Optimale Failure Analysis Technik für zuverlässige Equipment-Auswahl

Aus vergangenen Fehlern zu lernen ist der beste Weg, zukünftige Geräteausfälle zu verstehen und zu verhindern. In der Praxis fällt dieser Lernprozess unter den Schirm der Failure Analysis.

Heutzutage gibt es zahlreiche Failure Analysis Techniken zur Auswahl. Jede kommt mit spezifischem Vorteilsset, Challenges, Use Cases. Schauen wir, was verfügbar ist, welche Steps nötig sind, und welche Techniken für Ihre Situation richtig sind.

Was ist Failure Analysis?

Failure Analysis ist der Prozess der Sammlung und Analyse von Fehldaten, usually zur Identifikation der Root Cause eines Asset Malfunction/Breakdowns. Diese Information kann genutzt werden für Machine/Component Design-Verbesserung, Wartungsplan-Anpassung, Instandhaltungsprozess-Optimierung. Ultimatives Ziel: Asset Reliability verbessern.

Der Failure Analysis Prozess wird generally nach erfolgtem Ausfall durchgeführt. Er ist integraler Teil des RCA (Root Cause Analysis) Prozesses. Kann aber auch genutzt werden, um verschiedene Faktoren zu bestimmen, die potenzielle Failures verursachen könnten – so können richtige Präventionsmethoden selektiert und angewendet werden.

Je nach Purpose kann Failure Analysis durchgeführt werden von Plant und Maintenance Engineers, Reliability Engineers, oder Failure Analysis Engineers.

Maintenance Engineers führen primäre Failure Analysis basierend auf Plant Operations Knowledge durch. Wenn internes Team erforderliche Expertise fehlt, ist Berater-Hire für Failure Analysis Services ratsam.

Last but not least: Reliability Engineers employ verschiedene Failure Analysis Techniken zur Verbesserung Fault Tolerance und System Robustheit.

Häufige Use Cases für Failure Analysis

Die häufigsten Gründe für Failure Analysis werden unten diskutiert.

Root Failure Causes identifizieren

In vielen Fällen sind Maschinenausfälle oberflächenlevel Manifestationen tieferer Probleme, die nicht rechtzeitig adressiert wurden. Manchmal führt Kombination verschiedener Faktoren zu unerwartetem Breakdown.

Da Breakdowns so teuer und disruptiv sind, müssen Maintenance Teams großen Aufwand in Prävention stecken. Neben Routinewartung ist Root Failure Cause Identifikation – und Elimination – bester Weg, Breakdowns fernzuhalten.

Potenzielle Failures verhindern

Maschine oder System hat viele interconnected, interdependent Komponenten. Diese haben nicht gleiche Wahrscheinlichkeit, systemweiten Failure zu verursachen. System-Info und -Daten können genutzt werden, um Potential-Failure-Wahrscheinlichkeiten zu analysieren.

Tests und Simulationen können schwächste Glieder finden und verbessern – sei durch Design-Tweaks oder Änderung Operating/Maintenance-Empfehlungen.

Produktdesign verbessern

Wie angedeutet: Failure Analysis kann Equipment/Component Design verbessern. Engineers können verschiedene Techniken nutzen, um potenzielle Design-Issues zu identifizieren.

Praktischer: Destructive Testing durchführen, um Charakteristiken von Komponenten/Materialien für finales Produkt zu evaluieren.

Insights aus Tests und Analysen werden genutzt für Produktqualitäts-Schaffung oder -Verbesserung.

Compliance sicherstellen

Regulierungen und Standards von Regierungen oder Industry Bodies erfordern oft Failure Analysis. Methoden werden genutzt, um Product Adherence zu required Standards zu sichern.

Haftungsbewertung

Legal Proceedings related to Failures erfordern Failure Cause Analyse. Gleiches bei spezifischen Insurance Claim Settlements für Contract Condition Verification. In solchen Fällen kann Failure Analysis legal requirement sein.

Natürlich kann Failure Analysis Result auch als Litigation Protection dienen.

Steps für Failure Analysis Durchführung

Failure Analysis Techniken variieren widely basierend auf spezifischen Use Cases. Dass gesagt, Steps folgen demselben Pattern.

Step #1: Problem definieren

Wohl-definiertes Problem-Statement essenziell für deep Analysis. Failure Analysis erfordert Engineers, Problem so klar und concise wie möglich zu definieren. Statement sollte Details enthalten zu:

• dem aufgetretenen Failure
• den zu sammelnden Daten
• der zu nutzenden Failure Analysis Technik
• den Erwartungen an die Failure Analysis (Goals)

Step #2: Failure Data sammeln

Alle relevanten Daten müssen gesammelt werden. Inkludiert quantitative und qualitative Daten.

Quantitative Daten beziehen sich auf Operations Data, Maintenance Data, Machine Age, etc. Erhältlich:

• aus Wartungsaufzeichnungen
• aus CMMS Database oder anderem Tool für Asset Health/Performance Monitoring
• durch Troubleshooting
• durch Visual Inspection (als Teil Failure Investigation)

Qualitative Daten nicht leicht quantifizierbar. Erhalten durch Interviews mit Maschinenbedienern, Wartungstechnikern, Operations Managern, etc. Alle relevanten Failure-bezogenen Daten sammeln.

Step #3: Failure Timeline erstellen

Root Causes resultieren in Chain Reaction forming surface-level Failures. Gesammelte Failure Data kann Licht auf Event-Sequenzen werfen. Mit genug Info kann Analysis-Team Failure Timeline erstellen. Dient als visual/mental Aid für Analysis Process.

Hoffentlich liefert Timeline Klarheit in Cause-and-Effect Relationship zwischen Events.

Step #4: Nützliche Daten selektieren, Rest verwerfen

Timeline aus vorherigem Step wird auch genutzt für useful Data Identification. Quantitative und qualitative Daten aus Step #2 werden auf Timeline-Events gemappt. Daten, die Platz in Timeline finden, sind useful für finale Analysis.

Rest der Daten kann verworfen werden – nicht relevant für Events, die Failure verursachten. So verschwenden Failure Analysis Teams keine Zeit/Anstrengung an irrelevanter Information.

Step #5: Gewählte Failure Analysis Technik administrieren

Next Step: Gewählte Failure Analysis Technik durchführen (nächster Section). Methode depends on spezifischem Use Case, Industry, Experience der Failure Analysis Engineers.

Step #6: Results reviewen, testen, Solution anwenden

Failure Analysis Result wird detailiert studiert. In most Instances Purpose: Remedies implementieren, die zukünftige Failures verhindern. Verschiedene proposed Solutions werden getestet, beste Solution genutzt für System/Maschine Improvement.

Gängige Failure Analysis Techniken

Failure Analysis ist keine exakte Wissenschaft. Es ist neugierige Exploration der wahren Ursache hinter Failures – kann als Handwerk betrachtet werden.

Dennoch: Failure Analysis kann nicht ohne Struktur done werden. Über Jahre haben Engineers etliche Techniques entwickelt als Framework für Analyse aller Failure-Arten.

Beliebteste Failure Analysis Techniken unten diskutiert.

5 Whys

5 Whys repräsentiert simple Methodology für Cause-Effect-Relationship Identifikation zwischen Events. Basiert auf „Warum“ zum initialen Problem. Erste Antwort bildet Basis für nächstes „Warum“. Weitermachen bis fundamentalem oder außerhalb Kontrolle liegendem Punkt.

Empfohlene Lektüre: 5 Whys: The Ultimate Root Cause Analysis Tool.

Fishbone Diagram / Ishikawa Diagram

Fishbone Diagram (a.k.a. Ishikawa Diagram) ist Failure Analysis Technique visualisiert als Fischgräte. Kopf = Problem, Gräten = potenzielle Causes.

Gesamtes Diagram basiert auf Idee: Multiple Faktoren können zu Failure/Event/Effect führen. Widely used für Process Improvement in Medical Field, Aerospace, IT.

Empfohlene Lektüre: How to Use the Fishbone Tool for Root Cause Analysis.

Failure Modes and Effects Analysis (FMEA)

FMEA ist präemptive Failure Analysis Technik. Nutzt Past Data und Future Projections für Potential Failure Prediction. Blick auf potenzielle Failure Ways einer Maschine und Consequences jedes solchen Failures.

Failure Modes and Effects Analysis ist präventive Fault Analysis Technik, wo jedes Systemteil unter Scrutiny Expert Team kommt. Dient als Framework für rigorose Brainstorming Sessions.

Technik extensively used in Reliability Engineering, Safety Engineering, Quality Control.

Empfohlene Lektüre: FMEA & FMECA: How To Perform Failure Mode And Effects Analysis.

Fault Tree Analysis (FTA)

Fault Tree Analysis nutzt Boolean Logic Relationships für Root Cause Identification. Versucht zu modellieren, wie Failure durch System propagiert. Hilft Reliability Engineers, well-defined Systems mit proper Redundancies zu erstellen – Component Failures cascaden nicht immer zu System-wide Failures.

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FTA widely used in Aeronautical Industry, Power Generation, Defense.

Empfohlene Lektüre: What Is Fault Tree Analysis And How To Perform It.

Pareto Charts

As Rule of Thumb: In jedem System verursachen 20 % aller potenziellen Gründe 80 % der Results (oder Failures).

Prinzip dubbed Pareto Principle (manche kennen als 80-20 Rule). Skew zwischen Cause und Effect evident in vielen Distributions – von Wealth Distribution bis Failure Causes in Maschine.

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Pareto Charts sind quantitative Tools zur Identifikation der Root Causes, die meisten Failures verursachen. Widely used in Scenarios wo multiple Root Causes adressiert werden müssen, aber Resources scarce sind.

Empfohlene Lektüre: How to Conduct Root Cause Analysis Using Pareto Charts.

Barrier Analysis

Barrier Analysis ist Root Cause Analysis Methodology, die Barriers zur Safety des Targets bestimmt. Target = Component/Machine/System, das vor Failure zu schützen ist.

Verschiedene Pathways, die Machine Failure verursachen könnten, identifiziert. Elements in diesen Pathways, die als Barriers zu Safe Operation agieren, bestimmt. Sie werden alteriert, um System-Probleme zu eliminieren.

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Barrier Analysis identifiziert Impedimente zu erfolgreichen Operationen. Barriers werden umgangen oder eliminiert. Root Cause Analysis Technik widely used in IT Industry.

Empfohlene Lektüre: Sample of a Barrier Analysis for Root Cause Investigations.

Schnellvergleich der Failure Analysis Techniken

Unten Quick Table comparing FA Techniques basierend auf: Trainingszeit für internes Team, Durchführungsdauer, Hauptvorteile und -limitierungen jeweiliger Methoden.

Kernaussagen

Failure Analysis ist vielseitiges Tool mit vielen Purposes. Kann genutzt werden für Investigation vergangener Failures, Verständnis Failure Mechanisms, Prediction zukünftiger Failure Modes.

Keine „One Size Fits All Solution“ für Failure Analysis. Technik-Selektion depend on: Analysis Goal, verfügbare Resources, Access zu relevanten Daten, was Failure Analysis Team weiß und bevorzugt zu nutzen.