1 Analiza rodzajów skutków i krytyczności uszkodzeń FMECA/FMEA

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.