ANALIZA NAČINA I EFEKATA OTKAZA

Dragana Makajić-Nikolić

Vrlo Važno

Važno

Zanimljivo

2

Analiza načina i efekata otkazaFailure Modes and Effects Analysis (FMEA)

3

FMEA - Failure Modes and Effects Analysis

Analiza načina (oblika) i efekata otkaza.

Alternativni naziv metode je FMECA (Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis). FMECA je u osnovi ista kao metoda FMEA, osim što uključuje i analizu kritičnosti otkaza.

Alat za procenu načina i efekata potencijalnih otkaza podsistema, sklopova, komponenti ili funkcija.

Cilj - identifikovanje otkaza koji mogu nepovoljno uticati na pouzdanost celog sistema.

4

FMEA - istorija

FMEA je bila razvijena za vojsku SAD kao zvanična tehnika analize. Vojna procedura MIL-P-1629 (sada MIL-STD-1629A) nazvana “Procedures for Performing a Failure Mode, Effectsand Criticality Analysis” prvobitno datira od 9.11.1949. godine.

Upotreba FMEA je podsticana šezdesetih godina 20. veka, u razvoju svemirskog programa.

Ford Motor Company koristi FMEA u kasnim ’70-tim prilikom razmatranja bezbednosti i kontrole posle višestruke nesreće kada su eksplodirali rezervoari Pinto automobila.

Osamdesetih godina FMEA postaje alat za Total Quality Management a devedesetih SixSigma alat.

Industrija motornih vozila (AIAG -Automotive Industry Action Group) i američko društvo za kontrolu kvaliteta (ASQC - American Society for Quality Control) u februaru 1993. godine. su zaštitili autorska prava na FMEA standarde koji su bili široko rasprostranjeni u industriji.

5

FMEA

FMEA je tehnika koja daje odgovor na pitanja: Šta može da otkaže?Kako otkazuje?Koliko često će da otkazuje?Koji su efekti otkaza?Koje su posledice otkaza po pouzdanost / sigurnost?

FMEA je u praksi najviše korišćena analiza. Najčešće se koristi u početnim fazama razvoja da bi se osiguralo da svi potencijalni otkazi budu uočeni i eliminisani na vreme.

FMEA je primenljiva na svaki sistem, i na bilo koji željeni nivo detaljnosti – sistem, podsistem, sklop ili komponentu.

6

FMEA - primena

Kratkoročno:

Daje listu potencijalnih otkaza i identifikuje ozbiljnost njihovih efekata.

Određuje prioritet akcija korekcije.

Dugoročno

Razvija kriterijum za planiranje testiranja sistema.

Obezbeđuje dokumentaciju za buduće analize pouzdanosti u slučaju izmene dizajna sistema.

Obezbeđuje osnovu za planiranje održavanja.

Obezbeđuje osnovu za kvalitativnu i kvantitativnu analizu pouzdanosti sistema.

7

FMEA – osnovni pojmovi

Otkaz (Failure) - Odstupanje od planirane funkcije ili ponašanja; nemogućnost sistema, podsistema ili komponente da obave potrebnu funkciju.

Način (oblik) otkaza (Failure mode) - način na koji element otkazuje; oblik ili stanje elementa u kome se element nalazi posle otkaza.

Uzrok otkaza (Failure cause) - proces ili mehanizam odgovoran za pokretanje otkaza. Procesi koji mogu prouzrokovati otkaz komponente su npr. fizički otkaz, mana u modelu, defekt u proizvodnji, uticaj okoline itd.

Efekat otkaza (Failure effect) - posledica otkaza na funkcionisanje ili status elementa i sistema.

8

FMEA – koncept

Stavka A

Stavka B

Stavka C

Stavka D

Stavka B Stavka CStavka A

Stavka D

Stavka Način otkaza

Stopa otkaza

Neposredni efekat

Sistemski efekat

... Akcija

A

B

C

D

Element 1 Element 1

Element 2

Element 3

9

FMEA - tipovi

FMEA je klasifikovana kao proizvodna FMEA ili procesna FMEA, u zavisnosti od primene.

Proizvodna FMEA analizira projekat proizvoda ili sistema ispitivanjem načina na koji otkaz elementa utiče na proizvod ili sistem. Procesna FMEA analizira procese uključene u proizvodnju, korišćenje i održavanje proizvoda. Ispituje način na koji otkazi u procesu utiču na proizvod ili sistem.

