تحليل حالات خرابی و اثرات (FMEA) و تحليل حالات خرابی و اثرات و حساسيت (FMECA)
بررسي اجمالی
تحليل حالات خرابی و اثرات (FMEA) تكنيكي است كه مورد استفاده براي شناسايي مسيرهايي كه اجزا، سيستم ها يا فرآيندهايي است كه مي توانند منجر به عدم موفقيت تحقق اهداف طراحي شوند.
FMEA شناسايي مي كند:
- كليه حالات خرابي قسمت هاي مختلف سيستم (حالت خرابي آن چيزي است كه در شكست يا فعاليت ناصحيح مشاهده مي شود)؛
- اثراتي كه اين خرابي ها مي توانند بر روي سيستم داشته باشند؛
- مكانيسم خرابي؛
- چگونگي اجتناب از خرابي ها، و يا تسكين اثرات خرابي ها بر سيستم.
FMECA بسط FMEA است كه هر حالت خرابي كه شناسايي مي شود مطابق اهميت و حساسيت رتبه بندي مي شود.
اين تحليل حساسيت معمولاً كيفي يا نيمه كمي است اما مي تواند با نرخ شكست واقعي كمي شود.
كاركرد
كاربردهاي مختلفي براي FMEA وجود دارد: Design (or product) FMEA كه براي اجزا و محصولات استفاده می شود، FMEA System كه براي سيستم ها استفاده ميشود، FMEA Process كه براي فرآيندهاي توليد و مونتاژ استفاده مي شود، FMEA Service و FMEA Software .
FMECA/FMEA ممكن است در طول طراحي، ساخت يا عمليات سيستم فيزيكي استفاده شود.
براي افزايش قابليت اطمينان، معمولاً تغييرات در مرحله طراحي آسانتر اجرا مي شوند. FMEA و FMECA همچنين مي توانند در فرآيندها و رويه ها استفاده شود. براي مثال، براي شناسايي خطاهاي پزشكي بالقوه در سيستم هاي سلامت و خرابي در رويه هاي نگه داري استفاده مي شود.
FMECA/FMEA مي تواند استفاده شود براي:
- پشتيباني از انتخاب طراحي هاي جايگزين با قابليت اطمينان بالا،
- تضمين اينكه كليه حالات خرابي سيستم ها يا فرآيندها و اثرات آنها برموفقيت عمليات درنظر گرفته مي شود،
- شناسايي حالات خطاهاي انساني و اثرات،
- اساسي براي آزمون برنامه ريزي و نگهداري سيستم هاي فيزيكي،
- بهبود طراحي رويه ها و فرآيندها،
- فراهم آوردن اطلاعات كيفي يا كمي براي تكنيك هاي تحليل مانند تحليل درخت خطا.
FMEA و FMECA مي تواند ورودي هايي را براي تكنيك هاي تحليل ديگر همچون تحليل درخت خطا در سطح كيفي يا كمي فراهم مي آورد.
ورودي ها
FMEA و FMECA به اطلاعاتي در مورد اجزاي سيستم با جزئيات كافي براي تحليل مفهومي راه هاي ممكن خرابي هر عضو نياز دارد. براي FMEA Design دقيق، اجزا ممكن است دقتي در سطح مؤلفه هاي انحصاري داشته باشد، در صورتي كه براي FMEA System ،اجزا ممكن است در سطح بالاتري تعريف شوند.
اطلاعات ميتواند شامل:
- نقشه ها يا فلوچارت سيستمي كه تحليل مي شود، يا اجزا، يا مراحل فرآيند؛
- درك از عملكرد هر مرحله از فرآيند يا اجزا سيستم؛
- جزئيات محيطي و ديگر پارامترها كه مي تواند بر عمليات اثرگذار باشد؛
- درك از نتايج خرابي خاصي؛
- اطلاعات تاريخي خرابي ها شامل داده هاي نرخ خرابي در دسترس.
فرآيند
فرآيند FMEA شامل:
الف. تعريف حيطه ها و اهداف مطالعه؛
ب. گردآوري تيم؛
ت. درك سيستم/فرآيند كه براي FMECA برقرار مي شود؛
ث. تجزيه سيستم به اجزا يا مراحل آن؛
ج. تعريف كاركرد هر مرحله يا جز؛
ح. براي كليه اجزا يا مراحل ليست زير شناسايي مي شود:
- چگونه هر قسمت امكان خرابي دارد؟
- چه مكانيسمي مي تواند اين حالات خرابي را توليد كند؟
- اگر شكست اتفاق بيافتد، اثرات چه چيزي است؟
- آيا خرابي بي ضرر يا آسيب رسان است؟
- چگونه خرابي شناسايي مي شود؟
خ. شناخت ويژگي هاي ذاتي طراحي براي جبران خرابي ها.
