Analýza příčin, druhů a důsledků poruch a poruchových stavů FMEA/FMECA

1. Analýza příčin, druhů a důsledků poruch a poruchových stavůFMEA/FMECA prof. Ing. Václav Legát, DrSc. Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta Katedra jakosti a spolehlivosti strojů legat@tf.czu.cz

2. FMEA (Failure/Fault Modes and Effect Analysis) - Analýza druhů poruch a jejich důsledků nazývaná též Analýza možností vzniku vad a jejich následků, • FMECA (Failure/Fault Modes, Effects and Criticality Analysis) - Analýza druhů, důsledků a kritičnosti poruch. Pro potřeby managementu údržby je důležitější metoda FMECA, avšak v praxi se často označuje nesprávně FMEA.

3. Poznámky: 1. Metoda byla vyvinuta v 60. letech v USA v NASA pro projekt Apollo. Po jejím zavedení v kosmonautice a brzy na to v letectví a jaderné energetice nalezla brzy uplatnění v automobilovém průmyslu, což vedlo k jejímu celosvětovému rozšíření. 2. Podle okolností analyzovaného objektu/systému se významově přibližně rovnocenné k termínu „porucha“ používají termíny „poruchový stav“, „vada“, „defekt“, „chyba“ apod.

6. 4.1 Postup provádění analýzy Analýza FMEA nebo FMECA se obecně provádí v následujících krocích: • zjistí se, jak má součást systému vykonávat svou funkci; • zjistí se potenciální druhy, důsledky a příčiny poruch; • zjistí se riziko příslušející jednotlivým druhům poruch a jejich důsledkům; • stanoví se doporučená opatření k odstranění nebo snížení rizika a provedou se.

7. Čerpadlo dodává 1000 l/min Y X Rezerva na zhoršování technického stavu čerpadla 200 l/min Požadovaný odtok z nádrže 800 l/min Požadovaná funkce systému Čerpat z nádrže X do nádrže Y ne méně než 800 l/min

10. Příklad datového listu k funkci (Moubray)Systém: plynová turbinaSubsystém: výfuk • Odvádět spaliny 10 m nad střechu turbinové haly • Snižovat hlučnost podle požadavku ISO na stupeň 30 ve vzdálenosti 150 m • Povrchová teplota výfuku v hale nepřekročí 60o C • Přenášet varovný signál jestliže teplota plynů dosáhne 475o C a signál pro automatické odstavení při překročení 500o C ve vzdálenosti 4 m od turbiny • Umožnit dilataci dílů výfuku s ohledem na změny teploty

12. Princip aplikace obou metod vychází tedy ze zkoumání, které lze stručně formulovat: “Co se stane, když skutečně vznikne potenciálně možná porucha (vada) a vznikne následný poruchový stav, jakých důsledků je nutné se obávat, jak je vznik poruchy (vady) pravděpodobný a jak to lze předvídat a zabránit tomu?”

13. Jednotlivé dílčí výsledky aplikace metody tedy jsou: a) identifikace všech možných druhů poruchových stavů (poruch, vad, chyb), b) ohodnocení jejich závažnosti z hlediska jejich následků, c) zkoumání jejich příčin, d) zkoumání možných nápravných opatření k odstranění (nebo alespoň potlačení) stanovené množiny identifikovaných nejzávažnějších poruchových stavů, e) návrh a způsob provedení nápravných opatření včetně stanovení odpovědností a termínů jejich provedení, f) ohodnocení zlepšeného stavu po provedení nápravných opatření.

14. Při aplikaci metody se používá induktivní postup "zdola nahoru": • analýza začíná na "nejnižší" úrovni, u každého identifikovaného potenciálně možného poruchového stavu se zkoumá a usuzuje, jaké může mít důsledky na vlastnosti na nejblíže vyšší úrovni systému, • výsledný důsledek se stane druhem poruchového stavu na následující vyšší úrovni systému, • postupným opakováním tohoto postupu až k nejvyšší úrovni se zjišťují a hodnotí všechny jednotlivé potenciálně možné poruchové stavy konstrukce či procesu výrobku jako celku.

