Кіріспе
Әлеуетті жүйелік ақауларды талдау
Failure mode and effects analysis (FMEA; often written with "failure modes" in plural) is the process of reviewing as many components, assemblies, and subsystems as possible to identify potential failure modes in a system and their causes and effects. For each component, the failure modes and their resulting effects on the rest of the system are recorded in a specific FMEA worksheet. There are numerous variations of such worksheets. An FMEA can be a qualitative analysis, but may be put on a quantitative basis when mathematical failure rate models are combined with a statistical failure mode ratio database. It was one of the first highly structured, systematic techniques for failure analysis. It was developed by reliability engineers in the late 1950s to study problems that might arise from malfunctions of military systems. An FMEA is often the first step of a system reliability study. A few different types of FMEA analyses exist, such as:
Functional
Design
Process
Sometimes FMEA is extended to FMECA (failure mode, effects, and criticality analysis) to indicate that criticality analysis is performed too. FMEA is an inductive reasoning (forward logic) single point of failure analysis and is a core task in reliability engineering, safety engineering and quality engineering. A successful FMEA activity helps identify potential failure modes based on experience with similar products and processes—or based on common physics of failure logic. It is widely used in development and manufacturing industries in various phases of the product life cycle. Effects analysis refers to studying the consequences of those failures on different system levels. Functional analyses are needed as an input to determine correct failure modes, at all system levels, both for functional FMEA or piece part (hardware) FMEA. An FMEA is used to structure mitigation for risk reduction based on either failure mode or effect severity reduction, or based on lowering the probability of failure or both. The FMEA is in principle a full inductive (forward logic) analysis, however the failure probability can only be estimated or reduced by understanding the failure mechanism. Hence, FMEA may include information on causes of failure (deductive analysis) to reduce the possibility of occurrence by eliminating identified (root) causes.
Ақаулық режимі және әсерлерін талдау (FMEA; көбінесе "ақаулық режимдері" көпше түрінде жазылады) – жүйедегі мүмкін болатын ақаулық режимдерін, олардың себептерін және салдарына қарай мүмкіндігінше көп компоненттерді, құрастырмаларды және кіші жүйелерді қарау процесі. Әрбір компонент үшін ақаулық режимдері мен олардың жүйеге тигізетін әсері арнайы FMEA нысанына тіркеледі. Мұндай нысандардың көптеген түрлері бар. FMEA сапалық талдау бола алады, бірақ математикалық ақаулық деңгейінің модельдері статистикалық ақаулық режимі көрсеткіштерінің дерекқорымен біріктірілгенде сандық негізде де жүргізілуі мүмкін. Бұл ақаулықты талдаудың алғашқы, жоғары құрылымдалған және жүйелі әдістерінің бірі еді. Ол 1950 жылдардың соңында сенімділік инженерлері әскери жүйелердің істен шығуынан туындаған мәселелерді зерттеу үшін әзірленді. FMEA жүйелік сенімділікті зерттеудің бастапқы қадамы болып табылады. FMEA талдауының бірнеше түрі бар, мысалы:
Failure mode and effects analysis (FMEA; often written with "failure modes" in plural) is the process of reviewing as many components, assemblies, and subsystems as possible to identify potential failure modes in a system and their causes and effects. For each component, the failure modes and their resulting effects on the rest of the system are recorded in a specific FMEA worksheet. There are numerous variations of such worksheets. An FMEA can be a qualitative analysis, but may be put on a quantitative basis when mathematical failure rate models are combined with a statistical failure mode ratio database. It was one of the first highly structured, systematic techniques for failure analysis. It was developed by reliability engineers in the late 1950s to study problems that might arise from malfunctions of military systems. An FMEA is often the first step of a system reliability study. A few different types of FMEA analyses exist, such as:
Functional
Design
Process
Sometimes FMEA is extended to FMECA (failure mode, effects, and criticality analysis) to indicate that criticality analysis is performed too. FMEA is an inductive reasoning (forward logic) single point of failure analysis and is a core task in reliability engineering, safety engineering and quality engineering. A successful FMEA activity helps identify potential failure modes based on experience with similar products and processes—or based on common physics of failure logic. It is widely used in development and manufacturing industries in various phases of the product life cycle. Effects analysis refers to studying the consequences of those failures on different system levels. Functional analyses are needed as an input to determine correct failure modes, at all system levels, both for functional FMEA or piece part (hardware) FMEA. An FMEA is used to structure mitigation for risk reduction based on either failure mode or effect severity reduction, or based on lowering the probability of failure or both. The FMEA is in principle a full inductive (forward logic) analysis, however the failure probability can only be estimated or reduced by understanding the failure mechanism. Hence, FMEA may include information on causes of failure (deductive analysis) to reduce the possibility of occurrence by eliminating identified (root) causes.
