Fmeca что это такое

Fmeca что это такое

Анализ видов и последствий (критичности, диагностируемости) отказов (FMEA / FMECA / FMEDA)

Методология FMEA, примеры

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) – это анализ видов и последствий отказов. Изначально разработанный и опубликованный военно-промышленным комплексом США (в форме стандарта MIL-STD-1629), анализ видов и последствий отказов является сегодня таким популярным, поскольку в некоторых отраслях промышленности разработаны и опубликованы специализированные стандарты, посвященные FMEA.

Несколько примеров таких стандартов:

Все стандарты анализа видов и последствий отказов (опубликованные или развившиеся исторически), в целом, очень схожи между собой. Приведённое ниже общее описание даёт общее представление о FMEA как методологии. Оно намеренно выполнено на не слишком глубоком уровне и охватывает большинство используемых в настоящее время подходов к FMEA.

Прежде всего, должны быть чётко определены границы анализируемой системы. Система может представлять собой техническое устройство, процесс или что угодно ещё, подлежащее FME-анализу.

Далее идентифицируются виды возможных отказов, их последствия и возможные причины возникновения. В зависимости от размера, природы и сложности системы определение видов возможных отказов может быть выполнено для всей системы в целом или для каждой её подсистемы индивидуально. В последнем случае последствия отказов на уровне подсистемы будут проявляться, как виды отказов на уровень выше. Идентификация видов и последствий отказов должна быть выполнена методом «снизу-вверх», до достижения верхнего уровня системы. Для характеристики видов и последствий отказов, определённых на верхнем уровне системы, используются такие параметры, как интенсивность, критичность отказов, вероятность возникновения и т.п. Эти параметры могут быть или рассчитаны «снизу-вверх» с нижних уровней системы, или явно заданы на её верхнем уровне. Эти параметры могут носить как количественный, так и качественный характер. В результате для каждого элемента системы верхнего уровня рассчитывается своя уникальная мера, вычисляемая из этих параметров по соответствующему алгоритму. В большинстве случаев эту меру называют «коэффициентом приоритетности риска», «критичностью», «уровнем риска» или другим подобным образом. Способы использования такой меры и методики её вычисления могут быть уникальными в каждом конкретном случае и являются хорошей отправной точкой для того, чтобы многообразие современных подходов к проведению анализа видов и последствий отказов (FMEA).

Пример применения FMEA в ВПК

Аббревиатура FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) обозначает «Анализ видов, последствий и критичности отказов».

Основными показателями, используемыми для расчета значения Критичности, являются:

Таким образом, очевидно, что параметр критичности имеет реальное точное значение для каждой конкретной системы (или её компонента).

Существует достаточно широкий спектр доступных каталогов (библиотек), содержащих вероятности отказов разных видов для различных электронных компонентов:

Дескриптор библиотеки по конкретному компоненту, в общем случае, выглядит следующим образом:

Поскольку для расчета параметра критичности отказа необходимо знать значения показателя интенсивности отказов, в военно-промышленном комплексе перед применением методологии FME[C]A выполняют расчет наработок на отказ по методике MTBF, результаты которого и использует FME[C]A. Для элементов системы, показатель критичности отказа которых превышает установленные требованиями безопасности допуски, должен проводиться также соответствующий Анализ дерева отказов (FTA, Fault Tree Analysis). В большинстве случаев анализ видов, последствий и критичности отказов (FMEA) для потребностей ВПК выполняется одним специалистом (являющимся экспертом по проектированию электронных схем или специалистом по контролю их качества) или очень небольшой группой таких специалистов.

FMEA в автомобилестроении

Для каждого Коэффициента (или Числа) приоритетности риска (Risk Priority Number, RPN) отказа, превышающего предопределенный уровень (часто равный 60 или 125), определяются и проводятся корректирующие действия. Как правило, определяются ответственные за реализацию таких мер, сроки их реализации и способ последующей демонстрации эффективности предпринятых корректирующих действий. После выполнения корректирующих мероприятий проводятся повторная переоценка значения Коэффициента приоритетности риска отказа и его сопоставление с предельной установленной величиной.