15. Metoda má zhruba čtyři základní způsoby užití: • FMEA konstrukční (v období vznikajícího návrhu, konstrukce, projektu slouží k identifikaci a analýze všech potenciálně možných poruchových stavů) • FMEA procesní (výrobní) (slouží k identifikaci a analýze všech jeho potenciálně možných poruchových stavů během výrobního procesu) • FMEA systémová (výrobková) (zkoumáním konstrukce a výrobního procesu výrobku nebo systému jako celku vede ke snížení neshod a poruch) • FMEA vyskytujících se poruch a poruchových stavů (slouží ke snížení poruchovosti výrobních zařízení v provozu)

16. Obr. 2.20 - Typická struktura části tabulek FMEA pro aplikaci metody

17. Vlastní provádění metody zahrnuje tyto skupiny činností: 1. Identifikují se jakékoliv myslitelné, potenciálně možné poruchy (často označované též vady, defekty, chyby apod.) a analyzují se jejich možné projevy, důsledky a příčiny. 2. Hodnotí se současný (stávající) stav návrhu, tj. jednotlivé identifikované možné poruchy se kvantifikují pomocí míry rizika/priority/kritičnosti MR/P: MR/P = Výsk x Význ x Odhal,

18. 3. Provede se setřídění všech identifikovaných možných poruch (vad) podle velikosti míry rizika/priority (MR/P) a • navrhnou se opatření k nápravě (změna či úprava konstrukčního řešení, návrhu výrobního postupu, změna programu preventivní údržby apod.) pro poruchy (vady) se stanovenými nejvyššími hodnotami MR/P včetně stanovení odpovědností a termínů. • Kritérium pro rozhodnutí, pro které identifikované možné poruchy (vady) v závislosti na velikosti MR/P je nutno navrhnout a provést nápravná opatření, se volí podle konkrétních podmínek. 4. Po realizaci nápravných opatření se provede opakovaně analýza podle 2. bodu postupu s novým hodnocením zlepšeného stavu pomocí míry rizika/priority MR/P. Poznámka: V oblasti managementu údržby je FMEA/FMECA uplatňována především k analýze skutečně vznikajících poruch a poruchových stavů.

19. Klasifikace modu poruch • Druhy (způsob) poruch • Příčiny poruch • Důsledky (následky) poruch

30. Komplexnější stanovení následku poruchy • Kombinuje se ekonomický a bezpečnostní dopad poruchy • Počítají se náklady na nepohotovost, udržovatelnost (opravu), nekvalitu a energetické ztráty • Přiřadí se úrovně kritičnosti (0 až 3 pro nepohotovost a udržovatelnost a 0 až 2 pro nekvalitu a energetické ztráty a udělá se jejich součet) • Posoudí se dopady poruchy na bezpečnost (A, B, C, D) • Stanoví se výsledná hodnota dopadu poruchy z tab. 1

33. Tab. 1 Stanovení výsledné hodnoty dopadu poruchy v rozsahu 1 až 10

34. CHARAKTER ROZDĚLENÍ HODNOT RIZIKOVÝCH ČÍSEL ZÍSKANÝCH ZE VŠECH MOŽNÝCH KOMBINACÍ HODNOCENÍ

37. 4.2 Podmínky úspěšného a efektivního využívání metody FMEA/FMECA 1. Manažerské zajištění (vypracování podnikové směrnice pro aplikaci FMEA/FMECA, která stanovuje postup analýzy, odpovědnosti a pravomoci spojené s řešením a další náležitosti, které mají charakter vazeb v příslušném systému jakosti organizace). 2. Metodu FMEA/FMECA je nutno chápat jako metodu týmovou.

38. 3. Zajištění přístupu k souboru potřebných informací a zajištění zpětné vazby z navazujících etap životního cyklu (problémová hlášení z realizovaných procesů, oficiální i neoficiální reklamace od zákazníků - uživatelů atd.) je dalším nezbytným předpokladem úspěšného využívání metody. 4. Počítačová podpora s využíváním vhodného softwaru

39. 5. Hlavním výsledkem uplatnění metody FMEA/FMECA v managementu údržby je získání podkladů a informací pro úspěšnou aplikaci proaktivní preventivní údržby, která odstraňuje nebo minimalizuje příčiny poruch a předchází vzniku poruchových stavů. 6. Řešením příčin poruch a poruchových stavů se začneme zabývat, jestliže kritické číslo dosáhne zpravidla hodnotu 60 a více. 7. Je-li hodnota kritičnosti menší než 60, poruchu odstraníme běžnými technologickými postupy údržby po poruše.