FRACAS

FRACAS는 고장 데이터를 수집하고, 고장 원인을 결정하기 위한 절차와 수행된 개선 조치에 대한 문서를 제공하는데 목적을 갖는다.

또한, 고장 보고 및 분석은 제품의 신뢰성 및 유지보수성이 요구사항에 부합되고 유지된다는 것을 보장하기 위하여 필요로 한다. FRACAS의 적용은 신규 시스템 개발 및 생산에 대하여 고장 반복 및 재발을 제어하기 위한 핵심 요소이다. FRACAS 절차는 고장이 정확하게 보고되고 철저히 분석되었다는 것과 개선 조치가 고장 재발을 감소하고 예방하기 위하여 적정한 시기에 수행되었음을 보장하기 위한 규정 또는 조항을 포함해야 한다.

• 무엇이 고장을 발행하였는가? 
• 언제 고장이 발생하였는가? 
• 어떻게 고장이 발생하였는가? 
• 왜 고장이 발생하였는가? 
• 이후에 발생할 고장을 어떻게 방지 또는 제거 할 것인가?

FRACAS 흐름

FRACAS 기법의 수행에 대한 절차가 완료 되었다면, 실제로 해당 기법에 대한 입력물은 충분하였는지, 해당 절차는 준수하였는지에 평가를 수행해야 한다. 또한, 수행 결과에 대한 산출물 리스트는 적절한지에 대한 평가를 최종적으로 점검하기 위해서 본 가이드에서는 제시하는 위험원 분석 기법에 대한 검증 표를 제공 한다. 따라서 FRACAS  기법의 수행에 대한 검증은 [표 1]을 통해서 수행된다.

표 1. FRACAS 주요 항목 및 산출물 체크 리스트

FTA(Fault Tree Analysis) 수행절차

일반적인 FTA 수행절차는 아래와 같다.

1. 시스템의 이해
• 원하지 않은 사건이 어떻게 일어나는지 그 원인 인지 식별 한다.
• 관찰 대상(시스템 또는 컴포넌트) 정의 수행 된다.
• 분석 목표 정의 수행 한다.
• 가정(Assumption) 기술 수행 한다.
• FTA 정보는 구성도/ 기능 구조도/ FMEA / HAZOP을 분석 및 수행하는데 중요 한 정보를 제공한다.
2. Top / Main event(정상사상) 정의: 분석 목표로부터 “Top Event” 도출 수행 한다.
3. 분석경계 및 깊이 정의
• 대상 시스템의 분석경계 정의 한다. 
• 내/외부 인터페이스 및 타 시스템 포함여부 결정 한다.
• 시스템 레벨/컴포넌트 등의 분석 대상 깊이 정의 한다.
4. Fault Tree 작성

그림1. Fault Tree 구성요소


• 일반적으로 Fault Tree는 Event와 그것을 연결하는 게이트로 구성된다.
• Top Event 정의하고 그 아래 단에 그 “Top Event”을 직접적으로 발생시키는 원인이 되는 Event들을 나열 후 Gate로 “Top Event”와 연결
• 아래 단의 사상과 바로 그 위의 단의 사상을 연결하는 게이트는 기본적으로 AND 게이트 그리고 OR 게이트
• AND 게이트란 아래 단에서의 사상B1과 B2의 양쪽이 일어나면, 즉, [B1이고 더 구나 B2]이며 위단의 출력 A가 생긴다는 것으로 논리곱의 관계를 표시 할 수 있다. 
• OR게이트는 아래 단에서 사상B1과 B2의 어느 쪽 한쪽에서 일어나면 즉, [B1 또 는 B2]면 위단의 출력 A가 생긴다는 것으로서 논리합의 관계를 표시하게 된다.
5. Fault Tree 정성적 분석
• Fault Tree가 작성되면 Tree의 구조가 정성적으로 고장 메커니즘을 잘 반영하 고 있는지를 분석한다. 
• Tree의 구조는 모든 가능한 고장유형(즉, 정상사상을 일어날 수 있게 하는 사건 들의 모든 조합들)들을 표현한다. 
• 이 과정은 보통 Minimal Cutset 분석을 통하여 이루어진다. 
• 특히, 보호 장치의 유효성, 여러 가지 sub-event들의 정성적인 중요도, 공통 원 인고장의 기여 정도 등을 관찰한다. 
6. Fault Tree 정량적 분석
• Fault Tree 작성되고 각 기초사상 들의 발생빈도를 조사하고, 이로부터 정상사 상의 발생빈도나 확률을 계산한다. 
• 보통, Boolean식으로 표현되는 minimal sut set들을 Poincare식을 사용하여 계산 한다. 
• 정상사상의 발생빈도가 계산되어지면 Sensitivity, Uncertainty와 Importance 분석 을 시행한다. 
7. 개선사항 도출 
• 시험을 통한 개선 
• 런타임 진단 
• 설계 변경 
• 컴포넌트 변경

FTA(Fault Tree Analysis)

FTA는 열거된 원치 않은 사고의 발생확률과 기본 원인을 결정하기 위한 시스템 분석 기술이다. FTA는 잠재적 문제를 이해하고 방지하기 위하여 대규모 복합 기 능의 시스템을 평가하는데 사용된다.

정확하고 조직화된 방법을 사용하여, FTA는 시스템 분석가가 원치 않은 사고의 발생 원인이 되는 고장 사건의 특수한 조합을 만들도록 한다. FTA의 최종 목표는 최상위 위험원의 발생확률을 구성 요소별 고장률을 사용하여 안전 대책을 수립하는데 있다. FTA는 반복적인 분석 과정을 사용하여 여러 가지들로 전개된다. 시스템의 중요한 양상을 표현하는 각각의 주요 층으로 각층에서의 결함트리 전개를 설명한다.

예를 들어, 최상위 결함 트리구조는 대개 시스템 기능과 단계를 모델링하고, 중간 결함트리 구조는 서브시 스템 고장 흐름을 모델링하며, 하부의 결함트리(Fault Tree) 구조는 부품과 컴포넌트 고장 흐름을 모델링 한다. FTA는 서브시스템 레벨에서 기능이나 기능 간 상호작용에 잠재적 고장을 일으킬 수 있는 요인들로부터 위험원을 구분하는데 사용된다. 원인분석은 해당 시스템의 단일 고장과 이들이 전체 시스템에 미치는 영향을 파악하고, 위험원 조건을 제거하거나 이를 허용 가능한 수준까지 필요한 제어 방법을 결정하는데 사용된다.

Fault Tree는 시스템 레벨의 위험원을 하위 레벨 위험원으로 구분하는데 사용된다. FTA는 연역 기법의 하향식 접근법으로 최상위 이벤트에서 상위 이벤트의 원인이 될 수 있는 기본 이벤트에 이르기까지 점진적으로 분석한다. 기본 이벤트(Basic Event)는 서브시스템 기능의 고장 또는 외부 장비와의 서브시스템 인터페이스 장애이다. Fault Tree에서는 단일 혹은 다 수의 기본 이벤트 발생으로 인해 발생될 수 있는 위험원으로 이어지는 경로들을 제시한다.

Fault Tree Diagram은 “AND”, “OR” 등의 로직 게이트 기호를 사 용하여 하위레벨 위험원과 시스템 위험원 사이의 관계를 정의한다.