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

Prezentace na téma: "Analýza příčin, druhů a důsledků poruch a poruchových stavů FMEA/FMECA"— Transkript prezentace:

1 Analýza příčin, druhů a důsledků poruch a poruchových stavů FMEA/FMECA
prof. Ing. Václav Legát, DrSc. Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta Katedra jakosti a spolehlivosti strojů

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.

4

5

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 Požadovaná funkce systému
X Y Čerpadlo dodává 1000 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 Rezerva na zhoršování technického stavu čerpadla 200 l/min

8 Systém vodního chlazení
Funkce: Porucha funkce: Mód (způsob, druh) poruchy Čerpat z nádrže X do nádrže Y ne méně než 800 l/min A. Neschopnost dopravit jakékoliv množství vody B. Dopravuje méně než 800 l/min. a) zadřené ložisko b) uvolněné oběžné kolo čerpadla c) oběžné kolo zaneseno cizími objekty d) spojka motoru a čerpadla přerušena v důsledku únavy e) spálený motor f) vstupní ventil zanesen nečistotami apod. a) opotřebené oběhové kolo čerpadla b) částečně zablokována sací větev apod.

9

10 Příklad datového listu k funkci (Moubray) Systém: plynová turbina Subsystém: 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

11 Systém: Turbina Subsystém: výfuk Funkce: Porucha funkce: 1. Odvádět spaliny 10 m nad střechu turbinové haly A. Nezpůsobilost odvádět jakékoliv plyny B. Tok plynů je omezen C. Netěsnost D. Porucha vedení plynu 10 m nad střechu 2. Snižovat hlučnost podle požadavku ISO na stupeň 30 ve vzdálenosti 150 m A. Hluk přesahuje požadavek ISO 3. Povrchová teplota výfuku v hale nepřekročí 60o C A. Teplota povrchu výfuku překročila 60o C 4. Přenášet varovný signál jestliže teplota plynů dosáhne 475o C a signál pro automatické odstavení při překročení 500o C ve vzdálenosti 4 m od turbiny A. Nezpůsobilost vyslat varovný signál, že teplota výfukových plynů překročila 475o C 5. Umožnit dilataci dílů výfuku s ohledem na změny teploty A. Není umožněn volný pohyb dilatačních dílů

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
Záhlaví tabulky FMEA s identifikačními údaji 1. Identifikace analyzovaného dílu (místa, funkce, znaku atp.), jeho možných vad, jejich následků a příčin (včetně zaznamenání plánovaných kontrolních opatření) 2. Ohodnocení současného stavu mírou rizika/priority, návrh nápravných opatření a stanovení odpovědností 3. Provedená nápravná opatření a ohodnocení zlepšeného stavu mírou rizika/priority Obr 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

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

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

31 Dopady poruchy na ekonomiku
Ukazatel Výpočet nákladů jednoho způsobu poruchy Kč Úroveň kritičnosti (Kč a body) Legenda veličin Nepohotovost Cu=Dt*cp N žádná do 1000 L malá do 10000 M střední 100000 H velká nad Dt - doba prostoje 1 2 3 cp - cena hodiny prostoje Udržovatelnost (oprava) Cm=cl*MTTR + Csp + Cex cl - mzdová hodinová sazba, MTTR - doba opravy Csp - materiálové náklady, Cst -cena externí údržby Ztráta na kvalitě Cq=Cpt*Qdef/Qtot Cpt - tržby celé produkce, Qdef - počet neshodných produktů Qtot - celkový počet vyrobených produktů Energetické ztráty Ce=(Er-En)*ce Er - skutečná spotřeba energie (kWh), En - normativní spotřeba energie (kWh) ce - cena energie (Kč/kWh)

32 Dopady poruchy na bezpečnost
Úroveň Kvalitativní označení Charakteristiky úrovní A Katastrofické Ztráty na životech a/nebo úplná ztráta zařízení (systému), poškození místního a vnějšího životního prostředí B Kritické Vážná újma na zdraví způsobená úrazem a/nebo významné poškození zařízení (systému), poškození místního životního prostředí C Okrajové Malé úrazy personálu, malé poškození zařízení (systému) D Malé Porucha nezpůsobí úraz personálu a poškození zařízení (systému)

33 Tab. 1 Stanovení výsledné hodnoty dopadu poruchy v rozsahu 1 až 10
Kombinované hodnocení následku poruchy (ekonomické a bezpečnostní dopady) Riziko bezpečnosti A X 10 B 5 6 7 8 9 C 2 3 4 D 1 Dopady poruchy na ekonomiku

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

35

36

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.