Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность технологического оборудования. Анализ видов и последствий отказов. Учебник
.pdf
5.4. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ АВПКО
Для каждого критичного элемента:
– определяют наличие и оценивают достаточность предусмотренных средств и методов обнаружения, локализации
и индикации отказов;
– определяют возможные меры, обеспечивающие сохранение работоспособности объекта при возникновении
данного отказа (введение резервирования, перестраиваемая
структура, изменение алгоритма функционирования) и оценивают целесообразность их введения;
– выявляют возможные меры по снижению вероятности
отказов (применение в облегченном режиме, введение защиты от перегрузок, дополнительных проверок и испытаний
в процессе изготовления и эксплуатации, введение профилактического обслуживания и плановых замен в эксплуатации и т.п.) и оценивают их эффективность;
– выявляют возможные способы предупреждения наиболее опасных последствий отказов (аварийная защита и сигнализация, специальные правила поведения персонала при
возникновении отказов и т.п.).
Функциональные методы АВПКО относят к классу дедуктивных (анализ по схеме «сверху вниз») методов, применяемых для сложных многофункциональных объектов, отказы которых трудно априорно локализовать и для которых
характерны сложные зависимые отказы.
Общая схема (алгоритм) АВПКО функциональным методом включает следующие операции:
– идентификация всех функций, выполняемых объектом;
– для каждой функции на основе априорных данных,
опыта исследователя, инженерного анализа и другими доступными способами определение перечня возможных нарушений (отклонений) данной функции;
– для каждого нарушения функции оценивание качественное тяжести возможных последствий этого нарушения (через
АВПО) или количественное – ожидаемого ущерба (при АВПКО);
131
5. Анализ видов, последствий и критичности отказа – АВПКО (FMECA)
– выделение критических нарушений функции, тяжесть
возможных последствий которых или ущерб от которых превосходит пределы, установленные планом анализа;
– для каждого выделенного критического нарушения,
принимая его возникновение в качестве «вершинного события», построение дерева отказов, охватывающего отказы
элементов всех уровней разукрупнения, вплоть до нижнего
уровня, установленного планом анализа;
– с помощью построенного дерева выделение одиночных
элементов, приводящих к критическому нарушению функций изделия, и сочетания элементов, совместные отказы которых ведут к указанному нарушению;
– оценивание вероятности отказов одиночных элементов
и вероятности выделенных комбинаций отказов элементов,
с использованием которых при проведении АВПКО рассчитывают показатели критичности соответствующих отказов
(сочетаний отказов);
– составление перечней критичных элементов в соответствии с общими правилами, изложенными выше.
Комбинированные методы, сочетающие элементы структурных и функциональных методов, применяют, как правило, для сложных объектов АВПКО (АВПО).
Независимо от применяемого метода АВПО (АВПКО)
в первый этап анализа включают:
составление перечня и описаний всех задач, выполняемых объектом в эксплуатации и необходимых для реализации каждой задачи рабочих функций объекта в целом и его
элементов вплоть до установленного для данного этапа анализа или предельно возможного уровня разукрупнения. При
этом идентифицируют все элементы заданного и вышестоящего уровней, участвующие в выполнении каждой функции
объекта;
– кодирование каждой функции и элементов объектов
в соответствии с установленной системой кодирования;
132
5.4. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ АВПКО
– описание режимов и условий выполнения каждой задачи в виде временных диаграмм и циклограмм нагружения
объекта и его элементов;
– составление функциональной блок-схемы объекта и
структурной схемы его надежности.
Алгоритмы методов анализа подробно представлены
в указанном выше стандарте.
Контрольные вопросы
1. Что такое метод АВПКО?
2. Назовите цели и задачи АВПКО.
3. Назовите основные принципы метода АВПКО.
4. Что понимается под критичностью отказов?
5. Дайте классификацию отказов по тяжести послед-
ствий.
6. Дайте классификацию отказов по частоте их появления.
7. Назовите методы проведения АВПКО.
8. Опишите общую схему (алгоритм) АВПКО структур-
ным методом.
9. Опишите общую схему (алгоритм) АВПКО функцио-
нальным методом.
10. Опишите общую схему (алгоритм) АВПКО комбини-
рованным методом.
6. Контрольные карты процессов
6.1. Общие сведения
Контрольная карта (control chart) – график, на который
наносят в установленном порядке значения статистического показателя в последовательности выборок, используемый
для управления процессом и снижения изменчивости процесса (ГОСТ Р ИСО 7870.1–2015).
Контрольные карты используются для визуального обнаружения нарушений технологического процесса по измеренным значениям выходной переменной на основе сопоставления ее статистических характеристик с допустимыми
(контрольными) пределами. В качестве результатов измерений, наносимых на карты, могут служить любые переменные: усилие, давление, температура, геометрические размеры и т.д.