10

FMEA – pristupi

Sistem

Funkcija NFunkcija 2Funkcija 1

Funkcija2A Funkcija2B

Sistem

Podsistem 1

Kompon2.1B27

Sklop 2.1B

Jedinica 2.2Jedinica 2.1

Podsistem NPodsistem 2

…

…

Funkcionalniprikaz

Strukturniprikaz

11

FMEA – Blok dijagrami

Komunicira

Funkcija transmisije

Funkcija primanja

Funkcijaslanja

Funkcija interpretacije

Funkcija primanja

Funkcija interpretacije

Funkcija Slanje-Načini otkazaFunkcija Slanja se ne ostvarujeFunkcija Slanja se ostvaruje sa greškamaFunkcija Slanja se ostvaruje bez komande

BD funkcionalnog modela radio stanice (šta radi?)

Radio

Kućište Spoljni uređaji

Tjuner Napajanje Antena Mikrofon Slušalice

Tjuner – Načini otkazaJedinica tjunera ne radiJedinica tjunera je previše statičnaJedinica tjunera izvan tolerancije

BD strukturnog modela radio stanice (kako radi?)

U većini pristupa preporučuje se izrada blok dijagrama proizvoda ili procesa kao korak u FMEA.

12

FMEA radni list

FMEA

Sistem:Podsistem: Faza:

Deo Funkcija Način otkaza

Efekti otkazaOzbiljnost Uzrok

otkazaVerovatnoćapojavljivanja

Kako otkaz može da se detektuje?

Detektovanje RPN AkcijaNeposredni Sistemski

Analitičar: Datum: Strana:

Mogući izgled radnog lista funkcionalne FMEA

13

FMEA radni list

FMEA

Sistem:Podsistem: Faza:

Deo Način otkaza

Stopa otkaza

Efekti otkazaOzbiljnost Uzrok

otkazaVerovatnoćapojavljivanja

Kako otkaz može da se detektuje?

Detektovanje RPN AkcijaNeposredni Sistemski

Analitičar: Datum: Strana:

Mogući izgled radnog lista strukturne FMEA

14

Funkcionalna FMEA - primer

Deo Funkcija Način otkaza Efekti otkaza Ozbiljnost Uzrok otkaza

Verovatnoćapojavljivanja

Kako otkaz može da se detektuje? Detektovanje RPN Akcija

Plastični uložak Čuva minu Nemoglućnost

držanja olovke

Olovka ne može da se

koristi10 Polomljena

plastika 4 KK materijala 2 80 Uvesti jaču KK

Zatvarač Zatvara uložak

Nemogućnost zatvaranja Sušenje mastila 8 Polomljen

zatvarač 3 KK materijala 3 71 Uvesti jaču KK

Ne zatvara dovoljno čvrsto Sušenje mastila 7

Preveliki prečnik

zatvarača5

Provera prečnika omotača i zatvarača

4 140 Uvesti jaču KK

Mina Čuva mastilo i propušta Blokiranje

Prestaje snabdevanje

mastilom7 Čestice u

izlaznoj rupi 3 Provera čistoće izlazne rupe 5 105 Napraviti širu

izlaznu rupu

MastiloObezbeđuje materijal za

pisanje

Pogrešna (mala)

viskoznost

Veliki protok mastila 4 Previše

rastvarača 2 KK snabdevanja mastilom 4 32 Uvesti jaču

KK

Pogrešna (velika)

viskoznost

Mali protok mastila 4 Premalo

rastvarača 2 KK snabdevanja mastilom 4 32

Ne preduzimati

nikakve akcije

15

Strukturna FMEA - primer

Raketna baterija je neaktivna i inertna dok se ne aktivira pirotehničkomprskalicom. Elektrolit je odvojen od pločica baterije propustljivom membranom. Kada je snaga baterije na željenom nivou, prskalica se pali i probija membranu i oslobođeni elektrolit puni bateriju.

membranakutija

elektrolit

baterije

prskalica

16

FMEA

Sistem: Projektil Podsistem: Baterija projektila Mod/Faza: Operacija

Komponenta Način otkaza Stopa otkaza Faktori

uzrokaNeposredni

efekatSistemski

efekatMetoda

detekcijeAktuelne kontrole Hazard Rizik Preporuč.

