Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аккредитация испытательных лабораторий. Учебное пособие
.pdf
111
6 . 5 . 5 . М е т о д « д е р е в о о т к а з о в »
В 1962 г. впервые Х. А. Уотсоном из лаборатории фирмы Bell
Telephone был предложен новый принцип анализа сценариев с помо-
щью дерева отказов для оценки надежности системы управления запуском ракет. Дерево отказов – это графическое представление всей цепочки событий, последствия которых могут привести к некоторому
главному событию [34]. Такой анализ проводят для каждого периода
функционирования, каждой части или системы в целом [34].
При анализе возникновения отказа этот метод состоит из последовательностей и комбинаций нарушений и неисправностей, и таким
образом он представляет собой многоуровневую графологическую
структуру причинных взаимосвязей, полученных в результате прослеживания опасных ситуаций в обратном порядке, для того чтобы отыскать возможные причины их возникновения [40]. Таким образом, дерево отказов позволяет понять первопричины произошедшего события
или события, которое может произойти [40].
Основное нежелательное событие – это вершина дерева, а события, которые могут привести к нему − это ветви дерева. При построении
дерева логическая схема отталкивается от главного события. И только
задав событие, можно начинать исследование возможных причин его
появления [40, 41].
Пример вида «дерева отказов» представлен на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Пример вида «дерева отказов»
112
Ветви дерева представляют пути, по которым событие может реализоваться, а связь между исходными событиями и главным событием
осуществляется через логические условия: «и», «или» и «запрет», представленные в табл. 6.11.
Логический знак «И» (схема совпадения). Выходное событие логического знака «И» наступает в том случае, если все входные события
появляются одновременно. Входы операции должны отвечать на вопрос: «Что необходимо для появления выходного события?».
Логический знак «ИЛИ» (схема объединения). Выходное событие логического знака «ИЛИ» наступает в том случае, если имеет
место любое из входных событий. Входы операции отвечают на вопрос: «Какие события достаточны для появления выходного события?» [41].
Таблица 6.11
Логические символы и их применение
Символ
логического
знака
Название
логического
знака
Причинная взаимосвязь
И
Выходное событие происходит,
если все входные события случа-
ются одновременно
ИЛИ
Выходное событие происходит,
если случается любое из входных
событий
«Запрет»
Наличие входа вызывает наличие
выхода тогда, когда происходит
условное событие
Логический знак «запрета». Шестиугольник, являющийся логическим знаком запрета, используется для представления вероятностных
причинных связей. Событие, помещенное под логическим знаком запрета, называется входным событием, в то время как событие, расположенное сбоку от логического знака, называется условным событием.
Условное событие принимает форму события при условии появления
входного события. Выходное событие происходит, если и входное
и условное событие появляются вместе [41].
113
События, связанные условием «И», перемножаются, а события,
связанные условием «ИЛИ», складываются.
Логический символ (знак) может иметь один или несколько входов, но только один выход, или выходное событие.
Ценность дерева отказов заключается в следующем [41]:
– четко ориентирован на поиск отказов;
– позволяет показать в явном виде ненадежные места;
– нагляден;
– дает возможность выполнять качественный или количественный анализ надежности системы.
Недостатки дерева отказов состоят в следующем:
– большие затраты времени как на составление диаграммы, так
и на изучение соответствующей техники;
трудно учесть состояние частичного отказа элементов, поскольку при
использовании метода, как правило, считают, что система находится
либо в исправном состоянии, либо в состоянии отказа.
В последние десятилетия этот метод получил широкое распространение во многих отраслях промышленности во всем мире. Применяется он также и для анализа предпринимательских и инвестиционных
рисков [41].
6 . 5 . 6 . М е т о д а н а л и з а в и д о в и п о с л е д с т в и й
о т к а з о в ( F M E A )
Метод анализа видов и последствий отказов (FMEA) является
аббревиатурой англоязычного термина Failure Mode and Effects Anal-
ysis. Метод широко применяется крупнейшими мировыми автомобильными компаниями (Ford, GM, Daimler Chrysler) и их поставщиками, как для разработки новых проектов конструкций и технологий,
так и для анализа и планирования качества производственных процессов и продукции.
