고장 모드 및 영향 분석

Failure mode and effects analysis

고장 모드영향 분석(FMEA, 종종 "고장 모드"로 복수 작성)은 시스템의 잠재적 고장 모드와 그 원인과 결과를 식별하기 위해 가능한 한 많은 구성요소, 어셈블리 및 하위 시스템을 검토하는 과정이다.각 성분에 대해 고장 모드와 그로 인한 시스템 나머지 부분에 대한 영향이 특정 FMEA 워크시트에 기록됩니다.그러한 워크시트에는 수많은 변형이 있습니다.FMEA는 정성적 [1]분석이 될 수 있지만, 수학적 고장률[2] 모델이 통계 고장 모드 비율 데이터베이스와 결합될 때 정량적 기준으로 적용할 수 있다.이것은 고장 분석을 위한 최초의 고도로 구조화되고 체계적인 기법 중 하나였습니다.그것은 1950년대 후반 신뢰성 기술자들에 의해 군사 시스템의 오작동으로 인해 발생할 수 있는 문제들을 연구하기 위해 개발되었다.FMEA는 대부분의 경우 시스템 신뢰성 연구의 첫 번째 단계입니다.

FMEA 분석에는 다음과 같은 몇 가지 다른 유형이 있습니다.

  • 기능하다
  • 설계.
  • 과정

때로는 FMEA가 FMECA(고장 모드, 효과 및 중요도 분석)로 확장되어 중요도 분석도 수행됨을 나타냅니다.

FMEA는 유도 추론(전방 논리) 단일 고장 지점 분석이며 신뢰성 엔지니어링, 안전 엔지니어링품질 엔지니어링의 핵심 작업입니다.

FMEA 액티비티가 성공하면 유사한 제품 및 프로세스에 대한 경험 또는 장애 로직의 공통 물리학을 바탕으로 잠재적인 장애 모드를 식별할 수 있습니다.제품 라이프 사이클의 다양한 단계에서 개발 및 제조 산업에서 널리 사용됩니다.효과 분석은 이러한 고장이 다른 시스템 수준에서 미치는 영향을 연구하는 것을 말합니다.

기능 분석은 기능 FMEA 또는 부품(하드웨어) FMEA 모두에 대해 모든 시스템 수준에서 올바른 고장 모드를 결정하기 위한 입력으로 필요합니다.FMEA는 고장(모드) 영향의 심각도 감소 또는 고장 확률 감소 또는 둘 다에 기초하여 위험 감소를 위한 완화를 구성하기 위해 사용된다.FMEA는 원칙적으로 완전한 유도(전방 로직) 분석이지만, 고장 확률은 고장 메커니즘을 이해해야만 추정하거나 줄일 수 있습니다.따라서 FMEA는 확인된 (근본적인) 원인을 제거함으로써 발생 가능성을 줄이기 위해 실패 원인(추리 분석)에 대한 정보를 포함할 수 있다.

서론

FME(C)A는 가정된 컴포넌트 고장을 체계적으로 분석하고 시스템 작동에 미치는 영향을 식별하기 위해 사용되는 설계 도구입니다.분석은 두 개의 하위 분석으로 구성되는 경우가 있는데, 첫 번째는 기능 상실 모드 및 효과 분석(FMEA)이고 두 번째는 중요도 분석(CA)[3]이다.FMEA를 성공적으로 개발하려면 분석가가 시스템의 각 기여 요소 또는 부품에 대한 모든 유의한 고장 모드를 포함해야 합니다.FMEA는 시스템, 하위 시스템, 어셈블리, 하위 어셈블리 또는 부품 수준에서 수행할 수 있습니다.FMECA는 하드웨어 설계 개발 중에 살아있는 문서여야 한다.설계와 동시에 일정을 잡고 완료해야 합니다.시기적절하게 완료되면 FMECA가 설계 결정을 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다.설계 도구로서의 그리고 의사결정 과정에서 FMECA의 유용성은 설계 문제가 식별되는 효과와 적시에 달려 있다.적시성이 가장 중요한 고려사항일 것이다.극단적인 경우, 하드웨어 구축 후 분석이 수행된다면 FMECA는 설계 의사결정 과정에 거의 가치가 없을 것이다.FMECA는 모든 부품 고장 모드를 식별하지만, 주요 이점은 모든 중대하고 치명적인 서브시스템 또는 시스템 고장 모드를 조기에 식별하여 개발 노력의 가장 초기 지점에서 설계 변경을 통해 제거 또는 최소화할 수 있다는 것입니다. 따라서 FMECA는 시스템 수준에서 soo로서 수행되어야 합니다.n 예비 설계 정보를 이용할 수 있으며 상세 설계가 진행됨에 따라 하위 레벨로 확장된다.

비고: 보다 완전한 시나리오 모델링을 위해 다른 유형의 신뢰성 분석을 고려할 수 있다. 예를 들어, 고장 수목 분석(FTA), 항목 내 및/또는 유지보수 및 물류를 포함한 항목 외부의 여러 고장을 처리할 수 있는 연역적(백워드 로직) 고장 분석을 고려할 수 있다.높은 기능/시스템 수준에서 시작합니다.FTA는 기본 장애 모드 FMEA 레코드 또는 효과 요약을 입력의 하나로 사용할 수 있습니다(기본 이벤트).시나리오 모델링을 완료하기 위해 인터페이스 위험 분석, 인적 오류 분석 등을 추가할 수 있다.

