Obsah prezentace

1. ŘÍZENÍ JAKOSTIA SPOLEHLIVOSTIPavel Fuchs David VališJosef ChudobaJan KamenickýJaroslav Zajíček

2. Obsah prezentace • FMEA/FMECA - základní informace • Cíle a možnosti použití metody • Požadavky analýzy • Postup aplikace FMECA • Dokumentování analýzy • Příklad aplikace

3. FMEA/FMECA -základní informace • FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) = Analýza způsobů a důsledků poruch • strukturovaná kvalitativní analýza, která slouží k identifikaci způsobů poruch systémů, jejich příčin a důsledků • jedná se o kvantitativní analýzu • FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) = Analýza způsobů, důsledků a kritičnosti poruch • rozšíření metody FMEA o odhad kritičnosti důsledků poruch a pravděpodobnosti jejich nastoupení • jedná se o semikvantitativní analýzu FMEA vs. FMECA

4. Historický přehled • metoda vyvinuta v 60. letech dvacátého století jako nástroj pro zabezpečení spolehlivosti nových technických systémů • poprvé metoda využita v agentuře NASA při realizaci projektu APOLLO • 1974 – v USA vydána vojenská norma se základními zásadami analýzy MIL-STD-1629 • 1985 – vydána norma IEC 812 • 1992 – metoda zavedena u nás jako ČSN IEC 812 • v současnosti patří FMEA/FMECA k nejužívanějším metodám prediktivní analýzy spolehlivosti Charakteristika metody • induktivní metoda – provádí kvalitativní analýzu od nižší k vyšší úrovni členění systému • zkoumá jakým způsobem mohou objekty na nižší úrovni selhat a jaký důsledek mohou mít tato selhání pro vyšší úrovně systému (tomu předchází dekompozice a stanovení úrovní systému)

5. Cíle metody Cíle a možnosti použití metody • posouzení důsledků a posloupnosti jevů pro každý zjištěný způsob poruchy prvku, ať má jakoukoliv příčinu, a to na různých funkčních úrovních systému • určení významnosti nebo kritičnosti každého způsobu poruchy vzhledem k požadované funkci systému s uvážením důsledků na bezporuchovost nebo bezpečnost procesu • klasifikace způsobů poruch podle toho, jak snadno je lze zjistit, diagnostikovat, testovat,.. • odhady ukazatelů významnosti a pravděpodobnosti poruchy, jsou-li k dispozici potřebná data

6. Možnosti použití metody • nejvýznamnější využití v etapě návrhu a vývoje, jako součást přezkoumání návrhu (metoda předběžného varování) • při modifikaci a modernizaci systému • při změnách provozních podmínek • při prokazování požadavků norem, předpisů nebo uživatele • podklad pro • návrh konstrukčních změn • požadavky na provedení zkoušek

7. Možnosti použití metody - pokrač. • V období vznikajícího návrhu, konstrukce nebo projektu slouží k identifikaci a analýze všech potenciálně možných poruchových stavů, které mohou nastat, s cílem odstranit je nebo potlačit změnou či úpravou konstrukčního řešení - tzv. FMEA konstrukční. • Při návrhu procesu slouží k identifikaci a analýze všech jehomožných poruchových stavů, jejichž příčiny mohou spočívat vnavrhovaném postupu procesu s cílem umožnit návrh nápravných opatření k jejich odstranění (nebo potlačení) změnou jeho návrhu - tzv. FMEA procesní (výrobní). FMEA procesní by měla navazovat na provedenou FMEA konstrukční a provádí se jako závěrečná ve fázi schvalování technické přípravy výrobního postupu. • Rozšířením analýz na vzájemné funkční souvislosti jednotlivých dílů, resp. jednotlivých operací procesů, včetně jejich analýzy z hlediska všech "zúčastněných" prvků (člověk - stroj - materiál - prostředí) při FMEA/FMECA procesní se dospělo k jejich komplexnějšímu pojetí, které je označováno jako tzv. FMEA systémová (výrobková).

8. Omezení a nedostatky metody • složitá, pracná a časově náročná v případě komplexních systémů • velké množství podrobných informací o systému - konstrukce, funkce, technologie výroby, způsoby provozu a provozních podmínek • účast týmu odborníků různých profesí • nezahrnuje důsledky chyb lidského faktoru

