Ограничения и недостатки FMEA

FMEA чрезвычайно эффективен, если его используют для анализа элементов, которые вызывают отказ системы в целом или нарушение основной функции системы. Однако FMEA может быть трудным и утомительным для сложных систем, имеющих много функций и состоящих из различных наборов компонентов. Эти сложности увеличиваются при наличии многочисленных режимов эксплуатации, а также нескольких политик технического обслуживания и ремонта.

FMEA может быть трудоемким и неэффективным процессом при необдуманном применении. Исследования FMEA, результаты которых предполагается использовать в дальнейшем, должны быть определены. Проведение FMEA не должно быть включено в требования без предварительного анализа.

Осложнения, недоразумения и ошибки могут произойти при попытке охвата исследованиями FMEA нескольких уровней в иерархической структуре системы, если она предусматривает резервирование.

Взаимосвязи между людьми или группами видов отказов, или причинами видов отказов не могут быть эффективно представлены в FMEA, так как главное предположение для этого анализа - независимость видов отказов. Этот недостаток становится еще более явным из-за взаимодействий программного обеспечения и аппаратных средств, когда предположение о независимости не подтверждается. Отмеченное справедливо для взаимодействия человека с аппаратными средствами и моделей этого взаимодействия. Предположение о независимости отказов не позволяет уделять должное внимание видам отказа, которые при совместном появлении могут иметь существенные последствия, тогда как каждый из них в отдельности имеет низкую вероятность появления. Взаимосвязи элементов системы легче исследовать, используя для анализа метод дерева неисправностей FTA (ГОСТ Р 51901.5).

FTA предпочтителен для применения в FMEA, поскольку ограничивается связями только двух уровней иерархической структуры, например идентификацией видов отказов объектов и определением их последствий для системы в целом. Эти последствия затем становятся видами отказов на следующем уровне, например для модуля, и т.д. Однако существует опыт успешного выполнения многоуровневых FMEA.

Кроме того, недостатком FMEA является его неспособность оценить общую надежность системы и таким образом оценить степень улучшения ее конструкции или изменений.

Рассмотрим конкретный пример, вносящий ясность в только что сказанное. Объектом исследования в этом примере является кардиостимулятор, который имеет в своей конструкции определенный транзистор, посредством которого сначала усиливаются, а затем в тело пациента подаются электрические импульсы, стимулирующие и задающие ритм работы сердца. Кардиостимулятор хирургическим путем имплантируется в тело пациента в области грудной клетки. FMEA- и FMECA-методологии не рассматривают непосредственные механизмы возможных отказов транзистора, а принимают во внимание только возможные формы отказов, т.е. возникающие при этом симптомы (проявления) отказов.

Механизмы отказа транзистора могут быть связаны, например:

- с отрывом проводника;

- с попаданием влаги внутрь кардиостимулятора;

- с локальным перегревом транзистора;

- со старением транзистора и т. п.

Однако независимо от механизма отказа, возможны только три формы отказа транзистора, а именно:

1) обрыв цепи;

2) короткое замыкание;

3) снижение коэффициента усиления.

В задачу FMECA-методологии входит выяснение последствий и критичности каждой из этих трех возможных форм отказа транзистора. Анализ форм, последствий и критичности отказов должен дать оценку потенциальной опасности каждой из возможных форм и последствий, в частности:

- третья форма отказа, связанная с изменением частоты и амплитуды импульсов (из-за изменения коэффициента усиления), может ухудшить состояние пациента и потребовать дополнительного хирургического вмешательства для замены кардиостимулятора;

- первая и вторая формы отказов (обрыв цепи или короткое замыкание) могут иметь фатальные (катастрофические) последствия.

В результате анализа форм и последствий отказов может возникнуть необходимость в перепроектировании продукции или изделия с целью повышения надежности, например, за счет включения в конструкцию кардиостимулятора дублирующего транзистора.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение термину «анализ форм и последствий отказов», назовите основные принципы FMEA-технологии.

2. Перечислите преимущества и недостатки FMEA-технологии.

3. Изобразите алгоритм работы FMEA-команды.