Ekran arızalarının türlerinin ve sonuçlarının analizi. FMEA analizi

Tasarlanan sistemin teknik ve işlevsel yapılarının bileşenlerinin arıza türlerinin ve sonuçlarının analizi, güvenilirlik ve güvenlik tasarım çalışmasının ilk aşamasıdır. Arıza modu ve etki analizi için genel kabul görmüş uluslararası kısaltma, FMEA'dır. Bu analiz türü, tasarım aşamasında ön nitel ve basitleştirilmiş nicel analiz sınıfına aittir. Nicel değerlendirmeler yapılırsa, FMECA (arıza modu, etki ve kritiklik analizi) terimi kullanılır. FMEA'nın yürütülmesindeki ilk deneyler, SSCB ve ABD'nin 60'lı yıllarının havacılık projelerine atıfta bulunuyor. 1980'lerde, Ford Motor Company'de ABD otomobil endüstrisinde FMEA prosedürleri uygulanmaya başlandı. Şu anda, başarısızlık türlerinin ve sonuçlarının analizi zorunlu bir adımdır. proje değerlendirmesi uzay, uçak yapımı, nükleer, kimyasal-teknolojik, gaz-petrol arıtma ve diğer endüstrilerin nesnelerinin güvenilirliği ve güvenliği. Bu aşamanın zorunlu olmadığı alanlarda, büyük ekonomik ve çevresel kayıplara yol açan, insan hayatını ve sağlığını tehdit eden tehlikeli olaylar meydana gelmektedir. Destekleyici yapının (pim, sütun) yalnızca bir unsurundaki bir kusurun feci sonuçlara yol açtığı projelere göre inşa edilen Moskova kamu binalarının çöküşünün dramatik olaylarını hatırlamak yeterlidir.

FMEA'nın üç ana hedefi vardır

• sistem bileşenlerinin olası arıza türlerinin belirlenmesi ve bunların bir bütün olarak sistem ve muhtemelen çevre üzerindeki etkilerinin belirlenmesi
• Arıza modlarının şiddet seviyelerine veya şiddet seviyelerine ve oluşma sıklığına göre sınıflandırılması (FMECA)
• Tehlikeli arıza türlerini telafi etmek veya ortadan kaldırmak için tasarım çözümlerini revize etmek için önerilerde bulunmak

FMEA, "sağlamlık" araştırmasının en standartlaştırılmış alanıdır. Girdi/çıktı belgelerinin usulü ve türü ilgili standartlarla düzenlenir. Uluslararası kabul görmüş belgeler şunlardır:

· MIL-STD-1629 Stili FMECA'lar - arızaların modlarını ve sonuçlarını analiz etme, kritikliği değerlendirme, yapılardaki sürdürülebilirlik ve beka kabiliyeti açısından darboğazları belirleme konusunda rehberlik. Başlangıçta askeri uygulamalara odaklanmıştı.

· SAE J1739, AIG-FMEA3, FORD FMEA - tasarım ve üretim aşamaları da dahil olmak üzere otomotiv endüstrisinin nesneleri için arıza türlerinin ve sonuçlarının analizini düzenleyen bir belge paketi

· SAE ARP5580 - MIL-STD-1629 ve otomotiv standartlarını entegre eden hem ticari hem de askeri projeler için bir FMEA kılavuzu. Eşdeğer başarısızlık grupları kavramı tanıtılır, yani. Aynı sonuçlara sahip olan ve aynı düzeltici eylemleri gerektiren arızalar.

Tüm standartlar için ortak olan, yalnızca analiz aşamalarının sırasını ve ara bağlantılarını düzenlemeleri ve tasarımcıya her aşamanın özel uygulamasında hareket özgürlüğü bırakmalarıdır. Böylece, FMEA tablolarının yapısının özelleştirilmesine, başarısızlık oranlarının ölçeklerinin ve sonuçların ciddiyetinin belirlenmesine, ek arıza sınıflandırma işaretleri getirilmesine vb. izin verilir.

FMEA adımları:

Nesnenin fonksiyonel ve/veya teknik yapılarının inşası ve analizi

Tesisin çalışma koşullarının analizi

Elemanların arıza mekanizmalarının, kriterlerin ve arıza türlerinin analizi

Arızaların olası sonuçlarının sınıflandırılması (liste)

· analiz olası yollar tahsis edilen arızaların önlenmesi (sıklıkta azalma) (arıza sonuçları)

teknik yapı analiz nesnesi genellikle ağaç benzeri, hiyerarşik bir temsile sahiptir (Şekil 3). Alt seviye bileşenler (ağaç yaprakları) için olası arıza modları listelenir ve sonuçları bir sonraki seviye alt sistemler (ağaç ana düğümleri) ve bir bütün olarak nesne üzerindeki etki açısından değerlendirilir.

Şekil 3. Analiz nesnesinin hiyerarşik temsili

Şekil 4. bir kimyasal-teknolojik tesisteki ekipman arızalarının türleri ve sonuçlarına ilişkin analiz verilerini içeren FMEA tablosunun bir parçası verilmiştir.

4. FMEA tablosunun parçası.

Tasarım çözümlerinin nicel değerlendirmelerini yaparken FMEA türleri bileşen arızaları genellikle üç parametre ile karakterize edilir: oluşma sıklığı, tespit derecesi, sonuçların ciddiyeti. Analiz doğası gereği ön olduğundan, genellikle puanlar kullanılır. uzman değerlendirmeleri bu parametreler. Örneğin, bir dizi belge, sıklık (Tablo 2), tespit derecesi (Tablo 3) ve sonuçların ciddiyeti (Tablo 4) ile aşağıdaki arıza modları sınıflandırmalarını önermektedir.

Tablo 2. Arızaların frekansa göre sınıflandırılması.

