(3)FMEA의 작성 시점

① 새로운 시스템 또는 제품 및 공정이 설계될 때
② 기존의 설계나 공정이 변경될 때
③ 상세설계 이전의 단계
④ 제품 기능이 정의되고, 설계도면이 본격생산되는 단계
⑤ 제품의 예비설계 또는 제품의 생산계획 및 공정설계가 가능한 단계

6.1.2 FMEA 실시절차

FMEA 실시절차는 다음과 같습니다.
1)시스템·서브시스템의 구성과 임무의 확인
  시스템·서브시스템의 구성은 “시스템→서브시스템→컴포넌트→조립품→부품”의 5단계로 됨.
2)시스템·서브시스템의 분석레벨 결정
3)기능별 블록의 결정
4)신뢰성블록도 작성
5)블록별 고장모드의 열거 및 검토
6)FMEA에 효과적인 고장모드의 선정
7)선정된 고장모드에 대한 추정원인 열거
8)FMEA 용지에 요약 기입
  FMEA표는 ① 번호, ② 대상품목, ③ 기능, ④ 고장모드, ⑤ 추정원인, ⑥ 영향(서브시스템, 시스템),   ⑦ 고장검지법, ⑧ 고장등급평가( CS ,등급),⑨대책등으로구성 되며,
  FMEA표 실시사례는 <표 6.5>에 제시하였음. 9)고장등급 평가 및 결과 정리( CS , 등급)
10)고장등급이 높은 것에 대한 대책 및 개선제안
  (설계변경, 고신뢰성 부품 채용, 신뢰성관리절차의 변경, 시험 및 검사절차의 변경 등)

6.1.3 고장등급 결정방법

고장등급 결정방법은 고장 평점법, 치명도 평점법의 2가지가 있다.

(1)고장 평점법

• 고장평점법의 평가항목으로는 5개인 C₁~ C₅가 있고, 이들의 평가항목에 의거 시스템의
  평가등급인 C_S가 다음 식으로 구해지며,C₁, C₂, C₃의 평가점은 <표 6.2>와 같습니다. $$$ C_{S}=\sqrt[5]{C_{1}\cdot C_{2}\cdot C_{3}\cdot C_{4}\cdot C_{5}} $$$

• 이상과 같은 방법에 의거 시스템의 고장평점 C_S를계산한다음에<표6.3>에 의거
 고장 평점에 대응한 고장등급을 결정한다.
 여기서, C₄는 고장방지 가능성, C₅는 신규설계의 정도를 나타냄.

C₁, C₂, C₃의 평가점

• 한편, 이상과 같이 고장평점을 계산하지 않고 간단히 임무달성에 중점을 두어
  <표 6.4>와 같이 고장등급을 결정하는 경우, 즉 “간단평가방법”이 있는데,
  고장등급으로서는 Ⅰ~Ⅳ등급이 있으며, Ⅰ은 치명고장, Ⅱ는 중고장, Ⅲ은 경고장, Ⅳ는 미소고장으로 됨.

<표 6.4> 임무달성에 중점을 둔 고장등급

• FMEA의 이해를 돕기 위해 브레이크시스템을 대상으로 상세히 시스템을 분해하여 시스템에 잠재해 있는 불합리 및 트러블을 적출하는 것을 FMEA 실시사례에 의거하여 예를 들면.

[그림 6.5] 기능별 신뢰성블록도

• 우선 브레이크 시스템은 크게 나눠 페달, 유압장치, 브레이크의 3가지 부분으로 되어 있다.
  페달을 밟음에 따라 유압장치가 작동하고, 이어서 브레이크가 걸려 시스템이 정지한다.
  이것을 신뢰성블록도로 나타낸 것이 [그림 6.5]가 됨.
  다시 FMEA 실시절차에서 기술한 순서에 따라 <표 6.5>에 FMEA표를 작성하였음.

<표 6.5> 브레이크 시스템의 FMEA

• 제시된 사례의 FMEA의 실시는 다음의 순서로 진행되었음.

1)시스템·서브시스템의 구성 및 임무 확인
2)시스템·서브시스템의 분석레벨 결정 → 여기서는 컴포넌트 레벨로 한다.
3)기능별 블록 결정 → 다음 3가지의 기능별 블록도로 나눔. 브레이크 페달의 기능, 유압장치 기능, 브레이크 기능으로 3구분한다.
4)신뢰성블록도 작성 → [그림 6.5]에 도시하는 바와 같이 기능별 신뢰성 블록도를 상세하게 나타냄.
5)블록별 고장모드 열거 → 다수의 고장모드 중 여기서는 일부만 나타냈음.
6)FMEA에 효과적인 고장모드로서 중요 항목을 선별후 <표 6.5>에 기입한다.
7)선정된 고장모드에 대한 추정원인 열거 → 고장모드에는 다수의 추정원인이 있을 수 있다.
 이 중에서 주요한 추정원인을 FMEA의 추정원인 란에 기입한다.
8)FMEA 용지에 요약 기입 → <표 6.5>는 FMEA표의 일부로서, 페달(페달장치),
  유압파이프(유압장치)및 브레이크 슈우(브레이크장치)만 나타냈음.
9)고장등급 평가 및 결과 정리( CS , 등급)→ FMEA표의 해당 난에 기입한다.
10)고장등급이 높은 것의 대책 및 개선 제안 → FMEA표의 해당 난에 기입한다.

