Hata Türleri ve Etkileri Analizi (FMEA) Uygulaması
Hata Türleri ve Etkileri Analizi (FMEA) yöntemi, bir sistemin tüm unsurlarının, tüm hatalarının etkisini analiz etmek için kapsamlı bir yöntemdir. Ardışık olarak bir hatanın gözlemlenme biçimini göz önünde bulundurur ve bu nedenle, aynı anda kendilerini gösteren hiçbir eşzamanlı hata türünün olmadığı örtük hipotezini varsayar. Bu hipotez önemlidir ve ortak bir nedeni olan hataları değerlendirmede bir kısıtlama olarak karşımıza çıkar.
Bir sistemin ve bileşenlerinin işlevlerindeki hataları, bir sistemin yapısal varlıklarını, her ikisini birden ele alan üç analiz yaklaşımı mümkündür.
Tasarım sürecinin erken aşamaları gibi bileşenlerin tanımlanamadığı veya sistemin karmaşıklığının işlevsel bloklara ayırarak aniliz edilmesini gerektirdiği durumlarda işlevsel yaklaşım uygulanır.
Bileşenlerin ve özelliklerinin kolayca tanımlanabildiği durumlarda yapısal bileşen yaklaşımı uygulanır. Nicel analize ihtiyaç duyulduğunda, bu analiz fiziksel sistem bileşenlerinin güvenilirlik verilerine dayanacağından yine yapısal bileşen yaklaşımını tercih etmek uygun olur.
Karışık yaklaşım da yaygındır. Bu yaklaşım, daha iyi anlaşılabilmesi için sistemin işlevsel analizi üzerine kurulur ve işlevsel blokların fiziksel bileşenlerinin tanımlanması ile tamamlanır.
Hangi yaklaşım kullanılırsa kullanılsın Hata Türleri ve Etkileri analizi (FMEA) adımları şöyledir:
1- Hazırlık: kapsam belirleme, bilgi toplama ve gözlemleme.
2- Sistemin tarifi ve modellenmesi.
3- FMEA Sürecinin Uygulanması
- Hata türünün belirlenmesi
- Etki analizi
- Neden analizi
- Olasılık analizi
- Şiddet analizi
4- Analizin gözden geçirilmesi, alınacak önlemlerin belirlenmesi ve analiz raporunun yazılması.
Pek çok durumda, hatanın etkisi zarar verici bir sonuç yaratmaz. Bu nedenle analizin verimliliğini artırmak üzere analiz potansiyel olarak istenmeyen olayla sonuçlanacak hatalar ile sınırlı tutulmalıdır. FMEA uygulanmadan önce Ön Tehlike Analizi yapılması faydalı olur.
Bu şekilde, FMEA yöntemi, istenmeyen olaylara ve ilgili zararlara yol açan senaryoları daha ayrıntılı bir şekilde analiz etmenin bir yolu olacaktır. Bunu, tehlikeli olaya yol açan ayrıntılı bir hata ağacının inşası izleyecektir.
Analiz Hazırlığı:
Bu aşama risk yönetimi bağlamının belirlendiği aşamaların parçasıdır. Şunları içerir:
- Analizin amaçlarının belirlenmesi. (güvenlik, kalite vb.)
- Analizin planlanması
- Ele alınacak sistemin sınırları ve analizin düzeyi
- Belirli elemanlar hakkında uzmanları da içerecek şekilde analiz ekibinin oluşturulması.
Bunlardan sonra şiddet ve olasılık indislerini içeren uygun bir ölçek belirlenmesi gerekir. Bu ölçek, nitel veya karışık ölçek olabilir. (belirli olasılık değerlerinin hata oranlarına dayanılarak belirlenmesi halinde) Daha sonra, bir risk matrisi veya risk öncelik numarası ile kritikliğin nasıl hesaplanacağı belirlenir.
Son olarak, hata tespiti analize katılacaksa bunun için de ölçek belirlenir.
Ölçeklerin belirlenmesi için Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) Temel Kavramlar yazımıza bakabilirsiniz.
Sistem Modelleme
Bağlamı tanımlamak ve Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) analizine başlamak arasında sistemin modellenmesi gerekir. En sık kullanılan yaklaşım işlevsel yaklaşımdır ve şu amaçları güder:
- analizi yapılandırmak ve modülerleştirmek
- Sistemin nasıl ve neden çalıştığını anlamak
- Hata türlerinin sistematik olarak araştırılmasını kolaylaştıracak bir sistem temsili sağlamak.