Tek tek veya birbirleriyle birlikte kullanılabilirler. Üç tür FMEA analizinin tümü gerçekleştirilirse, ilişkileri aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

FMEA'nın ana uygulaması, ürün tasarımı (hizmet özellikleri) ile üretim ve işletim (hizmet sunumu) süreçlerini iyileştirmektir. Analiz hem yeni ile ilgili olarak uygulanabilir oluşturulan ürünler(hizmetler) ve süreçler ile mevcut olanlarla ilgili olarak.

FMEA - analiz, yeni bir ürün, süreç, hizmet geliştirildiğinde veya modernize edildiğinde gerçekleştirilir; mevcut bir ürün, süreç veya hizmet için yeni bir uygulama bulunduğunda; yeni veya değiştirilmiş bir süreç için bir kontrol planı geliştirildiğinde. Ayrıca, FMEA, mevcut süreçlerin, ürünün veya hizmetin planlı iyileştirilmesi veya ortaya çıkan uygunsuzlukların araştırılması amacıyla yürütülebilir.

FMEA - analiz aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1. Analiz nesnesi seçilir. Analiz nesnesi bileşik bir nesnenin parçasıysa, sınırlarını doğru bir şekilde belirlemek gerekir. Örneğin, bir sürecin bir bölümünü analiz ediyorsanız, bu bölüm için başlangıç ​​olayını ve bitiş olayını ayarlamanız gerekir.

2. Analizi uygulama seçenekleri belirlenir. FMEA bir parçası olabilir entegre analiz, geçerli olan farklı yöntemler... Bu durumda, FMEA bir bütün olarak sistemin analizi ile tutarlı olmalıdır.

Anahtar seçenekler şunları içerebilir:

• yukarıdan aşağıya analiz Bu durumda, analiz nesnesi parçalara ayrılır ve en büyük parçalardan FMEA gerçekleştirilir.
• aşağıdan yukarıya analiz. Analiz, en küçük öğelerle başlar ve sırayla daha yüksek bir seviyenin öğelerine doğru hareket eder.
• bileşen analizi. FMEA, sistemin fiziksel elemanları üzerinde gerçekleştirilir.
• fonksiyonların analizi. Bu durumda, nesnenin işlevlerinin ve işlemlerinin bir analizi gerçekleştirilir. İşlevlerin değerlendirilmesi, tasarımcı veya üretici tarafından değil, tüketici (performans kolaylığı ve güvenliği) açısından gerçekleştirilir.

3. Uygunsuzlukların ele alınması gereken sınırlar tanımlanır. Sınırlar şunlar olabilir: zaman dilimi, tüketici türü, kullanım coğrafyası, belirli eylemler vb. Örneğin, sadece son muayene ve test sırasında ortaya çıkan uygunsuzluklar.

4. Bilgi kaydı için uygun bir tablo geliştirilmektedir. Dikkate alınan faktörlere bağlı olarak değişebilir. En sık kullanılan tablo aşağıdaki gibidir.

5. Tutarsızlıkların (arızaların) oluşabileceği unsurlar belirlenir. Öğeler çeşitli bileşenleri, montajları, kombinasyonları içerebilir bileşen parçaları vb. Öğe listesi çok büyük ve yönetilemez hale gelirse, FMEA sınırlarının azaltılması gerekir.

Potansiyel arızaların kritik özelliklerle ilişkilendirilmesi durumunda, ayrıca FMEA sırasında arızaların bir kritiklik analizinin yapılması gerekir. Kritik performanslar, güvenlik veya mevzuat uyumluluğunu yansıtan ve özel izleme gerektiren standartlar veya ölçülerdir.

6. Adım 5'te seçilen her öğe için en önemli arıza modlarının bir listesi derlenir. Bu işlem, söz konusu öğeler için standart bir arıza listesi kullanılarak basitleştirilebilir. Arızaların kritiklik analizi yapılırsa, her bir eleman için arıza oluşma olasılığının belirlenmesi gerekir. Bir eleman için tüm olası arıza modları tanımlandığında, bunların oluşma toplam olasılığı %100 olmalıdır.

7. 6. adımda tanımlanan her bir arıza türü için ortaya çıkabilecek tüm olası sonuçlar belirlenir. Bu işlem, standart bir sonuç listesi kullanılarak basitleştirilebilir. Bir kritiklik başarısızlık analizi yapılırsa, her bir sonucun meydana gelme olasılığını belirlemek gerekir. Tüm olası sonuçlar belirlendiğinde, bunların toplamda meydana gelme olasılığı her bir unsur için %100 olmalıdır.

8. Tüketici için sonuçların ciddiyet derecesi (S) - Önem derecesi belirlenir. Şiddet derecesi genellikle 1'den 10'a kadar bir ölçekte verilir, 1'i küçük ve 10'u felakettir. Bir arıza türünün birden fazla sonucu varsa, bu tür arıza için yalnızca en ciddi sonuç FMEA tablosuna girilir.

9. Her arıza türü için tüm olası nedenler belirlenir. Bunun için bir Ishikawa nedensel diyagramı uygulanabilir. Her arıza modu için tüm potansiyel nedenler, FMEA tablosuna kaydedilir.

10. Her bir neden için, meydana gelme olasılığının bir derecesi (O) - Oluşum belirlenir. Gerçekleşme olasılığı genellikle 1 ila 10 arasında derecelendirilir; burada 1, son derece olası olmayan bir olay ve 10 ise yakın bir olay anlamına gelir. Derecelendirme değeri, FMEA tablosuna girilir.

11. Her bir nedenle, mevcut yöntemler Arızaların tüketiciyi etkilememesi için şu anda uygulanan kontroller. Bu teknikler, nedenlerin ortaya çıkmasını önlemeli, bir arızanın meydana gelme olasılığını azaltmalı veya sebep ortaya çıktıktan sonra ancak sebep tüketici üzerinde bir etkiye sahip olmadan önce bir arızayı tespit etmelidir.