Основными показателями, используемыми для расчета значения Коэффициента приоритетности риска, являются:

В большинстве случаев Коэффициент приоритетности риска выводится на базе значений указанных выше трех показателей (безразмерные значения которых лежат в границах от 1 до 10), т.е. является расчётной величиной, изменяющейся в подобных же границах. Однако, в случаях наличия фактических (ретроспективных) точных значений интенсивности возникновения отказов для конкретной системы, границы нахождения Коэффициента приоритетности риска могут быть многократно расширены, например:

В большинстве случаев анализ по методологии FMEA в автомобильной промышленности осуществляется внутренней рабочей группой представителей разных подразделений (НИОКР, производственных, сервисных, контроля качества).

Особенности методик анализа FMEA, FMECA и FMEDA

Методы анализа надёжности FMEA (анализ видов и последствий отказов), FMECA (анализ видов, последствий и критичности отказов) и FMEDA (анализ видов, последствий и диагностируемости отказов), хотя и имеют много общего, содержат несколько заметных различий

а целью FMEDA является вычисление частоты (интенсивности) отказов (failure rate) конечной системы, в качестве которой может рассматриваться устройство или группа устройств, выполняющая более сложную функцию. Методология анализа видов, последствий и диагностируемости отказов FMEDA была сначала разработана для анализа электронных устройств, а впоследствии распространена на механические и электромеханические системы.

Общие понятия и подходы FMEA, FMECA и FMEDA

FMEA, FMECA и FMEDA используют общие базовые понятия компонентов, устройств и их компоновки (взаимодействия). Функция противоаварийной защиты (Safety Instrumented Function, SIF) состоит из нескольких устройств, которые должны обеспечить выполнение необходимой операции по защите машины, оборудования или технологического процесса от последствий опасности, сбоя. Примерами устройств ПАЗ могут служить преобразователь, изолятор, контактная группа и т.п.

Каждое устройство состоит из компонентов. Например, преобразователь может состоять из таких компонентов, как прокладки, болты, мембрана, электронная схема и т.д.

Базовая методология, лежащая в основе FMEA, FMECA и FMEDA, может применяться до или во время проектирования, производства или окончательного монтажа конечной системы. Базовая методология рассматривает и анализирует виды отказов каждого компонента, являющегося частью каждого устройства, для оценки шанса отказа всех компонентов.

Входные данные, результаты и оценки результатов выполнения FMEA, FMECA, FМEDA схематично показаны на картинке (справа). Увеличить картинку.

Общий подход определяет следующие основные шаги FME-анализа:

Для каждого простого устройства разрабатывается таблица FME, которая затем применяется каждого определённого сценария выполнения анализа. Структура таблицы FME может варьироваться для FMEA, FMECA или FMEDA, а также в зависимости от природы конечной анализируемой системы.

Результатом выполнения анализа видов и последствий отказов является отчет, содержащий все выверенные (при необходимости, скорректированные рабочей группой экспертов) FME-таблицы и выводы / суждения / решения, касающиеся конечной системы. Если после выполнения FME-анализа конечная система модифицируется, процедуру FMEA необходимо выполнить повторно.

Различия оценок и результатов FME-, FMEC- и FMED-анализа

Хотя основные шаги при выполнении FME-анализа, в целом, одинаковы для FMEA, FMECA и FMEDA, оценка и результаты различаются.

Результаты выполнения анализа FMECA включают результаты FMEA, а также ранжирование всех видов и последствий отказов. Это ранжирование используется для определения компонентов (или устройств) с более высокой степенью влияния на надёжность конечной (целевой) системы, характеризуемую такими показателями безопасности, таких как средняя вероятность отказа по требованию (PFDavg), средняя опасная частота отказа (PFHavg). ), среднее время наработки на отказ (MTTFs) или среднее время до опасного отказа (MTTFd).

Результаты FMECA могут использоваться для качественной или количественной оценки, и в обоих случаях они должны быть представлены матрицей критичности конечной системы, показывающей в графическом виде, какие компоненты (или устройства) оказывают большее / меньшее влияние на надежность конечной (целевой) системы.