기능 고장 모드 및 영향 분석

분석은 항상 설계가 수행해야 하는 기능을 나열하는 것으로 시작해야 합니다.기능은 양호한 FMEA의 출발점이며, 기능을 베이스라인으로 사용하면 FMEA의 최고 수율을 얻을 수 있습니다.결국 설계는 달성해야 할 기능을 수행하기 위한 하나의 솔루션일 뿐입니다.이와 같이 FMEA는 개념 설계, 상세 설계, 하드웨어 및 소프트웨어, 그리고 설계가 아무리 복잡해도 실행할 수 있습니다.

FMECA를 실행할 때 인터페이스 하드웨어(또는 소프트웨어)는 우선 사양 내에서 동작하고 있는 것으로 간주됩니다.그 후 검토대상 설계요소의 고장원인으로서 인터페이스 하드웨어의 1기능 중 5가지 가능한 고장모드 중 하나를 사용함으로써 확장할 수 있다.이를 통해 시스템 내 기능 장애에 대한 설계를 견고하게 할 수 있습니다.

또한, 가정된 각 부품 고장은 시스템에서 유일한 고장으로 간주됩니다(즉, 단일 고장 분석).하위 수준의 장애가 시스템 동작에 미치는 영향을 평가하기 위해 시스템에서 수행된 FMEA 외에 몇 가지 다른 FMEA가 수행됩니다.시스템간의 인터페이스와 실제로 기능하는 모든 인터페이스에는 특히 주의가 필요합니다.이러한 FMEA 의 목적은, 인터페이스 유닛의 어느쪽인가의 장해에 의해서, 물리적인 또는 기능적인 회복 불가능한 손상이 인터페이스 전체에 퍼지지 않게 하는 것입니다.이러한 분석은 다른 유닛과 직접 접속하는 회로의 부품 레벨에 대해 실시됩니다.FMEA는 CA 없이 실행할 수 있지만, CA에서는 FMEA가 시스템레벨의 중대한 장애를 사전에 특정해 둘 필요가 있습니다.두 단계가 모두 완료되면 전체 프로세스를 FMECA라고 합니다.

기본 규칙

각 FMEA의 기본 규칙에는 일련의 프로젝트 선택 절차, 분석의 기초가 되는 가정, 분석에서 포함 및 제외된 하드웨어 및 제외의 근거가 포함됩니다.기본 규칙은 또한 분석의 계약 수준(즉, 하위 시스템에 대한 부품의 계층 수준, 하위 시스템에 대한 하위 시스템 등), 기본 하드웨어 상태 및 시스템 및 미션 성공 기준을 기술한다.FMEA가 시작되기 전에 모든 기본 규칙을 정의하기 위해 모든 노력을 기울여야 한다. 단, 분석이 진행됨에 따라 기본 규칙을 확장하고 명확하게 할 수 있다.일반적인 기본 규칙(전제)은 다음과 같습니다.[4]

  1. 장애 모드는 한 번에 1개뿐입니다.
  2. 분석 대상 항목에 대한 모든 입력(소프트웨어 명령 포함)이 존재하며 공칭 값입니다.
  3. 모든 소모품이 충분한 양으로 존재합니다.
  4. 공칭 전력 사용 가능

혜택들

적절하게 구현된 FMECA 노력에서 파생된 주요 편익은 다음과 같다.

  1. 성공적인 작동 및 안전성이 높은 설계를 선택하기 위한 문서화된 방법을 제공합니다.
  2. 잠재적 고장 메커니즘, 고장 모드 및 시스템 작동에 대한 영향을 평가하는 문서화된 균일한 방법. 시스템 영향의 심각성과 발생 가능성에 따라 순위가 매겨진 고장 모드 목록이 작성됩니다.
  3. 미션 성공 및/또는 안전에 중요한 단일 장애 지점(SFPS) 및 시스템인터페이스 문제를 조기에 특정합니다.또, 용장 요소간의 스위칭이, 가정된 단일 장해에 의해서 위태로워지지 않는 것을 확인하는 방법도 제공합니다.
  4. 제안된 설계 및/또는 운영 절차 변경이 미션 성공 및 안전에 미치는 영향을 평가하기 위한 효과적인 방법.
  5. 실행 중인 트러블 슈팅 절차 및 성능 모니터링 및 장애 감지 장치를 찾기 위한 기반입니다.
  6. 테스트의 조기 계획 기준.

위의 목록에서 SFPS의 조기 식별, 트러블 슈팅 절차에 대한 입력 및 성능 모니터링/장애 감지 장치의 위치가 FMECA의 가장 중요한 이점일 수 있습니다.또한 FMECA 절차는 간단하며 설계를 질서 있게 평가할 수 있다.

역사

FMECA 수행 절차는 1980년에 MIL-STD-1629A로 [6]개정된 미군 군사 절차 문서 MIL-P-1629[5](1949)에 기술되어 있다.1960년대 초, 미국 항공우주국(NASA)의 계약자들은 다양한 이름으로 [7][8]FMECA 또는 FMEA의 변형을 사용하고 있었다.FMEA 변종을 사용하는 NASA 프로그램은 아폴로, 바이킹, 보이저, 마젤란, 갈릴레오, 스카이랩[9][10][11]포함했다.민간 항공 산업은 FMEA의 초기 도입자였으며,[12] 1967년 자동차뿐만 아니라 항공 및 기타 운송을 다루는 SAE(SAE)가 ARP926을 발표했다.두 번의 개정 후, 항공우주 권장 사례 ARP926은 현재 민간 항공 분야에서 널리 사용되는 ARP4761로 대체되었습니다.