12. Her kontrol yöntemi için bir algılama derecesi (D) - Tespit belirlenir. Algılama derecesi genellikle 1 ila 10 arasında bir ölçekte derecelendirilir; burada 1, kontrol yönteminin sorunu kesinlikle tespit edeceği ve 10, sorunu tespit etmeyeceği (veya hiç kontrol olmadığı) anlamına gelir. Algılama derecesi, FMEA tablosuna kaydedilir.

13. Riskin öncelik sayısı hesaplanır ( tüketici riski - RPN) ürüne eşit olan

S * O * D. Bu sayı, olası hataları önem derecesine göre sıralamanıza olanak tanır.

14. Sonuçların ciddiyetini veya başarısızlık olasılığını azaltmak için tasarım veya süreç değişikliklerini içerebilecek önerilen eylemler belirlenir. Ayrıca üstlenilebilir ek önlemler Arızaları tespit etme olasılığını artırmak için kontrol.

Bütünlük için teknolojik süreçlerin testleri.

Bütünlük için tasarım testleri.

Bu testler, ürünün ilk prototipleri üzerinde gerçekleştirilir. Amaçları, ürünün tasarımının güvenilirlik gereksinimlerini karşıladığını göstermektir.

Bu durumda, prototipin ne şekilde inşa edildiği ve hata ayıklaması için ne kadar çaba sarf edildiği önemli değildir. Gerekli ürün güvenilirliği düzeyi sağlanamazsa, tasarım iyileştirilmelidir. Ürün belirtilen tüm gereksinimleri karşılayana kadar test devam eder.

Bu testler sırasında arızalar başlangıç ​​dönemiürünün çalışması. Bu veriler, ürün tasarımı ve üretim süreçleri arasında tam bir tutarlılık sağlamak ve [ürün müşterilere teslim edildiğinde gerekli güvenilirliği elde etmek için gereken test miktarını belirlemek için kullanılır.

Ürünlerin ilk numuneleri üzerinde de testler yapılmaktadır. Bu I örnekleri belirli bir süre için çalışır (alıştırma dönemi). Performansları dikkatle izlenir ve azalan başarısızlık oranları ölçülür. Bir alıştırma döneminden sonra, deneysel veriler toplanır, bu da ürünün operasyonel güvenilirliğine ilişkin göstergeleri ölçmenize ve kontrol etmenize ve bunları sonuçlarla karşılaştırmanıza olanak tanır | Ürünün eksiksiz olup olmadığı test edilirken elde edilen tatami I Bu testler sırasında yapılan gözlemler, ürünün alıştırma süresinin değerini ayarlamanıza olanak tanır.

Dayanıklılık testleri. Bu testler sırasında ürün elemanlarının aşınma arızaları kayıt altına alınır ve dağılımları oluşturulur. Elde edilen veriler eleme için kullanılır. ürünün beklenen ömründe kabul edilemez bir azalmaya yol açan bu arızaların nedenleri. Bu ürünün birkaç numunesi üzerinde dayanıklılık testleri yapılır. Bu testlerde, sabit bir arıza oranından artan bir arıza oranına geçişin sınırını belirlemek ve gözlemlenen her arıza modu için bir dağılım oluşturmak gereklidir.

Teknik nesnelerin kalitesini iyileştirmenin etkili yollarından biri, olası arızaların türlerinin ve sonuçlarının analizidir (Potansiyel Arıza Modu ve Etkileri Analizi - FMEA). Analiz, bir yapının veya teknolojik sürecin tasarım aşamasında gerçekleştirilir (ilgili aşamalar). yaşam döngüsüürünler - üretim için geliştirme ve hazırlık) ve ayrıca zaten üretime alınmış ürünlerin sonlandırılması ve iyileştirilmesi. Bu analizi iki aşamaya ayırmanız tavsiye edilir: tasarım geliştirme aşamasında ve geliştirme aşamasında ayrı bir analiz teknolojik süreç.

Standart (GOST R 51814.2-2001. Otomotiv endüstrisindeki kalite sistemleri. Olası kusurların türlerini ve sonuçlarını analiz etme yöntemi) ayrıca satış, hizmet, pazarlama.

Potansiyel arızaların türlerinin ve sonuçlarının analizinin ana hedefleri:

Ölümcül ve yaşamı tehdit eden kritik arızaların belirlenmesi Çevre ve faaliyetlerin geliştirilmesi
meydana gelme olasılığını ve olası sonuçların ciddiyetini azaltmak;

Güvenilirliğini artırmak için olası ürün arızalarının nedenlerinin belirlenmesi ve ortadan kaldırılması.

Analiz sırasında aşağıdaki görevler çözülür:

Bir nesnenin (ürün veya süreç) ve öğelerinin olası arızalarının belirlenmesi (bu, benzer nesnelerin üretilmesi ve çalıştırılması deneyimini dikkate alır),

Arızaların nedenlerini incelemek, oluşma sıklığını ölçmek,

Hataların sonuçlarının ciddiyetine göre sınıflandırılması ve bu sonuçların öneminin nicel değerlendirmesi,

Kontrol ve teşhis araçlarının yeterliliğinin değerlendirilmesi, bir arıza tespit etme olasılığının değerlendirilmesi, bu araçların pratik kullanımında arızayı önleme olasılığı,

Arıza olasılığını ve kritikliğini azaltmak için tasarım ve üretim teknolojisini değiştirme önerilerinin geliştirilmesi,

Kritik arıza durumlarında personel için davranış kurallarının geliştirilmesi,

olası personel hatalarının analizi.

Analizi gerçekleştirmek için bir grup uzman oluşturulur. pratik tecrübe ve yüksek profesyonel seviye benzer nesnelerin tasarımı alanında, üretim bileşenlerinin ve bir nesnenin montaj süreçlerinin bilinmesi, "bir nesnenin durumunu izleme ve teşhis etme teknolojisi, bakım ve onarım yöntemleri". Beyin fırtınası yöntemi kullanılır. Aynı zamanda nitel analiz aşamasında, yapısal şema nesne: bir nesne, alt sistemlerden oluşan bir sistem olarak kabul edilir. çeşitli seviyelerde hangi sırayla, ayrı unsurlardan oluşur.

