بخشی از مقاله
چکیده
در جهان رقابتی امروزی و با افزایش تقاضای مشتریان برای محصولات با قابلیت اطمینان بالا، بحثهای قابلیت اطمینان بیش از پیش مورد توجه همگان قرار گرفته است. یکی از بخشهایی که استفاده از مفاهیم قابلیت اطمینان در آن از اهمیت بالایی برخوردار است، صنعت هوافضا میباشد. از آنجایی که خرابیها در صنعت هوافضا میتواند خسارتهای جبرانناپذیری را سبب شود، بایستی تحلیل کاملی از قابلیت اطمینان آن داشت؛ به گونهای که اطلاعات کافی از نوع خرابیها و علل و تاثیرات آن در اختیار باشد. یکی از روشهای نیمهکمی مهندسی قابلیت اطمینان، روش مودهای خرابی و تحلیل اثرات آن است.
در این مقاله، بعد از مطالعهی محدودیتهای FMEA کلاسیک، با بکار گیری روش بهبود یافته تئوری دمپستر- شیفر، آنالیز مودهای خرابی و اثرات آن روی یک یاتاقان مورد استفاده در سیستم روغنکاری یک موتور جت بکار رفته است. لذا بعد از گردآوری مودهای خرابی موثر، برای عوامل سهگانهی ارزیابی ریسک از دید چند تیم کارشناسی، نمرهدهی شده و با تحلیل نمرات هرگروه با روش بهبود یافتهی FMEA، نمرات ریسک کلی برای هر مود خرابی بدست آمده و اقدامات اصلاحی بر اساس درجهی اهمیت مودهای خرابی، پیشنهاد شده است.
مقدمه
در سالهای اخیر، طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان، جزء جدانشدنی صنایع مدرن محسوب میگردد. مخصوصا در صنایع حساس مانند هستهای، نظامی، نفت و گاز از اهمیت ویژهای برخوردار است.[1] بررسی قابلیت اطمینان محصولات برای بار اول در اوایل دههی 1940 توسط تیمی آلمانی جهت ارتقای کیفیت سلاحهای نظامی مورد استفاده قرار گرفت.[2]
پس از آن، استفاده از مهندسی قابلیت اطمینان در طراحی، جزء ملزومات صنایع حساس مانند هوافضا به شمار رفت. امروزه تقاضاهای روزافزونی برای بهرهگیری از موتورهای جت مانند توربوفن در صنایع موشکی و هوایی وجود دارد. از آنجایی که تجهیزات تشکیل دهندهی این موتورها از خرابیها مصون نیستند، بایستی تحلیل کاملی از خرابیهای احتمالی سیستم و قابلیت اطمینان آن، قبل از مرحلهی تولید، حین آن و طی استفاده از محصول داشت و برای جلوگیری از پیدایش حوادث جبران ناپذیر، علل خرابیها را برطرف نموده و یا کاهش داد.
یکی از روشهای پراستفاده و نیمهکمی قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک، روش تحلیل مودهای خرابی و آثار آن است. تحلیل مودهای خرابی و آثار آن - FMEA - 1 نقش برجستهای را در طراحی محصولات صنعتی مانند صنایع هوایی، فضایی و کشتیها دارا میباشد.[3-5] در چنین سیستمهایی مودهای خرابی چندگانه وجود دارند و ریسک و نتایج آنها متفاوت است.[6] عدد اولویت ریسک - RPN - 2، معیار مناسبی برای اولویتبندی خرابی است و در این زمینه، مطالعات متعددی جهت بررسی RPN صورت گرفته است.[7-13] این مطالعات به بررسی محدودیت موجود در FMEA کلاسیک و چگونگی رفع آن محدودیتها پرداختهاند.
در این پژوهش، بعد از معرفی روش FMEA و نحوهی اجرای آن، به بررسی محدودیتهای آن پرداخته میشود و سپس روش بهبود یافتهای برای محاسبهی RPN معرفی میگردد. در ادامه با استفاده از این روش، بر اساس فاکتورهای ریسک تعیین شده توسط سه تیم کارشناسی، اعداد اولویت ریسک برای مودهای خرابی فیلتر روغن سیستم روغنکاری موتور جت بدست میآید و سپس اقدامات لازم جهت کاهش ریسک، پیشنهاد میشود.
تحلیل مودهای خرابی و اثرات آن
FMEA یک تکنیک تحلیلی برای تعریف، شناسایی و حذف خرابیها و مشکلات و خطاهای شناخته شده یا بالقوه در سیستم طی مراحل طراحی و قبل از رسیدن به دست مشتری است.[14- 15] توانایی آسانسازی فرآیند شناسایی خرابیهای بالقوه به طراحان این امکان را میدهد که با انجام کارهای پیشگیرانه، احتمال وقوع خرابی را کاهش داده و از حوادث پرخطر جلوگیری کنند.