Функционалдық
Жобалық
Процестік
Failure mode and effects analysis (FMEA; often written with "failure modes" in plural) is the process of reviewing as many components, assemblies, and subsystems as possible to identify potential failure modes in a system and their causes and effects. For each component, the failure modes and their resulting effects on the rest of the system are recorded in a specific FMEA worksheet. There are numerous variations of such worksheets. An FMEA can be a qualitative analysis, but may be put on a quantitative basis when mathematical failure rate models are combined with a statistical failure mode ratio database. It was one of the first highly structured, systematic techniques for failure analysis. It was developed by reliability engineers in the late 1950s to study problems that might arise from malfunctions of military systems. An FMEA is often the first step of a system reliability study. A few different types of FMEA analyses exist, such as:
Functional
Design
Process
Sometimes FMEA is extended to FMECA (failure mode, effects, and criticality analysis) to indicate that criticality analysis is performed too. FMEA is an inductive reasoning (forward logic) single point of failure analysis and is a core task in reliability engineering, safety engineering and quality engineering. A successful FMEA activity helps identify potential failure modes based on experience with similar products and processes—or based on common physics of failure logic. It is widely used in development and manufacturing industries in various phases of the product life cycle. Effects analysis refers to studying the consequences of those failures on different system levels. Functional analyses are needed as an input to determine correct failure modes, at all system levels, both for functional FMEA or piece part (hardware) FMEA. An FMEA is used to structure mitigation for risk reduction based on either failure mode or effect severity reduction, or based on lowering the probability of failure or both. The FMEA is in principle a full inductive (forward logic) analysis, however the failure probability can only be estimated or reduced by understanding the failure mechanism. Hence, FMEA may include information on causes of failure (deductive analysis) to reduce the possibility of occurrence by eliminating identified (root) causes.
Кейде FMEA, FMECA (ақаулық режимі, әсерлері және маңыздылығын талдау) түріне кеңейтіледі, бұл маңыздылық талдауының да жүргізілетінін көрсетеді. FMEA – бұл индуктивті ойлау (алға қарай логика) негізіндегі бір ғана нүктелік ақаулықты талдау және сенімділік инженериясы, қауіпсіздік инженериясы және сапа инженериясының маңызды міндеті. Сәтті FMEA іс-шарасы ұқсас өнімдер мен процестердегі тәжірибеге немесе ақаулықтың физикалық себептерін түсінуге негізделген мүмкін болатын ақаулық режимдерін анықтауға көмектеседі. Ол өнімнің өмірлік циклының әртүрлі кезеңдерінде дамыту және өндіріс салаларында кеңінен қолданылады. Әсерлерді талдау – бұл ақаулықтардың әртүрлі жүйелік деңгейлердегі салдарына зерттеу жүргізуді білдіреді. Функционалдық талдаулар функционалдық FMEA немесе бөліктердің (аппараттық) FMEA үшін дұрыс ақаулық режимдерін анықтау үшін барлық жүйелік деңгейлерде қажетті деректер болып табылады. FMEA ақаулық режимін немесе әсердің ауырлығын азайту, ақаулықтың ықтималдығын төмендету немесе олардың барлығын қамти отырып, тәуекелді азайтуды құрылымдау үшін қолданылады. FMEA принцип бойынша толық индуктивті (алға қарай логикалық) талдау болып табылады, алайда ақаулықтың ықтималдығын тек ақаулық механизмін түсіну арқылы бағалауға немесе азайтуға болады. Сондықтан FMEA анықталған (негізгі) себептерді жою арқылы пайда болу мүмкіндігін азайту үшін ақаулықтың себептері туралы ақпаратты (дедуктивті талдау) қамтуы мүмкін.