Aşağıdan yukarıya doğru olası arıza türleri ve sonuçları analiz edilir, yani. öğelerden alt sistemlere ve daha sonra bir bütün olarak nesneye. Analiz, her başarısızlığın birkaç nedeni ve birkaç farklı sonucu olabileceğini hesaba katar.

Kantitatif analiz aşamasında, uzmanca, noktalarda, bir arızanın kritikliği, meydana gelme olasılığı, tespit edilme olasılığı ve olası sonuçların ciddiyetinin değerlendirilmesi dikkate alınarak değerlendirilir. Başarısızlık riski (öncelikli risk numarası) şu formülle bulunabilir: I

O'nun değeri, arıza olasılığına bağlı olarak noktalarda belirlenir, - arızanın tespit (tespit) olasılığına bağlı olarak ", arızanın sonuçlarının ciddiyetine bağlıdır.

Bulunan değer, her bir neden ve her olası sonuç için her bir öğenin kritik değeri ile karşılaştırılır. Kritik değer önceden tanımlanmış ve 100 ile 125 aralığında seçilmiştir. Kritik değerin düşürülmesi, daha güvenilir ürün ve süreçlerin geliştirilmesine karşılık gelir.

R değerinin kritik olanı aştığı her arıza için tasarım ve üretim teknolojisi geliştirilerek azaltılmaya yönelik önlemler geliştirilir. Nesnenin yeni varyantı için, nesne R'nin kritikliği yeniden hesaplanır. Gerekirse revizyon işlemi tekrarlanır.

FMEA metodolojisi, örnekler

FMEA (Arıza Modu ve Etkileri Analizi), arızaların modlarının ve sonuçlarının bir analizidir. Başlangıçta ABD askeri-endüstriyel kompleksi (MIL-STD-1629 biçiminde) tarafından geliştirilmiş ve yayınlanmış olan hata modu ve etki analizi, bazı endüstrilerin özel FMEA standartları geliştirmesi ve yayınlaması nedeniyle bugün çok popülerdir.

Bu tür standartlara birkaç örnek:

• MIL-STD-1629. ABD'de geliştirilmiştir ve tüm modern FMEA standartlarının atasıdır.
• SAE-ARP-5580, otomotiv endüstrisi için bazı öğelerin bir kitaplığını içeren MIL-STD-1629'un bir revizyonudur. Birçok endüstride kullanılır.
• SAE J1739, Tasarımda Potansiyel Arıza Modu ve Etkileri Analizi (DFMEA) ve İmalat ve Montajda Potansiyel Arıza Modu ve Etkileri Analizi, Prosesler, PFMEA için bir FMEA standardıdır. Standart, uygun şartlar, gereksinimler, derecelendirme çizelgeleri ve çalışma sayfaları sağlayarak riskin belirlenmesine ve azaltılmasına yardımcı olur. Standart olarak bu belge, kullanıcıya FMEA'nın uygulanması boyunca rehberlik edecek gereksinimleri ve önerileri içerir.
• AIAG FMEA-3, otomotiv endüstrisinde kullanılan özel bir standarttır.
• Büyük otomobil üreticilerinin dahili FMEA standartları.
• Tarihsel olarak birçok şirket ve endüstride geliştirilen prosedürler, başarısızlık türlerinin ve sonuçlarının analizine benzer. Belki de bugün bunlar en geniş kapsamın FMEA “standartları”dır.

Arıza modlarının ve sonuçlarının analizine yönelik tüm standartlar (yayınlanmış veya tarihsel olarak geliştirilmiş) genellikle birbirine çok benzer. Aşağıda verilen Genel açıklama Bir metodoloji olarak FMEA'ya genel bir bakış sunar. Kasıtlı olarak çok derin değildir ve şu anda kullanılan FMEA yaklaşımlarının çoğunu kapsar.

Her şeyden önce, analiz edilen sistemin sınırları açıkça tanımlanmalıdır. sistem olabilir teknik cihaz, bir süreç veya FME analizine tabi herhangi bir şey.

Ayrıca, olası arıza türleri, sonuçları ve Olası nedenler oluşum. Sistemin boyutuna, doğasına ve karmaşıklığına bağlı olarak olası arıza türlerinin tespiti tüm sistem için bir bütün olarak veya alt sistemlerinin her biri için ayrı ayrı gerçekleştirilebilir. İkinci durumda, alt sistem seviyesindeki arızaların sonuçları, daha yüksek seviyedeki arıza modları olarak kendini gösterecektir. Arızaların türlerinin ve sonuçlarının belirlenmesi, "aşağıdan yukarıya" yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmelidir. Üst düzey sistemler. Sistemin üst seviyesinde tanımlanan arıza türlerini ve sonuçlarını karakterize etmek için yoğunluk, arızaların kritikliği, oluşma olasılığı vb. parametreler kullanılır. Bu parametreler, sistemin alt düzeylerinden "aşağıdan yukarıya" hesaplanabilir veya açıkça üst düzeyde ayarlanabilir. Bu parametreler hem nicel hem de nitel olabilir. Sonuç olarak, üst düzey sistemin her bir elemanı için, uygun algoritmaya göre bu parametrelerden hesaplanan kendi benzersiz ölçüsü hesaplanır. Çoğu durumda, bu ölçüye "risk önceliği oranı", "önem derecesi", "risk seviyesi" veya benzer bir şey denir. Böyle bir önlemin kullanılma şekli ve nasıl hesaplandığı her durumda benzersiz olabilir ve çeşitlilik için iyi bir başlangıç ​​noktasıdır. modern yaklaşımlar Arıza Modu ve Etkileri Analizi (FMEA).

Askeri-sanayi kompleksinde bir FMEA uygulaması örneği

"Önemlilik" parametresinin amacı, sistemin güvenlik gereksinimlerinin tam olarak karşılandığını göstermektir (en basit durumda bu, tüm kritiklik göstergelerinin önceden belirlenmiş bir seviyenin altında olduğu anlamına gelir.

