2017년 4월 25일 화요일

FMEA 분석절차


일반적으로 10단계의 절차를 따른다.
  1. 제품과, 그 기능적 최소 운용요구조건의 정의 
  2. 기능적 신뢰도 블록 다이어그램, 기타 다이어그램 또는 수학적 모형의 개발과 설명 
  3. 분석 수행상의 기본원칙과 그에 상응하는 문서양식의 설정 
  4. 고장모드, 그들의 원인과 영향, 상대적인 중요성, 그리고 그 연쇄들의 구명 
  5. 고장검출과 격리규정 및 방법의 구명 
  6. 특히 바람직하지 않은 사건에 대한 설계 및 운용규정의 구명 
  7. 사건 치명도 (event criticality) 의 결정 
  8. 고장확률의 평가   
  9. 필요한 경우, 고려되어야 하는 특정조합의 다중고장에 대한 탐색 
  10. 권장사항 

구체적 내용을 소개한다.

(1) 분석과제 정의 및 분석준비 
가장 먼저 이루어져야 할 것은, FMEA 에 포함되어야 할 구체적인 항목과, 그것들이 분석되어야 할 조건들을 규정하는 일로서, 적절한 분석수준과 분석의 경계 조건들을 정의하는 것을 말한다.  다음의 절차를 수행한다. 
  • 제품을 효율적으로 다룰 수 있게 어셈블리로 분할한다. 
  • 제품과 어셈블리의 기능 다이어그램, 구성도, 도면 등을 검토하여 그들의 연관관계를 결정한다. 
  • 분석되어야 할 각 어셈블리에 대하여 완벽한 구성부품목록을 준비한다. 

(2) 분석의 실시 
분석 수행시 가장 중요한 것은, 치명적인 상호작용과 숨겨져 있는 제품 설계상의 상호작용을 도출하기 위하여 분석자가 부품의 구조와 기능에 관하여 충분한 지식을 가지고 있어야 한다는 점이다. 

FMEA 는 결함수 분석 (Fault Tree Analysis) 과 같이 제품 구성요소간의 상세한 기능적 연관관계나 종속성에 관한 정보를 제공하지는 않으므로 이 부족한 상세사항은 분석팀의 경험과 지식으로 보충되어야 한다. 분야 전문가를 포함한 여러 분야의 전문가들의 협력에 의하여 학제간 연구 (multidisciplinary study) 로 이루어져야 한다. 

그러므로, 최소한 분석 팀에는 다음의 전문가가 반드시 참여하여야 한다. 

  • 제품의 설계와 운용을 잘 아는 제품 공학자나 사용 전문가 
  • 전기적 제어설계, 논리, 사용장비 등을 잘 아는 제어 전문가 
 
직접 수행되는 구체적인 분석내용은 다음과 같다. 
  • 제품에 영향을 미치는 운용상의 또는 환경적인 스트레스를 설정한다. 
  • 공학적 도면이나 기능 다이어그램의 분석으로부터 구성요소에 영향을 미칠 수 있는 중요한 고장 메커니즘을 결정한다. 
  • 모든 구성부품의 고장모드를 판명한다. 
  • 운용, 스트레스, 인적반응조치, 사건들의 조합에 있어서 고장이나 손상의 가능성을 증가시키는 특별한 기간이 있는지, 구성부품에 영향을 미치는 각 조건들을 나열한다. 
  • 위험성 범주를 평가한다. 
  • 위험성을 제거하거나 최소화하기 위한 예방대책 또는 사후대책을 나열한다. 
 
작업의 결과는 표 1과 같은 형태로 문서화한다.  

표1. 분석결과 문서화 예

  • 항목번호는 도면이나 블록 다이어그램에서 식별할 수 있는 식별기호를 나타낸다. 
  • 장비특성에는 장비유형, 운용모드, 기타 고장모드와 효과에 영향을 미칠 수 있는 기능 특성, 예를 들어 고온, 고압, 부식 등을 기입한다. 
  • 고장모드에는 장비특성과 관련된 부품의 모든 고장모드를 나열한다. 이 때 각각의 고장은 제품 내의 다른 고장들과 관계없이 독립적으로 발생한다고 가정한다. 
  • 고장원인을 나열하는 이유는, 고장 시나리오를 함축적으로 서술함으로써 고장의 성질을 명확히 하기 위한 것이다. 

고장영향에는 고장위치에 미치는 부품고장의 직접적인 효과와, 다른 장비나 전체 제품에 영향을 줄 것으로 예상되는 결과를 모두 기입한다. 특히 제품의 사고를 예방하기 위해서는, 제품 설계내에 존재하는 안전방호장치가 정상적으로 작동하지 않는다고 가정하고, 그 결과 예견될 수 있는 최악의 상황을 염두에 두고 영향을 평가한다. 

고장검출방법은 고장모드를 어떻게 검출할 것인가 하는 방법을 말한다. 
시정조치에는 해당 고장모드와 관련된 효과의 발생 가능성을 감소시킬 수 있는 모든 사후조치를 나열한다. 만약 제품의 자동제어기능이 별다른 손실없이 고장의 영향을 흡수해 버릴 수 있다면 이 사실도 기입되어야 한다. 

FMEA 에서는, 피해규모의 경중에 차이없이 제품 기능 상실을 초래하는 고장들의 위중함이 모두 같다고 가정되지만, 실제로 고장이 제품에 미치는 영향은 서로 다르기 때문에 집중적으로 관리할 필요성이 대두되기 때문에, 이를 위해 제품 기능에 미치는 치명성을 언급하는 공란을 추가하거나 비고란을 추가하여 이에 대한 사항을 기록한다. 표 1의 치명도는 바로 이러한 목적을 위해 이용된다. 


(3) 분석결과의 정리 및 심층 분석 
이상의 분석이 끝나면 해당 구성요소의 고장이 각 제품 수준에 미치는 대략적인 영향을 파악할 수 있다. 그러나 좀 더 정확하고 비교가 가능한 척도를 얻기 위하여 고장확률을 계산할 수 있다. 구체적인 내용은 다음과 같다. 
  • 각 구성부품의 고장발생확률을 기입한다. 
  • 하부 어셈블리, 어셈블리, 제품의 고장확률을 계산한다. 
  • 구성부품의 치명도를 계산하는 등 분석을 계속하고, 고장이 임무수행에 가져올 수 있는 영향을 분석한다.