akcija

Kutija

Elektrolit

Baterijske pločice i terminali

Pucanje

Rupice

Oticanje iz kutije

Korišćen pogrešan elektrolit

Lom

Kvar

3.5 x 10-5

Podaciproizvođača

1.1 x 10-9

Podaciproizvođača

4.1 x 10-6

Podaciproizvođača

1.0 x 10-5

Podaciproizvođača

2.2 x 10-6

Podaciproizvođača

1.0 x 10-9

PodaciProizvođača

Proizvodnidefekt

Defekt materijala

Defekt kutije;rupice

Ljudska greška

Defekt materijala

Defekt materijala

Curenje elektrolita

Curenje elektrolita

Curenje elektrolita

Nema reakcije sa pločicama baterije

Neadekvatna reakcija baterije

Neadekvatna reakcija baterije

Baterija bez el. energije

Baterija bez el. energije

Baterija bez el. energije

Baterija bez el. energije

Nedovoljno energije u bateriji

Baterija bez el. Energije

Inspekcija

Inspekcija

Inspekcija

Inspekcija

Nema

Nema

QA

QA

QA

QA

Nema

Nema

Zapaljen izvor

Zapaljen izvor

Zapaljen izvor

Nebezbedna reakcija baterije

Nema

Nema

2D

2E

2D

2D

4D

4E

Dodavanjesistemskog senzora

Dodavanjesistemskog senzora

Dodavanjesistemskog senzora

Analitičar: Datum: Strana: 1/2

membrana kutija

elektrolit

baterije

prskalicaStrukturna FMEA - primer

17

FMEA – procedura (šire)

Formirati tim.Utvrditi pravila i uloge.Prikupiti i proučiti relevantne informacije.Identifikovati komponente ili procese koji će se analizirati. Identifikovati načine, efekte, uzroke i akcije za svaku komponentu ili proces.Oceniti rizik komponente (analizom). Odrediti prioritet korektivnih akcija.Izvesti korektivne akcije i ponovo oceniti rizik.Proslediti, napraviti izveštaj i povremeno ponavljati postupak, ako je potrebno.

18

FMEA – procedura (uže)

Identifikovati komponente ili procese koji će se analizirati. Opredeliti se za funkcionalni ili strukturni pristup.

Identifikovati načine, efekte, uzroke i akcije za svaku komponentu ili proces.

Napraviti blok dijagram proizvoda ili procesa.Popuniti FMEA radni list.

Oceniti rizik komponente (analizom).Odrediti elemente RPN (ozbiljnost, pojavljivanje, detektovanje).

Odrediti prioritet korektivnih akcija.

19

FMEA – procedura (Identifikovanje načina otkaza)

Zahteva dobro poznavanje funkcionisanja sistema.

Vrste otkazaNe radi u potrebnom trenutku Radi povremenoNe prestaje sa radom u potrebnom trenutku Nedostatak potrebnog izlazaPromenjen izlaz ili smanjen operativni kapacitet

Vrste načina otkaza:Otkazi hardvera: Otvoren ciklus, Curenje, Vruća površina, Iskrivljen, Prevelik/premali, Napuknut, Slomljen, Pogrešno namešten, Nagrižen itd.Otkazi softvera: Softver ne funkcioniše, Funkcionisanje proizvodi netačne rezultate, Funkcija se izvršava prevremeno, Neposlate poruke, Poruke poslate prerano ili prekasno, Pogrešna poruka, Softver prekida ili pada, Softver premašuje unutrašnje kapacitete, Softver otkazuje pri pokretanju, Softverske funkcije sporo odgovaraju itd.

20

FMEA – procedura (Identifikovanje efekata otkaza)

Nivoi efekata:Lokalni efekti – odnose se na efekte koje otkaz ima na jedinice koje su na istom nivou kao jedinica koja se posmatra. Lokalni efekat može biti i sam otkaz posmatrane jedinice.Sledeći viši nivo.Krajnji (sistemski) efekat – efekat koji podrazumevaju uticaj otkaza na funkcionisanje celog sistema.

Krajnji efekat (efekat na nivou sistema) može biti:Katastrofalni efekat na funkcionisanje sistema.Umanjuje funkcionisanje sistema ali misija sistema i dalje može biti ispunjena.Nema neposrednog efekta na funkcionisanje sistema.

21

FMEA – procedura (Risk Priority Number)

Da bi se odredio Risk Priority Number (RPN) potrebno je:Oceniti ozbiljnost svakog efekta otkaza. Oceniti izglednost (verovatnoću) pojavljivanja svakog efekta otkaza. Oceniti izglednost (verovatnoću) detektovanja svakog efekta otkaza(Izglednost (verovatnoću) detektovanja problema pre nego što proizvod stigne do krajnjeg potrošača).

RPN predstavlja proizvod ove tri ocene: RPN = ozbiljnost x pojavljivanje x detektovanje

RPN može da se koristi za poređenje otkaza u toku analize i određivanja prioriteta za preduzimanje korektivnih akcija.