FMECA kısaltması, Arıza Modu, Etkiler ve Kritiklik Analizi anlamına gelir.

Kritiklik değerini hesaplamak için kullanılan ana göstergeler şunlardır:

• arıza oranı (arızalar arasındaki ortalama süre hesaplanarak belirlenir - MTBF),
• başarısızlık olasılığı (arıza oranı göstergesinin yüzdesi olarak),
• koşu zamanı.

Bu nedenle, kritiklik parametresinin her belirli sistem (veya bileşeni) için gerçek bir kesin değere sahip olduğu açıktır.

Arıza olasılıklarını içeren oldukça geniş bir katalog (kütüphane) mevcuttur. farklı şekillerçeşitli elektronik bileşenler için:

• Şap 97
• MIL-HDBK-338B
• NPRD3

Belirli bir bileşen için bir kitaplık tanımlayıcısı genel olarak şöyle görünür:

Başarısızlığın kritiklik parametresini hesaplamak için, askeri-sanayi kompleksindeki başarısızlık oranı göstergesinin değerlerini bilmek gerektiğinden, FME [C] A metodolojisini uygulamadan önce, sonuçları MTBF metodolojisi hesaplanır. FME [C] A tarafından kullanılır. Arıza kritikliği güvenlik gereksinimleri tarafından belirlenen toleransları aşan sistem elemanları için ayrıca uygun bir Hata Ağacı Analizi (FTA) yapılmalıdır. Çoğu durumda, askeri sanayi kompleksinin ihtiyaçları için Arıza Modları, Etkileri ve Şiddet Analizi (FMEA), bir uzman (elektronik devrelerin tasarımında uzman veya kalite kontrolünde uzman) veya çok küçük bir uzman tarafından gerçekleştirilir. bu tür uzmanlardan oluşan bir grup.

Otomotiv endüstrisinde FMEA

Önceden belirlenmiş bir seviyeyi (genellikle 60 veya 125) aşan her bir Risk Öncelik Numarası (RPN) için düzeltici eylemler belirlenir ve uygulanır. Kural olarak, bu tür önlemlerin uygulanmasından sorumlu olanlar, bunların uygulanmasının zamanlaması ve alınan düzeltici faaliyetlerin etkinliğinin daha sonra gösterilmesinin yolu belirlenir. Düzeltici önlemler alındıktan sonra, Arıza Riski Öncelik Faktörünün değeri yeniden değerlendirilir ve belirlenen maksimum değer ile karşılaştırılır.

Risk Öncelik Oranının değerini hesaplamak için kullanılan ana göstergeler şunlardır:

• başarısızlık olasılığı
• kritiklik,
• bir arıza tespit etme olasılığı.

Çoğu durumda, Risk Öncelik Oranı, yukarıdaki üç göstergenin (boyutsuz değerleri 1 ila 10 aralığında olan) değerleri temelinde türetilir, yani. aynı sınırlar içinde değişen hesaplanmış bir değerdir. Ancak, belirli bir sistem için arıza oranının gerçek (geriye dönük) kesin değerlerinin mevcut olduğu durumlarda, Risk Öncelik Faktörünü bulma sınırları birçok kez genişletilebilir, örneğin:

Çoğu durumda, otomotiv endüstrisinde FMEA analizi dahili olarak gerçekleştirilir. çalışma Grubu farklı departmanların temsilcileri (Ar-Ge, üretim, hizmet, kalite kontrol).

FMEA, FMECA ve FMEDA analiz yöntemlerinin özellikleri

Güvenilirlik analiz yöntemleri FMEA (arıza modları ve sonuçları analizi), FMECA (arıza modları, sonuçları ve şiddet analizi) ve FMEDA (arıza modları, sonuçları ve teşhis analizi), çok ortak noktaları olmasına rağmen, dikkate değer birkaç farklılık içerir.

FMEA, bir ürünün (ekipmanın), acil durum koruma cihazının (ESD), teknolojik sürecin veya sistemin başarısız olabileceği senaryoları (yolları) belirlemenize izin veren bir metodolojidir (bkz. IEC 60812 standardı "Sistem güvenilirliği için analiz teknikleri - Arıza prosedürü mod ve efekt analizi (FMEA) "),

FMECA, FMEA'ya ek olarak, iki göstergeden birini (Risk Öncelik Numarası veya arızanın arıza kritikliği) hesaplayarak, belirlenen arıza modlarını önem (kritiklik) sırasına göre sıralar.

ve FMEDA'nın amacı, daha karmaşık bir işlevi yerine getiren bir cihaz veya cihaz grubu olarak kabul edilebilecek bir uç sistemin arıza oranını hesaplamaktır. Arızaların modlarını, sonuçlarını ve teşhislerini analiz etmeye yönelik FMEDA metodolojisi ilk olarak elektronik cihazların analizi için geliştirilmiş ve daha sonra mekanik ve elektromekanik sistemlere genişletilmiştir.

Genel kavramlar ve yaklaşımlar FMEA, FMECA ve FMEDA

FMEA, FMECA ve FMEDA ortak payda temel konseptler bileşenler, cihazlar ve bunların düzenlenmesi (etkileşim). Güvenlik Enstrümanlı Fonksiyonu (SIF), bir makineyi, ekipmanı veya teknolojik süreci bir tehlike veya arızanın sonuçlarından korumak için gerekli işlemin yapılmasını sağlaması gereken birkaç cihazdan oluşur. ESD cihazlarına örnek olarak bir dönüştürücü, bir yalıtkan, bir kontak grubu vb. verilebilir.

Her cihaz bileşenlerden oluşur. Örneğin bir verici, contalar, cıvatalar, diyafram gibi bileşenlerden oluşabilir. elektronik devre vb.

