تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق
عودة للموسوعةتحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق (بالإنجليزية: Failure mode, effects, and criticality analysis) اختصاراً: (FMECA) هي كيفية تحليل تُعتبر امتداداً لطريقة "تحليل نمط وآثار الإخفاق" (بالإنجليزية: Failure mode and effects analysis) المعروفة اختصاراً باسم (FMEA).
تحليل نمط وآثار الإخفاق FMEA هوأسلوب تحليلي استقرائي يعمل من أسفل إلى أعلى، يمكن إجراؤه إما على المستوى الوظيفي أوعلى المستوى الجزئي. وهويوسِّع فكرة "تحليل نمط وآثار الإخفاق" FMEA من خلال تضمين وإضافة: "تحليل الحرجية" (بالإنجليزية: criticality analysis) الذي يُستخدم لرسم "احتمالية" أوضاع الإخْفاق (بالإنجليزية: probability) لقاء "شدة عواقبها" (بالإنجليزية: severity). تُبرز النتيجة أوضاع الإخْفاقات ذات "الاحتمالية" العالية نسبيًا و"شدة العواقب"، مما يسمح بتوجيه جهود الإصلاح إلى ما ينتج عنه أكبر قيمة مستفادة.
تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق FMECA يميل إلى حتىقد يكون مُفضلاً على تحليل نمط وآثار الإخفاق FMEA فيما يتعلق بالفضاء الخارجي والتطبيقات العسكرية الخاصة بمنظمة حلف شمال الأطلسي (الناتو)، بينما يسود تحليل نمط وآثار الإخفاق FMEA في مختلف أشكال الصناعات الأخرى.
المنهجية
يتكون إجراء تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق FMECA عادة من المراحل المنطقية التالية:
- تحديد النظام
- تحديد القواعد والافتراضات الأساسية من أجل المساعدة على وضع التصميم
- بناء مخططات الكتلة للنظام
- تحديد أوضاع الإخْفاق (على مستوى الجزء-البترة أومستوى الوظيفة)
- تحليل آثار الإخْفاق / الأسباب
- تغذية النتائج مرة أخرى في عملية التصميم
- تصنيف تأثيرات الإخْفاق حسب الشدة
- أداء العمليات الحسابية لتقدير "الحرجية"
- ترتيب "وضع الإخْفاق" بحسب رتبته
- تحديد العناصر الحرجة
- تغذية النتائج مرة أخرى في عملية التصميم
- تحديد وسائل الكشف عن الإخْفاق والعزل والتعويض
- إجراء تحليل الصيانة
- توثيق التحليل، وتلخيص مجالات التصميم غير القابلة للتسليم، وتحديد الضوابط الخاصة اللازمة للحد من مخاطر الإخْفاق
- تقديم التوصيات
- متابعة تطبيق الإجراءات التسليمية / والفعالية
مستوى الوظيفة ومستوى الجزء والبترة
قد يتم تطبيق تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق على مستوى الوظيفة أومستوى الجزء-البترة:
- ينظر تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق "الوظيفي" في تأثيرات الإخْفاق على مستوى "الكتلة الوظيفية" (بالإنجليزية: functional block)، كمثال: مصدر الطاقة أومكبر للصوت في جهاز الراديو.
- يأخذ تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق "للجزء والبترة" بعين الاعتبار تأثيرات إخْفاق المكون الفردي، مثل المقاومات أوالترانزستورات أوالدوائر الدقيقة أوالصمامات في جهاز الراديومثلا.
يتطلب تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق على مستوى "الجزء-البترة" بذل المزيد من الجهد، لكنه يوفر الاستفادة من تقديرات أفضل لاحتمالات حدوثها. أما تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق "الوظيفي" فيمكن إجرائه مبكراً بكثير في وقت أسرع، وقد يساعد في هيكلة تقييم المخاطر بشكل أفضل وتوفير نوع آخر من البصيرة في خيارات تخفيف الأثر.
قد يحدث تحليل الأهمية كميًا أونوعيًا، وذلك اعتمادًا على توفر بيانات إخْفاق الجزء الداعمة.
تعريف النظام
في هذه المستوى، يتم تعريف النظام الرئيسي المطلوب تحليله وتقسيمه إلى تسلسل هرمي مثل الأنظمة أوالأنظمة الفرعية أوالمعدات أوالوحدات أوالمجموعات الفرعية وأجزاء البترة. يتم إنشاء أوصاف وظيفية للأنظمة وتخصيصها للأنظمة الفرعية، والتي تغطي جميع أوضاع التشغيل ومراحل المهمة المطلوبة.
