Wie führt man eine Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Kritikalitätsanalyse (FMECA)

Die Grundannahme bei der Durchführung einer FMECA anstelle einer FMEA ist der Wunsch nach einer quantitativeren Risikobestimmung. Bei der FMEA wird ein mehr funktionsübergreifendes Team eingesetzt, das Leitlinien zur Festlegung von Schweregrad und Auftreten verwendet. Die FMECA wird durchgeführt, indem zunächst ein FMEA-Prozess-Arbeitsblatt und dann das FMECA-Kritikalitätsarbeitsblatt ausgefüllt wird.

Die allgemeinen Schritte für die FMECA-Entwicklung sind wie folgt:

• FMEA Teil (siehe unsere FMEA Seite für weitere Details)
  • Definieren Sie das System
  • Definieren Sie Grundregeln und Annahmen, um den Entwurf zu unterstützen
  • Konstruieren Sie das System Randdiagramme und Parameterdiagramme
  • Fehlermodi identifizieren
  • Fehlereffekte analysieren
  • Ursachen der Fehlermodi bestimmen
  • Ergebnisse in den Entwurfsprozess zurückführen Prozess
• FMECA Teil
  • Informationen aus der FMEA in die FMECA übertragen
  • Die Fehlereffekte nach Schweregrad klassifizieren (Wechsel zu FMECA Schweregrad)
  • Durchführen Kritikalitätsberechnungen durchführen
  • Die Kritikalität der Fehlermodi einstufen und die Elemente mit dem höchsten Risiko bestimmen
  • Minderungsmaßnahmen ergreifen und das verbleibende Risiko mit Begründung dokumentieren
  • Follow-Nachverfolgung der Umsetzung/Wirksamkeit von Korrekturmaßnahmen

FMECA kann oft sehr zeitaufwendig sein, so dass die verfügbaren Ressourcen und das Interesse des Teams im weiteren Verlauf des Prozesses ein Problem darstellen können. Quality-One hat den folgenden FMECA-Prozess entwickelt, um die technischen Ressourcen effektiv zu nutzen und sicherzustellen, dass die FMECA gründlich entwickelt wurde. Die Vorgehensweise von Quality-One ist wie folgt:

Schritt 1: Durchführung der FMEA

Die FMEA ist ein guter Ausgangspunkt für die FMECA. Die FMEA ermöglicht qualitative und damit kreative Beiträge von einem multidisziplinären Ingenieurteam. Die FMEA liefert den ersten Input für Konstruktionsänderungen und kann den Risikominderungsprozess in Gang setzen. Die FMEA-Informationen werden in das FMECA-Kritikalitätsarbeitsblatt übertragen. Die aus dem FMEA-Arbeitsblatt übertragenen Daten umfassen:

• Einzelteil-Identifikationsnummer
• Einzelteil/Funktion
• Detaillierte Funktion und / oder Anforderungen
• Ausfallmodi und -ursachen mit Ausfallmechanismen
• Missionsphase oder Betriebsmodus (DoD-spezifisch), oft in Verbindung mit den Auswirkungen des Ausfalls

Schritt 2: Bestimmung des Schweregrads

Nächste Stufe: Zuweisung des Schweregrads für jeden Ausfalleffekt. Es gibt verschiedene Schweregradtabellen, aus denen Sie auswählen können. Die folgende Tabelle wird in der Medizin und in einigen Bereichen der Luft- und Raumfahrt verwendet. Die tatsächlichen Beschreibungen können geändert werden, um sie an jedes Produkt oder jeden Prozess anzupassen. Im Allgemeinen gibt es vier Schweregradklassifizierungen wie folgt:

