Анализ типов и последствий отказов (FМЕА) и анализ типов, последствий и критичности отказов (FМЕСА)

1    Общие сведения

Анализ типов и последствий отказов (FМЕА) - это методика, применяемая для определения того, как происходят функциональные отказы компонентов, систем или процессов.
При FМЕА устанавливают:
-    все возможные типы отказа различных частей системы (тип отказа определяется тем, что именно выходит из строя или неправильно функционирует);
-    воздействия, которые эти отказы могут оказывать на систему;
-    механизмы возникновения отказа;
-    способы предотвращения отказов и (или) уменьшения их воздействия на систему.

FМЕСА в отличие от FМЕА включает также ранжирование выявленных типов отказа в соответствии с их значимостью или критичностью.
Анализ критичности обычно является качественным или полу количественным, но может быть выражен количественно при использовании фактических данных интенсивности отказов.

2    Применение

Существует несколько способов применения FМЕА: FМЕА проекта (или продукции), который применяется в отношении компонентов и продукции, FМЕА системы, который применяется в отношении систем, FМЕА процесса, применяемый в отношении производственных и сборочных процессов, FМЕА услуги и FМЕА программного обеспечения.
FМЕА и FМЕСА может применяться в процессе проектирования, производства или функционирования материальной системы.
Для повышения надежности, однако, изменения легче вносить на этапе проектирования. FМЕА и FМЕСА могут также применяться к процессам и процедурам. Например, их применяют для выявления возможности медицинской ошибки в системах здравоохранения и нарушений в процедурах технического обслуживания.
FМЕА и FМЕСА можно применять для:
-    содействия выбору проекта с высокой надежностью из имеющихся вариантов;
-    обеспечения рассмотрения всех видов отказа систем и процессов и их воздействия на успешное функционирование;
-    определения видов и результатов ошибок персонала;
-    обеспечения основы для планирования тестирования и технического обслуживания материальных систем;
-    совершенствования структуры процедур и процессов;
-    получения качественной и количественной информации для методик анализа, таких, как анализ «дерева» неисправностей.

Применение FМЕА и FМЕСА позволяет получить входные данные для других методик анализа, например, анализа «дерева» неисправностей как на качественном, так и на количественном уровнях.

3    Входные данные

Для проведения FМЕА и FМЕСА требуется достаточно подробная информация об элементах системы для обоснованного анализа способов, которыми каждый элемент может выйти из строя. Для подробного FМЕА проекта элемент может находиться на уровне детализации, соответствующем отдельному компоненту, тогда как для более высокого уровня FМЕА системы, элементы можно определять на более высоком уровне обобщения.
Информация может включать следующее:
-    чертежи или потоковую схему анализируемой системы и ее компонентов или этапов процесса;
-    понимание функционирования каждого этапа процесса или элемента системы;
-    подробные сведения о параметрах среды и других параметрах, которые могут влиять на функционирование;
-    понимание результатов конкретных отказов;
-    накопленную информацию об отказах, включая данные об интенсивности отказов, если они имеются.

4 Процесс

Проведение FМЕА включает следующие основные этапы:
a)    определение области применения и целей исследования;
b)    формирование исследовательской группы;
c)    изучение системы (процесса), подвергаемых FМЕСА;
d) разделение системы на компоненты или этапы;
е) определение функции каждого этапа или компонента;
f) установление для каждого перечисленного компонента или этапа следующего:
-    как каждая часть предположительно может выйти из строя?
-    какие механизмы могут вызвать эти состояния отказа?
-    каковы были бы воздействия, если бы возникли отказы?
-    является ли отказ безопасным или разрушительным?
-    как обнаруживается отказ?
g) выявление структурных особенностей, позволяющих компенсировать отказ.

При FМЕСА группа экспертов должна также классифицировать каждый из выявленных типов отказа в соответствии с их критичностью.

Анализ критичности может проводиться различными способами. В общем случае метод может основываться на определении:
-    показателя критичности состояния;
-    уровня риска;
-    числа приоритетности риска.

Критичность типа отказа - это мера вероятности того, что отказ рассматриваемого типа приведет к отказу системы в целом; определяется как:

(Вероятность воздействия отказа)*(Интенсивность отказов данного типа)*(Время функционирования системы).


Данное выражение наиболее часто применяется к отказам оборудования, где каждое из этих условий можно определить количественно и все типы отказов имеют одинаковые последствия.
Уровень риска определяется как сочетание последствий возникновения отказа данного типа и вероятности отказа. Он применяется при разных последствиях отказов различных типов и может применяться к системам оборудования или процессам. Уровень риска может быть выражен качественным, пол у количественным или количественным образом.

Число приоритетности риска (RPN) - это полу количественная мера критичности, получаемая умножением оценок приоритетности по ранговой шкале (обычно от 1 до 10) последствий отказа, вероятности отказа и возможности выявления проблемы. (Если отказ трудно выявить, то ему придают более высокий приоритет). Данный метод применяется наиболее часто в практике обеспечения качества.

После определения типов отказов и механизмов их возникновения, можно определять корректирующие действия и применять их для более значительных типов отказов.
Проведение FМЕА документируется в форме отчета, который содержит:
-    подробную информацию об анализируемой системе;
-    способ, с применением которого выполнялся анализ;
-    допущения, сделанные в ходе анализа;
-    источники данных;
-    результаты, включающие заполненные рабочие листы;
-    критичность (если определялась) и методологию, применявшуюся для ее определения;
-    рекомендации для последующих исследований, изменения проекта или свойства, которые необходимо включить в планы испытаний, и т.д.
Систему можно повторно оценить еще одним циклом FМЕА после выполнения всех предусмотренных действий.

5 Выходные данные

Первичные выходные данные FМЕА - перечень типов отказов, механизмов их возникновения и воздействий для каждого компонента или этапа системы или процесса (который может включать информацию о вероятности отказа). Также предоставляется информация о причинах отказа и последствиях для системы в целом. Выходные данные FМЕСА включают уровень значительности, основанный на вероятности выхода система из строя, уровне риска, связанного с отказом данного типа или сочетании уровня риска и «выявляемое» состояния отказа.
При использовании данных об интенсивности отказов и количественных оценок последствий FМЕСА позволяет получить количественные выходные данные.

6 Преимущества и недостатки

FМЕА (FМЕСА) имеет следующие преимущества:
-    широкая применимость для типов отказов, связанных с персоналом, оборудованием и системой, а также в отношении технических и программных средств и процедур;
-    определение типов отказов компонентов, их причин и других воздействий на систему, и их представление в удобной для восприятия форме;
-    предотвращение дорогостоящих изменений используемого оборудования посредством раннего установления проблем на этапе проектирования;
-    выявление типов отказов в отдельной точке и требований к избыточности или системам безопасности;
-    предоставление входных данных для разработки программ мониторинга с указанием основных объектов наблюдения.

Методы имеют следующие недостатки:
-    применяются для выявления отдельных типов отказов, но не их сочетаний;
-    исследования могут потребовать значительных затрат времени и средств, если они не управляются и направляются должным образом;
-    применение в отношении сложных многослойных систем может быть трудоемким и длительным.

Мы в социальных сетях: