Выбор оптимальной техники анализа отказов для надежного оборудования

Учение на прошлых отказах — лучший способ понять и предотвратить будущие поломки оборудования. На практике этот процесс обучения попадает под зонтик анализа отказов.

В наши дни существует множество техник анализа отказов. У каждой свой набор преимуществ, вызовов и кейсов использования. Давайте посмотрим, что доступно, какие шаги нужны и какие техники подходят вашей ситуации.

Что такое анализ отказов?

Анализ отказов — это процесс сбора и анализа данных об отказах, обычно для идентификации корневой причины неисправности/поломки актива. Эта информация может использоваться для улучшения дизайна машины/компонента, корректировки графиков обслуживания и улучшения процессов обслуживания. В конечном счете, его цель — улучшить надежность актива.

Процесс анализа отказов обычно проводится после того, как отказ уже произошел. Он является неотъемлемой частью процесса RCA (Root Cause Analysis). Однако он также может использоваться для определения различных факторов, которые могли бы вызвать потенциальный отказ — так мы можем выбрать и применить правильные методы предотвращения.

В зависимости от цели, анализ отказов может выполняться инженерами завода и обслуживания, инженерами надежности или инженерами по анализу отказов.

Инженеры обслуживания проводят первичный анализ отказов на основе своего знания операций завода. Если у внутренней команды нет нужной экспертизы, рекомендуется нанять консультантов, предоставляющих сервисы анализа отказов.

Наконец, инженеры надежности используют разные техники анализа отказов для улучшения отказоустойчивости и обеспечения робастности своих систем.

Частые кейсы использования анализа отказов

Наиболее частые причины проведения анализа отказов обсуждаются ниже.

Идентификация корневых причин отказа

Во многих случаях отказы машин — поверхностные проявления более глубоких проблем, не адресованных вовремя. Иногда комбинация разных факторов приводит к неожиданной поломке.

Поскольку поломки так дороги и разрушительны, команды обслуживания должны прилагать много усилий к их предотвращению. Помимо рутинного обслуживания, идентификация корневых причин отказа — и их устранение — лучший способ держать поломки в Schachе.

Предотвращение потенциальных отказов

Машина или система имеет много взаимосвязанных и интерзависимых компонентов. Эти компоненты не имеют одинаковой вероятности вызвать системный отказ. Информация и данные о системе могут использоваться для анализа вероятностей потенциальных отказов.

Тесты и симуляции могут быть запущены для поиска самых слабых звеньев и их улучшения — будь то через дизайн-твики или изменение операционных и обслуживающих рекомендаций.

Улучшение дизайна продукта

Как мы только что упомянули в предыдущем параграфе, анализ отказов может проводиться для улучшения дизайна оборудования или компонентов. Инженеры могут использовать разные техники анализа отказов для идентификации потенциальных проблем в своих дизайнах.

С более практической стороны, они могут также проводить деструктивное тестирование для оценки характеристик компонентов и материалов, которые они планируют использовать в финальном продукте.

Инсайты, полученные из этих тестов и анализов, используются для создания или улучшения качества продукта.

Обеспечение комплаенса

Регуляции и стандарты, навязанные правительствами или отраслевыми телами, часто требуют анализ отказов. Методы анализа отказов используются для обеспечения соответствия продукта требуемым стандартам.

Оценка ответственности

Юридические процедуры, связанные с отказами, требуют анализа причины отказа. То же делается как часть конкретных страховых урегулирований для обеспечения выполнения условий контракта. В таких случаях анализ отказов может быть юридическим требованием.

Естественно, результат анализа отказов также может использоваться как защита от судебных исков.

Шаги проведения анализа отказов

Техники анализа отказов широко варьируются в зависимости от специфических кейсов использования. Тем не менее, шаги проведения анализа отказов следуют одному паттерну.

Шаг #1: Определение проблемы

Хорошо определенное заявление проблемы необходимо для любого глубокого анализа. Анализ отказов требует от инженеров определить проблему максимально четко и лаконично. Заявление проблемы должно содержать детали о:

• произошедшем отказе
• данных, которые нужно собрать
• технике анализа отказов, которую будут использовать
• ожиданиях от анализа отказов (целях)

Шаг #2: Сбор данных об отказе

Все релевантные данные должны быть собраны. Это включает как количественные, так и качественные данные.

Количественные данные относятся к операционным данным, данным обслуживания, возрасту машины и т.д. Они могут быть получены:

• из записей обслуживания
• из базы CMMS или любого другого инструмента, используемого для мониторинга здоровья и производительности актива
• через траблшутинг
• путем визуальной инспекции (как часть расследования отказа)

Качественные данные не могут быть легко квантованы. Такие данные получаются путем интервью операторов машин, техников обслуживания, операционных менеджеров и т.д. Все релевантные данные, касающиеся отказа, должны быть собраны.

Шаг #3: Создание таймлайна отказа

Корневые причины приводят к цепной реакции, формирующей поверхностные отказы, которые мы наблюдаем. Собранные данные об отказе могут пролить свет на последовательности событий. С достаточной информацией команда, проводящая анализ, может создать таймлайн отказа. Это служит визуальным и ментальным пособием для процесса анализа.

Надеемся, таймлайн даст ясность в причинно-следственных отношениях между событиями.