FMEDA предоставляет количественные оценки таких показателей надежности, как:

Источник

FMEA помогает доказать аудиторам выполнение требований ISO 9001

Опубликовано: 15.04.2015 Рубрика: Статьи Автор: Единый Стандарт

FMEA (Failure modes and effects analysis – АВПО – Анализ видов и последствий отказов, – ред.). Конкретный инструмент менеджмента, позволяющий определять от чего может исходить риск для качества продукции или услуг и систематически устранять этот риск. Последнее достигается тем, что в методологии предусмотрен расчет значимости каждой идентифицированной угрозы. Это позволяет браться сначала за наиболее актуальные из потенциальных или уже возникших проблем. Нет нужды говорить, что своевременное реагирование на риски, в свою очередь, снижает издержки организации, использующей методику FMEA. Применение Анализа видов и последствий отказов не является требованием стандарта ISO 9001 «Системы менеджмента качества. Требования», однако, на практике его достаточно часто внедряют именно в связи с ISO 9001. А дело в том, что функционал FMEA – один из кратчайших путей к реализации ряда важнейших требований ISO 9001. Попутно с помощью методологии удается получить убедительные свидетельства выполнения требований, бесспорные, что немаловажно, как для руководства организации, так и для внешних аудиторов – актуальная проблема на сегодняшний день. Подробнее об этом мы поговорим ниже. Здесь еще стоит упомянуть, что применение FMEA является прямым требованием некоторых отраслевых стандартов, основанных на ISO 9001. В частности, речь идет об ISO/TS 16949 для производства автомобилей.

Немало нормативных документов выпущено по корректному применению самой методики FMEA. Перечислим здесь лишь наиболее востребованные. Из российских стоит отметить, конечно же, стандарт ГОСТ 27.310-95 «Анализ видов, последствий и критичности отказов», а также РД 03-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов, основанные на анализе деревьев отказов и событий». Не утратил свое значение старый военный стандарт оборонного ведомства США MIL-STD-1629 «Procedures for Performing a Failure and Criticality Analysis» (Процедура выполнения анализа причин, их критичности и последствий отказов, – ред.). Существует руководство AIAG (Potential Failure Mode and Effect Analysis. Reference Manual – Виды и последствия потенциальных отказов. Справочное руководство, – ред.). В производстве автомобилей и механизмов могут быть крайне полезны следующие документы: SAE ARP 5580, SAE J1739, FMD-97, AIAG FMEA-3. Некоторые автопроизводители придают FMEA столь большое значение, что выпускают свои стандарты предприятия на основе общих стандартов, в них предприятия отражают собственный опыт обкатки методологии. Сайт «Six Sigma online» приводит ссылку на бесплатную библиотеку практических примеров использования FMEA, увы, на английском языке. История FMEA насчитывает уже не один десяток лет. Метод возник в военной отрасли США и стал распространяться с выходом MIL-STD-1629 – это самый первый стандарт по данной тематике, который по-прежнему используется в работе. Появление FMEA было обусловлено вполне понятными проблемами с качеством, помноженными на особую «чувствительность» к ошибкам, которой обладает оборонка. Портал «World Quality», ссылаясь на информацию исследовательского отдела «General Motors», приводит правило 10-кратных затрат. В общих чертах оно заключается в следующем: если дефект был обнаружен на этапе жизненного цикла продукции, который следует сразу за тем этапом, который стал причиной возникновения брака, то на его устранение требуется в 10 раз больше усилий и затрат, чем если бы усилия были предприняты сразу же. Соответственно, если несоответствие вышло наружу на 10-том этапе цикла, то требуется уже в 100 раз больше усилий.

Как применять FMEA?

