_Быков Зайковский В ПЕЧАТЬ 18.05.2022
.pdf
|
|
|
|
|
|
Влияние |
|
Влияние |
|
|
Класс |
|
|
|
|
|
Метод |
|
|
Корректирующие |
|
|
|
|
|
|
|
на другие |
|
|
|
|
|
Частота |
|
|
|
|
|
||||
|
Компонент |
|
|
Вид отказа |
|
|
на систему |
|
|
тяжести |
|
|
|
|
обнаружения |
|
|
действия и |
|
||
|
|
|
|
компоненты |
|
|
|
|
|
отказа |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
в целом |
|
|
последствий |
|
|
|
|
|
|
|
предложения |
|
||
|
|
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
II |
III |
|
IV |
|
V |
|
VI |
|
VII |
|
VIII |
|||||||
|
|
|
|
Отказ |
|
|
снизить дав- |
|
|
|
|
Вполне |
|
Проверка |
|
подачу газа. |
|||||
|
|
|
|
в работе при |
|
|
ление. |
|
|
|
|
возможно |
|
температуры |
|
Нужное давле- |
|||||
|
|
|
|
открытой |
|
|
Вода пар |
|
|
|
|
|
|
|
воды на вы- |
|
ние может быть |
||||
|
|
|
|
задвижке |
|
|
Если давление |
|
|
|
|
|
|
|
ходе из кра- |
|
установлено |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
не может |
|
|
|
|
|
|
|
нов (слишком |
|
путем подачи |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
быть установ- |
|
|
|
|
|
|
|
высокая |
|
холодной воды |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
лено на нуж- |
|
|
|
|
|
|
|
температура) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ный уровень, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
происходит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
большое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поступление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
холодной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воды, система |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
может быть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
переполнена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
230
Двигатель – генераторный агрегат
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
Машина |
Машина |
|
|
Система |
постоянного тока |
переменного тока |
Измери- |
Корпус |
подогрева, |
(управляемая |
(управляемая |
тельная |
|
вентиляции, |
с помощью |
с помощью |
аппаратура |
|
охлаждения |
частотного |
частотного |
|
|
|
привода) |
привода) |
|
Рисунок 3.3. Диаграмма подсистем двигателя-генератора
Взаключениеданногоподразделаотметим,чтоFMEAчрезвычайно эффективен, если его используют для анализа элементов, которые вызывают отказ системы в целом или нарушение основной функции системы. Однако FMEA может быть трудным и утомительным для сложных систем, имеющих много функций и состоящих из различных наборов компонентов. Эти сложности увеличиваются при наличии многочисленных режимов эксплуатации, разных подходов по техническому обслуживанию и ремонту. Кроме того, в общем случае в методе FMEA каждый вид отказа рассматривают как независимый. Таким образом, эта процедура не вполне подходит для рассмотрения зависимых отказов или отказов, являющихся следствием последовательности нескольких событий. Для анализа таких ситуаций рекомендуется применять другие методы, такие как марковский анализ (см.: ГОСТ РМЭК 61165-2019) или анализ дерева неисправностей (см.: ГОСТ Р 27.302-2009).