Bir cihaz grubu, ESD işlevini uygulayan birleşik bir cihaz olarak düşünülebilir. Örneğin, bir aktüatör-konumlandırıcı-valf, birlikte bir ESD'nin son güvenlik unsuru olarak kabul edilebilecek bir cihazlar grubudur. Bileşenler, cihazlar ve tertibatlar, FMEA, FMECA veya FMEDA değerlendirmesi amacıyla nihai sistemin parçası olabilir.

FMEA, FMECA ve FMEDA'nın arkasındaki temel metodoloji, nihai sistemin tasarımı, üretimi veya nihai montajı öncesinde veya sırasında uygulanabilir. Temel metodoloji, tüm bileşenlerin arıza olasılığını tahmin etmek için her cihazın parçası olan her bir bileşenin arıza modlarını dikkate alır ve analiz eder.

Bir montaj için FME analizinin gerçekleştirildiği durumlarda, arızaların modlarını ve sonuçlarını tanımlamaya ek olarak, cihazların birbirleriyle etkileşimini değerlendirmek için bu montajın güvenilirliğinin bir blok diyagramı (şeması) geliştirilmelidir (bkz. standart IEC 61078: 2006 "Güvenilirlik için analiz teknikleri - Güvenilirlik blok diyagramı ve boole yöntemleri").

Girdi verileri, sonuçları ve FMEA, FMECA, FMEDA sonuçlarının değerlendirilmesi resimde şematik olarak gösterilmiştir (sağda). Resmi büyüt.

Genel yaklaşım, FME analizi için aşağıdaki ana adımları tanımlar:

• nihai sistemin tanımı ve yapısı;
• analizi gerçekleştirmek için olası senaryoların belirlenmesi;
• senaryo kombinasyonlarının olası durumlarının değerlendirilmesi;
• FME analizi yapmak;
• FME analizi sonuçlarının değerlendirilmesi (FMECA, FMEDA dahil).

Hata modu ve etki analizinin (FMEA) sonuçlarına FMECA metodolojisinin uygulanması, arızalarla ilişkili risklerin değerlendirilmesi için bir fırsat sağlar ve FMEDA metodolojisi güvenilirliğin değerlendirilmesi için bir fırsat sağlar.

Herkes için basit cihaz Daha sonra tanımlanan her analiz senaryosuna uygulanan bir FME tablosu geliştirilir. FME tablosunun yapısı, FMEA, FMECA veya FMEDA için ve ayrıca analiz edilen nihai sistemin doğasına bağlı olarak değişebilir.

Hataların modlarının ve sonuçlarının analizinin sonucu, tüm doğrulanmış (gerekirse, uzmanlar çalışma grubu tarafından ayarlanmış) FME tablolarını ve nihai sistemle ilgili sonuçları / yargıları / kararları içeren bir rapordur. FME analizinden sonra hedef sistem değiştirilirse, FMEA prosedürü tekrarlanmalıdır.

FME-, FMEC- ve FMED analizlerinin tahminleri ve sonuçları arasındaki farklar

Bir FME analizi gerçekleştirmek için temel adımlar genellikle FMEA, FMECA ve FMEDA için aynı olsa da, puan ve sonuçlar farklıdır.

FMECA sonuçları, FMEA sonuçlarının yanı sıra tüm arıza modları ve sonuçlarının sıralamalarını içerir. Bu sıralama, bileşenleri (veya cihazları) daha fazla yüksek derece ortalama talep üzerine arıza olasılığı (PFDavg), ortalama tehlikeli arıza oranı (PFHavg), arızalar arasındaki ortalama süre (MTTF'ler) veya ortalama süre gibi güvenlik göstergeleri ile karakterize edilen nihai (hedef) sistemin güvenilirliği üzerindeki etkisi tehlikeli arızaya ( MTTFd).

FMECA sonuçları nitel veya nicel değerlendirme için kullanılabilir ve her iki durumda da, hangi bileşenlerin (veya cihazların) güvenilirliği üzerinde daha fazla / daha az etkiye sahip olduğunu grafiksel bir biçimde gösteren nihai sistemin kritiklik matrisi ile temsil edilmelidir. nihai (hedef) sistem.

FMEDA sonuçları, FMEA sonuçlarını ve son sistem güvenilirlik verilerini içerir. Bir sistemin hedef SIL seviyesini, SIL sertifikasını karşıladığını doğrulamak veya bir ESD cihazının hedef SIL'sini hesaplamak için bir temel olarak kullanılabilirler.

FMEDA, aşağıdakiler gibi güvenilirlik göstergelerinin nicel tahminlerini sağlar:

• Güvenli tespit edilen arıza oranı (teşhis edilen / tespit edilen güvenli arızaların oranı) - son sistemin arızalarının sıklığı (oran), çalışma durumunu normalden güvenliye aktarır. PAZ sistemi veya operatörü bilgilendirildi, hedef veya ekipman korundu;
• Güvenli tespit edilmeyen arıza oranı (teşhis edilmeyen / tespit edilemeyen güvenli arızaların oranı) - çalışma durumunu normalden güvenliye aktaran nihai sistemin arıza sıklığı (oran). ESD sistemi veya operatörü bilgilendirilmez, hedef kurulum veya ekipman korunur;
• Tehlikeli tespit edilen arıza oranı (teşhis edilen / tespit edilen tehlikeli arızaların oranı) - ihtiyaç duyulduğunda normal durumda kalacağı, ancak ESD sistemine veya operatöre durumu düzeltmesi için bildirildiği nihai sistemin arıza sıklığı (oran). sorun veya gerçekleştirmek Bakım onarım... Hedef kurulum veya ekipman korunmuyor, ancak sorun tespit ediliyor ve ihtiyaç ortaya çıkmadan önce sorunu çözme şansı var;
• Tehlikeli tespit edilmemiş arıza oranı (teşhis edilmemiş / tespit edilemeyen tehlikeli arıza oranı) - ihtiyaç ortaya çıktığında normal durumda kalacağı, ancak sistem veya ESD operatörüne bildirilmediği nihai sistemin arıza sıklığı (oran). . Hedef ayarı veya ekipman korunmuyor, sorun gizli ve tek yol sorun giderme, bir kontrol testi (kontrol) yapmaktır. Gerekirse, FMEDA, teşhis edilmemiş tehlikeli arızaların ne kadarının kanıt testi ile tanımlanabileceğini belirleyebilir. Başka bir deyişle, FMEDA puanı, hedef sistemin kanıt testini (doğrulama) gerçekleştirirken Kanıt Testi (Et) veya Kanıt Testi Kapsamı (PTC) için performans ölçümleri sağlamaya yardımcı olur;
• Bildirim arıza oranı - çalışma durumu normalden güvenli bir duruma aktarıldığında güvenlik performansını etkilemeyecek olan uç sistem arızalarının sıklığı (yoğunluğu);
• Etkisiz arıza oranı - Nihai sistemin çalışma durumunun normalden güvenli veya tehlikeli duruma geçişine yol açmayacak diğer arızaların sıklığı (oran).