• Katastrophal: Könnte zum Tod, zu dauerhafter Vollinvalidität, zu Verlusten von mehr als 1 Mio. $ oder zu irreversiblen schweren Umweltschäden führen, die gegen Gesetze oder Vorschriften verstoßen
• Schwerwiegende/hohe Auswirkungen: Dauerhafte Teilinvalidität, Verletzungen oder Berufskrankheiten, die zu einem Krankenhausaufenthalt von 3 oder mehr Personen führen, Verluste von mehr als 200.000 $, aber weniger als 1 Mio. $, oder reversible Umweltschäden, die eine Verletzung von Gesetzen oder Vorschriften verursachen
• Mindere Auswirkungen: Könnte zu Verletzungen oder Berufskrankheiten führen, die zu einem oder mehreren verlorenen Arbeitstagen führen, zu einem Schaden von mehr als 10.000 $, aber weniger als 200.000 $, oder zu reversiblen Umweltschäden ohne Verletzung von Gesetzen oder Vorschriften, wenn Wiederherstellungsmaßnahmen durchgeführt werden können
• Geringe Auswirkungen: Geringfügige Verletzungen oder Krankheiten, die nicht zu einem verlorenen Arbeitstag führen, Verluste von mehr als 2.000 $, aber weniger als 10.000 $, oder minimale Umweltschäden

Schritt 3: Fehlereffektwahrscheinlichkeit

In einigen Anwendungen der FMECA wird der Fehlereffektwahrscheinlichkeit ein Beta-Wert zugewiesen. Der FMECA-Analyst kann den Beta-Wert auch nach seinem technischen Urteilsvermögen bestimmen. Das Beta / die Effektwahrscheinlichkeit wird in das FMECA-Arbeitsblatt für Kritikalität eingetragen, wobei:

• Ist-Schaden / 1,00
• Wahrscheinlicher Schaden / >0,10 bis <1.00
• Möglicher Verlust / >0 bis =0,10
• Keine Auswirkung / 0

Ein Ausfallmodusverhältnis wird entwickelt, indem jeder Ursache ein Anteil des Ausfallmodus zugeordnet wird. Die Summe aller Ursachenwerte ist gleich 1,00.

Schritt 4: Auftretenswahrscheinlichkeit (quantitativ)

Zuweisung von Wahrscheinlichkeitswerten für jeden Ausfallmodus unter Bezugnahme auf die ausgewählte Datenquelle. Daten zur Ausfallwahrscheinlichkeit und Ausfallrate können aus verschiedenen Quellen stammen:

• Das Handbuch 217 wird herangezogen, es kann jedoch jede beliebige Quelle für Ausfallratendaten verwendet werden
• RAC-Datenbanken, Concordia usw.

Wenn die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgelistet ist (funktionaler Ansatz), können mehrere Spalten des FMECA-Arbeitsblatts zur Kritikalität übersprungen werden. Die Kritikalität (Cr) kann direkt berechnet werden. Wenn Ausfallraten für Fehlermodi und beitragende Komponenten erwünscht sind, werden detaillierte Ausfallraten für jede Komponente zugewiesen.

Als nächstes müssen wir die Komponentenausfallrate (Lambda) zuweisen. Die Ausfallraten für jede Komponente werden aus dem Ausfallraten-Quelldokument ausgewählt. Wenn keine Ausfallrate verfügbar ist, werden die qualitativen Werte aus der FMEA verwendet. Die FMEA kann auch eine alternative Methode für neue oder innovative Konstruktionen sein.

Die Betriebszeit (t) stellt die Zeit oder die Zyklen dar, die der Gegenstand oder die Komponente voraussichtlich leben wird. Sie steht im Zusammenhang mit den erwarteten Einschaltdaueranforderungen.

Schritt 5: Berechnung und Darstellung der Kritikalität

In FMECA wird die Kritikalität auf zwei Arten berechnet:

• Die modale Kritikalität (jeder Fehlermodus, alle Ursachen) = Cm
• Die Kritikalität des Elements (alle Fehlermodi zusammengefasst) = Cr

Die Formeln der einzelnen Methoden werden in dieser Erklärung nicht angegeben, aber die Elemente der Berechnung sind im Wesentlichen wie folgt:

• Cm = Das Produkt aus den folgenden:
  • Ausfallrate des Teils (Lambda)
  • Ausfallrate des Effekts (Beta)
  • Ausfallmodus-Verhältnis (Alpha)
  • Betriebszeit (Zeiteinheiten oder Zyklen)
• Cr = Die Summe aller Cm

