1 Analiza rodzajów skutków i krytyczności uszkodzeń FMECA/FMEA
Transkrypt
1 Analiza rodzajów skutków i krytyczności uszkodzeń FMECA/FMEA
Analiza rodzajów skutków i krytyczności uszkodzeń FMECA/FMEA – według MIL – STD - 1629A Celem analizy krytyczności jest szeregowanie potencjalnych rodzajów uszkodzeń zidentyfikowanych zgodnie z zasadami FMEA na podstawie poziomów krytyczności i ich prawdopodobieństwa wystąpienia, bazując na najlepszych danych. Jeżeli nie ma dostępnych danych szczególnych, dotyczących prawdopodobieństwa niesprawności lub intensywności uszkodzeń danego elementu, stosuje się tzw. podejście jakościowe. Wartości prawdopodobieństw odpowiadające poziomom krytyczności dla konkretnych elementów oszacowane w taki sposób powinny być jednak w następnej analizie odpowiednio skorygowane, jeżeli pozyskano aktualne dane dotyczące uszkadzalności elementów danej kategorii w danych warunkach ich użytkowania, co zgodnie jest z tzw. podejściem ilościowym. Prawdopodobieństwa możliwych rodzajów uszkodzeń zostały zgrupowane w kilku zakresach. Dla rozważanego zdarzenia z określonym rodzajem uszkodzenia elementu uwzględnia się w odpowiedniej kolumnie formularza FMECA wybrany zakres prawdopodobieństwa. Wyróżniono następujące zakresy (poziomy) prawdopodobieństwa: I. II. III. IV. V. Zakres A. Zdarzenie częste – duże prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe niż 0.2 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). Zakres B. Zdarzenie umiarkowanie prawdopodobne – średnie prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe niż 0.1 ale mniejsze niż 0.2 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). Zakres C. Zdarzenie sporadyczne – małe prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia elementu (większe niż 0.01 ale mniejsze niż 0.1 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). Zakres D. Zdarzenie rzadkie – bardzo małe prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia (większe niż 0.001 ale mniejsze niż 0.01 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). Zakres E. Zdarzenie bardzo rzadkie – wyjątkowo małe prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia elementu danego rodzaju (mniejsze niż 0.001 łącznego prawdopodobieństwa uszkodzenia elementu w rozważanym przedziale czasu). Przedstawione powyżej zakresy prawdopodobieństw skupionych w pięciu przedziałach stanowią tzw. podejście jakościowe. Źródło danych niezawodnościowych dotyczące intensywności uszkodzeń powinno być takie same jak stosowane w innych analizach (RBD, ET, FTA). Źródłem takim dla elementów elektronicznych może być biblioteka danych niezawodnościowych MIL–HDBK– 217 z uwzględnieniem wymaganych współczynników korekcyjnych (patrz załącznik II), odpowiednich dla danych warunków środowiskowych. Dla elementów 1 wyposażenia nie zawartych w tym dokumencie należy korzystać, w miarę możliwości z innych źródeł danych probabilistycznych. W kolejnych źródłach formularza FMECA należy podać źródła danych. Wartości β oznaczają prawdopodobieństwo warunkowe wystąpienia wyróżnionego rodzaju skutku uszkodzenia zgodnie z przyjętą klasyfikacją krytyczności, pod warunkiem wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia. Wartości β reprezentują oszacowanie analityka dotyczące prawdopodobieństwa warunkowego niepowodzenia misji i wystąpienia niekorzystnego skutku zdarzenia (pojawienia się straty) po wystąpieniu danego uszkodzenia. W normie MIL–STD–1629A zaproponowano przyjęcie następujących wartości β: Tabela 1. Wartości współczynnika β wg. MIL–STD–1629A Skutek uszkodzenia (strata) Pewny Prawdopodobny Możliwy Niemożliwy Wartości β 1 (0.1, 1) (0, 0.1> 0 Współczynnik rodzaju uszkodzenia α określa stosunek intensywności uszkodzeń danego (szczególnego) rodzaju λ do całkowitej intensywności uszkodzeń elementu λp. jeżeli wyszczególnia się wszystkie potencjalne rodzaje uszkodzeń danego elementu, wówczas suma wartości współczynników α dla wszystkich rodzajów uszkodzeń równa się 1. współczynniki α można wyznaczyć na podstawie danych źródłowych, albo na podstawie badań statystycznych elementów) lub na podstawie danych o uszkadzalności podczas eksploatacji. Jeżeli nie ma takich danych, wartości α reprezentują opinie analityków na podstawie funkcji jaką spełnia element w rozpatrywanej sytuacji. Intensywność uszkodzeń λp szacuje się na podstawie danych statystycznych dotyczących uszkadzalności urządzenia, albo na podstawie odpowiednich przewodników, np. standardu MIL–HDBK– 217. W tym drugim przypadku należy uwzględnić odpowiednie w rozważanej sytuacji współczynniki środowiskowe i dla bazowej intensywności uszkodzeń λb, albo skorzystać z innych danych dla uwzględnienia różnic w obciążeniach i odmiennych warunkach środowiskowych. Istotnym parametrem w analizie FMECA jest tzw. liczba krytyczności Cm dla danego rodzaju uszkodzenia jednostki (dla szczególnego poziomu krytyczności i rozważanej fazy misji systemu) wyznacza się ze wzoru C m = βαλ p t (1) przy czym t oznacza rozważany czas misji (czas pracy urządzenia) [h] lub liczbę cykli działania. Liczba krytyczności Cr dla danej jednostki oraz dla szczególnego poziomu krytyczności i rozważanej fazy misji systemu jest sumą Cm n n i =1 i =1 C r = ∑ (C m ) i = ∑ ( βαλ p t ) i = ∑ ( β i n λ λ p t ) i = ∑ ( βλt ) i λp i =1 (2) 2 n C r = βt ∑ λ i (3) i =1 przy czym i oznacza kolejny rodzaj uszkodzenia jednostki powodujący szczególny poziom krytyczności. Załącznik C przedstawia przykładowy formularz analizy krytyczności. Macierz krytyczności wg. MIL–STD–1629A (Rys 1) umożliwia identyfikowanie I porównywanie poziomów krytyczności dla kolejnego rodzaju uszkodzenia I pozostałych rodzajów uszkodzeń. Macierz taka jest konstruowana przez wprowadzenie numerów identyfikacyjnych jednostki lub rodzajów uszkodzeń w odpowiednie pozycje macierzy reprezentujące kategorie poziomu krytyczności oraz zakres (przedział) prawdopodobieństwa wystąpienia (lub liczbę krytyczności Cr dla rodzajów uszkodzenia jednostki). Uzyskana w ten sposób macierz przedstawia rozkład krytyczności dla wymienionych rodzajów uszkodzeń jednostki. Jest ona przydatna w określeniu priorytetów dla działań korekcyjnych. Im bardziej jest wysunięty numer (reprezentujący dany rodzaj uszkodzenia) wzdłuż poprzecznej linii, tym większa jest potrzeba wprowadzenia odpowiednich działań korekcyjnych redukujących prawdopodobieństwo wystąpienia danego rodzaju uszkodzenia. Większe jest ryzyko, którego postać funkcyjną przedstawia zależność (4): R = f (C × P) (4) Zakresy prawdopodobieństwa lub liczba krytyczności Cr Wzrastająca krytyczność A B C D IV III II I Poziomy krytyczności Rys 1. Macierz krytyczności wg. MIL–STD–1629A Kategorie krytyczności w MIL–STD–1629A oznaczone są odwrotnie niż w PN-IEC 812, gdyż najniższa liczba rzymska oznacza największe straty: I. II. Katastroficzna – uszkodzenie, które może spowodować śmierć lub całkowitą utratę obiektu. Krytyczna – uszkodzenie , które może spowodować ciężkie obrażenia lub znaczną utratę obiektu, co spowoduje niepowodzenie misji. 3 III. IV. Marginalna – uszkodzenie, które może spowodować mniejsze zranienia, mniejszą szkodę materialną lub mniejsze zniszczenie wyposażenia systemu, co spowoduje utratę gotowości lub niepowodzenie misji. Mało znacząca – uszkodzenie nie powodujące obrażeń, utraty własności lub zniszczenia, ale mogące spowodować nieplanowaną obsługę lub remont. 4 Załącznik A PRZYKŁAD FORMULARZA DO ANALIZY RODZAJÓW, SKUTKÓW I KRYTYCZNOŚCI USZKODZEŃ Data: ................ Numer kodu: ..................... Analizę wykonał: ................................. Nazwa urządzenia Rodzaj uszkodz Funkcja Nr identyfikacyjny Przyczyna uszkodz. Skutek uszkodzenia lokalny końcowy Autor projektu: ................................... Wykrywanie uszkodz. Środki zaradcze (zabezp.) Prawdopodobieństwo Krytyczność Załącznik B PRZYKŁAD SKALI KRYTYCZNOŚCI SKUTKÓW USZKODZEŃ Poziom krytyczności Warunki krytyczności IV Zdarzenie, które może spowodować utratę funkcji pierwotnej systemu, prowadząc do znacznych strat w systemie lub jego otoczeniu i/lub spowodować utratę życia lub kalectwo. III Zdarzenie, które może spowodować utratę funkcji pierwotnej systemu, prowadząc do znacznych strat w systemie lub jego otoczeniu, ale z małym ryzykiem dla utraty życia lub kalectwa. II Zdarzenie, które powoduje obniżenie osiągów funkcjonalnych systemu bez znaczących strat w systemie i zagrożeń dla życia lub kalectwa. I Zdarzenie, które powoduje obniżenie osiągów funkcjonalnych systemu z pomijalnymi stratami dla systemu i jego otoczenia, bez zagrożeń dla życia lub kalectwa. Uwagi Załącznik C Analiza krytyczności Układ ............................................... Formularz ......................................... Rysunek odniesienia .......................... Misja ................................................. Faza misji/ tryb działania jednostki *Poziomy Poziom krytyczności* Intensywność uszkodzeń λp (źródło) Data ............................... Arkusz .............na .......... Opracował ...................... Sprawdził ....................... Prawdopodob. warunkowe wystąpienia skutku (β) Współczynnik rodzaju uszkodz. (α) Czas misji (działania) (t) Liczba krytyczności rodzaju uszk. Cm=βαλpt Liczba krytyczności jednostki Cr=∑Cm Uwagi krytyczności (ang. severity classifications) przypisuje się dla poszczególnych rodzajów uszkodzeń lub kolejnych analizowanych jednostek. Mają one znaczenie miary jakościowej najgorszych potencjalnych skutków (strat) wynikających z błędu projektowego lub uszkodzenia jednostki.