ابزار FMEA بطور گسترده در صنایع روز دنیا استفاده میشود. در این روش بعد از شناسایی مودهای خرابی، اثرات آن مشخص میشود. هرچند ممکن است در سیستمی مودهایی خرابی چندگانه وجود داشته باشند که دارای ریسک و نتایج متفاوتی هستند. بنابراین در مقولهی FMEA توانایی اولویتبندی ریسک، امری بسیار مهم است.
شدت اثر خرابی - S - تخمین عددی شدت اثر نتایج حاصل از رخ دادن خرابی است. عدد وقوع - O - تخمین عددی احتمال وقوع علت خرابی است و عدد تشحیص - D - تخمین عددی احتمال موثر بودن ابزار کنترلی جهت تشخیص خرابی است. تمامی این فاکتورها، وابسته به طرز تفکر شخص6 هستند و معیار انتخاب عدد مناسب برای این فاکتورها در جدول - 1 - به نمایش درآمده است.
محدودیتهای روش FMEA
به دلیل کاربرد گستردهی FMEA مطالعات قابل توجهی در زمینهی محاسبهی RPN صورت گرفته است. مقایسهی ریسک به صورت سنتی با روش FMEA با محدودیتهایی مواجه است که به چند مورد آنها اشاره میشود:
-1 اهمیت نسبی بین فاکتورهای ریسک در نظر گرفته نمیشود 13]،10،9،.[5
-2 فرمول ریاضیاتی RPN غیرجامع و بحث برانگیز است .[11-12]
-3فرمول ریاضیاتیRPN حساسیت زیادی به انتخاب کیفی فاکتورهای سهگانهی ریسک دارد11]،10،.[6
-4 ترکیبهای مختلف سه فاکتور ریسک ممکن است اعداد RPN کاملا یکسانی تولید کنند در حالی که در ریسک آنها تفاوت عمدهای وجود داشته باشد 12]،11،10،.محققین بسیاری در سالهای اخیر در این زمینه فعالیت کردهاند و راهحلهایی ارائه کردهاند. چانگ و چنگ[16] از کاربرد منطق فازی برای رتبهبندی ریسک استفاده نموده و روشی جدید ارائه نمودند. سانکار و پرابهو[9] فاکتورهای ریسک را از بین اعداد 0 تا 1000 انتخاب نمودند.
یکی از رویکردهای اساسی پژوهشگران، استفاده از کاربرد منطق فازی برای رفع محدودیتهای روش FMEA بوده است 12]،11،.[9 همچنین روشهای مبتنی بر هزینه نیز توسط تعدادی از محققین مانند دونگ دیده میشود.[17] از روشهای دیگر پرکابرد و محبوب در این زمینه، روش تصمیمسازی چند معیاره1 میباشد که برای بار نخست توسط فرانچسچینی و گالتّو[18] ارائه شد و سپس سایر افراد نیز به استفاده از آن روش در موضوعهای مورد مطالعهی خود پرداختند. چن و همکارانش[12] در این راستا یک روش ملاک گروه-پایه2 را برای تحلیل RPN پیشنهاد دادند، طوری که در آن از نظرات چند تیم کارشناسی برای انتخاب فاکتورهای ریسک استفاده میشد.
یکی دیگر از روشهای مورد استفاده، روش تئوری ملاک دمپستر-شیفر3 میباشد که به جهت سروکار داشتن با دادههای غیر قطعی، ناقص، توجه محققین را به خود جلب نموده است.[19] مزیت این روش در توانایی استخراج اطلاعات کافی از دادههای ناقص و غیر قطعی است.[20] یانگ و همکارانش[6] کاربرد این روش را در محاسبهی RPN برای پرهی روتور توربین هواپیما به کار بردند.
روش تئوری ملاک دمپستر-شیفر
این تئوری توسط شیفر[21] بر اساس کار دمپستر[22] با برجستهسازی حدود بالا و پایین تخصیص اطمینان بر روی فرضیه انجام شد. در این تئوری از بازههای اعتماد جهت شرح عدم قطعیت فرضیه استفاده میشود. این تئوری میتواند با اطلاعات منابع مختلف که غیرقطعی و ناقص هم باشند، ارتباط برقرار کند. تئوری دمپستر-شیفر میتواند از منابع مختلف، دادههای مربوط به یک موضوع را جمعبندی کرده و احتمال کلی روی یک پارامتر را بدست آورد.
مودهای خرابی یک فیلتر روغن سیستم روغنکاری موتور جت
در یک موتور جت، سیستم روغنکاری به دلیل ممانعت از خرابیهای کثیری که در اثر سایش، ارتعاش و تولید سر وصدا میتواند ایجاد شود، از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این میان، وجود فیلتر به دلیل پالایش ذرات ناخالصی معلق در سیال جزء زیرمجموعههای مهم محسوب میشود. بدین ترتیب با مطالعهی دقیق سیستم به تکمیل جدول FMEA پرداخته شدهاست و در جدول - 2 - به نمایش درآمده است. معیارهای انتخاب اعداد فاکتور ریسک توسط سه تیم کارشناسی جمعآوری شده و در جدول - 3 - آمده است.