Контрольные карты представляют собой графические средства анализа, которые можно легко подготовить в заводских
производственных условиях. При этом не требуется детерминированной модели процесса, но необходимы допущения
относительно статистик переменных, которые будут контролироваться, так как построение контрольных карт основано
на методе проверки статистических гипотез. Процесс изготовления контрольной карты включает три основных этапа:
1) получение выборки;
2) вычисление подходящей статистики, например выборочного среднего значения, размаха, среднеквадратичного
отклонения или накопленной суммы;
3) графическое построение этой статистики на карте
в виде функции от времени или выборочной последовательности.
На изменение выходной переменной y объекта могут вли-
ять два основных источника:
134
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1) случайные изменения, которые обусловлены внешними и внутренними возмущающими воздействиями, характерными для нормальной эксплуатации;
2) неслучайные изменения, которые вызваны различного
рода нарушениями в работе систем (подсистем, элементов) и
ошибочными действиями оператора.
Если изменения переменной Y относятся к первой из указанных категорий, то процесс находится «под статистическим контролем», или в статистически подконтрольном состоянии, т.е. случайные колебания y подчиняются одному и
тому же закону распределения вероятности. Во втором случае процесс выходит из-под контроля, т.е. находится «вне
статистического контроля». Цель применения контрольных
карт заключается в том, чтобы обеспечить визуальное наблюдение измеряемой переменной (или переменных) и раннее обнаружение изменений второй категории.
Контрольная карта – графический способ изображения
данных о состоянии процесса, который позволяет визуализировать изменчивость процесса. Через определенные интервалы времени отбирают подгруппы единиц продукции
установленного объема, для которых определяют значение
характеристики или наличие признака. Полученные таким
образом данные, как правило, представляют в виде соответствующей статистики, которую отражают на контрольной
карте.
Типичная контрольная карта состоит из центральной линии, которая отражает уровень, вокруг которой в среднем
изменяется контролируемая статистика (рис. 6.1). Кроме
того, на контрольной карте имеются две линии, называемые контрольными границами, которые расположены по обе
стороны от центральной линии и определяют область в виде
полосы, в пределах которой статистическая величина в среднем изменяется случайным образом, если процесс находится
в статистически управляемом состоянии.
135
6. Контрольные карты процессов
Y
Рис. 6.1. Пример контрольной карты
Верхняя контрольная граница
Центральная линия
Нижняя контрольная граница
Время (или количество выборок)
Две контрольные границы используют для принятия
решения о состоянии процесса. Границы определяют ширину полосы, которая отчасти зависит от собственной изменчивости процесса. Если полученная статистика находится внутри полосы, делают вывод, что процесс находится
в состоянии статистической управляемости, следовательно, процесс может функционировать без изменений. Однако значение статистики вне пределов контрольных границ
указывает, что процесс может быть неконтролируемым.
Контрольная карта в этом случае сигнализирует, что может присутствовать специальная причина изменчивости,
следовательно, необходимо воздействовать на процесс.
Иногда скопление чрезмерного числа точек по одну сторону от средней линии рассматривается как небольшой сдвиг
нормального хода процесса.
Воздействия на процесс, которые могут быть предприняты, включают:
– проведение исследований для определения источников
специальной причины изменчивости в целях устранения, сокращения или восстановления влияния этой причины в будущем;
– регулирование процесса;
– продолжение функционирования процесса с учетом
оценки риска;
– остановку процесса и проведение корректирующих
действий до их завершения;
136
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
– в случаях когда специальные причины дают положительные последствия (например, при усовершенствовании
процесса), сохранение действия специальной причины, чтобы по возможности она стала постоянной.
При оценке состояния управляемости процесса на основе установленных правил принятия решений и данных
ограниченной выборки могут быть приняты ошибочные
решения двух родов. Ошибка первого рода возникает, когда на основе наблюдений, нанесенных на контрольную карту, принимают решение о том, что процесс не находится
в статистически управляемом состоянии и нужны корректирующие действия, в то время как на самом деле процесс
функционирует в пределах воздействия случайных причин. Следовательно, процесс ошибочно объявляют нестабильным. Вероятность такой ошибки называют ошибкой
первого рода (или -риском) и обозначают . Ошибка второго рода возникает, когда под воздействием специальной
причины процесс является нестабильным, но на основе
данных, нанесенных на контрольную карту, принимают решение о том, что процесс является стабильным. Пока данные на контрольной карте не покажут истинное состояние
процесса, его ошибочно будут считать стабильным. Вероятность такой ошибки называют ошибкой второго рода (или
-риском) и обозначают . Ошибки первого и второго рода
зависят от контрольных границ, правил принятия решения
и объема выборки, соответствующий выбор которых позволяет ограничить ошибки.
В зависимости от особенностей и характеристик процесса в контрольных картах используются различные статистики; среди которых наиболее часто используются средние
значения, размах, стандартное (среднеквадратичное) отклонение и накопленные суммы. Рекомендации по использованию контрольных карт в разных условиях приведены
в табл. 6.1.
137
6. Контрольные карты процессов
Таблица 6.1
Относительная эффективность обнаружения изменений в процессе
Причина изменения
процесса
Грубое отклонение 3 2 0 1
Сдвиг среднего 2 0 1 3
Сдвиг дисперсии 0 3 0 0
Тренд 2 0 0 3
Колебание 0 3 2 0
Примечание. Цифрами указана степень эффективности применения
контрольной карты: 3 – наибольшая; 2 – средняя; 1 – приемлемая; 0 –
неприемлемая.
Среднее Размах
Статистика контрольных карт
Стандартное
отклонение
Накопленная
сумма
В зависимости от поставленных целей применяют различные виды контрольных карт. Если необходимо достигнуть или поддерживать стабильность процесса, могут быть
использованы контрольные карты Шухарта, диаграммы кумулятивной суммы, карты экспоненциально взвешенного
скользящего среднего и карты скользящего среднего. Если
контрольные карты применяют для приемки процесса, необходимо использовать приемочные контрольные карты и др.
6.2. Контрольные карты Шухарта
6.2.1. Основные понятия
Контрольная карта Шухарта представляет собой график,
который используют для представления статистической
меры, полученной по количественным или альтернативным
данным (ГОСТ Р ИСО 7870.2–2015).
Для карт Шухарта необходимы данные, получаемые выборочно из процесса через приблизительно равные интервалы. Интервалы могут быть заданы либо по времени (например, каждый час), либо по количеству продукции (каждая
партия). Обычно данные представляют собой выборки или
138
6.2. КОНТРОЛЬНЫЕ КАРТЫ ШУХАРТА
подгруппы, состоящие из однотипных единиц продукции
или услуг, с одними и теми же контролируемыми показателями и равными объемами подгрупп. Для каждой подгруппы определяют одну или несколько характеристик, таких
как среднее арифметическое Y
размах R, стандартное отклонение s или счетную характеристику, такую как доля единиц продукции заданного класса.
Контролируемый показатель
Верхняя контрольная граница (UCL)
3•V
Центральная линия (CL)
3•V
Нижняя контрольная граница (L
)
CL
12345 67
Рис. 6.2. Общий вид контрольной карты Шухарта
Номер подгруппы
Контрольная карта Шухарта – это график значений заданной характеристики подгруппы в соответствии с номером
подгруппы. Карта имеет центральную линию (CL), соответствующую опорному значению характеристики (рис. 6.2).
При определении состояния статистической управляемости
процесса в качестве опорного значения обычно используют
среднее арифметическое используемого статистического показателя. При управлении процессом опорным значением
может быть значение характеристики, установленное в технических условиях, значение, основанное на предыдущей
информации о процессе, находившемся в управляемом со-
139
6. Контрольные карты процессов
стоянии, или намеченное целевое значение характеристики
продукции или услуги. Карта Шухарта имеет две статистически определяемые контрольные границы, расположенные
по обе стороны от центральной линии, которые называются
верхней контрольной границей (U
границей (L
CL
).
) и нижней контрольной
CL
Контрольные границы на карте Шухарта находятся
на расстоянии 3· по обе стороны от центральной линии, где
– известное стандартное отклонение совокупности или его
оценка. Шухарт принял решение использовать контрольные
границы на расстоянии 3· от центральной линии, учитывая
экономические соображения относительно баланса затрат
на поиск проблем процесса, когда такие проблемы не существуют, и невыявление проблем, когда функционирование
процесса не соответствует требованиям. Расположение границ слишком близко к центральной линии может привести
к ложному обнаружению большого количества проблем (реально не существующих), а расположение границ слишком
далеко друг от друга увеличивает риск ложного необнаружения проблем (реально имеющих место). Если статистика
подчиняется нормальному распределению, границы на расстоянии ±3· от центральной линии показывают, что приблизительно 99,7 % значений статистики попадут в эти пределы
при условии, что процесс находится в статистически управляемом состоянии. Другими словами, вероятность того, что
точка на карте окажется вне контрольных границ, когда процесс стабилен, равна приблизительно 0,003 (или в среднем 3
на 1000 случаев). Слово «приблизительно» использовано потому, что отклонения от предположений, таких как вид распределения исходных данных, оказывают влияние на значения
вероятности. Фактически выбор k при определении контрольных границ (±k·) вместо ±3· зависит от соотношения затрат на исследование и выполнение необходимых действий и
затрат, понесенных вследствие неосуществления действий.
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]