القواعد الأساسية والافتراضات
قبل إجراء تحليل مفصل، يتم عادةً تحديد القواعد والافتراضات الأساسية والموافقة عليها. قد يضم ذلك على سبيل المثال:
- وضع تعريف "عيارى موحد القياس" للمهمة مع تحديد قيم زمنية لكل فترة من مراحل المهمة
- مصادر "معدلات الإخْفاق" وبيانات "وضعية الإخْفاق"
- طريقة اكتشاف الأخطاء التي سيحققها النظام المدمج في الاختبار
- ما إذا كان التحليل سيكون وظيفيًا أم جزئيًا
- المعايير الواجب مراعاتها (إحباط المهمة، السلامة، الصيانة، إلخ)
- وضع نظام لتحديد الأجزاء أوالوظائف
- تعاريف فئات الخطورة
مخطط الكتلة
بعد ذلك يتم توصيف الأنظمة والأنظمة الفرعية بواسطة "مخططات الكتل الوظيفية" (بالإنجليزية: Functional block diagrams).
عادة ما يتم إنشاء "مخططات كتل الموثوقية" (بالإنجليزية: Reliability block diagrams) أو"أشجار الخطأ" (بالإنجليزية: Fault tree) في نفس الوقت. تُستخدم هذه المخططات لتتبع تدفق المعلومات على مستويات مختلفة من التسلسل الهرمي للنظام، ولتحديد المسارات و"القابلات البينية / الفواصل" الحرجة، ولتحديد آثار إخْفاق المستوى الأدنى على المستوى الأعلى.
تحديد وضع الإخْفاق
لكل جزء أولكل وظيفة يغطيها التحليل، يتم تطوير قائمة كاملة من أوضاع الإخْفاق. بالنسبة لنظام FMECA الوظيفي، تضم أوضاع الإخْفاق النموذجية ما يلي:
- إدارة العملية في غير أوانها
- الإخْفاق في العمل عند الطلب
- فقدان الإنتاج
- الإنتاج المتبتر
- الناتج الخاطئ (بالنظر إلى الوضع الحالي)
- الإنتاج غير الصالح (تحت أي شرط)
بالنسبة لتحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق على مستوى "الجزء-البترة"، يمكن الحصول على بيانات وضع الإخْفاق من قواعد البيانات مثل RAC FMD-91 أوRAC FMD-97. لا توفر قواعد البيانات هذه أوضاع الإخْفاق فحسب، بل توفر أيضًا نسب وضع الإخْفاق. عملى سبيل المثال:
| نوع الجهاز | وضع الإخْفاق | النسبة (α) |
|---|---|---|
| المرحل | إخْفاق في الإغلاق | 0.55 |
| إغلاق عَرَضي | 0.26 | |
| دائرة مقصورة | 0.19 | |
| تغيير المعامل | 0.66 | |
| دائرة مقصورة | 0.31 | |
| دائرة مفتوحة | 0.03 |
ثم يتم بعدها احصاء جميع وظيفة أوجزء في شكل مصفوفة، وتعيين صف واحد لكل وضع من أوضاع الإخْفاق.
نظرًا لأن FMECA يشتمل عادة على مجموعة بيانات كبيرة جدًا، لذا يجب اختيار اسم تعريف فريد لكل عنصر (سواء وظيفة أوجزء-بترة)، وأيضا لكل "وضع إخْفاق" لكل عنصر على حده.
تحليل آثار الإخْفاق
يتم تحديد تأثيرات الإخْفاق وإدخالها في جميع صف من مصفوفة تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق مع مراعاة المعايير المحددة في القواعد الأساسية. يتم وصف التأثيرات بشكل منفصل للمستويات المحلية والأعلى منها والمستويات النهائية (للنظام). قد تضم تأثيرات مستوى النظام:
- إخْفاق النظام.
- تدهور العملية.
- إخْفاق حالة النظام.
- لا يوجد تأثير فوري.
يتم تفصيل فئات تأثير الإخْفاق المستخدمة في مختلف المستويات الهرمية من قبل المُحلل، بواسطة التقدير الحكم الهندسي.
تصنيف الخطورة
يتم تعيين وتصنيف درجة الخطورة لكل وضع فشل لكل عنصر بعينه ويتم إدخاله في مصفوفة تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق، استنادًا إلى عواقب مستوى النظام. يتم استخدام مجموعة صغيرة من التصنيفات وعادة ما تكون من ثلاثة إلىعشرة مستويات شدة.
