Диссертация Соколов (1203519), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Метод FMEA помогает идентифицировать:

• все виды отказов различных частей и компонентов системы (видами отказа могут быть скрытый отказ, конструктивный отказ, производственный отказ и т.д., которые приводят к нарушению работоспособного состояния частей и/или компонентов системы);

• последствия отказов для системы;

• механизмы отказа;

• способы достижения безотказной работы и/или смягчения последствий для системы.

В зависимости от объекта исследования выделяют несколько вариантов метода: FMEA проекта или продукции, FMEA процесса, применяемый для анализа производственных и сборочных процессов, FMEA системы, FMEA услуги и FMEA программного обеспечения.

Метод FMEA может быть применен на стадиях проектирования, производства и эксплуатации производственной системы. Однако для повышения надежности внесение изменений на стадии проектирования системы является более эффективным. Методы FMEA и

FMECA также могут быть применены к процессам и процедурам. Например, эти методы применяют для выявления возможности медицинских ошибок и дефектов в процессе технического обслуживания.

Методы FMEA/FMECA могут быть использованы:

• при выборе из альтернативных вариантов проекта с высокой надежностью;

• для исследования всех видов отказов систем и процессов и их влияния на безотказность исследуемого объекта;

• для идентификации последствий ошибок персонала (влияние человеческого фактора);

• при планировании проверок (тестов) и технического обслуживания технических систем;

• для улучшения проектов процедур и процессов;

• для получения качественной или количественной информации для других методов анализа, таких как анализ дерева неисправностей.

Результаты методов FMEA и FMECA могут быть использованы в качестве качественных и количественных входных данных для других методов исследований, таких как анализ дерева неисправностей.

Для выполнения методов FMEA и FMECA необходима подробная информация об элементах системы, достаточная для анализа способов и путей развития отказа каждого элемента. Для детального применения метода

FMEA к проекту элемент системы может быть рассмотрен на уровне его компонентов, в то время как для FMEA системы в целом элементы системы могут быть определены на укрупненном уровне (в виде блоков и подсистем).

Информация может включать:

• чертежи и блок-схемы анализируемой системы и ее компонентов или этапы процесса;

• информацию о функционировании каждого этапа процесса или компонента системы;

• подробное описание экологических и других параметров, которые могут влиять на функционирование системы;

• сведения о результатах отказов;

• хронологические данные об отказах, включая доступные данные об интенсивности отказов.

Процесс FMEA включает в себя следующие основные этапы:

1. Определение области применения и целей исследования.

2. Формирование рабочей группы.

3. Изучение системы/процесса, для которых применяют метод FMECA.

4. Деление системы на компоненты или этапы;

5. Определение функции каждого этапа или компонента.

6. Определение для каждого компонента или этапа:

• возможных отказов и их причин;

• механизмов, приводящих к данным видам отказа;

• последствий отказов;

• уровень безопасности или разрушительности последствий отказа;

• способы обнаружения отказа.

7) Идентификация особенностей проекта, позволяющих компенсировать отказ.

При выполнении метода FMECA рабочая группа дополнительно классифицирует каждый из идентифицированных видов отказа в соответствии с его критичностью. Существует несколько способов выполнения анализа критичности отказов.

Общепринятый метод включает определение:

• показателя критичности вида отказа;

• уровня риска;

• ранга приоритетности риска.

Модель критичности вида отказа есть мера возможности того, что исследуемый вид отказа компонента приведет к отказу системы в целом.

Критичность отказа определяют как произведение вероятности последствий отказа на интенсивность вида отказа и на время функционирования системы.

Данную формулу часто применяют к отказам оборудования в ситуации, когда каждый из этих показателей может быть определен количественно, и виды отказа имеют одинаковые последствия.

Уровень риска определяют, как сочетание последствий вида отказа и вероятности данного отказа. Уровень риска может быть использован в ситуации, когда последствия разных видов отказа различны, и применим к системам и процессам, связанным с оборудованием. Уровень риска может быть представлен в качественном, смешанном или количественном виде.

Ранг приоритетности риска (RPN- Risk Priority Number ) является смешанной мерой критичности отказа, его рассчитывают путем умножения ранга значимости последствий отказа (обычно от 1 до 10) на вероятность отказа и возможность выявления проблемы. Если отказ трудно обнаружить, то ему обычно уделяют больше внимания и придают первостепенное значение. Этот метод используют чаще всего в процессе обеспечения качества.

С момента идентификации видов отказа и механизмов их возникновения следует определить и внедрить корректирующие действия для наиболее существенных видов отказа.