Failure mode and effects analysis (FMEA; often written with "failure modes" in plural) is the process of reviewing as many components, assemblies, and subsystems as possible to identify potential failure modes in a system and their causes and effects. For each component, the failure modes and their resulting effects on the rest of the system are recorded in a specific FMEA worksheet. There are numerous variations of such worksheets. An FMEA can be a qualitative analysis, but may be put on a quantitative basis when mathematical failure rate models are combined with a statistical failure mode ratio database. It was one of the first highly structured, systematic techniques for failure analysis. It was developed by reliability engineers in the late 1950s to study problems that might arise from malfunctions of military systems. An FMEA is often the first step of a system reliability study. A few different types of FMEA analyses exist, such as:
Functional
Design
Process
Sometimes FMEA is extended to FMECA (failure mode, effects, and criticality analysis) to indicate that criticality analysis is performed too. FMEA is an inductive reasoning (forward logic) single point of failure analysis and is a core task in reliability engineering, safety engineering and quality engineering. A successful FMEA activity helps identify potential failure modes based on experience with similar products and processes—or based on common physics of failure logic. It is widely used in development and manufacturing industries in various phases of the product life cycle. Effects analysis refers to studying the consequences of those failures on different system levels. Functional analyses are needed as an input to determine correct failure modes, at all system levels, both for functional FMEA or piece part (hardware) FMEA. An FMEA is used to structure mitigation for risk reduction based on either failure mode or effect severity reduction, or based on lowering the probability of failure or both. The FMEA is in principle a full inductive (forward logic) analysis, however the failure probability can only be estimated or reduced by understanding the failure mechanism. Hence, FMEA may include information on causes of failure (deductive analysis) to reduce the possibility of occurrence by eliminating identified (root) causes.
Кіріспе
FME(C)A – жүйелі түрде компоненттердің іркілуін талдау және жүйелік операцияларға тигізетін әсерін анықтау үшін қолданылатын жобалау құралы. Талдау кейде екі қосалқы талдаудан тұрады деп сипатталады: біріншісі – іркілу түрлері мен салдарының талдауы (FMEA), екіншісі – маңыздылық талдауы (CA). FMEA-ны сәтті әзірлеу үшін талдаушы жүйедегі әрбір ықпал ететін элемент немесе бөлік үшін барлық маңызды іркілу түрлерін қамтуы керек. FMEA жүйе, жүйелік бөлімше, құрастырма, кіші құрастырма немесе бөлшек деңгейінде жүргізілуі мүмкін. FMECA аппараттық жобаны әзірлеу барысында жаңартылып тұратын құжат болуы тиіс. Оны жобалаумен бірге жоспарлап, аяқтаған жөн. Егер FMECA уақтылы орындалса, жобалау шешімдерін қабылдауға көмектеседі. FMECA-ның жобалау құралы ретінде және шешім қабылдау процесіндегі тиімділігі жобалау мәселелерін анықтаудың нәтижелілігі мен уақтылығына байланысты. Уақтылылық – ең маңызды фактор. Егер талдау аппаратты құрастырғаннан кейін жүргізілсе, FMECA жобалау шешімдерін қабылдау процесі үшін аз пайдалы болады. FMECA барлық бөліктердің іркілу түрлерін анықтаса да, оның басты артықшылығы – барлық маңызды және қауіпті қосалқы жүйелердің немесе жүйелік іркілу түрлерін ерте анықтау болып табылады, осылайша оларды жобалауды өзгерту арқылы даму жұмысының басында жою немесе азайту мүмкін; сондықтан FMECA алдын ала жобалау туралы ақпарат қолжетімді болғанда жүйелік деңгейде жүргізілуі керек және егжей-тегжейлі жобалау дамыған сайын төменгі деңгейлерге дейін кеңейтілуі тиіс. Ескерту: толыққанды сценарийді модельдеу үшін басқа сенімділік талдау түрлерін қарастыруға болады, мысалы, ақаулық ағашын талдау (FTA) – бұл элементтегі және/немесе элементке сыртқы бірнеше ақауларды, соның ішінде техникалық қызмет көрсету мен логистиканы қамтитын, дедуктивті (кері логикалық) іркілу талдауы. Бұл жоғары функционалдық/жүйелік деңгейден басталады. FTA өзінің кіріс деректерінің бірі ретінде FMEA-ның негізгі іркілу түрлері туралы жазбаларды немесе салдарлардың қорытындысын пайдалана алады (негізгі оқиғалар). Интерфейстік қауіптерді талдау, адам қатесін талдау және басқалары сценарийді модельдеуді толықтыру үшін қосылуы мүмкін.