Schritt 6: Design-Feedback und Risikominderung

Risikominderung ist eine Disziplin, die erforderlich ist, um mögliche Fehler zu reduzieren. Das in der Kritikalitätsmatrix identifizierte Risiko ist der Ersatz für einen Ausfall und muss im gleichen Kontext behandelt werden wie ein Testfehler oder ein vom Kunden zurückgegebenes Bauteil oder Element. FMECA erfordert eine Änderung des Risikoniveaus / der Kritikalität nach der Risikominderung. Eine dem Risikoniveau angemessene Strategie zur Erkennung von Defekten / Fehlern kann erforderlich sein. Eine akzeptable Risikomanagementstrategie umfasst Folgendes:

• Minderungsmaßnahmen, die auf die Kombinationen mit dem höchsten Schweregrad und der höchsten Wahrscheinlichkeit gerichtet sind
• Jedes Risiko, bei dem die Minderungsmaßnahmen nicht erfolgreich waren, ist ein Kandidat für eine Fehlersicherung oder Qualitätskontrolle, Schutz des Kunden/Verbrauchers vor dem potenziellen Fehler
  • Es werden zuerst Nachweismethoden für Fehlermodi und, wenn möglich, einzelne Ursachen gewählt, die den Versand oder die Abnahme nicht zulassen
• Maßnahmenprotokolle und „Risikoregister“ mit Revisionshistorie werden zur Nachverfolgung und Schließung jedes unerwünschten Risikos geführt

Weitere Beispiele für FMECA-Minderungsstrategien, die zu berücksichtigen sind:

• Änderung der Konstruktion. Verändern Sie die Konstruktionstechnologie, ändern Sie Komponenten und/oder überprüfen Sie die Arbeitszyklen für eine Leistungsminderung.
• Wählen Sie eine Komponente mit einem niedrigeren Lambda (Ausfallrate). Dies kann teuer werden, wenn es nicht frühzeitig in der Produktentwicklung erkannt wird.
• Physikalische Redundanz der Komponente. Bei dieser Option wird die redundante Komponente in einer parallelen Konfiguration angeordnet. Beide müssen gleichzeitig ausfallen, damit der Ausfallmodus eintritt. Wenn Sicherheitsbedenken bestehen, kann diese Option nicht identische Komponenten erfordern.
• Software-Redundanz. Das Hinzufügen einer Sensorschaltung, die den Zustand des Produkts ändern kann. Diese Option verringert oft die Schwere des Ereignisses, indem sie die Komponenten durch Änderungen des Arbeitszyklus schützt und die Eingangsbelastungen reduziert.
• Warnsystem. Ein Hinweisschild und / oder ein Summer / Licht. Dies erfordert Maßnahmen durch einen Bediener oder Analytiker, um einen Fehler oder die Auswirkungen eines Fehlers zu vermeiden.
• Erkennung und Beseitigung des potenziellen Fehlers durch Prüfung oder Inspektion. Die Wirksamkeit der Inspektion muss dem Schweregrad und der Kritikalität entsprechen.

Schritt 7: Durchführen einer Wartbarkeitsanalyse

Die Wartbarkeitsanalyse befasst sich mit den risikoreichsten Teilen und ermittelt, welche Komponenten am ehesten ausfallen werden. Auch die Kosten und die Verfügbarkeit von Teilen werden berücksichtigt. Diese Analyse kann sich auf die Position der Komponenten oder Elemente in der Entwurfsphase auswirken. Bei der Konstruktion ist ein schneller Zugang zu berücksichtigen, wenn eine Wartung häufiger erforderlich ist.

• Zugangspaneele, die leicht zu entfernen sind, ermöglichen die Wartung der ermittelten Komponenten und Teile. Dies kann die Ausfallzeiten wichtiger Maschinen begrenzen.
• Eine Ersatzteilliste wird in der Regel aus der Wartbarkeitsanalyse erstellt.