Результаты выполнения метода FMEA должны быть документированы в виде отчета, который должен содержать:

• подробное описание исследованной системы;

• способы, использованные для выполнения анализа;

• предположения, сделанные в процессе выполнения анализа;

• источники данных;

• полученные результаты, включая заполненные контрольные листы;

• критичность (если требуется) и методы, использованные для ее определения;

• рекомендации для дальнейших исследований, изменения проекта или особенности, которые необходимо включить в планы проверок, испытаний и т.д.

Система может быть повторно оценена в другом цикле FMEA, после того как все необходимые действия по проведению анализа будут завершены.

Первичными выходными данными метода FMEA являются перечень видов отказа, механизмов возникновения отказа и его последствий для каждого компонента системы или этапа процесса (которые могут включать в себя информацию о вероятности отказа). К выходным данным также относят информацию о причинах и последствиях отказа для системы в целом.

Выходные данные метода FMECA включают результаты ранжирования значимости отказов на основе оценки вероятности отказа системы, уровня риска возникновения данного вида отказа или комбинации уровня риска и "возможности обнаружения" вида отказа. Метод FMECA может быть полезен для получения количественных выходных данных при использовании количественных данных об интенсивности отказов и их последствиях.

Преимуществами метода FMEA/FMECA являются следующие:

• метод применим к видам отказов, связанных с ошибками персонала, нарушением работоспособности оборудования и работы систем программного обеспечения, и процессов.

• метод позволяет идентифицировать виды отказов компонентов, причины этих отказов и их последствия для системы и представить их в удобной для пользователя форме.

• применение метода помогает избежать дорогостоящих модификаций оборудования при техническом обслуживании за счет идентификации и устранения проблем на ранних стадиях этапа проектирования.

• метод позволяет идентифицировать виды отказов в отдельной точке и установить требования к резервированию и системе безопасности.

• метод дает возможность получить входные данные для разработки программ мониторинга, предоставляя информацию о необходимых объектах мониторинга и их особенностях.

Недостатками метода являются следующие:

• метод FMEA/FMECA может быть использован только для идентификации отдельных отказов, а не их сочетания.

• без адекватного контроля и специальной направленности, исследования могут быть трудоемкими и дорогостоящими.

• применение метода FMEA/FMECA может быть трудоемким и длительным для сложных многоуровневых систем.

1.3.4 Анализ дерева неисправностей

Анализ дерева неисправностей FTA( Fault Tree Analysis) - метод идентификации и анализа факторов, которые могут способствовать возникновению исследуемого нежелательного события (называемого конечным событием). С помощью дедукции исследуемые факторы идентифицируют, выстраивают их логическим образом и представляют на диаграмме в виде дерева, которое отображает эти факторы и их логическую связь с конечным событием.

Факторами, указанными в дереве неисправностей, могут быть события, связанные с отказами компонентов компьютерного оборудования, ошибками человека или другими событиями, которые могут привести к нежелательному событию. Пример FTA приведен на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 Пример метода FTA

Метод дерева неисправностей может быть использован для определения качественной оценки при идентификации причин отказа и путей, приводящих к конечному событию, и количественной оценки при вычислении вероятности конечного события, если известны значения вероятностей начальных событий.

Данный метод может быть использован на стадии проектирования системы для идентификации причин отказа, и, следовательно, выбора варианта проекта. Метод FTA может быть использован на стадии производства для идентификации видов основных отказов и относительной значимости путей, приводящих к конечному событию. Дерево неисправностей может быть также использовано для анализа сочетания событий, приведшего к возникновению исследуемого отказа.

Для качественного анализа необходимо хорошее знание системы и понимание причин отказа, а также понимание того, как система может выйти из строя. Для анализа полезно использование детальных схем дерева неисправностей. Для проведения количественного анализа необходимы данные об интенсивности или вероятности отказа всех основных событий, указанных в дереве неисправностей.