Функционалдық ақаулық режімі мен әсерлерін талдау
Талдауды әрқашан дизайнға қажетті функцияларды тізімдейтін адам бастауы керек. Функциялар – жақсы жасалған FMEA-ның бастапқы нүктесі болып табылады, ал функцияларды негізгі деңгей ретінде пайдалану FMEA-ның ең жақсы нәтижесін қамтамасыз етеді. Себебі, дизайн – бұл орындалуы тиіс функцияларды орындаудың бір ғана мүмкін шешімі. Осылайша, FMEA тұжырымдамалық дизайн үшін де, егжей-тегжейлі дизайн үшін де, аппараттық және бағдарламалық жасақтама үшін де, дизайнның күрделілігіне қарамастан жүргізілуі мүмкін. FMECA-ны жүргізу кезінде, интерфейстік аппараттық (немесе бағдарламалық қамтамасыз ету) бастапқыда техникалық талаптарға сәйкес жұмыс істейді деп есептеледі. Содан кейін, оны интерфейстік аппараттық құрылғының бір функциясының 5 мүмкін ақаулық түрінің біреуін, қарастырылып отырған дизайн элементінің ақаулық себебі ретінде пайдалану арқылы кеңейтуге болады. Бұл жүйедегі басқа жерлердегі функциялық бұзылуларға қарсы дизайнды тұрақтандыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, әрбір бөліктің ақаулығы жүйедегі жалғыз ақаулық деп қарастырылады (яғни, бұл бір ғана ақаулықты талдау). Жүйелердегі төменгі деңгейдегі ақаулардың жүйе жұмысына тигізетін әсерін бағалау үшін жүргізілетін FMEA-дан басқа, бірнеше басқа FMEA-лар да жүргізіледі. Жүйелер арасындағы және барлық функционалдық интерфейстерге ерекше назар аударылады. Бұл FMEA-лардың мақсаты – интерфейстік бірліктердегі ақаулардың салдарынан туындаған қайта алмас физикалық және/немесе функционалдық зақымданудың интерфейс арқылы таралуын болдырмауды қамтамасыз ету. Бұл талдаулар басқа бірліктермен тікелей байланысатын тізбектер үшін бөліктер деңгейінде жүргізіледі. FMEA-ны себеп-салдарлық талдаусыз (CA) да орындауға болады, бірақ себеп-салдарлық талдау (CA) FMEA-ның жүйелік деңгейдегі маңызды ақауларды бұрыннан анықтауын талап етеді. Екі қадам да орындалған кезде, бүкіл процеске FMECA деп аталады.
