Предварительное исследование объекта анализа в рамках метода fmea Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

низкоэнергетической частицы может быть достаточно для образования защелки. В качестве метода подавления данного эффекта может быть использована боковая изоляция вместе с внешними охранными кольцами.

Список использованной литературы:

1. Чумаков А.И. Действие космической радиации на ИС. - М.: Радио и связь, 2004. - 320 с.

2. Никифоров А.Ю., Телец В.А., Чумаков А.И. Радиационные эффекты в КМОП ИС. - М.: Радио и связь, 1994. - 164 с.

3. Dodds N.A. Single event latchup: hardening strategies, triggering mechanisms, and testing considerations // Ph. D. Thesis (Nathaniel: Graduate School of Vanderbilt University). - 2012. - 121 P.

4. Voldman S.H. Latchup // John Wiley & Sons, Ltd. - 2007. - 474 P.

5. Dinkins C. A. Qualitation characterization of single-event transient and latchup trends in 180 nm CMOS technology // Master of Science Thesis (Nathaniel: Graduate School of Vanderbilt University). - 2011. - 94 P.

6. Гуртов В.А., Осауленко Р.Н. Физика твердого тела для инженеров // Техносфера. - 2007. - 520 с.

© Панышев К. А., Парменов Ю.А., 2015

УДК 658.562; 658.511

Д.И. Панюков

к.т.н., доцент

Факультет информационно-технического сервиса Поволжский государственный университет сервиса Г. Тольятти, Российская Федерация Е.В. Панюкова к.п.н., доцент

Институт математики, физики и информационных технологий Тольяттинский государственный университет Г. Тольятти, Российская Федерация

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АНАЛИЗА В РАМКАХ МЕТОДА FMEA

Аннотация

В статье приводится описание этапа предварительного исследования объекта при проведении анализа видов, последствий и причин потенциальных дефектов (FMEA). Предлагаются способы и даются рекомендации по проведению структурного и функционального анализа объекта.

Ключевые слова Управление качеством, FMEA, функциональный анализ.

В настоящее время в автомобильной промышленности большую популярность приобрел метод анализа и управления рисками потенциальных дефектов в новых проектах, называемый FMEA (от англ. Failure Mode and Effects Analysis). Широкое применение FMEA получил благодаря требованиям международного стандарта ISO/TS 16949, которые явным образом указывают поставщикам автомобильной промышленности на необходимость применять FMEA при проектировании автокомпонентов и процессов их производства с целью предотвращения дефектов ещё на стадии разработки и проектирования, т.е. прежде чем они произойдут на самом деле. Кроме того, все автопроизводителя требуют от своих поставщиков

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

автокомпонентов применять FMEA в обязательном порядке, многие из них определяют своих требования к применению этого метода, например, в [1] описаны требования американских автопроизводителей.

Метод FMEA включает в себя несколько этапов [2, с. 53]. Полный цикл FMEA включает в себя следующие этапы:

- Планирование и подготовка FMEA.

- Структурный и функциональный анализ объекта исследования.

- Определение видов потенциальных дефектов, их последствий и причин.

- Оценка комплексного риска и ранжирование дефектов по степень комплексного риска.

- Определение и внедрение мероприятий по доработке (оптимизации) конструкции или технологического процесса.

- Актуализация FMEA по результатам мероприятий, повторная оценка комплексного риска.

- Архивирование результатов FMEA.

- Пересмотр FMEA.

Каждый этап очень важен для эффективного применения метода, но самым важным, на взгляд автора является этап предварительного анализа, который заключается в структурировании объекта анализа, определении функций каждого элемента и определении эффективности их выполнения, т.е. фактически в определении основных характеристик объекта анализа и требований к ним. Этот этап в многом определяющий успех, т.к. именно после него можно достаточного легко определить возможные дефекты объекта анализа.

Данный этап подготовки к анализу в рамках метода анализа видов, последствий и причин потенциальных дефектов (FMEA) заключается в предварительном исследовании объекта анализа и может включать в себя построение структурной (из каких элементов состоит объект), функциональной (как и в каких условиях функционирует объект) и потоковой моделей объекта анализа (параметрическая схема функционирования объекта, карта потока процесса).

Цель этого этапа - обеспечить возможность для всех участников команды FMEA достичь одинакового уровня знания об объекте анализа.