Методология FMEA обеспечивает разработку с прогнозом на будущее о соответствии продукции и процессов поставленным целям
(рис. 6.5) [42].
114
Прошлое: анализ проблем
Будущее: анализ риска
Постоянное улучшение
Систематическое предупреждение
потенциальных несоответствий
Предупреждение повторных несоответ-
ствий
Устранение возникающих несо-
ответствий
Профилактика отказов
Рис. 6.5. Изменение отношения к методам предупреждения ошибок
Элементами, которые обеспечивают постоянное улучшение, являются:
– критический анализ для избежания повторения несоответствий,
как в новой продукции, так и в процессах на основе предыдущего
опыта;
– исключение или снижение вероятности проявления потенциальных несоответствий в новой продукции или процессах до начала серийного производства;
– планирование процессов, способных производить требуемое
качество;
– функционирование в производстве отлаженных процессов.
Применение методологии FMEA обусловлено следующими причинами:
1) необходимость для предприятия создания высокотехнологичного продукта, обеспечивающего достижение цели производства – про-
дукции без брака;
2) необходимость следовать требованиям законов по защите прав
потребителей, безопасности потребителей и окружающей среды;
3) возрастающие требования потребителей к безопасности продукции, приспособленности к условиям эксплуатации, сервису и т. д.;
4) обостряющаяся конкуренция.
В процедуре FMEA используются следующие термины:
Несоответствие – невыполнение требования (ГОСТ Р ИСО 9000).
Дефект – невыполнение требования, связанного с предполагае-
мым или установленным использованием (ГОСТ Р ИСО 9000).
Отказ – непредусмотренное для нормального функционирования
технического объекта явление, приводящее к негативным последствиям
при эксплуатации или изготовлении данного технического объекта.
115
Значимость потенциального дефекта – качественная или коли-
чественная оценка предполагаемого ущерба от данного дефекта.
Балл [ранг] значимости (S) – экспертно выставляемая оценка, со-
ответствующая значимости данного дефекта по его возможным последствиям.
Возникновение дефекта – оценка вероятности, с которой ожида-
ется появление несоответствия (последствия) причины.
Балл [ранг] возникновения (О) – экспертно выставляемая оценка,
соответствующая вероятности возникновения данного дефекта.
Обнаружение несоответствия – оценка вероятности того, что
применяемыми средствами контроля будут обнаружены признаки несоответствия причины, прежде чем они будут замечены потребителем.
Балл [ранг] обнаружения (D) – экспертно выставляемая оценка,
соответствующая вероятности обнаружения данного несоответствия.
Комплексный риск несоответствия – комплексная оценка несо-
ответствия с точки зрения его значимости по последствиям, вероятности обнаружения и вероятности возникновения.
Приоритетное число риска (ПЧР) – количественная оценка ком-
плексного риска несоответствия, являющаяся произведением баллов
значимости, возникновения и вероятности обнаружения.
Анализ видов и последствий потенциальных дефектов (FMEA) –
формализованная процедура анализа и доработки проектируемого технического объекта, процесса изготовления, правил эксплуатации и хранения, системы технического обслуживания и ремонта данного технического объекта, основанная на выделении возможных несоответствий
разного вида с их последствиями и причинно-следственными связями,
обусловливающих их возникновение, и оценка критичности этих несоответствий.
Цели и задачи FMEA. Метод FМЕА представляет собой система-
тизированный комплекс действий для:
– идентификации несоответствий, их причин и последствий;
– количественной оценки риска последствий;
– ранжирования несоответствий и их причин и планирования
корректирующих/предупреждающих действий для снижения рисков;
– количественной оценки эффективности корректирующих/пре-
дупреждающих действий;
– документирования в целях сохранения информации.
Цель проведения FМЕА
116
FМЕА проводят для анализа и доработки конструкции / процесса
с целью предупреждения возникновения и (или) ослабления тяжести
возможных последствий его дефектов; для достижения требуемых характеристик безопасности, экологичности, эффективности, надежности
за счет принятия своевременных и всесторонне обоснованных управленческих решений.