9. Vstupní informace pro analýzu Požadavky analýzy • účel a cíle analýzy • musí být přesně vymezeno, k jakému účelu je analýza prováděna • technický popis systému • slovní popisy konstrukčního uspořádání, podrobná výkresová dokumentace, schémata, grafy,... • definice funkcí systému a jeho prvků • podrobný výčet všech důležitých funkcí systému a prvků • funkční členění systému • členění do funkčních subsystémů až do požadované hloubky analýzy • může být podobné konstrukčnímu uspořádání, ale není to pravidlem • definice rozhraní systému • vymezení hraničních bodů a prvků, kde dochází k interakci se „sousedními“ systémy nebo s vnějším okolím, aby se prvky neopakovaly vícekrát v různých systémech • údaje o prvcích systému • jednoznačná identifikace, popis funkce, popis funkce,... viz. Dokumentace FMEA/FMECA

10. Postup analýzy – přípravná část • shromáždění potřebných informací a podkladů • cíle, termíny a požadovaná hloubka analýzy • požadavky na spolehlivost a bezpečnost systému • požadavky vyplývající z technických podkladů • požadavky vyplývající z legislativních podkladů • informace o struktuře a funkcích systému • přehled funkcí systému a důsledků jejich selhání • přehled prvků systému a jejich parametrů, úloh a funkcí • struktura vazeb systému • úroveň zálohování a podstata záložních systémů • návaznost na jiné systémy

11. Postup analýzy – přípravná část (pokrač.) • informace o provozních podmínkách a systému údržby • specifikace podmínek provozu • doba a fáze provozu • systém preventivní a nápravné údržby • podmínky prostředí • teploty, změny teplot • vlhkost • pohyb, vibrace,... • požadavky na využití softwarové podpory analýzy

12. Postup analýzy – vlastní FMEA/FMECA jednotlivých prvků • na všech prvcích na zvolené nejnižší úrovni se realizují zejména tyto kroky: • identifikace způsobů poruch prvku, jejich důsledků a pravděpodobných příčin • identifikace metod a opatření k detekci a izolaci poruch • kvalitativní posouzení významnosti poruch a alternativní opatření • v případě rozšíření analýzy o semikvantitativní hodnocení (FMECA) se dále provádí: • určení kritičnosti poruch • vyhodnocení pravděpodobnosti poruch

13. Postup analýzy – vyhodnocení analýzy • závěry hodnocení musí směřovat k přijetí souboru účinných nápravných opatření • výsledky analýzy se vždy porovnávají se stanovenými požadavky • návrh konkrétních nápravných opatření • úplné odstranění příčiny poruchy • snížení pravděpodobnosti vzniku • snížení stupně kritičnosti důsledků poruchy • možnost návrhu programu zkoušek spolehlivosti kritických prvků, systému údržby a technické diagnostiky

14. Postup při aplikaci FMECA Vlastní provádění metody zahrnuje čtyři skupiny činností: • Identifikují se jakékoliv myslitelné poruchové stavy a analyzují se jejich možné projevy, důsledky a příčiny; provádění tohoto kroku analýzy vyžaduje pro ně stanovit: • místo a/nebo popis; • projev; • důsledek; • příčinu. • Hodnotí se současný stav tzv. rizikovým číslem MR/P (přesněji míra rizika/priorita): MR/P = Výsk x Význ x Odhal • Výsk - bodové ohodnocení pravděpodobnosti výskytu poruchového stavu, • Význ - bodové ohodnocení významu následku (tj. závažnosti z hlediska nepříznivých důsledků pro zákazníka),

15. Odhal - bodové ohodnocení odhalitelnosti (tj. detekce) příčiny, resp. následku poruchového stavu před dodáním zákazníkovi. • Bodová ohodnocení se nejčastěji získávají roztříděním výskytu, významu a odhalitelnosti vždy do deseti tříd podle zvolených klasifikačních tabulek, jejichž příklady jsou uvedeny na následujících snímcích. Např. pro činitel Význ je hodnota 10, resp. 9 přiřazena případům, kdy vzniká bezpečnostní riziko, hodnota 1 je přiřazena případům, kdy má následek poruchového stavu (vady) jen malý význam pro konečného uživatele (např. velmi malé omezení funkcí, rozeznatelné jen odborníkem). • Navrhnou se opatření k nápravě (změna či úprava konstrukčního řešení, návrhu výrobního postupu apod.) s vymezením termínů a odpovědností. • Po realizaci opatření k nápravě se provede opakovaně analýza podle 2. bodu postupu včetně hodnocení rizikovým číslem MR/P zlepšeného stavu.

16. Kritéria a jejich ohodnocení

17. Kritéria a jejich ohodnocení - pokrač.

18. Kritéria a jejich ohodnocení - pokrač.

19. Kritičnost poruchy Hodnocení kritičnosti poruchy • k ohodnocení závažnosti důsledků dané poruchy při uvažování její četnosti Může být dále funkcí snadnosti detekce poruchy, rychlosti reakce na poruchu a pod.