Важно понимать, что функциональный анализ объекта исследования проводится с целью перечисления, описания характеристик и классификации всех эксплуатационных функций изучаемой системы, наряду с фазами жизненного цикла. Функциональный анализ (обычно изложенный в функциональных спецификациях) является необходимым условием FMEA, так как позволяет команде FMEA получить одинаковое и исчерпывающее представление об объекте анализа, правильно определить все возможные виды, последствия и причины потенциальных дефектов объекта анализа. Стоит отметить, что часть требований и характеристик разрабатываемого продукта, с учетом потребностей клиентов, могут определяться ранее, с использованием различных методов, например, таких как QFD (от англ. Quality Function Deployment) [3, 4].

Структурный и функциональный анализ FMEA системы и конструкций можно произвести с помощью таблицы компонентов/функций и блок-схемы [2, с. 95]. При формировании блок-схемы обязательно необходимо перечислить условия эксплуатации (причем, как количественные ограничения, так и качественные).

На основе блок-схемы узла или спецификации выбираем компоненты и заносим в таблицу (таблица 1) все их функции. Сами функции компонента обычно определяются раньше разработчиком на основе требований системы с учетом принципов функционирования, технического задания и характеристик компонента, учетом влияния взаимодействующих с компонентом других компонентов, узлов и систем, а также условий эксплуатации, т.е. влияния технических и природных факторов. Следует анализировать весь жизненный цикл изделия вплоть до его утилизации.

При последующем анализе правильность определения дефектов напрямую будет зависеть от полноты

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

и правильности описания функций и требований к компонентам из таблицы 1.

Таблица 1

Компоненты и функции

№/Код Подсистема/Узел/Компонент Функция/подфункция Требования

Указание номера (№/Код) необходимо для четкой идентификации компонентов и для связи рассматриваемых причин дефекта с рассматриваемыми компонентами из листа спецификации, их функциями и требованиями. Этот номер может быть образован, например, при FMEA конструкций из номеров позиций в спецификации и порядкового номера (или кода по кодификатору) причины дефекта.

Структурный и функциональный анализ FMEA процесса можно провести, например, на основе карты потока процесса [2, с. 89]. На основе карты потока процесса или плана управления выбираем операции и заносим в таблицу (таблица 2). При последующем анализе правильность определения дефектов напрямую будет зависеть от полноты и правильности описания целей (функций), требований и характеристик операций процесса из этой таблицы.

Таблица 2

Операции и требования

№/Код Операция/переход Цель (функция) Требования, характеристики

Указание номера (№/Код) необходимо для четкой идентификации операция процесса и для связи рассматриваемых причин дефекта с рассматриваемыми операциями процесса по плану управления. Этот номер может быть образован, например, при FMEA процесса из номеров технологических операций в техпроцессе и порядкового номера (или кода по кодификатору) причины дефекта.

FMEA процесса учитывает все важные функции и характеристики процесса (согласно техпроцессу или плану управления) и отдельные характеристики деталей (чертеж, специальные характеристики) [5].

Функциональный или функционально-технический анализ (ФТА) предшествует FMEA. Этот вид анализа рассматривает конструкцию в позитиве, т.е. как должна функционировать конструкция в нормальном состоянии. При этом не предполагается, что компоненты (элементы) станут дефектными. FMEA же рассматривает конструкцию (и процесс) с точки зрения негатива, т.е. с точки зрения возможности появления дефекта, как результата невыполнения требований к осуществлению заявленных функций изделия. Оба вида анализа направлены на улучшение.

Основная задача функционального анализа - изучить продукцию с точки зрения выполнения ею определенных функций, направленных на удовлетворение потребностей пользователя этой продукции при всех ожидаемых (в том числе обязательных) потребительских характеристиках и требуемом уровне совершенства.

Схема взаимодействия уапа и сред

Среда 3

Ф.2 (доп.)

Ф.З (до».Ь|

Среда 1

Среда 4

Среда 2

Ф Среды - то, что взаимодействует (контактирует) с узлом.

Ф Изогнутая стрелка - отношения, которые создаются узлом. Цель отношения эквивалентна базовой (основной) функции. Функция -глагол, описывающий отношение между узлом и внешними средами.

Ф Прямые стрелки - влияние узла на среды и/или наоборот (дополнительные функции).

Рисунок 1 - Основы функционального анализа

международный научный журнал «инновационная наука»

№11/2015

ISSN 2410-6070

При этом конструктор должен определить ожидаемое функциональное качество до начала поиска технических решений, а уже в рамках функционального анализа определить - обеспечивается или нет удовлетворенность потребителя этим функциональным качеством.

Классически метод состоит из следующих этапов (рис. 1):

- Определить среды, взаимодействующие (контактирующие) с узлом.

- Определить связи между самими средами для выявления основных функций узла.

- Определить ограничения, т.е. связи между отдельной средой и узлом (дополнительные функции).

Важно понимать, что:

- Необходимо определять как потребительские так и технические функции!

- Основные функции должны быть сформулированы как конечная цель с помощью глагола с дополнениями!

- Необходимо учитывать ситуации, возникающие в рамках этапов «жизненного цикла» - т.е. выявить и описать функции и связанные с ними обязательные требования к продукции (в том числе по безопасности и экологичности), требования к условиям транспортировки, хранения, эксплуатации, ремонта.

Ожидаемые функции далее необходимо охарактеризовать в виде критериев эффективности, в том числе с помощью измеримых параметров. Речь идет о параметрах, которые позволяют количественно или качественно выразить функцию (глагол). Эти критерии эффективности и являются функциональными требованиями, на основе которых мы и будем далее определять потенциальные дефекты объекта анализа.

Рисунок 2 - Распределение сред и функций маркера

Разберем небольшой пример того, как можно определять функции разрабатываемого изделия. Возьмем, к примеру, маркер для досок. Нарисуем основные среды, с которыми он контактирует в эксплуатации (рис. 2) - это рука, доска, окружающая среда и глаз эстета (тот, кто оценивает внешний вид).

Маркер должен обеспечивать выполнение следующей основной функции (Фо1) - писать рукой на доске (соединяются две среды посредством маркера - кривая стрелка на рисунке 2). Техническая функция будет звучать так - «писать на доске желаемым цветом».

Взаимодействие маркера с остальными средами будет формировать дополнительные функции (стрелки от среды к маркеру или наоборот):

- Фд2 - быть устойчивым к окружающей среде;

- Фд3 - не загрязнять окружающую среду;

- Фд4 - нравится эстетически.

Здесь определены, конечно, не все дополнительные функции, только основные. В обязательном порядке также нужно учитывать и различные ситуации из жизненного цикла изделия:

- хранение;

- транспортировка;

- эксплуатация

- ремонт или замена

- утилизация или вторичное использование

- и др.

Каждая из этих ситуаций может выступать в качестве отдельной среды, с которой взаимодействует изделие. Например, для хранения - упаковка, для транспортировки - транспорт, для эксплуатации -поверхность, на которой будет лежать маркер, для ремонта - инструмент и т.п.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

Итак, в рамках функционального анализа:

- осуществляется поиск ситуаций жизненного цикла для изделия, в которых изделие осуществляет взаимодействие с внешним миром;

- осуществляется поиск внешних сред;

- осуществляется поиск и формулирование функций (основных, т.е. эксплуатационных, и дополнительных);

- определяются критерии эффективности по каждой функции.

Для удобства функционального анализа строится техническая схема (блок-схема), в которой:

- указываются составные элементы изделия (компоненты);

- идентифицируются и рисуются контакты между компонентами, а также между компонентами и внешними средами;

- рисуется на блок-схеме цепочка воздействий (взаимодействия компонентов узла) для осуществления основной функции.

Для определения критериев эффективности выполнения функции (характеристик изделия) используется понятие вариабельности. Обычно выделяют три уровня значимости (по вариабельности):

- класс 1 - нулевая вариабельность, т.е. ситуация, когда отклонения не допускаются - высокая значимость;

- класс 2 - уровень, допускающий минимальную вариабельность (мало отклонений) - средняя значимость;

- класс 3 - уровень, допускающий определенную вариабельность (могут быть отклонения в определенном количестве) - низкая значимость.