• 1)~10)에 따라 작성된 FMEA표 사례는<표6.5>이며,
이 표에서 고장 평점은 C₁, C₃평가점에 의한 $$ C_{S}=\sqrt{C_{1}\times C_{3}} $$를 이용한다.

RPN(위험우선수)= 심각도 x 발생도 x 검출도

RPN은 ①심각도(S ; Severity, 영향도라고도 함)는 고장영향, ② 발생도(O ; Occurrence, 발생빈도라고도 함)는 고장 원인·메카니즘, ③ 검출도(D ; Detection)는 현재의 설계관리(고장 검출법)에 관하여 각각 평가하는 것임.

심각도, 발생도, 검출도를 각각 1~10점으로 점수를 부여하고, 이를 곱한 수를 RPN(위험 우선수)이라 한다. RPN 수치가 높으면 개선의 우선순위가 높음.
특히 RPN이 100을 넘는 경우는 개선을 우선적으로 실시하여 100이내로 떨어지도록 한다.

실무에 쉽게 적용하기 위해 원래의 FMEA를 응용하여 RPN에 의한 개선방향을 추구하는 방법도 있다.

(2)치명도 평점법

• <표 6.6>과 같이 “고장영향의 크기”에 따라 평점을 구하고,
다음 식 (6.89)에 의해 치명도 평점( C_E)를 계산한 후에 이 점수에 대응하여 고장등급을 결정하는 방법입니다 $$$ C_{E}=F_{1}\times F_{2}\times F_{3}\times F_{4}\times F_{5} $$$

<표 6.6> 고장영향의 크기에 따른 평점

• 치명도평점 C_E에 대응하는 고장등급은 <표 6.7>에 의해 결정됨.

6.7 치명도평점

6.7>치명도평점 C_E 에 대응하는 고장등급

6.1.4 치명도해석법 (FMECA)

• 치명도해석(criticality analysis)이란 FMEA를 실시한 결과 고장등급이 높은 고장모드가
  시스템이나 기기의 고장에 어느 정도로 기여하는가를 정량적으로 계산하고,   고장모드가 시스템이나 기기에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는 방법이다.

• 치명도해석법은 MIL-STD-1629-102 규격으로 제정되어 있다.
 그리고 FMEA에 치명도 해석을 포함시킨 것을
 FMECA(Failure Mode, Effect and Criticality Analysis)라고 한다.

• 고장등급이 Ⅰ또는 Ⅱ인 고장모드의 일람표를 작성하고,
 이들 각각의 고장모드별의 치명도 지수를 다음 식 (6.90)에 의거 계산한다. $$$ C_{r}=\sum_{i=1}^n (\alpha\cdot\beta\cdot K_{A}\cdot K_{E}\cdot \lambda_{G}\cdot t)_{i} $$$

여기서, C_rr : 치명도지수
i : 구성품의 치명적 고장모드의 번호( i= 1, 2, 3, ... ,n)
K _A: 운용 시의 고장률 보정계수
K _E: 운용시의 환경조건의 수정계수
λ _G: 기준고장률(시간 또는 사이클당)
t : 임무당 동작시간(또는 횟수), 운용시간(또는 횟수)
α : λG 중에 당해 고장이 차지하는 비율(고장모드 차지비율)
β : 당해 고장이 발생하는 경우 치명적 영향이 발생할 확률(영향확률)
( )내 : 기여율을 나타냄

• 윗식을 보아도 알수 있는 바와 같이 치명도 해석을 실시하기 위해서는 정량적 데이터가 필요하기 때문에
이 방법을 활용하기 위해서는 고장데이터를 수집하여 고장률을 명확히 알고 있어야 된다.
따라서 신규로 설계된 설비나 제품의 평가에는 데이터가 빈약한 문제로 인해 FMEA만 사용 하고,
FMECA는 잘 사용하지 않습니다.

• FMEA에서 발전한 치명도해석을 실시하는 경우에는 <표6.8>과 같은 양식을 사용한다.

<표 6.5> 브레이크 시스템의 FMEA

주 1)  $$ (\alpha\cdot\beta\cdot K_{A}\cdot K_{E}\cdot \lambda_{G}\cdot t)\times 10^{4} $$