FMEA

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

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

Метод FMEA помогает идентифицировать:

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

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

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

История

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

Область применения

В зависимости от объекта исследования выделяют несколько вариантов метода:

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

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

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

Методы FMEA/FMECA могут быть использованы:

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

Входные данные

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

Информация может включать:

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

Процесс выполнения метода

Процесс FMEA включает в себя следующие основные этапы.

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

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

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

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

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

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

Выходные данные

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

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

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

Преимущества

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

Недостатки

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

Стандарты

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

Ссылки

http://www.kpms.ru/Implement/Qms_FMEA.htm