com. Получено 2017-01-04.
  29. ^ а б Potts H.W.W.; Anderson J.E.; Colligan L.; Leach P.; Davis S.; Berman J. (2014). "Assessing the validity of prospective hazard analysis methods: A comparison of two techniques". BMC Health Services Research. 14: 41. Дои:10.1186/1472-6963-14-41. ЧВК  3906758. PMID  24467813.
  30. ^ Franklin, Bryony Dean; Shebl, Nada Atef; Barber, Nick (2012). "Failure mode and effects analysis: too little for too much?". BMJ Quality & Safety. 21 (7): 607–611. Дои:10.1136/bmjqs-2011-000723. PMID  22447819. S2CID  46106670.
  31. ^ Shebl, N. A.; Franklin, B. D.; Barber, N. (2009). "Is failure mode and effect analysis reliable?". Journal of Patient Safety. 5 (2): 86–94. Дои:10.1097/PTS.0b013e3181a6f040. PMID  19920447. S2CID  45635417.
  32. ^ Kmenta, Steven; Ishii, Koshuke (2004). "Scenario-Based Failure Modes and Effects Analysis Using Expected Cost". Journal of Mechanical Design. 126 (6): 1027. Дои:10.1115/1.1799614.
  33. ^ Jee T.L.; Tay K. M.; Lim C.P. (2015). "A new two-stage fuzzy inference system-based approach to prioritize failures in failure mode and effect analysis" (PDF). Транзакции IEEE о надежности. 64 (3): 869–877. Дои:10.1109/TR.2015.2420300. S2CID  20987880.
  34. ^ Kerk Y.W.; Tay K. M.; Lim C.P. (2017). "n Analytical Interval Fuzzy Inference System for Risk Evaluation and Prioritization in Failure Mode and Effect Analysis". IEEE Systems Journal. 11 (3): 1–12. Bibcode:2017ISysJ..11.1589K. Дои:10.1109/JSYST.2015.2478150. S2CID  5878974.
  35. ^ Chai K.C.; Tay K. M.; Lim C.P. (2016). "A perceptual computing-based method to prioritize failure modes in failure mode and effect analysis and its application to edible bird nest farming" (PDF). Прикладные мягкие вычисления. 49: 734–747. Дои:10.1016/j.asoc.2016.08.043.
  36. ^ AIAG / VDA FMEA handbook 2019. Проверено 23 ноября 2020.
  37. ^ VDA: German automotive industry demands the highest quality from its products. Проверено 23 ноября 2020.
  38. ^ Tay K.M.; Jong C.H.; Lim C.P. (2015). "A clustering-based failure mode and effect analysis model and its application to the edible bird nest industry" (PDF). Neural Computing and Applications. 26 (3): 551–560. Дои:10.1007/s00521-014-1647-4. S2CID  7821836.
  39. ^ Chang, Wui Lee; Tay, Kai Meng; Lim, Chee Peng (Nov 2015). "Clustering and visualization of failure modes using an evolving tree" (PDF). Экспертные системы с приложениями. 42 (20): 7235–7244. Дои:10.1016/j.eswa.2015.04.036.
  40. ^ Chang, Wui Lee; Pang, Lie Meng; Tay, Kai Meng (March 2017). "Application of Self-Organizing Map to Failure Modes and Effects Analysis Methodology" (PDF). Нейрокомпьютинг. PP: 314–320. Дои:10.1016/j.neucom.2016.04.073.
  41. ^ "Building a FMEA". Diametric Software Ltd. Получено 13 марта 2020.