Bu işlevsel analiz, bileşen tabanlı bir Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) durumunda yapısal bir analiz ile tamamlanabilir veya değiştirilebilir. Model tablo halinde verilebilir:
Analizin Uygulanması
Sistem modellemesi yapıldıktan sonra, sistemin tüm elemanları aşağıda verilen akışa uygun olarak ele alınır.
Her hata türü tek tek ele alınarak aşağıda verilen örnrek FMEA sonuç tablosu doldurulabilir:
Kritiklik yaratan işlevleri seçmek için, bir çözüm, sistem düzeyinde istenmeyen olayları tanımlamak olacaktır. Ardından, bu istenmeyen olaylara yol açan hata türleri üzerinde çalışılabilir.
Hata türlerini tanımlama:
Her işlev veya varlık için hata türleri araştırılır:
- İlk başarısızlık modu, genellikle “işlev veya bileşenin tamamen kaybı” türünde olacaktır. Etkileri farklı olacağından sistemin hatadan sonra içinde bulunduğu durumları ayırt etmek faydalı olabilir. Örneğin bir anahtar açık veya kapalı konumda bloke kalabilir. Her iki durumun etkileri çok farklı olacaktır.
- Gerekiyorsa, işlev veya bileşenin kısmi kayıp olasılıkları incelenir. Bu olasılıklar işlevin kısmen yerine gelmesi veya zamana göre işlevin yerine getirilmesinde sorunlar olabilir. Örneğin “zamansız çalışma”, “gecikmeli başlatma”, “erken durma” ve “çok uzun / çok kısa işlem süresi” gibi.
- Zaman zaman “yetersiz işlev veya bileşenin” belirlenmesi adına bir tasarım hatası nedeniyle ortaya çıkan hata durumlarını da incelemek gerekebilir.
Tanımlanan her hata türü için, sonuç tablosunda bir satır oluşturulur. Hata türü 3. sütuna yazılırken, ele alınan sistem ve bileşen sırasıyla 1 ve 2. sütunlara yazılır.
Etki analizi
Tanımlanan her hata türü için ani etkileri, en yakın eleman üzerindeki etkileri ve sistem düzeyinde küresel etkileri araştırırız. Bu etkiler sonuç tablosunda 5. sütuna yazılır. Yerel etkiler ile küresel etkiler arasındaki farkı ayırt etmek için 5. sütunun yanına bir sütun daha eklenebilir.
Etki analizinde, Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) yönteminin eşzamanlı hata türü olamayacağı varsayımına dayandığı akılda tutulmalıdır. Ele alınan etki için, diğer fonksiyonlar ve varlıklar kümesinin doğru çalıştığı varsayılır.
Neden analizi:
Etkileri tanımladıktan sonra, 4. sütunda açıklanan hata türlerinin nedenlerine geçilir. Genel olarak, bunlar bileşenlerin diğer işlevlerinin, iç hataların veya tehlikeli bir fenomen tarafından oluşturulan hasarların hataları olabilir. Nedenler sistemin kendisinden kaynaklanan iç nedenler olabileceği gibi dış nedenler de olabilir.
Bir dış neden, güç kaynağındaki bir kayba bağlı harici bir arıza veya yangın gibi harici bir istenmeyen olay olabilir. Bir tasarım hatası veya bakım hatası da dış neden olarak kabul edilebilir.
Olasılığın değerlendirilmesi:
Bir hata türünün ortaya çıkma olasılığı (veya ne sıklıkta ortaya çıktığı ), nedenleri incelenerek belirlenebilir. Bir hata türünün nedenleri bilinirse, bu nedenlerin olasılığından hareketle hata türünün olasılığı hesaplanabilir.
Şiddetin belirlenmesi:
Bir hata türünün şiddeti, ortaya çıkardığı hasarın önemine ve miktarına bağlıdır. Çoğunlukla bir hata türünün etkisi küresel ölçekte zararlandırıcı olaya katkı sağlayan dolaylı etkidir. Bu nedenle analizde bunlara ağırlık verilebilir.
