Анализ видов отказов и последствий

1. Анализ видов отказов и последствий.

С помощью анализа видов отказов и последствий систематически, на основе последовательного рассмотрения одного элемента за другим анализируются все возможные виды отказов или аварийные ситуации и выявляются их результирующие воздействия на систему. Отдельные аварийные ситуации и виды отказов элементов выявляются и анализируются для того чтобы определить их воздействие на другие близлежащие элементы и систему в целом.

Анализ видов отказов и последствий существенно более детальный, чем анализ с помощью дерева отказов, так как при этом необходимо рассмотреть все возможные виды отказов или аварийные ситуации для каждого элемента системы

Например, реле может отказать по следующим причинам:

-    контакты не разомкнулись или не сомкнулись;

-    запаздывание в замыкании или размыкании контактов;

-    короткое замыкание контактов на корпус, источник питания, между контактами и в цепях управления;

-    дребезг контактов (неустойчивый контакт);

-    контактная дуга, генерирование помех;

-    разрыв обмотки;

-    короткое замыкание обмотки;

-    низкое или высокое сопротивление обмотки;

-    перегрев обмотки.

Для каждого вида отказа анализируются последствия, намечаются методы устранения или компенсации отказов.

Дополнительно для каждой категории должен быть составлен перечень необходимых проверок.

Например, для баков, емкостей, трубопроводов этот перечень может включать следующее:

-    переменные параметры (расход, количество, температура, давление, насыщение и т.д.);

-    системы (нагрева, охлаждения, электропитания, управления и т.д.);

-    особые состояния (обслуживание, включение, выключение, замена содержимого и т.д.);

-    изменение условий или состояния (слишком большие, слишком малые, гидроудар, осадок, несмешиваемость вибрация, разрыв, утечка и т.д.)

Используемые при анализе формы документов подобны применяемым при выполнении предварительного анализа опасностей, но в значительной степени детализирован.

2. Анализ критичности.

Этот вид анализа предусматривает классификацию каждого элемента в соответствии со степенью его влияния на выполнение общей задачи системой. Устанавливаются категории критичности для различных видов отказов:

категория 1 – отказ, приводящий к дополнительному незапланированному обслуживанию;

категория 2 – отказ, приводящий к задержкам в работе или потере трудоспособности;

категория 3 – отказ, потенциально приводящий к невыполнению основной задачи;

категория 4 – отказ, потенциально приводящий к жертвам.

Данный метод не дает количественной оценки возможных последствий или ущерба, но позволяет ответить на следующие вопросы:

-   какой из элементов должен быть подвергнут детальному анализу с целью исключения опасностей, приводящих к возникновению аварий;

-   какой элемент требует особого внимания в процессе производства;

-   каковы нормативы входного контроля;

-   где следует вводить специальные процедуры, правила безопасности и другие защитные мероприятия;

-   как наиболее эффективно затратить средства для предотвращения аварий.

  4. Сравнительные данные различных методов анализа.

1.   Предварительный анализ опасностей – определяет опасности для системы и выявляет элементы для проведения анализа с помощью дерева отказов и анализа последствий. Частично совпадает с методом анализа последствий и анализом критичности.

Преимущества: является первым необходимым шагом.

Недостатки: нет.

2.   Анализ с помощью дерева отказов – начинается с инициирующего события, затем рассматриваются альтернативные последовательности событий.

Преимущества: широко применим, эффективен для описания взаимосвязей отказов, их последовательности и альтернативных отказов.

Недостатки: большие деревья отказов трудны в понимании, требуется использование сложной логики. Непригодны для детального изучения.

3.   Анализ видов отказов и последствий – рассматривает все виды отказов по каждому элементу. Ориентирован на аппаратуру.

Преимущества: прост для понимания, широко применим, непротиворечив, не требует применения математического аппарата.

Недостатки: рассматривает неопасные отказы, требует много времени, часто не учитывает сочетания отказов и человеческого фактора.

4.   Анализ критичности – определяет и классифицирует элементы для усовершенствования системы.

Преимущества: прост для пользования и понимания, не требует применения математического аппарата.

Недостатки: часто не учитывает эргономику, отказы с общей причиной и взаимодействие системы.

На прктике, при исследовании опасности системы, чаще всего последовательно применяются различные методы (например, предварительный анализ, затем - дерево отказов, затем – анализ критичности и анализ видо вотказов и последствий).

Для оценки эффективности затрат, связанных с уменьшением риска, можно использовать упрощенный подход, рассмотренный ранее (график R_т + R_сэ) или воспользоваться другими.

Одним из способов оценки уменьшения риска является сравнение оцениваемых затрат с ожидаемыми результатами в денежном выражении. Этот вид анализа противоречив, так как требует оценки безопасности для человеческой жизни в стоимостном выражении.

В исследовательской лаборатории “Дженерал моторс” разработан способ оценки, не касающийся этой проблемы, сосредотачивая внимание на продолжительности жизни. Исходная предпосылка: средства для сокращения риска предназначены увеличить продолжительность жизни.

В методе используются данные по всем категориям смертельного риска и определяется их влияние на продолжительность жизни независимо для каждой категории. Таким способом определяется возможность увеличения продолжительности жизни в годах или днях благодаря внедрению мероприятий по уменьшению риска. В сочетании с оценками затрат это помогает определить эффективность таких мероприятий (рис.3).

Главной целью при изучении опасностей, свойственных системе, является определение причинных взаимосвязей между исходными аварийными событиями, относящимися к оборудованию, персоналу и окружающей среде и приводящими к авариям в системе, а также отыскание способов устранения вредных воздействий путем перепроектирования системы или ее усовершенствования.

Причинные взаимосвязи можно установить с помощью одного из рассмотренных методов, а затем подвергнуть качественному и количественному анализам. После того, как сочетания исходных аварийных событий, ведущих к возникновению опасных ситуаций в системе выявлены, система может быть усовершенствована и опасности уменьшены.

Необходимо отметить, что использование некоторых из упрощенно рассмотренных выше методов требует работы со сложными логическими структурами, их построение и количественный анализ требует, по меньшей мере, твердых знаний математической логики, булевой алгебры, теории множеств и других сложных разделов современной математики.