على سبيل المثال، عند التحضير باستخدام معيار MIL–STD–1629A، عادة ما يتبع تصنيف خطورة الفشل أوالخطأ معيار MIL-STD–882.
| الفئة | وصف | المعايير |
|---|---|---|
| I | كارثي | قد يؤدي إلى الوفاة أوالعجز الكلي الدائم أوالخسارة التي تتجاوز مليون دولار، أوالأضرار البيئية الشديدة التي لا رجعة فيها والتي تنتهك القانون أواللوائح. |
| II | حرج | يمكن حتى يؤدي إلى عجز جزئي دائم أوإصابات أوسقم مهني قد يؤدي إلى دخول ثلاثة أفراد على الأقل في المستشفى، وخسارة تتجاوز 200 ألف دولار ولكن أقل من مليون دولار، أوأضرار بيئية قابلة للعكس تسبب انتهاكًا للقانون أواللوائح. |
| III | هامشي | يمكن حتى يؤدي إلى إصابة أوسقم مهني يؤدي إلى يوم (أوأيام) عمل أوأكثر ضائعة، أوخسارة تتجاوزعشرة آلاف دولار ولكن أقل من 200 ألف دولار، أوأضرار بيئية مخففة دون انتهاك للقانون أواللوائح حيث يمكن القيام بأنشطة الاستعادة. |
| IV | ضئيل | يمكن حتى يؤدي إلى إصابة أوسقم لا يؤدي إلى فقدان يوم عمل، أوخسارة تتجاوز 2000 دولار ولكن أقل منعشرة آلاف دولار، أوالحد الأدنى من الأضرار البيئية التي لا تنتهك القانون أواللوائح. |
الفئات الحالية لشدة FMECA لتطبيقات إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA)، ووكالة الفضاء الأمريكية (ناسا)، ووكالة الفضاء الأوروبية، مشتقة من معيار MIL–STD–882.
طرق الكشف عن الإخْفاق
لكل مكوِّن ووضع إخْفاق، يتم تحليل قدرة النظام على الكشف عن الإخْفاق والإبلاغ عنه. يتم إدخال أحد الدرجات التالية في جميع صف من مصفوفة FMECA:
- عادي: يشير النظام بشكل سليم إلى حالة آمنة للطاقم.
- غير طبيعي: يشير النظام بشكل سليم إلى حدوث عطل يحتاج تحرّك الطاقم.
- غير سليم: إنذار خاطئ - يشير النظام عن طريق الخطأ إلى حالة آمنة في حالة حدوث خلل، أوينبه طاقم العمل إلى خلل غير موجود.
تصنيف الحرجية
قد يحدث تقييم خطورة وضع الفشل نوعيًا أوكميًا.
- بالنسبة للتقييم النوعي: يتم تعيين رمز أورقم احتمال حدوث خطأ وإدخاله في المصفوفة. على سبيل المثال، يستخدم MIL – STD – 882 خمسة مستويات احتمالية:
| وصف | مستوى | البند الفردية | سريع |
|---|---|---|---|
| متكرر | ا | من المرجح حتى يحدث في كثير من الأحيان في حياة العنصر | من ذوي الخبرة باستمرار |
| محتمل | ب | سيحدث عدة مرات في حياة عنصر | سيحدث كثيرا |
| عرضي | C | من المحتمل حتى يحدث بعض الوقت في حياة عنصر | سيحدث عدة مرات |
| التحكم عن بعد | د | غير محتمل ولكن من الممكن حتى يحدث في حياة عنصر | غير محتمل، ولكن يمكن تسقط حدوثه بشكل معقول |
| غير محتمل | E | من غير المرجح، فإنه يمكن افتراض حدوث قد لاقد يكون من ذوي الخبرة | من غير المحتمل حتى يحدث، لكن ممكن |
- بالنسبة للتقييم الكمي، يتم حساب "رقم الأهمية المشروط" Cm لكل طريقة فشل لكل عنصر، ويتم حساب "رقم درجة الأهمية" Cr لكل عنصر. يتم حساب أرقام الأهمية باستخدام القيم التالية:
- معدل الفشل الأساسي λp
- نسبة وضع الفشل α
- الاحتمال الشرطي β
- مدة فترة المهمة t
العنصر الحرج / قائمة الإخْفاقات الحرجة
بمجرد اكتمال تقييم الأهمية لكل وضع إخْفاق لكل عنصر، يمكن تصنيف مصفوفة FMECA بحسب درجة الخطورة والاحتمالية النوعية أورقم الأهمية الكمية. يمكّن هذا التحليل من تحديد العناصر الحرجة وأنماط الإخْفاق الحرجة التيقد يكون التخفيف من تصميمها مرغوبًا فيه.