1) На первом этапе нужно проанализировать выбор объектов проведения анализа и сформулировать оптимальную последовательность действий в проведении FMEA. При этом задачу стоит решать не единолично, а с привлечением специалистов, слово которых может быть более веским, чем слова прочих сотрудников в определенных вопросах. В зависимости от объекта FMEA классифицируется по двум основным категориям: DFMEA (Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий конструкции, – ред.) и PFMEA (Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий технологических процессов, – ред.). Помимо этих двух основных видов выделяют FMEA концептуального предложения, FMEA системы, FMEA продукта, FMEA сервисного обслуживания, FMEA программного обеспечения. В зависимости от вида FMEA может несколько меняться состав рабочей группы по проведению анализа, которую нужно будет формировать на следующем этапе, также может иметь место расхождение в понятиях и в принятой документации, сопровождающей процедуру. Эффективная работа на этом этапе критически важна, так как неправильный выбор объекта проведения анализа является чуть ли не наиболее распространенной ошибкой. Прежде всего, нужно иметь в виду, что FMEA стоит проводить только для новых процессов (или других объектов, – ред.) или старых процессов (старых объектов, – ред.) в новых условиях, так как, понятно, что в случае с обычным течением дел, когда работа ведется старыми методами в сложившихся условиях риск не будет меняться, а значит – нет потребности во FMEA. Необходимо также верно определить границы охвата анализа: за какое время «от» и «до» информацию брать и в какой степени детализации. Границы подбора информации могут быть разные: не только время, но и тип потребителя, совершаемые над объектом действия, география применения и так далее.

2) На втором этапе работы с методом необходимо сформировать команду специалистов предприятия, которые примут участие в проведении FMEA. Если анализ проводится на производственном предприятии, то рабочая группа должна включать следующих профессионалов:

Вскользь заметим, что приведенный состав вовсе не говорит о том, что FMEA может быть применен только в промышленной компании. Методология сегодня используется так широко, что это даже становится проблемой в некоторых аспектах. Анализ видов и последствий отказов сегодня нашел применение в продажах, маркетинге, рекламе, менеджменте и даже в отрасли обслуживания.

3) Привлеченные эксперты собирают всю необходимую информацию о выбранном объекте проведения анализа, разумеется, нужно убедиться в полноте полученных сведений.

4) Вне зависимости от вида FMEA, который применяется в вашем случае на этом этапе необходимо создать таблицу для регистрации информации или, как его принято называть Протокол FMEA.

Состав таблицы может несколько варьироваться, но объекты проведения анализа, в случае с нашим образцом – это операции (operation, – ред.). Затем, есть перечисление несоответствий, относящиеся к выбранному объекту (failure mode, – ред.). Если к одному объекту имеет отношение несколько несоответствий, то, разумеется, нужно учесть в таблице их все. В нашем примере к операции входящего контроля (incoming inspection, – ред.) относится сразу два несоответствия. Отдельно стоит поговорить об RPN (Risk priority number – ПЧР – Приоритетное число рисков, – ред.). В нашей таблице этот индекс вместе с переменными, из которых он складывается, обобщен понятием Расчет (Rating, – ред.). Если упрощенно объяснить смысл индикатора RPN – то это значимость рассматриваемого объекта с точки зрения результатов деятельности организации. RPN вычисляется по формуле:

S (Severity) – рейтинг тяжести последствий для потребителя, O (Occurrence) – рейтинг вероятности возникновения события (статистический термин, – ред.), D (Detection) – рейтинг обнаружения. Переменную S группа специалистов, которые осуществляют FMEA-анализ, обычно определяет экспертным методом. Формируется шкала из 10 баллов значимости дефекта или другого объекта для потребителя, при этом вырабатываются конкретные критерии присвоения тому или иному объекту определенного количества баллов. Скажем, в стандарте ГОСТ Р 51814.2–2001 есть следующая формулировка 10-балльного дефекта:

Цитата: ‘Очень высокий ранг значимости, когда вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы транспортного средства и/или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии без предупреждения’

Переменная O может быть получена в результате расчетов. Если речь идет о виде FMEA – PFMEA, если причиной появления брака является превышение установленного допуска и если по этой тематике есть статистический анализ, то O – это индекс Срк – данный индекс определяет практические возможности технологического процесса по обеспечению требований по установленным допускам:

Что касается переменной D, то она тоже определяется экспертным методом, виды дефектов распределяются по баллам исходя из их частотности и ряда других факторов. Стоит добавить, что в стандарте ГОСТ Р 51814.2 есть примерная форма Протокола, который можно использовать для проведения FMEA-анализа.