Таблица 3

Пример ранжирования ключевых характеристик

Значимость характеристик и их связь с последствиями для потребителя Вариабельность - частота возникновения

1 PPM 60 PPM 400 PPM 400 PPM

Безопасность/законодательство ◊ ◊ © ©

Основная функция ◊ ◊ © М1

Дополнительная функция ◊ © М1 М1

Прочие ограничения © М1 М2 М2

После того, как для каждой характеристики функции определена ее значимость необходимо установить их связь с ранжированием ключевых характеристик. На данной стадии могут быть установлены четкие взаимосвязи между уже выявленными ключевыми характеристиками (безопасности, законодательные, обеспечивающие функции, обеспечивающие собираемость) и характеристиками функции, а также могут быть выявлены дополнительные ключевые (и не ключевые) характеристики, которые будут уточняться уже в рамках DFMEA, и для них будет определяться уровень требований со стороны конструктора в отношении установленных допусков (таблица 3).

Для сложного изделия основная функция может быть выражена в виде цепочки пронизывающей блок -схему устройства, на которой показаны все связи между компонентами. Досье на конструкцию в обязательном порядке должно содержать результаты функционального анализа. Причем на старте анализа конструкции (DFMEA) эти данные уже должны быть готовы! Список использованной литературы:

1. Анализ видов и последствий потенциальных отказов. FMEA [Текст] : Ссылочное руководство. Четвертое издание. Перевод с англ. - Н. Новгород: ООО СМЦ «Приоритет», 2009. - 142 с.

2. Панюков, Д.И. Фундаментальные основы FMEA для автомобилестроения : монография / Д. И. Панюков, В.Н. Козловский - Самара: Издательство СамНЦ РАН, 2014. - 150 с.

3. Дмитриев, А.Я. Метод идентификации качества продукции на основе матричного подхода / А.Я. Дмитриев, Т.А. Митрошкина // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-4. С. 879-891.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯНАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

4. Родионов, В.Н. Инновационное преобразование рабочих мест на основе интеграции методов QFD и FMEA / В.Н. Родионов, Т.В. Попова, А.Я. Дмитриев, Т.А. Митрошкина // Методы менеджмента качества. 2011. № 8. С. 30-35.

5. Панюков, Д.И. Проектирование новых производственных процессов / Д.И. Панюков, В.Н. Козловский, Г.Г. Слистина // Стандарты и качество. - 2014. - №11 (929). - С. 92-95.

© Панюков Д.И., Панюкова Е.В., 2015

УДК 614

В.Ю.Радоуцкий

к.т.н., профессор кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях»

А.В.Павленко

аспирант кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях»

М.В.Гревцев

аспирант кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях» Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова г. Белгород, Российская Федерация

ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ

Аннотация

В статье проведено обоснование комплексной системы безопасности высших учебных заведений, которая представляет собой единый комплекс организационных мер и технических средств.

Ключевые слова Безопасность, защита, этап, учащийся, чрезвычайная ситуация

Одной из актуальных проблем образования остается вопрос о создании безопасных условий функционирования образовательного учреждения. Причем, проблемы безопасности в ВУЗе, хотя и имеют свою специфику, вместе с тем являются достаточно общими для любого образовательного учреждения, будь то школа, среднее профессиональное учебное заведение или учреждение высшего профессионального образования [1, с. 56]. Сложность решения названного вопроса состоит в необходимости ее комплексного обеспечения, однако на сегодняшний день нет общепринятого понятия «комплексная безопасность». Иногда оно может включать в себя информационную безопасность, защиту от воздействия техногенных факторов и природных катаклизмов, охрану труда и технику безопасности и др. Не умаляя значимость всех упомянутых вопросов, все же необходимо выявить основные и приоритетные из них.

Анализ отечественных и иностранных источников информации позволил сделать следующий вывод -основными вопросами обеспечения безопасного функционирования высшего образовательного учреждения являются вопросы защиты [2, с. 136]:

- от посягательств на личность сотрудников или учащихся;

- от внешних посягательств на собственность;

- от пожаров.

Посягательства на личность сотрудников и учащихся - это угрозы личности, включая нападение, оскорбление действием, похищение личного имущества, т.е. действия, которые могут нанести моральный и физический вред людям.

Вопрос защиты от пожаров, пожалуй, самый изученный, так как существует множество регламентирующих документов по пожарной безопасности и, пожалуй, самый сложный из-за требуемых