В процессе FМЕА решают следующие задачи:
1) составление перечня всех потенциально возможных видов дефектов технического объекта или процесса его производства, при этом
учитывается как опыт изготовления и испытаний аналогичных объектов, так и опыт реальных действий и возможных ошибок персонала
в процессе производства, эксплуатации, при техническом обслуживании и ремонте аналогичных технических объектов;
2) определение возможных неблагоприятных последствий от
каждого потенциального дефекта, проведение качественного анализа
тяжести последствий и количественную оценку их значимости;
3) определение причин каждого потенциального дефекта и оценивание частоты возникновения каждой причины в соответствии
с предлагаемой конструкцией и процессом изготовления, а также в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации, обслуживания, ремонта;
4) оценивание достаточности предусмотренных в технологическом цикле операций, направленных на предупреждение дефектов
в эксплуатации, и достаточности методов предотвращения дефектов
при техническом обслуживании и ремонте;
5) количественное оценивание возможности предотвращения дефекта путем предусмотренных операций по обнаружению причин дефектов на стадии изготовления объекта и признаков дефектов на стадии
эксплуатации объекта;
6) количественное оценивание критичности каждого дефекта
(с его причиной) приоритетным числом риска ПЧР и при высоком ПЧР
ведут доработку конструкции и производственного процесса, а также
требований и правил эксплуатации с целью снижения критичности данного дефекта.
Исходя из целей и задач, применение FМЕА способствует:
– выявлению «слабых мест» конструкции и технологических
процессов;
– формированию и поддержанию культуры безопасности;
117
– сокращению числа доработок на стадиях изготовления и реали-
зации продукции;
– сокращению сроков проектирования;
– повышению эффективности менеджмента за счет вовлечения
в процесс проектирования специалистов разных направлений;
– снижению издержек проектирования.
РFМЕА (или FМЕА-процесса) представляет собой процедуру
анализа первоначально разработанного и предложенного (процесса)
производства и доработки этого процесса в ходе работы соответствующей РFМЕА-команды.
Целью FМЕА–процесса является обеспечение выполнения всех
требований по качеству запланированного процесса производства
и сборки путем внесения изменений в план для технологических действий с повышенным риском.
РFМЕА проводят на этапе разработки производственного про-
цесса и это позволяет предотвратить внедрение в производство недостаточно отработанных процессов.
На этапе доработки производственного процесса перед его запус-
ком или при его улучшении методом FМЕА решают следующие задачи:
– обнаружение «слабых» мест технологических процессов
и принятие мер по их устранению при планировании производственных процессов;
– принятие решений о пригодности предложенных и альтернативных процессов и оборудования при разработке технологических
процессов;
– доработка технологического процесса до наиболее приемлемого с различных точек зрения, а именно: надежности, безопасности
для персонала, обнаружения потенциально дефектных технологических операций и т. д.;
– подготовка серийного производства.
РFМЕА позволяет:
– идентифицировать виды потенциальных дефектов процесса изготовления данного технического объекта, приводящих к дефектам
данного технического объекта;
– оценить потенциальные реакции потребителя на соответствующие дефекты;
– идентифицировать потенциальные факторы процессов изготовления и сборки и вариации процесса, требующие усиленных действий
118
для снижения частоты (вероятности) дефектов или для обнаружения
условий дефектов процесса;
– составить ранжированный список потенциальных дефектов
процесса, устанавливая этим систему приоритетов для рассмотрения
корректирующих действий;
– документировать результаты процесса изготовления или сборки.
Сущность методологии FMEA. Межфункциональная команда
специалистов рассматривает предложенную «эскизную» конструкцию
или технологию с разных позиций и доводят ее до необходимого уровня
совершенства. Члены команды предсказывают потенциально возможные дефекты (отказы) в данной конструкции (для этапа FМЕА конструкции) или технологии (для этапа FМЕА процесса), их причины
и последствия.