Выделяют следующие этапы разработки диаграммы дерева неисправностей:

• определение конечного события, которое необходимо проанализировать. Это может быть отказ или более общие последствия отказа. После того как последствия отказа проанализированы, в дерево неисправностей может быть включена часть, относящаяся к сокращению интенсивности и последствий отказа;

• идентификация возможных причин или видов отказов, приводящих к конечному событию, начиная с конечного события;

• анализ идентифицированных видов и причин отказа для определения того, что конкретно привело к отказу;

• последовательная идентификация нежелательного функционирования системы с переходом на более низкие уровни системы, пока дальнейший анализ не станет нецелесообразным. В технической системе это может быть уровень отказа компонентов. События и факторы на самом низком уровне анализируемой системы называют базисными событиями;

• оценка вероятности базисных событий (если применимо) и последующий расчет вероятности конечного события. Для обеспечения достоверности количественной оценки следует показать, что полнота и качество входных данных для каждого элемента достаточны для получения выходных данных необходимой достоверности. В противном случае дерево неисправностей недостаточно достоверно для анализа вероятности, но может быть полезным для исследования причинно-следственных связей.

При определении количественной оценки дерево неисправностей может быть упрощено при помощи Булевой алгебры, что позволяет учесть дублирующие виды отказов. Кроме количественной оценки вероятности конечного события метод позволяет идентифицировать набор минимальных сечений, приводящих к конечному событию, и рассчитать их влияние на конечное событие. За исключением простых случаев, для построения диаграммы обычно применяют пакет прикладных программ, позволяющий производить расчеты в ситуациях, когда присутствуют повторяющиеся события в нескольких местах дерева неисправностей и когда необходимо вычислить минимальные сечения. Использование программного обеспечения гарантирует последовательность и правильность выполнения метода и возможность его верификации.

Выходными данными анализа дерева неисправностей являются:

• наглядное представление путей возникновения конечного события и

• взаимодействующих путей в ситуации, когда одновременно могут произойти два или более событий;

• набор минимальных сечений (возникновения путей отказа системы) и оценка вероятности отказа системы для каждого сечения;

• оценка вероятности конечного события.

Преимуществами FTA являются следующие:

• предоставление точного, систематизированного и гибкого подхода

• позволяет анализировать разнообразные факторы, включая действия персонала и физические явления;

• применение подхода "сверху вниз" позволяет рассматривать воздействия тех отказов, которые непосредственно связаны с конечным событием;

• применение особенно целесообразно для анализа систем, допускающих подключение большого количества устройств и взаимодействие с ними (систем, имеющих множественные интерфейсы);

• графическое представление позволяет упростить понимание функционирования системы и рассматриваемых факторов, но поскольку древовидные схемы зачастую весьма громоздки, их обработка может потребовать применения компьютерных программ, что обеспечивает возможность рассмотрения более сложных логических взаимосвязей (например, с использованием логических операций "И-НЕ" и "НЕ-И"), но при этом затрудняет верификацию дерева неисправностей;

• логический анализ дерева неисправностей и определение набора минимальных сечений полезны при идентификации простых путей отказа в сложных системах, где комбинации событий могут привести к возникновению конечного события.

Недостатками метода являются следующие:

• неопределенность оценок вероятностей базисных событий влияет на оценку вероятности возникновения конечного события. Это может привести к высокому уровню неопределенности в ситуации, когда вероятность отказа для конечного события точно неизвестна, но достоверность оценок существенно выше для хорошо изученной системы;

• в некоторых ситуациях начальные события не связаны между собой, и порой трудно установить, учтены ли все важные пути к конечному событию. Например, недостаточное исследование всех источников возгорания может привести к неверной оценке риска возникновения пожара (конечного события). В этой ситуации анализ вероятности с применением метода FTA невозможен;

• дерево неисправностей является статичной моделью, в которой фактор временной зависимости не учитывают;

• дерево неисправностей может быть применено только к бинарным состояниям (работоспособному/неработоспособному);

• Несмотря на то что ошибки человека могут быть учтены в схеме дерева неисправностей на качественном уровне, несоответствия степени и качества, часто характеризующие ошибки человека, в дереве неисправностей учесть достаточно сложно;

• дерево неисправностей не позволяет легко учесть и исследовать цепные реакции (эффект домино) и условные отказы.

1.3.5 Анализ дерева событий

Метод ETA (Event Tree Analysis) является графическим методом представления взаимоисключающих последовательностей событий, следующих за появлением исходного события, в соответствии с функционированием и нефункционированием систем, разработанных для смягчения последствий опасного события (рисунок 1.3). Метод ETA может быть применен для качественной и/или количественной оценки.

Рисунок 1.3 Пример дерева событий

На рисунке показаны простые расчеты для типового дерева событий в ситуации, когда ветви дерева событий полностью независимы. Последовательность событий легко представить в виде дерева событий и поэтому с помощью ETA легко установить ухудшающие или смягчающие последствия события, принимая во внимание дополнительные системы, функции или барьеры.

Характеристики

Список файлов ВКР