براي FMECA ،تيم مطالعه هر حالت خطر شناسايي شده را با توجه به حساسيت آن طبقه بندي مي كند.
چندين راه براي انجام آن وجود دارد. روش هاي معمول شامل:
- حالت حساسيت شاخص
- سطح ريسک
- عدد اولويت ريسک
مدل حساسيت، اندازه گيري احتمالي است كه حالت به عنوان نتيجه خرابي در كل سيستم درنظر مي گيرد. اينگونه تعريف مي شود:
احتمال اثرات خرابي * نرخ حالت خرابي* زمان فعاليت سيستم
اين روش اغلب براي خرابي تجهيزات كه هركدام از اين شرايط به صورت كمي تعريف شده و حالات خرابي پيامدهاي يكساني دارند، استفاده مي شود.
سطح ريسك از تركيب پيامدهاي حالت خرابي و احتمال خرابي به دست مي آيد. زماني كه پيامدهاي حالات خرابي مختلف، متفاوت است اين حالت استفاده مي شود و مي تواند بر تجهيزات
سيستم يا فرآيند اجرا شود. سطح ريسك مي تواند به صورت كيفي، نيمه كمي يا كمي بيان شود.
عدد اولويت ريسك (RPN) اندازه گيري نيمه كمي حساسيت است كه توسط ضرب اعداد از مقياس رتبه اي (معمولاً بين 1 تا 10) براي پيامدهاي خرابي، احتمال خرابي و توانايي شناسايي مسئله به دست مي آيد. (اگر خرابي سخت شناسايي شود، اولويت بالايي دارد.) اين روش اغلب در كاربردهاي تضمين كيفيت استفاده مي شود.
هنگامي كه حالات و مكانيسم خرابي شناسايي شد، اقدامات اصلاحي مي تواند براي حالات خرابي مهم تر تعريف و اجرا شوند.
FMEA در گزارشي مستند مي شود و شامل موارد زير است:
- جزئيات سيستمي كه تحليل شده است؛
- روشي كه فعاليت ها انجام شده است؛
- فرضياتي كه در تحليل درنظر گرفته شده است؛
- منابع داده؛
- نتايج، شامل برگه هاي تكميل شده؛
- حساسيت و روش شناسي كه براي تعاريف استفاده شده است؛
- هر پيشنهادي براي تحليل بيشتر، تغييرات طراحي يا ويژگي هاي براي آزمون طرح و غيره.
بعد از آنكه فعاليت ها به صورت كامل انجام شد، سيستم ممكن است توسط سيكل ديگري از FMEA باز ارزيابي شود.
خروجي ها
خروجي ها اصلي FMEA ليست حالات خرابي، مكانيسم ها و اثرات خرابي براي هر جز يا مرحله سيستم يا فرآيند است (مي تواند شامل اطلاعاتي در مورد احتمال خرابي بر روي سيستم باشد). اطلاعاتي درباره علل خرابي ها و پيامدهاي آن بر روي كل سيستم داده مي شود. خروجي هاي FMECA شامل رتبه بندي اهميت بر اساس احتمال خرابي سيستم، سطح ريسك ناشي شده از حالت خرابي يا تركيبي از سطح ريسك و «توانايي شناسايي» حالت خرابي است.
FMECA مي تواند نتايج كمي داشته باشد، اگر داده هاي نرخ خرابي و پيامدهاي كمي استفاده شده باشد.
نقاط قوت و محدوديت ها
نقاط قوت FMECA/FMEA شامل موارد زير است:
- استفاده گسترده براي حالات خطا انساني، تجهيزات و سيستم ها و براي سخت افزارها، نرم افزارها و رويه ها؛
- شناسايي حالات خرابي اجزا، علل و اثرات آنها بر روي سيستم و ارائه آنها در به صورتي كه به آساني خوانا باشد؛
- اجتناب از تغييرات پرهزينه تجهيزات در سرويس توسط شناسايي سريع مسئله در فرآيند طراحي؛
- شناسايي حالات نقطه اي شكست و الزامات براي ايمني و تقويت سيستم؛
- فراهم كردن ورودي براي توسعه برنامه پايش توسط برجسته كردن ويژگي هاي كليدي كه بايد پايش شوند.
محدوديت ها شامل موارد زير است:
- آنها فقط مي توانند براي شناسايي حالت خرابي استفاده شوند، نه تركيبي از حالات خرابي؛
- اگر بهاندازه كافي متمركز و كنترل شده نباشد، مطالعات مي تواند زمانبر و پرهزينه باشد؛
- براي سيستم هاي پيچيده چند سطحي مي توانند سخت و خسته كننده باشند.
سند مرجع
IEC 60812, Analysis techniques for system reliability – Procedures for failure mode and
effect analysis (FMEA)