1970년대에 FMEA 및 관련 기술의 사용은 다른 산업으로 확산되었다.1971년 NASA는 미국 지질조사국(U.S. Geological Survey)에 연안 석유 [13]탐사의 평가에 FMEA 사용을 권장하는 보고서를 준비했다.1973년 미국 환경보호청 보고서는 폐수 처리 시설에 [14]FMEA의 적용을 기술했다.아폴로 우주 프로그램의 HACCP 신청으로 FMEA가 식품 산업 [15]전반으로 이동했다.

자동차 업계는 1970년대 [16]중반부터 FMEA를 사용하기 시작했다.포드 자동차는 핀토 사건 이후 안전과 규제 고려를 위해 자동차 업계에 FMEA를 도입했다.Ford는 생산을 시작하기 전에 공정유발 가능성을 고려하기 위해 공정에도 동일한 접근법(PFMEA)을 적용했다.1993년 자동차 산업 행동 그룹(AIAG)은 자동차 [17]산업을 위한 FMEA 표준을 처음 발표했습니다.그것은 지금 [18]제4판이다.SAE는 1994년에 [19]관련 표준 J1739를 처음 발표했다.이 규격은 현재 [20]제4판에도 수록되어 있다.2019년에는 두 가지 방법 설명이 새로운 AIAG/VDA FMEA 핸드북으로 대체되었다.이는 AIAG, VDA, SAE 및 기타 방법 [21][22][23]설명의 이전 FMEA 표준을 통합한 것이다.

FMEA 방법론은 처음에는 군에 의해 개발되었지만, 현재는 반도체 가공, 식품 서비스, 플라스틱, 소프트웨어, 의료 [24]등 다양한 산업에서 광범위하게 사용되고 있습니다.도요타는 고장 모드(DRBFM) 접근 방식을 기반으로 한 설계 검토를 통해 이를 한 단계 더 발전시켰습니다. 방법은 현재 미국품질학회에 의해 지원되고 있으며,[25] 미국품질학회는 이 방법을 적용하는 방법에 대한 자세한 지침을 제공하고 있다.표준 고장 모드 및 영향 분석(FMEA) 및 고장 모드, 영향 및 중요도 분석(FMECA) 절차는 제품 고장 메커니즘을 식별하지만, 전문 소프트웨어 없이는 이러한 메커니즘을 모델링할 수 없습니다.이로 인해 가상 검증, 근본 원인 분석, 가속 테스트 프로그램 및 남은 수명 평가와 같은 중요한 절차에 의미 있는 정보를 제공할 수 있는 적용 가능성이 제한됩니다.FMEA와 FMECA의 단점을 극복하기 위해 고장 모드, 메커니즘 및 효과 분석(FMEA)이 종종 사용되어 왔다.

기본 용어

여기에서는 FMEA의 기본적인 [26]용어를 몇 가지 소개합니다.

액션 priority(AP)
AP는 AIAG/VDA FMEA 핸드북 2019의 이전 위험 매트릭스와 RPN을 대체한다.추가 개선책의 필요성에 대해 기술하고 있다.
실패.
명시된 조건 하에서의 기능 상실.
장애 모드
조사 대상 부품, 컴포넌트, 기능, 기기, 서브시스템 또는 시스템의 장애와 관련하여 장애가 발생하는 구체적인 방법 또는 방법.실행되는 FMEA의 유형에 따라 고장 모드는 다양한 세부 수준에서 설명될 수 있습니다.부품 FMEA는 부품 또는 구성 요소 고장 모드(예: 완전히 파손된 액슬 또는 변형된 액슬, 또는 전기 접점이 개방 상태로 고착됨, 단락 상태로 고착됨 또는 간헐적)에 초점을 맞춥니다.기능적 FMEA는 기능적 고장 모드에 초점을 맞춥니다.이러한 기능은 일반(기능 없음, 기능 초과, 기능 부족, 간헐적 기능 또는 의도하지 않은 기능 등)이거나 분석 대상 기기에 보다 상세하고 고유할 수 있습니다.PFMEA는 프로세스 장애 모드(잘못된 드릴비트 삽입 등)에 초점을 맞춥니다.
장애 원인 및/또는 메커니즘
요건, 설계, 프로세스, 품질관리, 취급 또는 부품 적용의 결함. 이는 특정 시간 동안 고장 모드로 이어지는 프로세스(메커니즘)를 시작하는 근본 원인 또는 일련의 원인입니다.장애 모드에서는 더 많은 원인이 있을 수 있습니다.예를 들어, "구조 빔의 피로 또는 부식" 또는 "전기 접점의 부식 방지"는 고장 메커니즘이며, 그 자체는 고장 모드가 아니다. 관련된 고장 모드(끝 상태)는 "구조용 빔의 완전 파괴" 또는 "열린 전기 접점"입니다. 초기 원인은 "부식 방지층(페인트)의 잘못된 적용" 및/또는 (고장 가능성이 있는) 다른 시스템으로부터의 "(비정상적인) 진동 입력"일 수 있다.
고장 효과
동작에 대한 장애의 직접적인 영향, 또는 기능에 의해 충족되어야 하지만 현재 충족되지 않거나 완전히 충족되지 않은 고객/사용자의 요구에 대한 영향
계약 수준(BOM 또는 기능 내역)
시스템 수준 및 그에 따른 항목 복잡성의 식별자입니다.레벨이 1에 가까워질수록 복잡성이 증가합니다.
국소 효과
분석 대상 항목에 적용되는 고장 효과입니다.
차상위 효과
다음으로 높은 계약 수준에서 적용되는 실패 효과입니다.
엔드 이펙트
가장 높은 계약 수준 또는 전체 시스템에서의 실패 영향입니다.
검출
고장 모드를 유지관리자, 오퍼레이터 또는 내장 감지 시스템에 의해 검출하는 수단(해당하는 경우)으로 추정 휴면 기간 포함)
확률
장애가 발생할 가능성.
Risk Priority Number(RPN)
심각도(이벤트) × 확률(이벤트 발생) × 검출(사용자가 인지하기 전에 이벤트가 검출되지 않을 확률)
중요도
장애 모드의 결과.심각도는 부상의 정도, 재산적 손상, 시스템 손상 및/또는 고장 수리에 소요되는 시간에 따라 결정되는 고장의 최악의 잠재적 결과를 고려합니다.
비고/완화/조치
위험을 낮추거나 위험 수준 또는 시나리오를 정당화하기 위해 사용되는 제안된 완화 또는 조치를 포함한 추가 정보.

FMEA 워크시트 예제

FMEA 워크시트 예제
FMEA 참조 아이템 잠재적 장애 모드 잠재적인 원인/메커니즘 미션 단계 장애의 국소적 영향 차상위 효과 시스템 수준의 최종 효과 (P) 확률(추정) (S) 중요도 (라) 검출(작업자, 유지관리자에 대한 지시) 검출 휴면 기간 리스크 레벨 P*S(+D) 추가 조사/증거 조치 경감 / 요건
1.1.1.1 브레이크 매니폴드 참조 지정기 2b, 채널 A, O-링 채널 A에서B로의 내부 누출 a) O-링 압축 세트(creep) 고장 b) 조립 중 표면 손상 랜딩 주 브레이크 호스로 가는 압력 감소 좌측 휠 제동 없음 지상과 측면 드리프트에서의 항공기 감속도가 심각하게 감소했습니다.활주로 위치 제어의 부분 손실.충돌 위험 (C) 가끔 (5) 대재앙(최악의 경우) (1) 비행 컴퓨터 및 유지관리 컴퓨터에 "좌측 메인 브레이크, 압력 낮음"이 표시됩니다. 내장 테스트 간격은 1분입니다. 받아들일 수 없다 휴면 기간 및 고장 확률 확인 중복 독립 브레이크 유압 채널 필요 및/또는 중복 씰링 필요 및 O-링 중요 부품 클래스 1로 분류

확률(P)

고장 모드의 원인과 발생 가능성을 조사할 필요가 있습니다.이는 분석, 계산 / FEM, 유사한 항목 또는 프로세스 및 과거에 기록된 고장 모드를 통해 수행할 수 있습니다.실패 원인은 설계상의 약점으로 간주됩니다.장애 모드의 잠재적인 원인을 모두 파악하고 문서화해야 합니다.이것은 기술적인 용어로 해야 합니다.원인의 예는 다음과 같습니다.취급, 제조에 의한 결함, 피로, 크리프, 연마 마모, 잘못된 알고리즘, 과도한 전압 또는 부적절한 작동 조건 또는 사용(사용된 접지 규칙에 따라 다름)고장 모드에서는 정의된 수준의 수에 따라 확률 순위가 지정될 수 있습니다.

순위 의미.
1 가능성이 거의 없음(실제로 불가능하거나 유사한 제품 또는 프로세스에서 발생 빈도가 낮으며 많은 가동 시간이 있음)
2 리모트(상대적으로 적은 장애)
3 간헐적(경우에 따른 장애)
4 합리적으로 가능(반복되는 장애)
5 빈번(실패는 거의 피할 수 없다)

부분 FMEA에 대해서는 RAC FMD-97 [27]등의 고장모드 분포 카탈로그로부터의 신뢰성 예측 해석 결과 및 고장모드 비율로부터 정량적 확률을 계산할 수 있다.이 방법을 통해 정량적 FTA는 FMEA 결과를 사용하여 바람직하지 않은 이벤트가 허용 가능한 위험 수준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

중요도(S)

최악의 시나리오의 악영향의 중대도(상태)를 결정합니다.기능 장애와 관련하여 사용자가 보거나 경험할 수 있는 것과 관련하여 이러한 효과를 적어두는 것이 편리합니다.이러한 최종 효과의 예로는 기능 x의 완전한 손실, 성능 저하, 역모드의 기능, 너무 늦게 작동하는 기능, 불규칙한 기능 등이 있습니다.각 최종 효과에는 비용 및/또는 수명 손실 또는 삶의 질에 따라 I(효과 없음)에서 V(대재앙)까지의 심각도 수(S)가 지정됩니다.이러한 수치는 고장 모드(확률 및 탐지 가능성과 함께)의 우선 순위를 지정합니다.다음은 일반적인 분류입니다.다른 분류도 가능합니다.위험 분석을 참조하십시오.

순위 의미.
1 신뢰성 또는 안전성에 대한 관련 영향 없음
2 매우 경미하고, 손상이나 부상이 없으며, 유지보수 작업만 수행됨(구별 고객만 알 수 있음)
3 경미, 저손상, 경미한 부상(시스템에 미치는 영향은 매우 적으며, 일반 고객에게는 거의 없음)
4 중대(일차 기능 상실, 모든 안전 여유도 상실, 재해로부터 떨어진 고장 1개, 심각한 손상, 중상, 최대 사망 1개)
5 치명적(제품이 작동하지 않게 됨. 고장으로 인해 완전히 안전하지 않은 작동이 발생하여 여러 명이 사망할 수 있음)

검출(D)

오퍼레이터 및/또는 유지관리자에 의해 격리된 고장이 감지되는 수단 또는 방법 및 시간이 걸릴 수 있습니다.이는 유지관리성 제어(시스템 가용성)에 중요하며 여러 장애 시나리오에서 특히 중요합니다.여기에는 휴면 고장 모드(예: 직접적 시스템 영향 없음)가 포함될 수 있다(예: 중복 시스템/항목은 자동으로 인계되거나 특정 임무 또는 시스템 상태 중에만 고장이 문제가 있을 때) 또는 잠재적 고장(예: 금속 성장 균열과 같은 열화 고장 메커니즘, 임계 길이가 아님).고장 모드 또는 원인은 정상 시스템 작동 시 운영자가 어떻게 발견할 수 있는지 또는 일부 진단 조치 또는 자동 내장 시스템 테스트를 통해 유지관리 직원이 발견할 수 있는지 명확히 해야 한다.휴면 및/또는 대기시간을 입력할 수 있습니다.

순위 의미.
1 특정 – 고장은 테스트에서 발견됩니다.
2 거의 확실하다
3 높은
4 적당한.
5 낮다
6 오퍼레이터 또는 유지보수에 의해 결함이 검출되지 않음

휴면 또는 대기 시간

장애 모드가 검출되지 않을 가능성이 있는 평균 시간을 입력할 수 있습니다.예를 들어 다음과 같습니다.

  • 초, 유지 관리 컴퓨터에서 자동 감지됨
  • 8시간, 턴어라운드 검사로 검출
  • 2개월, 예정된 유지보수 블록 X에 의해 검출됨
  • 2년, 오버홀 태스크에 의해 검출 x

표시

검출되지 않은 고장으로 인해 시스템이 안전/작동 상태를 유지할 수 있는 경우, 두 번째 고장 상황을 탐색하여 모든 조작자에게 징후가 명백하게 나타날지 여부와 그들이 취할 수 있는 또는 취해야 할 시정 조치를 결정해야 한다.

조작자에 대한 표시는 다음과 같이 설명해야 합니다.

  • 정상. 시스템 또는 장비가 정상적으로 작동할 때 작업자에게 분명하게 나타나는 표시입니다.
  • 비정상적인.시스템이 오작동하거나 고장났을 때 작업자에게 명백한 표시입니다.
  • 틀렸습니다.표시기의 오작동 또는 고장으로 인한 조작자에 대한 잘못된 표시(예: 계기, 감지 장치, 시각 또는 청각 경고 장치 등)

테스트 프로세스 및 모니터링에 대한 탐지 범위 분석을 수행합니다(ARP4761 Standard에서):

이러한 유형의 분석은 다양한 테스트 프로세스가 잠복 및 휴면 결함 검출에 얼마나 효과적인지 결정하는 데 유용합니다.이를 달성하기 위해 사용되는 방법에는 해당 고장모드를 조사하여 그 영향이 검출되는지 여부를 판단하고 검출된 고장모드에 적용할 수 있는 고장률의 퍼센티지를 결정한다.탐지 수단 자체가 일시적으로 고장날 수 있는 가능성은 탐지 범위 분석에서 한계 요인으로 설명되어야 한다(즉, 탐지 범위는 탐지 수단 가용성보다 더 신뢰할 수 없다).FMEA에 검출 범위를 포함하면 검출 범위 가능성으로 인해 하나의 효과 범주가 되었을 각 개별 고장으로 이어질 수 있다.검출범위를 포함하는 또 다른 방법은 FTA가 검출방법의 잠재적 실패에 의한 커버리지에 구멍이 없다고 보수적으로 가정하는 것이다.이러한 보수적인 가정이 상위 사건 확률 요건을 충족하지 못하는 경우 FMEA를 필요에 따라 개정할 수 있다.

이러한 세 가지 기본 단계를 수행한 후 위험 수준을 제공할 수 있습니다.

리스크 레벨(P×S) 및 (D)

리스크는 최종 효과 확률과 중대도의 조합입니다.확률 및 중대도에 비검출성(dormancy time)에 대한 영향이 포함됩니다.이는 최종 영향의 확률 또는 최악의 경우 영향의 심각도에 영향을 미칠 수 있습니다.복수의 시나리오(복수의 이벤트 포함)가 가능하고 검출성/휴면성이 중요한 역할을 하는 경우(용장 시스템 등) 등, 모든 경우에 정확한 계산이 간단하지는 않을 수 있습니다.이 경우 정확한 확률과 위험 수준을 결정하기 위해 고장 수목 분석 및/또는 사건 수목이 필요할 수 있다.

예비 위험 수준은 규격 882에 [28]따라 아래와 같은 위험 매트릭스에 기초하여 선택할 수 있다.위험 수준이 높을수록 증거를 제공하고 허용 가능한 수준으로 위험을 낮추기 위해 더 많은 정당성과 완화가 필요하다.최종 의사결정을 담당하는 고위 경영진에게 높은 위험을 알려야 한다.

중요도
확률
I II III IV V VI
I 낮다 낮다 낮다 낮다 적당한. 높은
II 낮다 낮다 낮다 적당한. 높은 받아들일 수 없다
III 낮다 낮다 적당한. 적당한. 높은 받아들일 수 없다
IV 낮다 적당한. 적당한. 높은 받아들일 수 없다 받아들일 수 없다
V 적당한. 적당한. 높은 받아들일 수 없다 받아들일 수 없다 받아들일 수 없다
  • 이 단계 이후 FMEA는 FMECA와 같은 형태가 되었습니다.

타이밍.

FMEA는 다음과 같은 경우에 갱신해야 합니다.

  • 새로운 사이클이 시작됩니다(신제품/프로세스).
  • 작동 조건이 변경됨
  • 설계가 변경되었습니다.
  • 새로운 규칙이 제정되다
  • 고객의 피드백이 문제를 나타내고 있습니다.

사용하다

  • 장애 발생 가능성을 최소화하는 시스템 요건 개발
  • 고장이 제거되었는지 또는 위험이 허용 가능한 수준으로 감소했는지 확인하기 위한 설계 및 테스트 시스템의 개발.
  • 진단 시스템 개발 및 평가
  • 설계 선택(트레이드오프 분석)에 도움이 됩니다.

이점

  • 기능 간 팀워크 및 아이디어 교환을 위한 촉매제
  • 미래의 장애를 줄이기 위한 정보 수집, 엔지니어링 지식 수집
  • 잠재적인 장애 모드 조기 특정 및 제거
  • 문제 예방 강조
  • 법적 요건 충족(제품 책임)
  • 기업 이미지 및 경쟁력 향상
  • 생산 수율 향상
  • 제품/공정의 품질, 신뢰성 및 안전성 향상
  • 사용자 만족도 향상
  • 이익 극대화
  • 늦은 변경 및 관련 비용 최소화
  • 회사 수익률에 미치는 영향 감소
  • 시스템 개발 시간과 비용 절감
  • 장차 같은 종류의 장애가 발생할 가능성을 줄입니다.
  • 보증에 관한 우려의 가능성 경감

제한 사항

FMEA는 시스템의 중요한 위험을 식별하지만, 그 결과는 포괄적이지 않을 수 있으며 접근법에는 [29][30][31]한계가 있다.의료 맥락에서 FMEA 및 기타 위험 평가 방법(SWIFT(Structured What If Technical) 및 소급 접근법 등)은 단독으로 사용할 때 유효성이 제한적인 것으로 밝혀졌다.이러한 [29]타당성 결여에는 범위 지정과 조직의 경계에 관한 과제가 큰 요인인 것으로 보입니다.

하향식 도구로 사용할 경우 FMEA는 시스템의 주요 고장 모드만 식별할 수 있습니다.Fault Tree Analysis(FTA; 폴트 트리 분석)는 하향식 분석에 적합합니다.FMEA를 「상향형」툴로서 사용하면, FTA를 강화 또는 보완해, 보다 많은 원인과 실패 모드를 특정해, 톱 레벨의 증상을 발생시킬 수 있습니다.서브시스템 내에서 복수의 장애를 수반하는 복잡한 고장 모드를 검출하거나 상위 레벨의 서브시스템 또는 [citation needed]시스템까지 특정 고장 모드의 예상 고장 간격을 보고할 수 없습니다.

또, 중대도, 발생, 및 검출 순위의 곱셈에 의해서, 랭크 역전하는 일이 있습니다.이 경우, 보다 심각한 장애 [32]모드보다, 보다 심각한 장애 모드로부터 높은 RPN을 수신합니다.그 이유는 순위는 서수 척도 숫자이고 곱셈은 서수에 정의되어 있지 않기 때문입니다.서수 순위에는 한 순위가 다른 순위보다 좋거나 나쁘다고만 적혀 있을 뿐 얼마나 많은 순위는 나와 있지 않다.예를 들어, "2"의 순위는 "1"의 2배, "8"은 "4"의 2배보다 심각하지 않을 수 있지만, 곱셈에서는 그런 것으로 취급한다.자세한 내용은 측정 수준을 참조하십시오.이 문제에 대한 다양한 해결책이 제안되었다. 예를 들어, 고전 RPN 모델의 [33][34][35]대안으로 퍼지 로직을 사용하는 것이다.새로운 AIAG/VDA FMEA 핸드북(2019)에서는 RPN 접근방식이 AP(조치 우선순위)[36][37][23]로 대체되었다.