231
Рисунок 3.4. Диаграмма системы нагревания, вентиляции, охлаждения
232
Таблица 3.8. Пример рабочей таблицы для одной из подсистем двигателя-генератора, соответствующий рекомендациям ГОСТ Р 51901.12-2007
Система 20 – Система подогрева, вентиляции и охлаждения
Объект |
Компонент |
Функция |
Вид отказа |
Последствия |
|
|
|
|
|
|
|
Замечания |
(неисправности) |
отказа |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
20.1 |
Система |
Все |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеча- |
|
подогрева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние – |
|
(от 12 до 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
механизм |
|
выключателей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
может пере- |
|
на каждом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
греться, |
|
конце) только |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
если обогре- |
|
при неработа- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ватели не |
|
ющем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выключа- |
|
механизме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ются авто- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
матически |
20.1.1 |
Обогреватели |
Нагрев |
а) Перегорание |
Пониженное |
a) Темпера- |
Одно ко- |
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
обогревателя |
нагревание |
тура менее |
роткое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чем на 5°С |
замыкание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выше |
на землю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
температуры |
не должно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окружающей |
приводить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среды |
к отказу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b) Короткое |
Отсутствие |
b) Примене- |
|
|
|
|
0,3 |
|
Одно ко- |
|
|
|
замыкание на |
нагревания – |
ние плавкого |
|
|
|
|
|
|
роткое за- |
|
|
|
землю из-за |
возможна |
предохрани- |
|
|
|
|
|
|
мыкание на |
|
|
|
дефекта |
конденса- |
теля или про- |
|
|
|
|
|
|
емлю не |
|
|
|
изоляции |
ция |
веренного |
|
|
|
|
|
|
должно |
|
|
|
|
|
выключателя |
|
|
|
|
|
|
приводить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к отказу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
233
Окончание таблицы 3.8
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
20.1.2 |
Корпус |
Соедине- |
а) Перегревание |
Отсутствие |
Температура |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
обогревающих |
ние с |
терминала или |
или |
менее чем на |
|
|
|
|
|
|
|
|
терминалов, |
обогрева- |
кабеля одного/ |
уменьшение |
5°С выше |
|
|
|
|
|
|
|
|
кабель |
телями |
шести или всех |
нагревания, |
температу- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обогревателей |
конденса- |
ры окружаю- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ция |
щей среды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b) Короткое |
Отсутствие |
Проверенная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
замыкание на |
всего |
поставка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
землю термина- |
нагревания – |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лов (прослежи- |
конденсация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вание) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
|
2,0 |
|
|
234
Анализ видов, последствий и критичности отказов (FMEСA)
Анализ вида и последствий отказа FMEA можно расширить до количественного анализа видов, последствий и критичности отказа
(АВПКО) (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis – FMЕСА). FMECA включает в себя методы ранжирования частоты и тяжести последствий видов отказов. Сочетание тяжести последствий и частоты возникновения отказов является мерой, так называемой «критичностью». Другими словами, в этом случае каждый вид отказа ранжируется с учетом двух составляющих критичности – частоты (или вероятности) и тяжестипоследствийотказа.Определениепараметровкритичностинеобходимо для выработки рекомендаций и позволяет установить приоритетность контрмер в процессе управления рисками.
Критичность имеет множество определений и способов измерения, большинству из которых присущ близкий смысл: воздействие или значимостьвидаотказа,которыйнеобходимоустранитьилисмягчитьего последствия.
Можно выделить два основных метода оценки критичности: концепцию приоритетности риска RPN и построение матрицы критичности и/или карты рисков или матрицы принятия решений.
Концепция приоритетности риска RPN. Одним из методов коли-
чественной оценки критичности является определение значения приори-
тетности риска (Risk Priority Number – RPN). Риск в этом случае оце-
нивают субъективной мерой тяжести последствий и вероятностью возникновения отказа в течение заданного периода времени (используемого для анализа). В некоторых случаях, когда этот способ неприменим, необходимо обратиться к более простой форме качественного анализа
FMEA.
В качестве общей меры потенциального риска R в некоторых подходах FMECA используют величину
R = S×P,
где S – значение тяжести последствий, т.е. степени влияния отказа на систему или пользователя (безразмерная величина); Р – вероятность реализации отказа (безразмерная величина).
В ряде случаев дополнительно выделяют уровень обнаружения отказа для системы в целом, вводя дополнительно параметр, характеризующий возможность обнаружения отказа D (также безразмерная величина), при определении значения приоритетности риска RPN:
235
RPN = S×O×D,
где О – вероятность появления отказа для заданного или установленного периода времени (эта величина может быть определена как ранг, а не фактическое значение вероятности появления отказа); D – характеризует возможность обнаружения отказа и представляет собой оценку шанса идентифицировать и устранить отказ до появления последствий для системы.
Значения D обычно ранжированы в обратном порядке по отношению к вероятности появления отказа или тяжести отказа. Чем выше значение D, тем менее вероятно обнаружение отказа. Более низкая вероятность обнаружениясоответствует болеевысокомузначениюRPNиболее высокой приоритетности вида отказа. Используют различные диапазоны значений для S, О и D, например от 1 до 4 или 5, или 10. Применяются как дискретные шкалы, так и непрерывные.