تقييم الحرجية
| درجة الخطورة | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| عديم الأهمية | هامشي | حرج | كارثي | ||
| التكرار | متكرر | غير مرغوب | غير مقبول | غير مقبول | غير مقبول |
| محتمل | مقبول | غير مرغوب | غير مقبول | غير مقبول | |
| تصادفي | مقبول | غير مرغوب | غير مرغوب | غير مقبول | |
| نادر | يمكن إهماله | مقبول | غير مرغوب | غير مرغوب | |
| غير مرجح | يمكن إهماله | يمكن إهماله | مقبول | غير مرغوب | |
| بعيد | يمكن إهماله | يمكن إهماله | يمكن إهماله | مقبول | |
التوصيات
بعد إجراء تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق، يتم تقديم توصيات للتصميم لتقليل عواقب الإخفاقات الحرجة. قد يضم ذلك اختيار المكونات ذات الموثوقية العالية، أوتقليل مستوى إجهاد التشغيل الذي يعمل به عنصر حرج، أوإضافة عنصر مكرر احتياطي (بالإنجليزية: redundancy)أودوام المراقبة، إلى النظام.
تحليل الصيانة
يتم تغذية FMECA عادة في جميع من تحليل الصيانة وتحليل الدعم اللوجستي، وكلاهما يحتاج بيانات من تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق.
تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق هي الأداة الأكثر شعبية لتحليل الإخْفاق والحرجية للأنظمة لتحسين الأداء. في عصر الصناعة 4.0 الحالي، تنفذ الصناعات إستراتيجية صيانة تنبؤية لأنظمتها الميكانيكية. يستخدم تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق على نطاق واسع لتحديد وضع الإخْفاق وتحديد أولويات الأنظمة الميكانيكية وأنظمتها الفرعية للصيانة التنبؤية.
تقرير تحليل نمط وآثار وحرجية الإخفاق
يتكون تقرير FMECA من وصف النظام والقواعد الأساسية والافتراضات والاستنتاجات والتوصيات والإجراءات التسليمية التي يجب تتبعها ومصفوفة FMECA المرفقة والتي قد تكون في جدول بيانات أوورقة عمل أونموذج قاعدة بيانات.
انظر أيضا
- تحليل نمط وآثار الإخفاق.
- هندسة الوثوقية.
- الموثوقية والتوفر والصيانة والسلامة.
- تقييم المخاطر.
- هندسة وقائية.
- سلامة النظام.
المراجع
- ^ Chandler, Gregory; Denson, W.; Rossi, M.; Wanner, R. (1991). (PDF). Reliability Analysis Center. FMD–91. مؤرشف من الأصل (pdf) في 26 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 14 مارس 2010.
- ^ . Reliability Analysis Center. 1997. FMD–97. مؤرشف من الأصل في 15 يوليو2014.
- ^ . وزارة الدفاع. 1998. MIL–HDBK–882D. مؤرشف من الأصل (pdf) في 22 يوليو2011. اطلع عليه بتاريخ 14 مارس 2010.
- ^ (PDF). National Aeronautics and Space Administration. SP–610S. مؤرشف من الأصل (PDF) في أربعة سبتمبر 2019.
- ^ Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA). European Space Agency. 1991. ECSS–Q–30–02A.
- ^ (PDF). Federal Aviation Administration. 2005. AC 431.35–2A. مؤرشف من الأصل (pdf) فيعشرة فبراير 2017. اطلع عليه بتاريخ 14 مارس 2010.
- ^ Thoppil, Nikhil M.; Vasu, V.; Rao, C. S. P. (27 August 2019). "Failure Mode Identification and Prioritization Using FMECA: A Study on Computer Numerical Control Lathe for Predictive Maintenance". Journal of Failure Analysis and Prevention (باللغة الإنجليزية). doi:10.1007/s11668-019-00717-8. ISSN 1864-1245.
التصنيفات: تحليل النظم, تصنيع رشيق, تقييم الأثر, جودة, صيانة, هندسة الاعتمادية, هندسة السلامة, هندسة الوثوقية, صفحات بها مراجع بالإنجليزية (en), مقالات تحتوي نصا بالإنجليزية, بوابة علوم/مقالات متعلقة, بوابة صناعة/مقالات متعلقة, بوابة إدارة أعمال/مقالات متعلقة, بوابة تصميم/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات
