3.2 Анализ риска отказов (fmea – анализ)

Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов (FМЕА) — это эффективный инструмент повышения качества разрабатываемых технических объектов, направленный на предотвращение дефектов или снижение негативных последствий от них. Это достигается благодаря предвидению дефектов и (или) отказов и их анализу, проводимому на этапах проектирования конструкции и производственных процессов, для доработки и улучшения конструкций и процессов, запущенных в производство.

Метод FМЕА позволяет проанализировать потенциальные дефекты, их причины и последствия, оценить риски их появления и необнаружения на предприятии и принять меры для устранения или снижения вероятности и ущерба от их появления. Это один из наиболее эффективных методов доработки конструкции технических объектов и процессов их изготовления на таких важнейших стадиях жизненного цикла продукции, как ее разработка и подготовка к производству. Применение метода FМЕА основано на следующих принципах: Командная работа. Реализация метода FМЕА осуществляется силами специально подобранной межфункциональной команды экспертов. Иерархичность. Для сложных технических объектов или процессов их изготовления анализу подвергается как объект или процесс в целом, так и их составляющие; дефекты составляющих рассматриваются по их влиянию на объект (или процесс), в который они входят. Итеративность. Анализ повторяют при любых изменениях объекта или требований к нему, которые могут привести к изменению комплексного риска дефекта. Регистрация результатов проведения FМЕА. В соответствующих отчетных документах должны быть зафиксированы результаты проведенного анализа и решения о необходимых изменениях и действиях.

В процессе FМЕА решают следующие задачи:

- составляют перечень всех потенциально возможных видов дефектов технического объекта или процесса его производства, при этом учитывают 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;

- определяют возможные неблагоприятные последствия от каждого потенциального дефекта, проводят качественный анализ тяжести последствий и количественную оценку их значимости;

- определяют причины каждого потенциального дефекта и оценивают частоту возникновения каждой причины в соответствии с предлагаемыми конструкцией и процессом изготовления, а также в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации, обслуживания, ремонта;

- оценивают достаточность предусмотренных в технологическом цикле операций, направленных на предупреждение дефектов в эксплуатации, и достаточность методов предотвращения дефектов при техническом обслуживании и ремонте; количественно оценивают возможность предотвращения дефекта путем предусмотренных операций по обнаружению причин дефектов на стадии изготовления объекта и признаков дефектов на стадии эксплуатации объекта;

- количественно оценивают критичность 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.

Алгоритм работы FМЕА-команды представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Алгоритм работы FMEA-команды

В рамках выполнения курсовой работы необходимо проделать следующие этапы:

1. Провести анализ возможных отказов объекта.

2. Составить диаграмму Исикава для выявленных отказов (рисунок 3.2).

3. Определить базовый ПЧР изделия.

4. Определить ПРЧ для факторов 2-го уровня и усредненный ПЧР для анализируемых отказов.

5. Построить диаграмму Парето для факторов 1-го уровня.

6. Выявить наиболее значимые отказы, на устранение которых следует обратить особое внимание на этапе проектирования.

Рисунок 3.2– Диаграмма Исикавы факторов, вызывающих отказ автомобиля

Каждый параметр проектирования оценивают по трем критериям:

• значимость (S);

• вероятность возникновения (O);

• вероятность обнаружения (D).

После получения экспертных оценок S, О, D вычисляют приоритетное число риска ПЧР по формуле:

ПЧР =S х O х D (1)

Таблица 3.1 - Рекомендуемая шкала баллов значимости S для FМЕА конструкции

Последствие	Критерий значимости последствия	Балл S
Опасное без предупреждения	Очень высокий ранг значимости, когда вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы объекта и/или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии без предупреждения	10
Опасное с предупреждением	Весьма высокий ранг значимости, когда вид потенциального дефекта ухудшает безопасность работы объекта или вызывает несоответствие обязательным требованиям безопасности и экологии с предупреждением	9
Очень важное	Объект /узел неработоспособен с потерей основной функции	8
Важное	Объект /узел работоспособен, но снижен уровень эффективности. Потребитель неудовлетворен	7
Умеренное	Объект/узел работоспособен, но системы комфорта/удобства неработоспособны. Потребитель испытывает дискомфорт	6
Слабое	Объект/узел работоспособен, но система(ы) комфорта/удобства работают малоэффективно. Потребитель испытывает некоторое неудовлетворение	5
Очень слабое	Отделка и шумность изделия не соответствуют ожиданиям потребителя. Дефект замечает большинство потребителей	4
Незначительное	Отделка/шумность изделия не соответствуют ожиданиям потребителя. Дефект замечает средний потребитель	3
Очень незначительное	Отделка/шумность изделия не соответствуют ожиданиям потребителя. Дефект замечают придирчивые потребители	2
Отсутствует	Нет последствия	1
Примечание — «Опасное с предупреждением» — такое последствие, о возможности наступления которого потребитель (пользователь, оператор) предупреждается заранее световым, звуковым или другим индикатором. В ряде случаев предотвратить наступление дефекта с его последствием невозможно или технически нецелесообразно, но легко осуществить предупреждение о наступлении в ближайшее время такого дефекта (например, износ колодок тормозов, падение уровня тормозной жидкости т. п.).

Таблица 3.2 - Рекомендуемая шкала для выставления балла возникновения О (FМЕА конструкции)

Вероятность дефекта	Возможные частоты дефектов	Балл О
Очень высокая: дефект почти неизбежен	Более 1 из 2 » 1 из 3	10 9
Высокая: повторяющиеся дефекты	Более 1 из 8 » 1 из 20	8 7
Умеренная: случайные дефекты	Более 1 из 80 » 1 из 400 » 1 из 2000	6 5 4
Низкая: относительно мало дефектов	Более 1 из 15000 » 1 из 150000	3 2
Малая: дефект маловероятен	Менее 1 из 1 500 000	1

Таблица 3.3 - Рекомендуемая шкала для выставления балла обнаружения D (FМЕА конструкции)

Обнаружение	Критерии: правдоподобность обнаружения при проектируемом контроле	Балл D
Абсолютная неопределенность	Проектируемый контроль не обнаружит и (или) не может обнаружить потенциальные причину/механизм и последующий вид дефекта, или контроль не предусмотрен	10
Очень плохое	Очень плохие шансы обнаружения потенциальных причины/ механизма и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле	9
Плохое	Плохие шансы обнаружения потенциальных причины/механизма и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле	8
Очень слабое	Очень ограниченные шансы обнаружения потенциальных причины/механизма и последующего вида дефекта при предпо­лагаемом контроле	7
Слабое	Ограниченные шансы обнаружения потенциальных причины/механизма и последующего вида дефекта при предпо­лагаемом контроле	6
Умеренное	Умеренные шансы обнаружения потенциальных причины/ механизма и последующего вида дефекта при предполагаемом контроле	5
Умеренно хорошее	Умеренно высокие шансы обнаружения потенциальных причины/механизма и последующего вида дефекта при проектируемом контроле	4
Хорошее	Высокие шансы	3
Очень хорошее	Очень высокие шансы	2
Почти наверняка	Проектируемые действия (контроль) почти наверняка обнаруживают потенциальную причину и последующий вид дефекта	1

Базовый ПЧР рассчитывается для объекта на основе статистических данных:

ПЧР =S х O х D=5 х 3 х 3=45 (2)

Таблица 3.4 - ПЧР для факторов 2-го уровня и усредненный ПЧР для анализируемых отказов

№	Фактор	Послед-ствие	Балл S	Вероятность появления	Балл O	Обнару-жение	Балл D	ПЧР
Отказ тормозов
1	Неисправность механизма торможения	Слабое	5	Умеренная: случайные дефекты	6	Хорошее	3	90
2	Отсутствие тормозной жидкости	Отсутствует	1	Низкая: относительно мало дефектов	2	Очень хорошее	2	4
								47
Выход из строя системы управления
1	…	…
2
Максимальное ПЧР								32

Рисунок 3.3 – Диаграмма Парето

По предложенным этапам необходимо провести анализ потенциальных отказов объекта.