5) На пятом этапе проводится анализ полученной информации, в том числе анализ объектов, с точки зрения присвоенного им рейтинга RPN и планируются меры по устранению наиболее острых рисков. В первую очередь стоит приступать к решению проблем, имеющих высокий RPN. По сути, подготавливаются и приводятся в жизнь корректирующие и предупреждающие действия из ISO 9001:2008. В данный момент готовится к выходу редакция ISO 9001:2015, но сейчас уже нет сомнения, что публикация обновленного стандарта сделает FMEA анализ только еще более актуальным. В ISO 9001:2015 появился мотив, связанный с управлением рисками, на чем и сконцентрирован Анализ видов и последствий отказов. Возвращаясь к действующей редакции ISO 9001 нужно отметить, что данные FMEA не только позволяют выполнять и демонстрировать выполнение требований стандарта в области корректирующих и предупреждающих действий и постоянного улучшения, но и способствуют реализации «анализа данных» из стандарта, «анализа проекта и разработки». FMEA обеспечивает некоторые входные данные для анализа ситуации со стороны руководства. Кроме того, как известно, по ISO 9001 цели организации в области качества должны быть измеримыми и FMEA дает некоторые критерии для этого.

История FMEA

Стандарт MIL-STD-1629 был опубликован в 1949 году. В 50-60 годы стандарт применялся в аэрокосмической отрасли и сыграл значительную роль в лунной программе NASA. В 70-е годы его для своих нужд адаптировали в компании «Ford», в производстве автомобилей. Приблизительно в то же время метод FMEA стали применять у себя и в компании «Toyota». В последнее десятилетие господствовала тенденция, связанная с распространением FMEA все на новые отрасли экономики. Этому способствовал поток выходящих статей и монографий об этой методологии. В последние годы стало появляться немало программного обеспечения, помогающего автоматизировать Анализ видов и последствий отказов. Есть программы XFMEA и FMEA Accelerator от компании ReliaSoft. Тот же разработчик выпустил коллекцию стандартизированных таблиц для анализа, которая называется FMEA Templates. Однако для многих задач и многих организаций подобные специализированные инструменты могут показаться слишком «крупным калибром». В этом случае прекрасно подойдут стандартные офисные программы, например Excel.

Кстати: FMEA затрагивает одну из важнейших тенденций в менеджменте. В начале XX века было возможно просто экстраполировать предыдущий опыт и воспроизводить все те же, миллион раз повторенные операции, в середине века компании уже должны были готовиться к изменениям, однако ситуация стала меняться так быстро, что планировать что-то можно было только сосредоточившись на приоритетных направлениях. Конец XX века характеризовался еще более сложной ситуацией на рынке. Сегодня бизнес ищет подходы и методы для того, чтобы быть готовым к работе в более сложных условиях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Содержание

История

В 1980 году MIL-STD-1629A заменил как MIL-STD-1629, так и авиационный стандарт FMECA 1977 года MIL-STD-2070. Стандарт MIL-STD-1629A был отменен без замены в 1998 году, но, тем не менее, сегодня широко используется в военных и космических целях.

Методология

Между различными стандартами FMECA обнаружены небольшие различия. Согласно RAC CRTA – FMECA, процедура анализа FMECA обычно состоит из следующих логических шагов:

FMECA может выполняться на функциональном или частичном уровне. Функциональный FMECA учитывает последствия отказа на уровне функциональных блоков, таких как источник питания или усилитель. Штучные FMECA учитывают последствия отказов отдельных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, микросхемы или клапаны. Частично FMECA требует гораздо больше усилий, но дает преимущество в виде более точных оценок вероятностей возникновения. Однако функциональные FMEA могут быть выполнены намного раньше, они могут помочь лучше структурировать полную оценку рисков и предоставить другой вид понимания вариантов смягчения. Анализы дополняют друг друга.

Анализ критичности может быть количественным или качественным, в зависимости от наличия данных об отказах вспомогательной части.

Определение системы

На этом этапе основная система, подлежащая анализу, определяется и разбивается на иерархию с отступом, такую ​​как системы, подсистемы или оборудование, единицы или подсборки и отдельные части. Функциональные описания создаются для систем и распределяются по подсистемам, охватывая все рабочие режимы и фазы миссии.

