Hvordan man udfører Failure Mode, Effects & Criticality Analysis (FMECA)

Den grundlæggende antagelse, når man udfører FMECA i stedet for FMEA, er ønsket om at få en mere kvantitativ risikobestemmelse. I FMEA anvendes et mere multifunktionelt team, der anvender retningslinjer til at fastsætte alvorlighed og forekomst. FMECA udføres ved først at udfylde et arbejdsark for FMEA-processen og derefter udfylde FMECA-arbejdsarket for kritiskhed.

De generelle trin for FMECA-udvikling er som følger:

• FMEA-delen (se vores FMEA-side for flere oplysninger)
  • Definér systemet
  • Definér grundregler og antagelser til at hjælpe med at styre designet
  • Konstruer systemet Grænse- og parameterdiagrammer
  • Identificer fejltilstande
  • Analyse af fejlvirkninger
  • Determiner årsagerne til fejltilstandene
  • Før resultaterne tilbage til designet proces
• FMECA-delen
  • Overfør oplysninger fra FMEA til FMECA
  • Klassificer fejlvirkningerne efter sværhedsgrad (ændring til FMECA-sværhedsgrad)
  • Opfør kriticitetsberegninger
  • Rangér kriticiteten af fejltilstande og bestem de elementer med den højeste risiko
  • Tag afhjælpende foranstaltninger og dokumentér den resterende risiko med begrundelse
  • Følg-op på gennemførelse/effektivitet af korrigerende foranstaltninger

FMECA kan ofte blive tidskrævende, og derfor kan de tilgængelige ressourcer og teamets interesse være et problem, efterhånden som processen fortsætter. Quality-One har udviklet nedenstående FMECA-proces for at udnytte ingeniørressourcerne effektivt og sikre, at FMECA’en er blevet udviklet grundigt. Quality-Ones fremgangsmåde er som følger:

Strin 1: Udfør FMEA

FMEA’en er et godt udgangspunkt for FMECA’en. FMEA giver mulighed for kvalitative og dermed kreative input fra et tværfagligt ingeniørteam. FMEA giver de første input til konstruktionsændringer og kan sætte gang i risikoreduktionsprocessen. FMEA-oplysningerne overføres til FMECA-arbejdsarket for kritiskhed. De overførte data fra FMEA-arbejdsarket vil omfatte følgende:

• Item Identification Number
• Item / Function
• Detailed Function and / or Requirements
• Failure Modes and Causes with Mechanisms of Failure
• Mission Phase or Operational Mode (DoD specific), ofte relateret til Effects of Failure

Step 2: Bestem alvorlighedsniveau

Dernæst tildeles alvorlighedsniveauet for hver fejlvirkning. Der findes forskellige sværhedsgradstabeller, som du kan vælge imellem. Følgende anvendes i medicinske aktiviteter og i visse luftfartsaktiviteter. De faktiske beskrivelser kan ændres, så de passer til ethvert produkt- eller procesdesign. Der er generelt fire klassifikationer af alvorlighedsgrader som følger:

• Katastrofalt: Kan medføre dødsfald, permanent total invaliditet, tab på over 1 mio. dollars eller irreversible alvorlige miljøskader, der overtræder love eller regler
• Meget stor/stor indvirkning: Permanent delvis invaliditet, skader eller erhvervssygdomme, der resulterer i hospitalsindlæggelse af 3 eller flere ansatte, tab på over 200.000 USD, men under 1 mio. USD, eller reversibel miljøskade, der medfører en overtrædelse af love eller bestemmelser
• Mindre alvorlig indvirkning: Kan medføre personskader eller erhvervssygdomme, der resulterer i en eller flere tabte arbejdsdage, tab på over 10 000 USD, men under 200 000 USD, eller miljøskader, der kan afhjælpes uden overtrædelse af love eller bestemmelser, hvor genopretningsaktiviteter kan gennemføres
• Lav indvirkning: resulterer i mindre skader eller sygdom, der ikke resulterer i en tabt arbejdsdag, tab på over 2 000 $, men mindre end 10 000 $, eller minimal miljøskade

Strin 3: Sandsynlighed for fejlvirkninger

I nogle anvendelser af FMECA tildeles en beta-værdi til sandsynligheden for fejlvirkninger. FMECA-analytikeren kan også anvende en teknisk vurdering til at bestemme beta-værdien. Beta/effektsandsynligheden placeres i FMECA-arbejdsarket for kritiskhed, hvor:

• Aktuel tab / 1,00
• Sandsynligt tab / >0,10 til <1.00
• Muligt tab / >0 til =0,10
• Ingen effekt / 0

Der udvikles en fejltilstandsratio ved at tildele en andel af fejltilstanden til hver årsag. Akkumuleringen af alle årsagsværdier er lig med 1,00.

Strin 4: Sandsynlighed for forekomst (kvantitativ)

Tildel sandsynlighedsværdier for hver fejltilstand med henvisning til den valgte datakilde. Data om fejlsandsynlighed og fejlfrekvens kan findes fra flere kilder:

• Håndbog 217 er refereret, men enhver kilde til fejlfrekvensdata kan anvendes
• RAC-databaser, Concordia osv.

Hvis sandsynligheden for fejltilstand er anført (funktionel tilgang), kan flere kolonner i FMECA-arbejdsarket for kritiskhed springes over. Criticality (Cr) kan beregnes direkte. Når der ønskes fejlrater for fejltilstande og bidragende komponenter, tildeles detaljerede fejlrater for hver komponent.

Dernæst skal der tildeles komponentfejlrater (lambda). Failure Rates for hver komponent vælges fra fejlrate-kildedokumentet. Hvis der ikke er nogen fejlfrekvens til rådighed, anvendes de kvalitative værdier fra FMEA’en. FMEA kan også være en alternativ metode på nye eller innovative konstruktioner.

Driftstid (t) repræsenterer den tid eller de cyklusser, som varen eller komponenten forventes at leve. Dette er relateret til de forventede krav til driftscyklus.

Strin 5: Beregn og plot kriticitet

I FMECA beregnes kriticitet på to måder:

• Den modale kriticitet (hver fejltilstand alle årsager) = Cm
• Postens kriticitet (alle fejltilstande sammenfattet) = Cr

Formler for hver af dem er ikke angivet i denne forklaring, men essensen af elementerne i beregningen er som følger:

• Den modale kriticitet er som følger
  • Cm = Produktet af følgende:
    • Cm = Produktet af følgende:
      • Delens fejlfrekvens (lambda)
      • Effektens fejlfrekvens (beta)
      • Fejletilstandsforhold (alfa)
      • Bedriftstid (tidsenheder eller cyklusser)
    • Cr = Summen af alle Cm

    Stræk 6: Designfeedback og risikoreduktion

    Risikoreduktion er en disciplin, der er nødvendig for at reducere mulige fejl. Den identificerede risiko i kritikalitetsmatrixen er erstatning for fejl og skal behandles i samme sammenhæng som en testfejl eller en komponent eller genstand, der returneres af kunden. FMECA kræver en ændring i risikoniveauer/kriticitet efter afbødning. Der kan være behov for en fejl-/fejlfindingsstrategi, der står i forhold til risikoniveauet. En acceptabel risikostyringsstrategi omfatter følgende:

    • Midlingstiltag rettet mod kombinationer af højeste alvorlighed og sandsynlighed
    • Alle risici, hvor afhjælpning ikke lykkedes, er en kandidat til fejlsikring eller kvalitetskontrol, beskytte kunden/forbrugeren mod den potentielle fejl
      • Detektionsmetoder vælges først for fejltilstande og om muligt individuelle årsager, som ikke tillader forsendelse eller accept
    • Aktionslogfiler og “risikoregistre” med revisionshistorik føres med henblik på opfølgning og lukning af hver uønsket risiko

    Andre eksempler på FMECA-afbødningsstrategier, der bør overvejes:

    • Designændring. Tag en ny retning for designteknologien, skift komponenter og/eller gennemgå driftscyklusser med henblik på derating.
    • Valg af en komponent med en lavere lambda (fejlfrekvens). Dette kan være dyrt, medmindre det identificeres tidligt i produktudviklingen.
    • Fysisk redundans af komponenten. Denne indstilling placerer den redundante komponent i en parallelkonfiguration. Begge skal fejle samtidigt, for at fejltilstanden opstår. Hvis der er tale om et sikkerhedsproblem, kan denne mulighed kræve ikke-identiske komponenter.
    • Software redundans. Tilføjelse af et aftastningskredsløb, som kan ændre produktets tilstand. Denne mulighed reducerer ofte hændelsens alvorlighed ved at beskytte komponenterne gennem ændringer i arbejdscyklus og reducere indgangsspændinger.
    • Varslingssystem. Et skilt og / eller en buzzer / lys. Dette kræver handling af en operatør eller analytiker for at undgå en fejl eller virkningen af en fejl.
    • Detektion og fjernelse af den potentielle fejl gennem prøvning eller inspektion. Inspektionens effektivitet skal matche niveauet af alvorlighed og kritikalitet.

    Stræk 7: Udfør vedligeholdbarhedsanalyse

    Ved vedligeholdbarhedsanalyse ser på de elementer med den højeste risiko og bestemmer, hvilke komponenter der tidligst vil svigte. Der tages også hensyn til omkostningerne og tilgængeligheden af dele. Denne analyse kan påvirke placeringen af komponenterne eller elementerne, når de er i designfasen. Der skal ved konstruktionen tages hensyn til hurtig adgang, når der oftere er behov for servicerbarhed.

    • Accesspaneler, der er lette at fjerne, muliggør service af de identificerede komponenter og elementer. Dette kan begrænse nedetiden for vigtige maskiner.
    • Der udarbejdes typisk en reservedelsliste ud fra vedligeholdbarhedsanalysen.