Тарих
FMECA жүргізу процедуралары 1949 жылы АҚШ Қарулы Күштерінің әскери процедуралары құжатында MIL P 1629 ретінде сипатталған, 1980 жылы MIL STD 1629A ретінде қайта қарастырылған. 1960 жылдардың басында АҚШ Ұлттық аэронавтика және ғарыш басқармасы (NASA) келісімшарт жасасушылары FMECA немесе FMEA нұсқаларын әртүрлі атаулармен қолданды. FMEA нұсқаларын қолданатын NASA бағдарламаларына Аполлон, Викинг, Вояджер, Магеллан, Галилео және Скайлаб кірді. Азаматтық авиация индустриясы FMEA-ны ерте қабылдады, Автомобиль инженерлері қоғамы (SAE, авиация және басқа да көліктерді қамтитын ұйым, оның атына қарамастан, тек автокөлікпен шектелмеген) 1967 жылы ARP926 жариялады. Екі қайта қараудан кейін, Аэроғарыш саласындағы ARP926 ұсынылатын практика қазір азаматтық авиацияда кеңінен қолданылатын ARP4761мен ауыстырылды. 1970 жылдары FMEA және оған байланысты әдістерді қолдану басқа салаларға таралды. 1971 жылы NASA АҚШ Геологиялық зерттеулер агенттігіне арналған есеп дайындады, онда мұхит сыртындағы мұнайды барлауды бағалауда FMEA-ны қолдану ұсынылды. 1973 жылы АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау агенттігінің есебінде FMEA-ның ағынды суларды тазарту қондырғыларына қолданылуы сипатталған. FMEA Аполлон ғарыш бағдарламасында HACCP қолдану ретінде жалпы тамақ өнеркәсібіне көшті. Автомобиль өнеркәсібі FMEA-ны 1970 жылдардың ортасында қолдана бастады. Ford Motor Company компаниясы Pinto ісі бойынша қауіпсіздік және реттеу мәселесін қарастыру үшін FMEA-ны автомобиль өнеркәсібіне енгізді. Форд өндірісті бастамас бұрын процестерден туындаған ықтимал ақауларды қарастыру үшін процестерге (PFMEA) бірдей тәсіл қолданды. 1993 жылы Автомобиль өнеркәсібі іс-қимыл тобы (AIAG) алғаш рет автомобиль өнеркәсібі үшін FMEA стандартын жариялады. Қазір төртінші басылымы жарық көрді. SAE алғаш рет 1994 жылы J1739 стандартын жариялады. Бұл стандарттың төртінші басылымы да жарық көрді. 2019 жылы екі әдіс сипаттамалары да жаңа AIAG / VDA FMEA нұсқаулығымен ауыстырылды. Бұл AIAG, VDA, SAE және басқа да әдіс сипаттамаларының бұрынғы FMEA стандарттарын үйлестіру. Әскерилер әзірлеген FMEA әдістемесі қазір әртүрлі салаларда, соның ішінде жартылай өткізгіштерді өңдеу, тамақ өнімдері, пластик, бағдарламалық қамтамасыз ету және денсаулық сақтау салаларында кеңінен қолданылады. Toyota бұл мәселені бір қадам әрі қарай өрбітіп, DRBFM әдісіне негізделген жобаны қайта қарастырды. Бұл әдісті қазір American Society for Quality қолдап отыр, ол әдісті қолдану бойынша егжей-тегжейлі нұсқаулар береді. Стандартты ақаулық режимдері мен әсерлерін талдау (FMEA) және ақаулық режимдерін, әсерлерін және сыншылдықты талдау (FMECA) процедуралары өнімнің ақаулық механизмдерін анықтайды, бірақ оларды арнайы бағдарламалық қамтамасыз етусіз модельдеу мүмкін емес. Бұл олардың виртуалды біліктілік, негізгі себептерді талдау, жеделдетілген тест бағдарламалары және қалған өмірді бағалау сияқты маңызды процедураларға мәнді кіріс беру үшін қолданылуын шектейді. FMEA және FMECA кемшіліктерін жою үшін жиі ақаулық режимдерін, механизмдерін және әсерін талдау (FMMEA) қолданылады.
Қолданылуы
Ақаулықтардың пайда болу мүмкіндігін азайту үшін жүйелік талаптарды әзірлеу. Ақаулықтарды жою немесе тәуекелді қабылданатын деңгейге дейін төмендетуді қамтамасыз ету үшін жобалау және сынау жүйелерін әзірлеу. Диагностикалық жүйелерді әзірлеу және бағалау. Дизайн таңдауларында көмектесу (компромистік талдау).