20. Vytvoření pracovního formuláře • Podoba pracovního formuláře je přizpůsobena účelu analýzy a má za cíl stanovit rizikové číslo RN pro jednotlivé předvídané poruchy. Pomocí rizikového čísla je možno zjistit komponenty, které zásadním způsobem ovlivňují bezporuchovost celého systému. • Pracovní formulář obsahuje následující informace: • název komponenty podle blokového schématu, • popis funkce příslušné komponenty, • předvídané poruchy, které mohou způsobit nesprávnou funkci komponenty, • důsledek poruchy na činnost celého systému, • rizikové faktory (i více než 3), např. F1, F2, F3, F4 • výsledné rizikové číslo RN.

21. Vytvoření pracovního formuláře - pokrač. • Jednotlivé faktory F1, F2, F3, F4 mají následující význam: • F1 - faktor, vyjadřující míru pravděpodobnosti vzniku poruchy, • F2 - faktor, vyjadřující míru závažnosti poruchy na celý systém, • F3 - faktor, vyjadřující míru obtížnosti detekce poruchy ve výrobním procesu, • F4 - faktor, vyjadřující míru obtížnosti detekce poruchy v systému (latentní – skrytá porucha, neodhalená autodiagnostikou) • RN - rizikové číslo, tvořené součinem všech čtyř rizikových faktorů.

22. Vytvoření pracovního formuláře - pokrač. • Za nebezpečné jsou považovány všechny ty poruchy, jejichž rizikové číslo je větší než střední hodnota uvažovaných rizikových čísel, přičemž jsou pro kvalifikovaný odhad kritické hodnoty rizikového čísla brány v úvahu také zkušenosti z výroby a provozu stávající, resp. analogické techniky.

23. Vytvoření pracovního formuláře - pokrač.

24. Vytvoření pracovního formuláře - pokrač.

25. Vytvoření pracovního formuláře - pokrač. Procentuální rozdělení odpovídá úspěšnosti detekce poruchy (úspěšnost pokrytí autodiagnostickým testem).

26. Dokumentace FMECA/FMECA Dokumentování analýzy • slouží pro přehlednost a další využitelnost dat – uspořádání do pracovních formulářů • uspořádání formuláře odpovídá specifickým cílům analýzy • formulář by měl umožnit zaznamenat především • identifikační číslo analyzovaného prvku • musí zajistit jednoznačnou identifikaci prvku v systému (např. pozice dle výkresu sestavy) • název analyzovaného prvku • měl by korespondovat s názvem použitým ve výrobní dokumentaci • popis funkce prvku • součástí je i definování podmínek prostředí a požadavků předpisů • příklad: čerpadlo – dodává kapalinu v požadovaném množství a tlaku

27. Dokumentace FMEA / FMECA - pokrač. • způsob poruchy • jev, prostřednictvím něhož je porucha na prvku identifikována • příklad: • porucha celistvosti • mechanické omezení nebo zaseknutí • vibrace • neotevírá, nezavírá,... • do analýzy vstupují všechny předpověditelné a reálně možné způsoby poruch • příčina poruchy • kvůli možnému odhadnutí zdroje výskytu poruch a jeho sekundárních následků a následné možnosti doporučit soubor nápravných opatření • způsob poruchy může mít více než jednu příčinu • příklad pro způsob poruchy vibrace: • opotřebení ložiska • nevyváženost spojky • poškození oběžného kola

28. Dokumentace FMEA / FMECA - pokrač. • důsledky poruchy • zaznamenání důsledků na stav vlastního prvku (lokální důsledek) i na všechny vyšší úrovně systému jako celku (konečný důsledek) • zahřátí ložiska, výpadek čerpadla, odstavení jednotky • metody zjišťování poruch • způsoby detekce poruch (palubní diagnostika, operátor provozu,...) • významnost poruchy • příklad kategorizace poruch dle důsledků • Minor, • Major, • Critical, • Catastrophic

29. Dokumentace FMEA / FMECA - pokrač. • rozšíření pro metodu FMECA • pravděpodobnost poruchy prvku (pravděpodobnost výskytu každého předpokládaného způsobu poruchy) • z výsledků sledování provozní spolehlivosti prvku • na základě provedených zkoušek spolehlivosti • s využitím výsledků sledování provozní spolehlivosti konstrukčně podobných prvků • expertním odhadem s využitím znalostních databází (katalogy spolehlivosti) • ...

30. Příklad aplikace FMEA konstrukční – kompaktní svítidlo sporáku

31. FMECA - elektromotor chlazený vodou

32. Poděkování Tento text pro výuku byl vytvořen s podporou ESF v rámci projektu: „Inovace a realizace bakalářského oboru Informatika a logistika v souladu s požadavky průmyslu a veřejné správy“, číslo projektu CZ.04.1.03/3.2.15.3/0442.

33. Děkuji Vám za pozornost.