Пример. Приведем пример определения рангов для S, О и D при определении приоритетности риска RPN в автомобильной промышлен-
ности (ГОСТ Р 51901.12-2007).
В таблице 3.9 воспроизведен пример ранжирования тяжести последствий. Ранг тяжести последствий назначают для каждого вида отказа на основе влияния последствий отказа на систему в целом, ее безопасность, выполнение требований, целей и ограничений, а также на основе вида транспортного средства как системы. Определение ранга тяжести, приведенное в таблице 3.9, считается точным для значений тяжести 6
ивыше, определение ранга тяжести от 3 до 5 может быть субъективным
изависит от особенностей задачи.
Таблица 3.9. Пример ранжирования тяжести последствий в автомобильной промышленности
Тяжесть |
Критерий |
Ранг |
|
последствий |
S |
||
|
|||
Отсутствует |
Нет последствий |
1 |
|
Очень |
Отделка (шумность) объекта не соответствует требо- |
2 |
|
незначительная |
ваниям. Дефект замечают требовательные клиенты |
|
|
|
(менее 25%) |
|
|
Незначительная |
Отделка (шумность) объекта не соответствует требо- |
3 |
|
|
ваниям. Дефект замечают 50 % клиентов |
|
236
Окончание таблицы 3.9
Тяжесть |
Критерий |
Ранг |
|
последствий |
S |
||
|
|||
Очень низкая |
Отделка (шумность) объекта не соответствует требо- |
4 |
|
|
ваниям. Дефект замечают большинство клиентов |
|
|
|
(более 75%) |
|
|
Низкая |
Транспортное средство работоспособно, но система |
5 |
|
|
комфорта/удобства работает на ослабленном уровне, |
|
|
|
малоэффективна. Клиент испытывает некоторую |
|
|
|
неудовлетворенность |
|
|
Умеренная |
Транспортное средство/узел работоспособны, но си- |
6 |
|
|
стема комфорта/удобства неработоспособна. Клиент |
|
|
|
испытывает дискомфорт |
|
|
Высокая |
Транспортное средство/узел работоспособно, но на |
7 |
|
|
сниженном уровне эффективности. Клиент очень |
|
|
|
неудовлетворен |
|
|
Очень высокая |
Транспортное средство/узел неработоспособны |
8 |
|
|
(потеря основной функции) |
|
|
Опасная с |
Очень высокий уровень тяжести последствий, когда |
9 |
|
предупрежде- |
потенциальный вид отказа влияет на безопасность |
|
|
нием |
работы транспортного средства и/или вызывает |
|
|
об опасности |
несоответствие обязательным требованиям |
|
|
|
безопасности с предупреждением об опасности |
|
|
Опасная без |
Очень высокий уровень тяжести последствий, когда |
10 |
|
предупрежде- |
потенциальный вид отказа влияет на безопасность |
|
|
ния |
работы транспортного средства и/или вызывает |
|
|
об опасности |
несоответствие обязательным требованиям без пре- |
|
|
|
дупреждения об опасности |
|
Втаблице 3.10, заимствованной из ГОСТ Р 51901.12-2007, приведен пример ранжирования отказов в автомобильной промышленности в соответствии с частотой и вероятностью появления.
Втаблице 3.10 значениечастотыпоявления отказа– этоколичество отказов на 1000 транспортных средств в течение заданного интервала времени (гарантийный период, срок службы транспортного средства и др.). Она задает расчетную или оценочную вероятность появления вида отказа за исследуемый период времени.
Втаблице 3.11, также заимствованной из ГОСТ Р 51901.12-2007, приведенпримерранжированиявероятности обнаружения отказа,т.е. вероятности того, что с помощью аппаратуры, процедур верификации, предусмотренных проектом,будут обнаруженывозможныевидыотказов
237
за время, достаточное для предотвращения отказов на уровне системы в целом. При применении к процессам – это вероятность того, что у серии действий по контролю процесса есть возможность обнаружения и изоляции отказа прежде, чем он повлияет на последующие процессы или на готовую продукцию.Втаблице3.11 воспроизведен одинизподходов,используемых в автомобильной промышленности.
Таблица 3.10. Пример ранжирования отказов в автомобильной промышленности в соответствии с частотой и вероятностью появления
Характеристика |
|
|
|
|
появления вида |
Ранг О |
Частота появления отказа |
Вероятность |
|
отказа |
|
|
|
|
Очень низкая – |
1 |
< 0,010 на 1000 транспортных |
≤ 10–5 |
|
отказ маловероятен |
средств/объектов |
|||
|
|
|||
Низкая – |
2 |
0,1 на 1000 транспортных |
10–4 |
|
относительно мало |
средств/объектов |
|||
|
|
|||
отказов |
3 |
0,5 на 1000 транспортных |
5·10–4 |
|
|
средств/объектов |
|||
|
|
|
||
Умеренная – отказы |
4 |
1 на 1000 транспортных |
10–3 |
|
возможны |
средств/объектов |
|||
|
|
|||
|
5 |
2 на 1000 транспортных |
2·10–3 |
|
|
средств/объектов |
|||
|
|
|
||
|
6 |
5 на 1000 транспортных |
5·10–3 |
|
|
средств/объектов |
|||
|
|
|
||
Высокая – наличие |
7 |
10 на 1000 транспортных |
10–2 |
|
повторных отказов |
средств/объектов |
|||
|
|
|||
|
8 |
20 на 1000 транспортных |
2·10–2 |
|
|
средств/объектов |
|||
|
|
|
||
Очень высокая – |
9 |
50 на 1000 транспортных |
5·10–2 |
|
отказ почти |
средств/объектов |
|||
|
|
|||
неизбежен |
10 |
> 100 на 1000 транспортных |
≥ 10–1 |
|
|
средств/объектов |
|||
|
|
|
В таблице 3.12, воспроизведенной из ГОСТ Р 51901.12-2007, приведенвкачествепримеранебольшойфрагментрезультирующейтаблицы по проведенному обширному исследованию методом FMECA с вычислением RPN. Фрагмент относится к электропитанию автомобиля и его связи с аккумуляторной батареей.
238
Таблица 3.11. Пример ранжирования вероятности обнаружения отказа в автомобильной промышленности
Характеристика |
Критерий – возможность обнаружения вида отказов |
Ранг |
|
обнаружения |
на основе предусмотренных операций контроля |
D |
|
Практически |
Предусмотренный проектом контроль почти всегда |
|
|
обнаруживает потенциальную причину/механизм и |
1 |
||
стопроцентно |
|||
следующий вид отказа |
|
||
|
Очень высок шанс, что предусмотренный проектом |
|
|
Очень хорошее |
контроль обнаружит потенциальную причину/ |
2 |
|
|
механизм и последующий вид отказа |
|
|
|
Высокий шанс, что предусмотренный проектом кон- |
|
|
Хорошее |
троль обнаружит потенциальную причину/механизм |
3 |
|
|
и последующий вид отказа |
|
|
Умеренно |
Умеренно высокий шанс, что предусмотренный |
|
|
проектом контроль обнаружит потенциальную |
4 |
||
хорошее |
|||
причину/механизм и последующий вид отказа |
|
||
|
|
||
|
Умеренный шанс, что предусмотренный проектом |
|
|
Умеренное |
контроль обнаружит потенциальную причину/ |
5 |
|
|
механизм и последующий вид отказа |
|
|
|
Низкий шанс, что предусмотренный проектом кон- |
|
|
Слабое |
троль обнаружит потенциальную причину/механизм |
6 |
|
|
и последующий вид отказа |
|
|
|
Очень низкий шанс, что предусмотренный проектом |
|
|
Очень слабое |
контроль обнаружит потенциальную причину/ |
7 |
|
|
механизм и последующий вид отказа |
|
|
|
Маловероятно, что предусмотренный проектом кон- |
|
|
Плохое |
троль обнаружит потенциальную причину/механизм |
8 |
|
|
и последующий вид отказа |
|
|
|
Почти невероятно, что предусмотренный проектом |
|
|
Очень плохое |
контроль обнаружит потенциальную причину/ |
9 |
|
|
механизм и последующий вид отказа |
|
|
|
Предусмотренный проектом контроль не может |
|
|
Практически |
обнаружить потенциальную причину/механизм |
10 |
|
невозможно |
и последующий вид отказа или контроль не преду- |
||
|
|||
|
смотрен |
|
239