Шаг #4: Отбор полезных данных и отбрасывание остального

Таймлайн, созданный на предыдущем шаге, также используется для идентификации полезных данных. Количественные и качественные данные, собранные на шаге #2, маппятся на события в таймлайне. Данные, нашедшие место в таймлайне, полезны для финального анализа.

Остальные данные могут быть отброшены как нерелевантные к событиям, вызвавшим отказ. Таким образом, команды анализа отказов не потратят время и усилия на анализ нерелевантной информации.

Шаг #5: Применение выбранной техники анализа отказов

Следующий шаг — проведение выбранной техники анализа отказов (мы обсудим их в следующем разделе). Выбранный метод зависит от конкретного кейса, отрасли и опыта инженеров по анализу отказов, проводящих анализ.

Шаг #6: Ревью результатов, тестирование и применение решения

Результат анализа отказов изучается детально. В большинстве случаев цель анализа отказов — внедрение ремедиаций, предотвращающих будущие отказы. Разные предложенные решения тестируются и лучшее решение используется для улучшения системы/машины.

Частые техники анализа отказов

Анализ отказов — не точная наука. Это любопытное исследование истинной причины за отказами и его можно считать ремеслом.

Тем не менее, анализ отказов не может быть сделан без какой-либо структуры. За годы инженеры разработали довольно много техник, которые могут использоваться как фреймворк для анализа всех видов отказов.

Наиболее популярные техники анализа отказов обсуждаются ниже.

5 Whys (5 почему)

5 Whys представляет простую методологию для идентификации причинно-следственных отношений между событиями. Она основана на вопросе «почему» произошло исходная проблема. Первый ответ формирует основу для следующего вопроса «почему». Мы продолжаем спрашивать, пока не дойдем до чего-то фундаментального или полностью вне нашего контроля.

Рекомендуемое чтение: 5 Whys: The Ultimate Root Cause Analysis Tool.

Рыбий костяк / Диаграмма Ишикавы

Рыбий костяк (также известная как диаграмма Ишикавы) — техника анализа отказов, визуализированная в форме рыбьего скелета. Голова представляет проблему, которую мы анализируем, а кости — потенциальные причины.

Вся диаграмма предоснована на идее, что множественные факторы могут привести к отказу/событию/эффекту, который мы исследуем. Широко используется для улучшения процессов в медицине, авиакосмической промышленности и IT.

Рекомендуемое чтение: How to Use the Fishbone Tool for Root Cause Analysis.

Анализ режимов и последствий отказов (FMEA)

FMEA — превентивная техника анализа отказов. Она используется для предсказания потенциальных отказов с помощью прошлых данных и будущих проекций. Она смотрит на потенциальные способы отказа машины и последствия каждого такого отказа.

Анализ режимов и последствий отказов — превентивная техника анализа неисправностей, где каждая часть системы попадает под пристальное внимание экспертной команды. Она служит фреймворком для запуска строгих мозговых штурмов.

Техника широко используется в инженерии надежности, инженерии безопасности и контроле качества.

Рекомендуемое чтение: FMEA & FMECA: How To Perform Failure Mode And Effects Analysis.

Анализ дерева отказов (FTA)

Анализ дерева отказов использует булевы логические отношения для идентификации корневой причины отказа. Он пытается смоделировать, как отказ распространяется через систему. Это помогает инженерам надежности создавать хорошо определенные системы с правильными резервированиями, где компонентные отказы не всегда каскадно перерастают в системные отказы.

Источник изображения

FTA широко используется в авиации, энергетике и обороне.

Рекомендуемое чтение: What Is Fault Tree Analysis And How To Perform It.

Диаграммы Парето

Как правило, в любой системе 80% результатов (или отказов) вызваны 20% всех потенциальных причин.

Принцип назван принципом Парето (некоторые знают как правило 80-20). Этот скос между причиной и эффектом очевиден во многих разных распределениях — от распределения богатства среди людей и стран до причин отказов в машине.

Источник изображения

Диаграммы Парето — количественные инструменты для идентификации корневых причин, вызывающих наибольшее число отказов. Широко используются в сценариях, где множественные корневые причины должны быть адресованы, но ресурсы скудны.

Рекомендуемое чтение: How to Conduct Root Cause Analysis Using Pareto Charts.

Барьерный анализ

Барьерный анализ — методология RCA, определяющая барьеры безопасности цели. Здесь цель определяется как компонент, машина или система, которую нужно защитить от отказа.

Различные пути, которые могли бы вызвать отказ машины, идентифицируются. Элементы в этих путях, действующие как барьеры безопасной операции, определяются. Они изменяются для устранения проблем в системе.

Источник изображения

Барьерный анализ идентифицирует препятствия успешным операциям. Барьеры обходятся или устраняются в результате. Это техника RCA, широко используемая в IT-индустрии.

Рекомендуемое чтение: Sample of a Barrier Analysis for Root Cause Investigations.

Быстрое сравнение техник анализа отказов

Ниже — быстрая таблица, сравнивающая техники FA по времени, необходимому для обучения внутренней команды их использованию, времени проведения каждого, а также основным преимуществам и ограничениям соответствующих методов анализа отказов.

Ключевые выводы

Анализ отказов — универсальный инструмент со множеством целей. Он может использоваться для расследования прошлых отказов, понимания механизмов отказов и предсказания режимов будущих отказов.

Нет «one size fits all решения» для проведения анализа отказов. Выбор техники будет зависеть от цели анализа, доступных ресурсов, доступа к релевантным данным и того, что знает и предпочитает использовать команда анализа отказов.