FMEA 워크시트는 작성하기 어렵고, 이해하고 읽기 어려울 뿐만 아니라 유지보수도 어렵습니다.고장 모드를 클러스터링하고 시각화하기 위해 2010년부터 [38][39][40]뉴럴 네트워크 기법을 사용하는 것이 제안되었다.또 다른 접근법은 기존의 FMEA 표를 보타이 다이어그램 세트와 결합하는 것입니다.다이어그램은 원인과 결과의 사슬을 시각화하고 FMEA 표는 특정 [41]사건에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

종류들

  • 기능: 설계 솔루션이 제공되기 전(또는 개략적인 수준에서만) 기능 장애의 잠재적 영향에 대해 기능을 평가할 수 있습니다.기능상실 결과를 제한하거나 이러한 초기 개발에서 발생할 확률을 제한하기 위해 일반 완화("설계 대상" 요건)를 제안할 수 있다.이것은 시스템의 기능적인 고장에 근거하고 있습니다.이 유형은 소프트웨어 평가에도 사용할 수 있습니다.
  • 개념설계/하드웨어: 고장 메커니즘 및 하위 수준의 기능 장애를 분석하기 위한 초기 설계 개념 단계의 시스템 또는 서브시스템 분석, 특히 다양한 개념 솔루션에 대한 상세 분석.트레이드오프 연구에 사용할 수 있습니다.
  • 상세 설계/하드웨어: 제품 생산 전 분석.이것들은 가장 상세한(MIL 1629에서는 Piece-Part 또는 Hardware FMEA라고 부릅니다) FMEA로, 가장 낮은 부품 레벨까지 발생할 가능성이 있는 하드웨어(또는 기타) 장애 모드를 식별하기 위해 사용됩니다.하드웨어 고장(예: BoM = BOM)을 기반으로 해야 합니다.장애 영향의 중대도, 장애 방지(경감), 장애 검출 및 진단은 이 FMEA에서 모두 분석할 수 있습니다.
  • 프로세스: 제조 및 조립 프로세스의 분석.품질과 신뢰성은 모두 공정 결함으로 인해 영향을 받을 수 있습니다.이 FMEA에 대한 입력은 작업 프로세스/작업 내역입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 시스템 신뢰성 이론: 모델, 통계 방법 및 응용 프로그램, 확률 및 통계에서의 Marvin Rausand & Arnljot Hoylan, Wiley 시리즈 (2004년 제2판, 88페이지)
  2. ^ Tay K. M.; Lim C.P. (2008). "n On the use of fuzzy inference techniques in assessment models: part II: industrial applications". Fuzzy Optimization and Decision Making. 7 (3): 283–302. doi:10.1007/s10700-008-9037-y. S2CID 12269658.
  3. ^ Project Reliability Group (July 1990). Koch, John E. (ed.). Jet Propulsion Laboratory Reliability Analysis Handbook (pdf). Pasadena, California: Jet Propulsion Laboratory. JPL-D-5703. Retrieved 2013-08-25.
  4. ^ Goddard Space Flight Center (GSFC) (1996-08-10). Performing a Failure Mode and Effects Analysis (pdf). Goddard Space Flight Center. 431-REF-000370. Retrieved 2013-08-25.
  5. ^ United States Department of Defense (9 November 1949). MIL-P-1629 – Procedures for performing a failure mode effect and critical analysis. Department of Defense (US). MIL-P-1629.
  6. ^ United States Department of Defense (24 November 1980). MIL-STD-1629A – Procedures for performing a failure mode effect and criticality analysis. Department of Defense (USA). MIL-STD-1629A. Archived from the original on 22 July 2011.
  7. ^ Neal, R.A. (1962). Modes of Failure Analysis Summary for the Nerva B-2 Reactor. Westinghouse Electric Corporation Astronuclear Laboratory. hdl:2060/19760069385. WANL–TNR–042.
  8. ^ Dill, Robert; et al. (1963). State of the Art Reliability Estimate of Saturn V Propulsion Systems. General Electric Company. hdl:2060/19930075105. RM 63TMP–22.
  9. ^ Procedure for Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA). National Aeronautics and Space Administration. 1966. hdl:2060/19700076494. RA–006–013–1A.
  10. ^ Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis (FMECA) (PDF). National Aeronautics and Space Administration JPL. PD–AD–1307. Retrieved 2010-03-13.
  11. ^ Experimenters' Reference Based Upon Skylab Experiment Management (PDF). National Aeronautics and Space Administration George C. Marshall Space Flight Center. 1974. M–GA–75–1. Retrieved 2011-08-16.
  12. ^ Design Analysis Procedure For Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA). Society for Automotive Engineers. 1967. ARP926.
  13. ^ Dyer, Morris K.; Dewey G. Little; Earl G. Hoard; Alfred C. Taylor; Rayford Campbell (1972). Applicability of NASA Contract Quality Management and Failure Mode Effect Analysis Procedures to the USFS Outer Continental Shelf Oil and Gas Lease Management Program (PDF). National Aeronautics and Space Administration George C. Marshall Space Flight Center. TM X–2567. Retrieved 2011-08-16.
  14. ^ Mallory, Charles W.; Robert Waller (1973). Application of Selected Industrial Engineering Techniques to Wastewater Treatment Plants (PDF). United States Environmental Protection Agency. pp. 107–110. EPA R2–73–176. Retrieved 2012-11-10.
  15. ^ Sperber, William H.; Stier, Richard F. (December 2009 – January 2010). "Happy 50th Birthday to HACCP: Retrospective and Prospective". FoodSafety Magazine: 42, 44–46.
  16. ^ Matsumoto, K.; T. Matsumoto; Y. Goto (1975). "Reliability Analysis of Catalytic Converter as an Automotive Emission Control System". SAE Technical Paper 750178. SAE Technical Paper Series. 1. doi:10.4271/750178.
  17. ^ AIAG (1993). Potential Failure Mode and Effect Analysis. Automotive Industry Action Group.
  18. ^ AIAG (2008). Potential Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), 4th Edition. Automotive Industry Action Group. ISBN 978-1-60534-136-1.
  19. ^ SAE (1994). Potential Failure Mode and Effects Analysis in Design (Design FMEA), Potential Failure Mode and Effects Analysis in Manufacturing and Assembly Processes (Process FMEA), and Potential Failure Mode and Effects Analysis for Machinery (Machinery FMEA). SAE International.
  20. ^ SAE (2008). Potential Failure Mode and Effects Analysis in Design (Design FMEA) and Potential Failure Mode and Effects Analysis in Manufacturing and Assembly Processes (Process FMEA) and Effects Analysis for Machinery (Machinery FMEA). SAE International.
  21. ^ AIAG / VDA FMEA 핸드북 2019.2020-09-14를 취득했습니다.
  22. ^ VDA: 독일 자동차 업계는 자사 제품에 최고 품질을 요구합니다.2020-09-14를 취득했습니다.
  23. ^ a b "Introducing the AIAG-VDA DFMEA". qualitydigest. 19 June 2019. Retrieved 2020-12-02.
  24. ^ Fadlovich, Erik (December 31, 2007). "Performing Failure Mode and Effect Analysis". Embedded Technology. Archived from the original on 2011-11-17.
  25. ^ "Failure Mode Effects Analysis (FMEA)". ASQ. Retrieved 2012-02-15.
  26. ^ Langford, J. W. (1995). Logistics: Principles and Applications. McGraw Hill. p. 488.
  27. ^ Failure Mode/Mechanism Distributions. Reliability Analysis Center. 1997. FMD–97.
  28. ^ "MIL-STD-882 E SYSTEM SAFETY". www.everyspec.com. Retrieved 2017-01-04.
  29. ^ a b Potts H.W.W.; Anderson J.E.; Colligan L.; Leach P.; Davis S.; Berman J. (2014). "Assessing the validity of prospective hazard analysis methods: A comparison of two techniques". BMC Health Services Research. 14: 41. doi:10.1186/1472-6963-14-41. PMC 3906758. PMID 24467813.
  30. ^ Franklin, Bryony Dean; Shebl, Nada Atef; Barber, Nick (2012). "Failure mode and effects analysis: too little for too much?". BMJ Quality & Safety. 21 (7): 607–611. doi:10.1136/bmjqs-2011-000723. PMID 22447819. S2CID 46106670.
  31. ^ Shebl, N. A.; Franklin, B. D.; Barber, N. (2009). "Is failure mode and effect analysis reliable?". Journal of Patient Safety. 5 (2): 86–94. doi:10.1097/PTS.0b013e3181a6f040. PMID 19920447. S2CID 45635417.
  32. ^ Kmenta, Steven; Ishii, Koshuke (2004). "Scenario-Based Failure Modes and Effects Analysis Using Expected Cost". Journal of Mechanical Design. 126 (6): 1027. doi:10.1115/1.1799614.
  33. ^ Jee T.L.; Tay K. M.; Lim C.P. (2015). "A new two-stage fuzzy inference system-based approach to prioritize failures in failure mode and effect analysis" (PDF). IEEE Transactions on Reliability. 64 (3): 869–877. doi:10.1109/TR.2015.2420300. S2CID 20987880.
  34. ^ Kerk Y.W.; Tay K. M.; Lim C.P. (2017). "n Analytical Interval Fuzzy Inference System for Risk Evaluation and Prioritization in Failure Mode and Effect Analysis". IEEE Systems Journal. 11 (3): 1–12. Bibcode:2017ISysJ..11.1589K. doi:10.1109/JSYST.2015.2478150. S2CID 5878974.
  35. ^ Chai K.C.; Tay K. M.; Lim C.P. (2016). "A perceptual computing-based method to prioritize failure modes in failure mode and effect analysis and its application to edible bird nest farming" (PDF). Applied Soft Computing. 49: 734–747. doi:10.1016/j.asoc.2016.08.043.
  36. ^ AIAG / VDA FMEA 핸드북 2019.2020-11-23을 회수했습니다.
  37. ^ VDA: 독일 자동차 업계는 자사 제품에 최고 품질을 요구합니다.2020-11-23을 회수했습니다.
  38. ^ Tay K.M.; Jong C.H.; Lim C.P. (2015). "A clustering-based failure mode and effect analysis model and its application to the edible bird nest industry" (PDF). Neural Computing and Applications. 26 (3): 551–560. doi:10.1007/s00521-014-1647-4. S2CID 7821836.
  39. ^ Chang, Wui Lee; Tay, Kai Meng; Lim, Chee Peng (Nov 2015). "Clustering and visualization of failure modes using an evolving tree" (PDF). Expert Systems with Applications. 42 (20): 7235–7244. doi:10.1016/j.eswa.2015.04.036.
  40. ^ Chang, Wui Lee; Pang, Lie Meng; Tay, Kai Meng (March 2017). "Application of Self-Organizing Map to Failure Modes and Effects Analysis Methodology" (PDF). Neurocomputing. PP: 314–320. doi:10.1016/j.neucom.2016.04.073.
  41. ^ "Building a FMEA". Diametric Software Ltd. Retrieved 13 March 2020.