Шектеулер
FMEA жүйедегі маңызды қауіптерді анықтаса да, оның нәтижелері толық болмауы мүмкін және бұл әдістің шектеулі жақтары бар. Денсаулық сақтау саласында FMEA және басқа да тәуекелді бағалау әдістері, соның ішінде SWIFT (Structured What If Technique) және ретроспективті әдістер, оқшауланған жағдайда шектеулі жарамдылыққа ие екені анықталды. Аумақтық және ұйымдық шекаралар бойынша туындайтын қиындықтар осы жарамдылықтың жетіспеуіне басты себеп болып табылады. Бұның себебі – рейтингтер реттік шкала сандары болып табылады, ал реттік сандар үшін көбейту операциясы анықталмаған. Реттік рейтингтер бір рейтингтің екіншісінен жақсы немесе нашар екенін ғана көрсетеді, бірақ қаншалықты екенін көрсетпейді. Мысалы, "2" деген рейтинг "1" деген рейтингтен екі есе ауыр болмауы мүмкін, немесе "8" деген рейтинг "4" деген рейтингтен екі есе ауыр болмауы мүмкін, бірақ көбейту оларды солай қарастырады. Толыққанды талқылау үшін "Өлшем деңгейі" бөлімін қараңыз. Бұл мәселенің шешімі ретінде әртүрлі ұсыныстар жасалды, мысалы, классикалық RPN моделіне балама ретінде тұманды логиканы қолдану. Жаңа AIAG / VDA FMEA нұсқаулығында (2019) RPN әдісі АП (әрекетке басымдық) арқылы алмастырылды. FMEA жұмыс парағын жасау, түсіну және оқу қиын, сондай-ақ оны қолдау да қиын. 2010 жылдан бастап, істен шығу түрлерін кластерлеу және визуализациялау үшін нейрондық желілерді қолдану ұсынылды. Балама тәсіл – дәстүрлі FMEA кестесін паук-тай (bow tie) диаграммалары жиынтығымен біріктіру. Диаграммалар себеп-салдар тізбегін визуализациялайды, ал FMEA кестесі нақты оқиғалар туралы толыққанды ақпарат береді.
Түрлері
Функционалдық: жобалау шешімдері ұсынылмас бұрын (немесе тек жоғары деңгейде) функциялардың ықтимал функционалдық ақаулардың салдары бойынша бағалануы мүмкін. Жалпы жеңілдету шаралары ("design to" талаптары) функционалдық ақаулардың салдарын шектеуге немесе осы ерте даму кезеңінде олардың пайда болу ықтималдығын азайтуға ұсынылуы мүмкін. Бұл талдау жүйенің функционалдық құрылымын негізге алады. Осы түрді бағдарламалық жасақтаманы бағалау үшін де қолдануға болады. Концептуалды жобалау / аппараттық құралдар: жүйелердің немесе ішкі жүйелердің жобалаудың бастапқы кезеңдеріндегі ақаулық механизмдерін және төменгі деңгейдегі функционалдық ақауларды талдау, әсіресе әртүрлі концептуалды шешімдерді егжей-тегжейлі қарастыру. Оны таңдауды негіздеу зерттеулерінде пайдалануға болады. Толық жобалау / аппараттық құралдар: өнімдерді өндіріске жібермес бұрын талдау. Бұл ең егжей-тегжейлі (MIL 1629 стандартында Бөлшек немесе Аппараттық FMEA деп аталады) FMEA түрлері, олар кез келген мүмкін аппараттық (немесе басқа) ақаулық режимін ең төменгі деңгейдегі бөлшектерге дейін анықтау үшін қолданылады. Ол аппараттық құралдардың құрамына негізделуі тиіс (мысалы, BoM = материалдардың тізімі). Осы FMEA-да ақаулықтың салдарының ауырлығы, ақаулықты алдын алу (жеңілдету), ақаулықты анықтау және диагностика толыққанды талдануы мүмкін. Процесс: өндіріс және құрастыру процестерін талдау. Процесс ақаулары сапа мен сенімділікке әсер етуі мүмкін. Осы FMEA үшін кіріс деректердің арасында жұмыс процесінің / тапсырмалардың құрылымы бар.