22

FMEA – procedura (RPN - Ocena ozbiljnosti efekata otkaza)

Ozbiljnost Ocena

Nikakva. Nema razloga da se očekuje da će otkaz imati efekat na sigurnost, zdravlje, okruženje ili misiju. 1

Vrlo mala. Neznatni poremećaj funkcionisanja. Opravka može biti završena čim se uoči otkaz. 2

Mala. Neznatni poremećaj funkcionisanja. Opravka može trajati duže ali neće ugroziti misiju. 3

Mala do umerene. Umereni poremećaj funkcionisanja. Neki delovi misije se moraju preraditi ili delovi procesa odložiti. 4

Umerena. Umereni poremećaj funkcionisanja. Cela misija se mora preraditi ili ceo proces odložiti. 5

Umerena do velika. Umereni poremećaj funkcionisanja. Neki delovi misije su izgubljeni. Umereno kašnjenje u obnavljanju sistema. 6

Velika. Veliki poremećaj funkcionisanja. Neki delovi misije su izgubljeni. Značajno kašnjenje u obnavljanju sistema. 7

Veoma velika. Veliki poremećaj funkcionisanja. Cela misija je izgubljeni. Značajno kašnjenje u obnavljanju sistema. 8

Hazard. Potencijalna opasnost za sigurnost, zdravlje ili okruženje. Otkaz se javlja sa upozorenjem. 9

Hazard. Potencijalna opasnost za sigurnost, zdravlje ili okruženje. Otkaz se javlja bez upozorenja. 10

23

FMEA – procedura (RPN - Ocena pojavljivanja efekata otkaza)

Pojavljivanje Ocena

Neznatno. Otkaz je skoro neverovatan. 1

Malo. Vrlo retki otkazi. 2

Malo. Relativno malo otkaza. 3

Umereno malo. Nečesti otkazi. 4

Umereno. Povremeni otkazi. 5

Umereno veliko. Frekventni otkazi. 6

Veliko. Otkazi se javljaju često. 7

Veliko. Otkazi se ponavljaju. 8

Veliko. Otkazi i bezotkazni rad su skoro isti. 9

Veoma veliko. Otkaz je skoro neizbežan. 10

24

FMEA – procedura (RPN - Ocena izglednosti detektovanja otkaza)

Detektovanje Ocena

Skoro izvesno 1

Veoma visoka 2

Visoka 3

Umereno visoka 4

Umerena 5

Niska 6

Veoma niska 7

Neznatna 8

Veoma neznatna 9

Skoro nemoguća 10

25

Prezentacija i prodaja

DostupnostFunkcionalnost Tehničke karakteristike

Prikaz slika

proizvodaHiperlinkovi Izgled Brzina

Primer: Funkcionalna FMEA za veb sajt

26

Funkcija Način otkaza

Efekat otkazaOzb. Uzrok otkaza Pojav. Det. RPN Odgovorni

član tima AkcijaNeposredni efekat

Sistemski efekat

Prikaz slika Velika rezolucija slika

Ne otvaraju se sllike

Proizvod nije prodat

10 -veličina slika-spora konekcija

3 3 90 Jack Uraditi kompresiju slika

Hiperlinkovi Kidanjehiperlinkova

404-file not found error

Korisnik može postati uznemiren

3 Nemarnost u održavanju sajta

4 3 36 Dan Koristiti softver za automatsku proveru linkova na sajtu

Izgled sajta Pretrpana forma (izgled)

Sajt ne izgleda dobro

Ostavlja lošutisak na korisnika

5 -nedostatak hijerarhije u prezentaciji

4 3 60 Dan Kreirati odgovarajuću hijerarhiju sadržaja

Brzina rada Sporo učitavanje stranica

Potrebno je 2 i više minuta da se učita stranica

Kupci počinju da ignorišu sajt/mogući gubitak prodaje

7 -preveliko korišćenje multimedijalnih sadržaja na stranicama

5 3 105 John Koristiti statični sadržaj na web sajtu

Dostupnost Web hosting server puca

Sajtu ne može da se pristupi

Gubljenje interesovanja korisnika

5 -nemogućnost da se podrži više od 500 simultanih zahteva

3 3 45 Ben Popraviti balansiranje punjenja između

Ne podržava verziju browser-a

Nekim stranicama se ne može pristupiti

Ostavlja lošutisak na korisnika

3 -Korisnici koriste staru verziju browser-a

1 3 9 Dan Upućivati korisnike da instaliraju novu verziju

Primer: Funkcionalna FMEA za veb sajt

27

FMEA - prednosti

Lako se razume i izvodi;Relativno je jeftina za izvođenje, a daje značajne rezultate;Obezbeđuje temeljnost u analizi;Obezbeđuje osnovu za predviđanje pouzdanosti elemenata koji se analiziraju;Postoji veliki broj softvera za FMEA (RELEX).

28

FMEA - nedostaci

Fokusira se pre na pojedinačna stanja otkaza nego na njihovu kombinaciju;Ne identifikuje hazarde koji se ne odnose na stanja otkaza;Obezbeđuje ograničeno ispitivanje ljudske greške;Zahteva ekspertizu za proces ili proizvod koji se analizira.