Основные правила и предположения

Прежде чем будет проведен подробный анализ, обычно определяются и согласовываются основные правила и предположения. Это может включать, например:

Блок-схемы

Далее системы и подсистемы изображаются на функциональных блок-схемах. Блок-схемы надежности или деревья отказов обычно строятся одновременно. Эти диаграммы используются для отслеживания информационного потока на разных уровнях системной иерархии, определения критических путей и интерфейсов, а также выявления эффектов более высокого уровня отказов более низкого уровня.

Идентификация режима отказа

Для каждой детали или каждой функции, охваченной анализом, разрабатывается полный список видов отказов. Для функционального FMECA типичные виды отказов включают:

Для штучного FMECA данные о режимах отказа могут быть получены из таких баз данных, как RAC FMD – 91 или RAC FMD – 97. Эти базы данных предоставляют не только режимы отказа, но и отношения режимов отказа. Например:

Каждая функция или деталь-деталь затем перечисляется в матричной форме с одной строкой для каждого вида отказа. Поскольку FMECA обычно включает очень большие наборы данных, уникальный идентификатор должен быть присвоен каждому элементу (функции или части-детали) и каждому виду отказа каждого элемента.

Анализ последствий отказов

Последствия отказа определяются и вводятся для каждой строки матрицы FMECA с учетом критериев, определенных в основных правилах. Эффекты описываются отдельно для локального, следующего более высокого и конечного (системного) уровней. Эффекты системного уровня могут включать:

Категории последствий отказа, используемые на различных иерархических уровнях, подбираются аналитиком с учетом инженерной оценки.

Классификация серьезности

Текущие категории серьезности FMECA для космических приложений Федерального авиационного управления США (FAA), НАСА и Европейского космического агентства получены из MIL – STD – 882.

Методы обнаружения отказов

Для каждого компонента и режима отказа анализируется способность системы обнаруживать и сообщать о рассматриваемом отказе. В каждую строку матрицы FMECA будет введено одно из следующего:

Рейтинг критичности

Оценка критичности режима отказа может быть качественной или количественной. Для качественной оценки присваивается код или номер вероятности аварии, которые вводятся в матрицу. Например, MIL – STD – 882 использует пять уровней вероятности:

Затем режим отказа может быть нанесен на матрицу критичности с использованием кода серьезности в качестве одной оси и кода уровня вероятности в качестве другой. Для количественной оценки модальное значение критичности рассчитывается для каждого режима отказа каждого элемента, а значение критичности элемента рассчитывается для каждого элемента. Числа критичности вычисляются с использованием следующих значений: C м <\ displaystyle C_ > C р <\ displaystyle C_ >

Список критических элементов / режимов отказа

После завершения оценки критичности для каждого режима отказа каждого элемента матрица FMECA может быть отсортирована по серьезности и качественному уровню вероятности или количественному числу критичности. Это позволяет в ходе анализа идентифицировать критические элементы и критические режимы отказов, для которых желательно снижение проектных последствий.

Рекомендации

После выполнения FMECA даются рекомендации по проектированию для уменьшения последствий критических отказов. Это может включать в себя выбор компонентов с более высокой надежностью, снижение уровня нагрузки, при которой работает критический элемент, или добавление избыточности или мониторинга в систему.

Анализ ремонтопригодности

Отчет FMECA

Отчет FMECA состоит из описания системы, основных правил и предположений, выводов и рекомендаций, корректирующих действий, которые необходимо отслеживать, и прилагаемой матрицы FMECA, которая может быть в виде электронной таблицы, рабочего листа или базы данных.

Расчет приоритета риска

RAC CRTA – FMECA и MIL – HDBK – 338 определяют расчет числа приоритета риска (RPN) как метод, альтернативный анализу критичности. RPN является результатом умножения обнаруживаемости (D) x серьезности (S) x вхождения (O). Для каждого по шкале от 1 до 10 максимальное значение RPN равно 10x10x10 = 1000. Это означает, что этот отказ не обнаруживается при осмотре, он очень серьезный и возникновение почти гарантировано. Если событие очень редкое, это будет 1, а RPN уменьшится до 100. Таким образом, анализ критичности позволяет сосредоточиться на самых высоких рисках.

Преимущества и недостатки

Согласно отчету FAA об исследовании коммерческого космического транспорта,

Источник