FMEA 수명주기(Vee-Model)

보다 효율적인 FMEA 기법 수행을 위해서는 아키텍처 기반의 물리적 구성품 분석을 통해, 시스템 분석 및 식별된 물리적 구성품을 바탕으로, FMEA를 통한 안전성 분석을 수행해야 한다.

[그림 1]에서 알 수 있듯이, 보다 효과적인 FMEA 수행을 위해서는 설계 산출물을 활용한 안전성 분석을 수행해야 한다. 시스템/ 하드웨어/소프트웨어에 이르기까지, 각각의 계층 레벨에서 설계 산출물이 활용될 수 있다. 개별 시스템 Layer에서, 특히, 구조적 정보, 기능정보, 기능 기반의 고장(Failure)에 대한 정보 데이터를 활용해야 한다.

위험원 분석 가이드에서는 도구 기반의 FMEA 수행을 통해, 설계 산출물에 대한 확보를 통해 개별 산출물 데이터간 추적성(Traceability)를 확립할 수 있다.

그림 1. 설계적 데이터를 활용한 FMEA 수행 

FMEA(FMECA)

FMEA는 서브시스템, 부품, 컴포넌트 혹은 기능들의 잠재적 고장 상태의 영향을 측정하기 위한 분석기법이다.

이것은 종합적인 시스템 신뢰도에 부정적인 영향을 주는 고장상태를 확인하기 위한 분석기법이기도 하다. 또한, FMEA는 정량적인 분석을 위해 각각의 고장상태에 대한 고장률을 포함하는 특성을 가지고 있다. 게다가 FMEA는 시스템 위험원과 같이 원치 않은 시스템 상태에 의한 고장상태를 측정하기 위해 확장될 수 있으므로 위험원 분석에도 사용될 수 있다.

FMEA는 부품 그 자체에 고장 발생 원인이 개입되는 것을 피하기 위한 기법이다. FMEA의 확장된 기법은 FMECA(Failure Mode Effect and Criticality Analysis)이다. FMEA은 위험과 잠재적 고장상태의 발견을 다룰 때의 자세한 분석과 정보가 포함된 더 많은 정보를 요구한다. FMEA 방식은 제품고장이나 프로세스 고장의 위험률을 줄이기 위한 활동의 우선순위를 정하기 위해 제품과 프로세스의 설계나 기능에 초점을 맞춘 체계적인 상향식 접근의 기법이며 분석된 결과를 기록하고 권고된 설계변경을 반영하는 기법이다. 이 기법은 시스템이 고장난 경우에 고장이 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 한다. FMEA 수행을 위한 단계는 다음과 같다.

1. 구성요소의 식별: 구성요소의 식별은 아키텍처 산출물을 활용해 수행 대체 가능하다. 
2. 구성요소별 기능의 확인: 개별 구성품이 지닌 기능을 확인하여 기능 분석된 결과를 나열한다. 
3. 고장모드의 선택: 개별 구성품이 지닌 기능 작동(운용)시 발생할 수 있는 다양한 모드에서 오작동 발생 될 수 있는 모드를 식별하여 나타낸다. 
4. 지역적인 오류 확인(결함이 시스템의 다른 부분에 즉시 영향을 주는 것): 해당 결함모드에 따른 기능적 오류 발생 시 발생하는 연계 오류 된 사항을 기 술하게 된다. 
5. 시스템적 오류 확인(시스템 전체에 대한 영향): 기능적 오류가 미치는 시스템적 차원의 오류를 식별하여 기술한다. 이때, 아키 텍처 산출물을 기반으로 분석 가능하다.
6. 결함이 영향을 차단하기 위한 방법 확인: 결함이 미치는 영향을 제거 또는 완화하기 위한 방안을 설계적으로 반영될 수 있는 방안을 기술하게 된다. 
7. 권고안 작성: 최종적으로 설계적 반영하기 위한 권고안에 기술하게 된다. 

고장모드 영향 분석(FMEA) 수행절차

HAZOP 진행 순서

HAZOP은 다음과 같은 순서로 진행된다.

① 설계자의 의도로부터 발생 가능한 차이점을 가정해야 한다.
② 그 차이점으로부터 발생 가능한 원인 및 결과를 조사해야 한다. 다음은 철도 신호 시스템 ATP의‘임시속도 제한 설정’ 오류에 대한 사례 예시이다. 국내 철도도메인에서 적용되는 ‘HAZOP-KR’에서 제공하는 매개변수 및 가이드워 드에 따른 HAZOP 수행을 수행한 사례에 대한 예시이다.  

③ 시스템을 위해 계획된 또는 실제 현장에서의 제어 및 관리 방법 설명 한다.
④ 위험요인의 존재 여부를 결정해야 한다.
⑤ 토의 결과를 기록해야 한다.

HAZOP은 시스템의 위험원을 도출하기 위해 핵심 가이드 워드와 파라미터를 이용한다. 이러한 가이드 워드와 파라미터를 이용하여 설계 의도로부터 벗어나 사고로 이어질 수 있는 상태인 일탈이 정의된다. HAZOP이 수행되는 동안 가이드 워드와 파라미터는 시스템의 특성에 따라 전문가의 충분한 협의를 거쳐 수정이 가능하다. 가이드 워드는 HAZOP에 있어서 상당히 중요한 부분을 차지하며, 설계 자의 의도로부터 특정 차이점을 나타내는 단어 및 설명을 의미한다.