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失效模式效應與關鍵性分析法：修订间差异

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* 定義系統。
* 定義系統。
* 定義基本原則及假設，以便進行設計。
* 定義基本原則及假設，以便進行設計。
* 建構系統[[方塊圖]]
* 建構系統{{le|方塊圖|Block diagram}}
* 識別{{le|失效模式|failure mode}}（元件級或是機能級）
* 識別{{le|失效模式|failure mode}}（元件級或是機能級）
* 分析失效影響/原因
* 分析失效影響/原因

2016年11月29日 (二) 15:40的版本

失效模式效應與關鍵性分析法（failure mode, effects and criticality analysis; FMECA）為風險管理的先驅，是失效模式与影响分析（FMEA）的延伸。失效模式与影响分析是一個由下往上的归纳分析方式，可以分析機能或是零組件。FMECA是在FMEA以外增加了關鍵性分析，將各失效模式的機率對應不同嚴重性的後果來列表，因此會突顯機率較高且有後果較嚴重的失效模式，因此讓失效模式的補救行動可以有最大的效果。

該分析模式創始於1950年代美國空軍。該模式本用來試驗戰鬥機駕駛員彈射裝置失效的機率與其主因，經由以負面風險思維反覆測試後，相當有效的提高美國空軍戰機的性能。

1961年，美國貝爾實驗室沃森（Watson）等人，在民兵導彈發射控制系統也將此管理概念應用於硬體設施。除此，該分析法稍後更成為美國國家航空航天局（NASA）執行阿波羅計畫時，可靠度及安全管理契約中的重要條款。自此，在美對於武器系統可靠性及安全性的重視與要求之下，風險概念或風險管理邁入新境地。在太空及北約軍事計劃中已開始用FMECA取代FMEA，不過其他工業領域仍使用FMEA或是其變體。

歷史

FMECA最早在1940年代由美军發展，在1949年提出MIL–P–1629[1]。在1990年代早期，美国国家航空航天局的承包商開始使用FMECA的變體，也有許多不同的名稱[2][3]。1966年NASA發行其FMECA程序，用在阿波罗计划上[4]。之後FMECA也用在其他的NASA計劃中，包括海盗号、航海家計畫、麥哲倫號金星探測器及伽利略号探测器[5]等。 可能是因為MIL–P–1629在1974年被MIL–STD–1629 （SHIPS）取代，因此許多人以為FMECA是由NASA所發展的[6]。 在太空計劃發展的同時，FMEA及FMECA的應用也擴展到民航業。1967年國際汽車工程師協（英语：SAE International）發行第一份有關FMECA的民用規範[7]。民航業現在傾向使用FMEA及故障樹分析的技術再配合SAE ARP4761（英语：ARP4761），較少使用FMECA，不過有些直昇機製造商將FMECA用在民用的旋翼机上。

福特公司在其平托汽車系列的問題後，在1970年代開始使用FMEA，1980年代時越來越多汽車廠開始使用FMEA。歐洲的国际电工委员会在1985年發佈了IEC 812（現在的 IEC 60812），提到FMEA及FMECA在各領域的應用[8]。英國標準協會在1991年為了類似的目的發行了BS 5760–5[9]。

1980年時，MIL–STD–1629A取代了MIL–STD–1629及1977年的航空 FMECA 標準 MIL–STD–2070[10]。MIL–STD–1629A在1998年取消，沒有其他替代的標準。不過在軍事及太空領域仍廣為使用[11]。

方法論

不同的FMECA，其方法論會有細微的不同。根據RAC CRTA–FMECA，FMECA一般會包括以下的步驟：

  • 定義系統。
  • 定義基本原則及假設，以便進行設計。
  • 建構系統方塊圖
  • 識別失效模式（元件級或是機能級）
  • 分析失效影響/原因
  • 將結果放入設計的程序中
  • 依失效影響的嚴重性分類
  • 進行關鍵性的計算
  • 依失效模式的關鍵性排序
  • 確認關係項目
  • 將結果放入設計的程序中
  • 找出失效偵測、隔離以及補償的方式
  • 進行可維護性分析
  • 將分析作成文件，記錄無法修正的設計區域，找出為了減少失效風險需做的特別控制方式
  • 提出建議
  • 針對糾正措施是否實施以及其有效性再進行追蹤

風險優先級數計算

RAC CRTA–FMECA及MIL–HDBK–338都定義了風險優先級數（RPN）的計算，作為代替關鍵性分析的一種方式。風險優先級數是由發現指數（D）、嚴重程度值（S）和出現頻率（O）相乘，每個的計分是從1至10分，最高的風險優先級數為 10x10x10 = 1000，表示這個失效無法由檢測而發現，非常嚴重，而且幾乎都會出現。若發生機率非常低，可以將O改為1，風險優先級數就降為100，這可助於針對風險最高的失效問題先進行改善。

優點及缺點

FMECA的優點包括其全面性、有系統的建立失效原因以及其影響之間的關係，而且可以點出個別的失效模式，以便在設計中規劃糾正措施。其缺點包括需要大量的勞力、需考慮許多瑣碎的情形，以及無法考慮一些未考慮到的跨系統效應（例如潛行電路（英语：Sneak circuit analysis）），或是多個失效同時出現的情形。

根據FAA針對商業太空運輸的研究報告

失效模式效應與關鍵性分析法是傑出的危害分析及風險風險評估工具，不過仍有其限制。此方法沒有考慮複合失效，也沒有考慮常見的包括軟體以及人機互動造成的問題。在預估可靠度時預估的結果往往也太過樂觀，在進行可靠度估計時，除了FMECA外，也應該要配合其他的分析工具一起進行。[12]

參考資料

  1. ^ Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis. U.S. Department of Defense. 1949. MIL–P–1629. 
  2. ^ Neal, R.A. Modes of Failure Analysis Summary for the Nerva B-2 Reactor (pdf). Westinghouse Electric Corporation Astronuclear Laboratory. 1962 [2010-03-13]. WANL–TNR–042. 
  3. ^ Dill, Robert; et al. State of the Art Reliability Estimate of Saturn V Propulsion Systems (pdf). General Electric Company. 1963 [2010-03-13]. RM 63TMP–22. 
  4. ^ Procedure for Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) (pdf). National Aeronautics and Space Administration. 1966 [2010-03-13]. RA–006–013–1A. 
  5. ^ Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis (FMECA) (pdf). National Aeronautics and Space Administration JPL. [2010-03-13]. PD–AD–1307. 
  6. ^ Borgovini, Robert; Pemberton, S.; Rossi, M. Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) (pdf). B. Reliability Analysis Center. 1993: 5 [2010-03-03]. CRTA–FMECA. 
  7. ^ Design Analysis Procedure For Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA). Society for Automotive Engineers. 1967. ARP926. 
  8. ^ 56. Analysis techniques for system reliability – Procedure for failure mode and effects analysis (FMEA) (pdf). International Electrotechnical Commission. 1985 [2013-08-08]. IEC 812. 
  9. ^ Reliability of Systems, Equipment and Components Part 5: Guide to Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMEA and FMECA). British Standards Institute. 1991. BS 5760–5. 
  10. ^ Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticaility Analysis (pdf). A. United States Department of Defense. 1980 [2010-03-14]. MIL–HDBK–1629A. 
  11. ^ 7.8 Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). Electronic Reliability Design Handbook (pdf). B. United States Department of Defense. 1998 [2010-03-13]. MIL–HDBK–338B. 
  12. ^ Research and Development Accomplishments FY 2004 (pdf). Federal Aviation Administration. 2004 [2010-03-14]. 

相關條目

延伸閱讀

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