KConsult C.I.S. öneriyor profesyonel hizmetler FMEA, FMECA, FMEDA analizinin yanı sıra endüstriyel işletmelerin günlük faaliyetlerine FMEA metodolojisini tanıtma konusunda sertifikalı Avrupalı ​​pratik mühendisler.

Kurtarma süresinin ve arızalar arasındaki zamanın üstel dağılım yasasıyla, Markov rastgele süreçlerinin matematiksel aygıtı, kurtarmalı sistemlerin güvenilirlik göstergelerini hesaplamak için kullanılır. Bu durumda, sistemlerin işleyişi, durum değiştirme süreci ile tanımlanır. Sistem, durumdan duruma geçiş grafiği adı verilen bir grafik olarak gösterilir.

Herhangi bir fiziksel sistemde rastgele bir süreç S denir Markov, aşağıdaki özelliğe sahipse : her an için T 0 gelecekte bir sistem durumunun olasılığı (t> t 0 ) sadece şu anki duruma bağlıdır

(t = t 0 ) ve sistemin bu duruma ne zaman ve nasıl geldiğine bağlı değildir (aksi takdirde: sabit bir şimdi ile gelecek, sürecin tarihöncesine - geçmişe bağlı değildir).

T< t 0

t> t 0

Markov süreci için “gelecek”, yalnızca “şimdi” aracılığıyla “geçmişe” bağlıdır, yani sürecin gelecekteki seyri, yalnızca şu anda sürecin durumunu etkileyen geçmiş olaylara bağlıdır.

Markov süreci, sonradan etkisi olmayan bir süreç olarak, şimdiki zamanda kendini gösterdiği için geçmişten tam bağımsızlık anlamına gelmez.

Yöntemi kullanırken, genel durumda, sistem için S , sahip olmalısın matematiksel model bir dizi sistem durumu olarak S 1 , S 2 , ..., S n , elemanların arızalanması ve restorasyonu durumunda olabileceği.

Modeli derlerken, aşağıdaki varsayımlar tanıtıldı:

Sistemin başarısız elemanları (veya nesnenin kendisi) hemen geri yüklenir (kurtarma başlangıcı arıza anıyla çakışır);

Restorasyon sayısında herhangi bir kısıtlama yoktur;

Sistemi (nesneyi) durumdan duruma aktaran tüm olay akışları Poisson (en basit) ise, o zaman rastgele süreç geçişler, sürekli zaman ve ayrık durumlarla bir Markov süreci olacaktır. S 1 , S 2 , ..., S n .

Bir model hazırlamak için temel kurallar:

1. Matematiksel model, bir durum grafiği olarak gösterilir;

a) daireler (grafiğin köşeleriS 1 , S 2 , ..., S n ) - olası sistem durumları S , elemanların arızalarından kaynaklanan;

b) oklar- bir durumdan olası geçiş yönleri S Bence başka bir S J .

Yukarıdaki / altındaki oklar geçişlerin yoğunluğunu gösterir.

Grafik örnekleri:

S0 - çalışma şartı;

S1 - başarısızlık durumu.

"Döngüler" şu veya bu durumdaki gecikmeleri ifade eder S0 ve S1 ilgili:

İyi durum devam ediyor;

Arıza durumu devam eder.

Durum grafiği, sistemin sonlu (ayrık) sayıda olası durumunu yansıtır. S 1 , S 2 , ..., S n . Grafiğin köşelerinin her biri durumlardan birine karşılık gelir.

2. Rastgele bir durum geçiş sürecini (arıza / kurtarma) tanımlamak için durum olasılıkları kullanılır.

P1 (t), P2 (t), ..., P Bence (t), ..., Pn(t) ,

nerede P Bence (T) - şu anda sistemi bulma olasılığı T v Bence-m koşulu.

Açıkçası, herhangi biri için T

(normalleştirme koşulu, bunun dışındaki durumlar S 1 , S 2 , ..., S n Numara).

3. Durum grafiğine dayanarak, birinci dereceden bir adi diferansiyel denklem sistemi (Kolmogorov-Chapman denklemleri) derlenir.

İki durumda olabilen bir kurulum öğesi veya yedekli olmayan bir kurulumun kendisini düşünün: S 0 -fail-safe (verimli),S 1 - başarısızlık durumu (kurtarma).

Öğenin durumlarının karşılık gelen olasılıklarını belirleyelim. r 0 (T): P 1 (T) her zaman T farklı başlangıç ​​koşulları altında Bu sorunu, daha önce belirtildiği gibi, başarısızlık akışının en basit olduğu koşul altında çözeceğiz. λ = const ve kurtarma μ = const, arızalar ve kurtarma süresi arasındaki zamanın dağıtım yasası üsteldir.

Herhangi bir an için olasılıkların toplamı P 0 (T) + P 1 (T) = 1 - güvenilir bir olayın olasılığı. t zaman anını sabitliyoruz ve olasılığı buluyoruz P (T + ∆ T) o an ki T + ∆ Töğe iş başında. Bu olay, iki koşul karşılandığında mümkündür.

t zamanında, eleman durumdaydı S 0 ve zamanla T arıza oluşmadı. Bir elemanın çalışma olasılığı, bağımsız olayların olasılıklarının çarpılması kuralı ile belirlenir. Şu anda olma olasılığı Töğe oldu ve durum S 0 , eşittir P 0 (T). Zamanla olma ihtimali T reddetmedi, eşit e -λ∆ T . Daha yüksek bir küçüklük değerine kadar bir doğrulukla yazabiliriz

Bu nedenle, bu hipotezin olasılığı ürüne eşittir P 0 (T) (1- λ ∆ T).

2. Bir anda Töğe durumda S 1 (iyileşme durumunda), sırasında ∆ T kurtarma sona erdi ve öğe duruma girdi S 0 ... Bu olasılık, bağımsız olayların olasılıklarının çarpılması kuralıyla da belirlenir. Zamanın bir noktasında olma olasılığı Töğe durumdaydı S 1 , eşittir r 1 (T). İyileşmenin sona erme olasılığını, ters olayın olasılığı ile tanımlarız, yani.

1 - e -μ∆ T = μ· ∆ T

Bu nedenle, ikinci hipotezin olasılığı P 1 (T) ·μ· ∆ T/

Sistemin o andaki çalışma durumunun olasılığı (T + ∆ T) her iki hipotez de yerine getirildiğinde, bağımsız uyumsuz olayların toplamının olasılığı ile belirlenir:

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

Elde edilen ifadeyi bölerek ∆ T ve limiti alarak ∆ T → 0 , birinci durum için denklemi elde ederiz

dP 0 (T)/ dt=- λP 0 (T)+ μP 1 (T)

Elemanın ikinci durumu - başarısızlık durumu (kurtarma) için benzer bir mantık yürüterek, ikinci durum denklemini elde edebilirsiniz.

dP 1 (T)/ dt=- μP 1 (T)+λ P 0 (T)

Böylece, eleman durumunun olasılıklarını tanımlamak için, durum grafiği Şekil 2'de gösterilen iki diferansiyel denklem sistemi elde edildi.

D P 0 (T)/ dt = - λ P 0 (T)+ μP 1 (T)

dP 1 (T)/ dt = λ P 0 (T) - μP 1 (T)

Yönlendirilmiş bir durum grafiği varsa, durumların olasılıkları için diferansiyel denklemler sistemi r İLE (k = 0, 1, 2, ...) aşağıdaki kuralı kullanarak hemen yazabilirsiniz: her denklemin sol tarafında bir türev vardP İLE (T)/ dt ve sağda - doğrudan bu durumla ilişkili kaburgalar olduğu kadar çok bileşen; kenar bu durumda biterse, bileşenin bir artı işareti vardır, eğer başlıyorsa bu devlet, ardından bileşenin bir eksi işareti vardır. Her bileşen, belirli bir kenar boyunca bir öğeyi veya sistemi başka bir duruma aktaran olayların akışının yoğunluğunun, kenarın başladığı durumun olasılığı ile eşittir.

Diferansiyel denklemler sistemi, elektrik sistemlerinin FBG'sini, fonksiyon ve kullanılabilirlik faktörünü, sistemin çeşitli elemanlarının onarım (restorasyon) olasılığını, sistemin herhangi bir durumda ortalama kalma süresini, sistemin durumunu belirlemek için kullanılabilir. başlangıç ​​koşulları (elemanların durumları) dikkate alınarak sistemin başarısızlık oranı.

Başlangıç ​​koşulları ile r 0 (0) = 1; r 1 (0) = 0 ve (P 0 + P 1 =1), bir elemanın durumunu tanımlayan denklem sisteminin çözümü şu şekildedir:

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

Arıza durumu olasılığı P 1 (T)=1- P 0 (T)= λ/(λ+ μ )- λ/ (λ+ μ )* e^ -(λ+ μ ) T

İlk anda eleman arıza durumundaysa (kurtarma), yani. r 0 (0) = 0, P 1 (0)=1 , sonra

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

Genellikle yeterince uzun zaman aralıkları için güvenilirlik göstergelerinin hesaplanmasında (T ≥ (7-8) T v ) büyük bir hata olmadan, durumların olasılıkları, kararlı durum ortalama olasılıkları ile belirlenebilir -

r 0 (∞) = K G = P 0 ve

r 1 (∞) = İLE P = P 1 .

kararlı durum için (T→∞) P Bence (t) = P Bence = sabit sıfır sol tarafı olan bir cebirsel denklem sistemi derlenir, çünkü bu durumda dP Bence (t) / dt = 0. Daha sonra cebirsel denklemler sistemi şu şekildedir:

Çünkü Kilogram sistemin şu anda çalışır durumda olma olasılığı var T t'de, daha sonra elde edilen denklem sisteminden belirlenir P 0 = Kg., yani, eleman işleminin olasılığı durağan kullanılabilirlik faktörüne eşittir ve arıza olasılığı, zorunlu duruş süresi katsayısına eşittir:

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

limP 1 (T) = Кp = λ / (λ +μ ) = T v /(T+ T v )

yani sonuç, diferansiyel denklemler kullanılarak sınırlayıcı durumların analizindekiyle aynıdır.

Diferansiyel denklemler yöntemi, güvenilirlik ve kurtarılamayan nesnelerin (sistemlerin) göstergelerini hesaplamak için kullanılabilir.

Bu durumda, sistemin çalışamaz durumları "soğurucu" ve yoğunlukları μ bu eyaletlerden çıkışlar hariçtir.

Kurtarılamaz bir nesne için durum grafiği:

Diferansiyel denklem sistemi:

Başlangıç ​​koşulları ile: P 0 (0) = 1; P 1 (0) = 0 , çalışma durumunda olma olasılığının, yani FBG'nin çalışma zamanına Laplace dönüşümü kullanılarak T olacak .