Ancak etkinin ortaya çıkması için olayların birleşiminin gerektiği durumlara dikkat etmek gerekir. Örneğin etkinin ortaya çıkması için iki elemandaki hatanın birleşimi gerekebilir veya bir elemanın hatası ve koruyucu bariyerlerin hatasının birleşimi gerekebilir. Böyle bir durumda diğer hataların aktif olmadığını varsayarak yalnızca bir hata türünün etkisinin şiddeti dikkate alnırsa, risk azımsanmış olacaktır. Diğer yandan tüm hata türlerinin etkilerinin şiddeti dikkate alınırsa, risk şiddet ve olasılığın çarpımı olduğundan, fazla hesaplanmış olacaktır.
Çözüm, risk senaryolarını ayrıntılı bir şekilde tanımlamakta ve her bir sonuç için farklı değerlerin (p, s) değerlendirilmesinde yatmaktadır.
Hata algılama:
8. sütunda (algılama), meydana geldikten sonra arızayı tespit etmenin mümkün olup olmadığını ve tespit etmek için kullanılan araçların ne olacağı belirtilir. Bazı durumlarda, bu algılama, hata türünün kendisini değil, nedenlerini dikkate alır.
Örneğin; Masa lambası örneğine dönecek olursak, “aydınlatma” işlevi için bu hata türünü görsel gözlemle kolayca tespit edebiliriz. Bunun nedenlerinden birini de, kırık bir ampuül örneğin, test ederek veya görsel gözlem yoluyla belirlemeye çalışabiliriz.
Ele alınan hata türünün kritikliğinin kabul edilemez seviyede olduğu kanaatine varılırsa, düzeltici önlemler önerilmesi gerekir. Bu önlemler olasılağa veya şiddete etki ederek yeni bir kritiklik değeri hesaplanmasına yaramalıdır. Bu yeni değerler de tabloda uygun yerlere yazılır.
Analizin gözden geçirilmesi ve alınması gerekli önlemler:
Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) bir sistemin kritik hata türlerini belirlememizi sağlar. Analiz raporunda, sistem seviyesindeki etkilerin bir özeti sunulur. Her bir etki için, ona yol açan hata türleri listelenir ve bu hata türünü elde etme olasılığı değerlendirilir.
Sonuç raporu alınacak önlemlerin bir listesini de içerir. En basit durumlarda, eylemler doğrudan önerilebilir. Ciddi hasara neden olan hata türleri, çok sayıda yedek içeren (redundancy; kritik işlevlerin yerine getirilmesini garanti altına almak için eklenen yedekler. Aynı elemandan birden fazla konularak ya da aynı işlevi yerine getirecek başka yedek elemanlar konularak sağlanır.) sistemler veya ortak nedenli hata türleri içeren sistemler gibi karmaşık durumlarda, daha kesin bir değerlendirme yapılmalıdır. Bu gibi durumlarda genellikle bir hata ağacı veya papyon şeması aracılığıyla bir temsil kullanılır. Bu temsil koruyucu bariyerlerin verimlilik düzeyini değerlendirmek için de kullanılır.
Alınacak önlemler böylece belirlendikten sonra öncelik sırası yapılarak uygulamaya konulur.
Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) Yönteminin Kısıtlamaları
1- Ortak nedenli hatalar
Bir sistemde, aynı neden farklı hata türleri doğabilir. Ortak nedenli hata türlerini dikkate almak, Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) yönteminin merkezinde yer alan bir anda yalnızca tek bir hata türünün ele alınabileceği varsayımı ile çelişir. Bu gibi hata türlerini ele almak için, ortaya çıkardıkları küresel etki için hata ağacı analizi yapmak gerekir.
2- Diğer zorluklar
Hata Türleri Etki Analizi (FMEA) yönteminin bir diğer kısıtlılığı, çeşitli fonksiyonları ve sayısız bileşeni olan karmaşık bir sistemi göz önüne aldığımızda içinden çıkılmaz hale gelmesidir. Birkaç karmaşık işlev türü ve işletme, bakım gibi farklı yaşam döngüsü aşamalarını göz önünde bulundurduğumuzda daha da can sıkıcı olur.Bu durumda, bir ön tehlike analizi yaparak ve yalnızca istenmeyen olayların nedeni olan veya daha önce incelenen diğer olayların nedenleri olan hata türlerini analiz ederek başlamak tercih edilebilir. (yani, istenmeyen bir olayın oluşumuna katkıda bulunan hata türleri).
Dikkatli bir şekilde yönetilmesi gereken bir başka husus, model tarafından açıklanan farklı hiyerarşik seviyelerin yönetimidir. Analiz hiyerarşiyi takip ederek yapılmalıdır.