Любой дефект (отказ) рассматриваемого изделия (или узла) может быть достаточно полно охарактеризован всего тремя показателями
(критериями):
– значимостью, измеряемой с точки зрения тяжести последствий
данного отказа;
– относительной частотой (вероятностью) появления;
– относительной частотой (вероятностью) обнаружения данного
дефекта (отказа) или его причины еще на предприятии-изготовителе.
Командой экспертов определяются количественные оценки критериев и выставляется:
– балл [ранг] значимости (S);
– балл [ранг] вероятность возникновения (O);
– балл [ранг] вероятность обнаружения (D).
Для каждого из этих критериев имеется своя шкала экспертных
оценок в диапазоне от 1 до 10.
После получения экспертных оценок, их перемножения определяется приоритетное число риска (ПЧР) – обобщенная и количественная характеристика несоответствия (причин или последствия), так
называемая интегральная оценка критичности данного отказа. ПЧР может принимать значения от 1 до 1000, чем выше оценка, тем «страшнее»
данный дефект (отказ).
Если обобщенная оценка данного дефекта (отказа) в соответствии с этими критериями оказывается выше определенной границы
(ПЧРгр), как правило, это 100–120, то рассматриваемую конструкцию
или технологию FMEA-команда дорабатывает.
119
Основные этапы проведения FМЕА. Процесс FМЕА осуществляется в пять этапов:
1) подготовка к проведению анализов;
2) выявление потенциальных несоответствий КД, их последствий
и возможности обнаружения;
3) оценка риска;
4) определение корректирующих/предупреждающих действий;
5) оценка эффективности корректирующих/предупреждающих
действий.
Алгоритм проведения FМЕА-КД (этапы 1–4) представлен на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Алгоритм проведения FMEA (1–4 этапы)
Формирование команды
Сбор данных
Определение последствий и рангов
их значимости
Определение причин несоответствия
и рангов возникновения
Описание мер по обнаружению и
рангов обнаружения
Определение ПЧР и ранжирование
причин несоответствия по значению
ПЧР
Разработка корректирующих/преду-
преждающих действий
Исходные данные
Оформление необходи-
мых для внедрения доку-
ментов
Заполнение полей над
таблицей
Заполнение полей
1 - 4
Заполнение полей
5 - 6
Заполнение полей
7 - 8
Заполнение полей
10 - 11
Заполнение поля 9
Решение о необходимости проведе-
ния FМЕА-конструкции
Ведущий
FMEA-
команды
Ответ-
ственный
Команда
120
1 этап. Подготовка к проведению анализа.
Решение о необходимости проведения FМЕА. В ряде случаев про-
водят предварительную оценку и ранжирование выявленных возможных
несоответствий объектов по тяжести их последствий с целью определения необходимости дальнейшего углубленного анализа и количественной оценки.
При категорировании отказов по тяжести их последствий
должны учитываться следующие факторы в различных сочетаниях:
– опасность отказа для жизни и здоровья людей, для окружающей
среды, для целостности и сохранности самого объекта, другого имущества;
– влияние отказа на качество функционирования объекта и полноту
выполнения им назначенных функций, возможный ущерб любого вида;
– скорость развития неблагоприятных последствий отказа.
Пример возможной классификации отказов с учетом данных факторов приведен в табл. 6.12.
Таблица 6.12
Шкалы для установления категории тяжести последствий отказов
Категория тяжести последствий
отказов
Характеристика тяжести последствий дефектов
IV
Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может
повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта
и/или для окружающей среды, гибель или тяжелые травмы
людей, срыв выполнения поставленной задачи
III
Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может
повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта
и/ или окружающей среды, срыв выполняемой задачи, но
создает пренебрежимо малую угрозу жизни и здоровью людей
II
Отказ, который может повлечь задержку выполняемой задачи, снижение готовности и эффективности объекта, но не
представляет опасности для окружающей среды, самого
объекта и здоровья людей
I
Отказ, который может повлечь снижение качества функционирования объекта, но не представляет опасности для
окружающей среды, самого объекта и здоровья людей
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]