Systematic fault diagnosis methods in the fault analysis of the frequency converter's main circuit

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Markku Elo

Systemaattisten vian analysointimenetelmien käyttö taajuusmuuttajan pääpiirin vikatutkimuksessa

Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin

tutkintoa varten Espoossa 19.02 1998

Työn valvoja

Työn ohjaaja Juha Kokkonen

tr 6 -03-1998

r

Tämä diplomityö on tehty ABB Industry Oy:n Medium AC Drives-tulosyksikössä Pitäjänmäellä. Työn valvojana on toiminut ma professori Jorma Kyyrä, jolle tahdon

osoittaa kiitokseni diplomityön aikana saamastani opastuksesta ja kommenteista.

Työn ohjaajaa DI Juha Kokkosta haluan kiittää hyvin järjestetystä työrauhasta, saa­

mistani neuvoista ja kommenteista. Suuret kiitokset myös teille kaikille muille, jotka olette jaksaneet opastaa ja neuvoa minua työni eri vaiheissa. Erityiskiitokset haluan osoittaa Ilmojen Herralle, jonka järjestämä runsassateinen

syksy

tustyöhön paneutumista.

Espoossa 19.02 1998

Markku Elo

TEKNILLINEN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ

Tekijä: Markku Elo

Työn nimi: Systemaattisten vian analysointimenetelmien käyttö taajuusmuuttajan pääpiirin vikatutkimuksessa Päivämäärä: 19.02. 1998 Sivumäärä: 79 Osasto: Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Professuuri: S-81 Sähkökäyttöjä teholektroniikka Työn valvoja: TkT, ma prof, Jorma Kyyrä

Työn ohjaaja: DI Juha Kokkonen

Diplomityössä on tutkittu systemaattisten vian analysointimenetelmien käyttöä taa­

juusmuuttajan pääpiirin vikatutkimuksessa. Tutkittavana oli kaksi erityyppistä me­

netelmää: Vika- ja vaikutusanalyysi (Failure Mode and Effect Analysis, FMEA) se­

kä vikapuuanalyysi (Fault Tree Analysis, FT A). Erityistä huomiota on kiinnitetty IGBT-moduulin vikaantumismuotojen tutkimiseen.

Aluksi esitellään kumpaankin menetelmään liittyvää teoriaa ja annetaan yksinkertai­

set esimerkit niiden käytöstä. Seuraavaksi esitellään taajuusmuuttajan perustoimin­

nat ja tärkeimmät pääpiirikomponentit. Tämän jälkeen testataan FMEA:n ja FTA:n soveltuvuutta IGBT-moduulin vikatutkimukseen. FMEA:ta sovelletaan myös muun pääpiirin vikatutkimukseen.

Lopuksi pohditaan tutkittujen menetelmien soveltuvuutta pääpiirin vikatutkimuk­

seen ja esitetään menetelmien käyttöön liittyvä parannusehdotus.

FMEA: 11a voidaan kuvata monimutkaisiakin vikojen syy-seuraussuhteita, mikä on selvä etu tutkittaessa pääpiirin vikaantumismuotoja. FTA on visuaalisesti havainnol­

linen ja se soveltuu parhaiten yksinkertaisten ja toisistaan riippumattomien vikaantu­

mismuotojen tutkimiseen. Tutkituista menetelmistä FMEA näyttää soveltuvan FTA:ta paremmin pääpiirin vikamuotojen analysointiin. Paras lopputulos saavute­

taan, kun menetelmiä käytetään samanaikaisesti.

FMEA, FMECA, FTA, IGBT, pääpiiriviat, vika- ja

vaikutusanalyysi, YYA, vikapuuanalyysi_ _ _ _ _ _ _ _

Avainsanat:

HELSINKI UNIVERSITY OF ABSTRACT OF THE

TECHNOLOGY MASTER’S THESIS

Author: Markku Elo

Name of thesis: Systematic fault diagnosis methods in the fault analysis of the frequency converter’s main circuit.

Date: 19.02.1998 Number of pages: 79

Faculty: Electrical and Communication Engineering Professorship: S-81 Electric drives and Power Electronics Supervisor: acting professor Jorma Kyyrä, Dr. Tech (El.Eng.)

Instructor: Juha Kokkonen, M. Sc. (El. Eng.)

This thesis studies the use of systematic fault diagnosis methods in the fault analysis of the frequency converter’s main circuit. Two different kinds of methods were studied: Failure mode and effect analysis (FMEA) and fault tree analysis (FTA). In the main circuit fault analysis a basic exploration subject was the IGBT-module and its failure modes.

At first, the basic theory of the two methods is introduced and few simple examples of their use are given. Next the frequency converter’s basic functions and the most important main circuit components are introduced. Then the suitability of the FMEA and FTA for the IGBT-module’s fault diagnosis is tested.The FMEA suitability is

also tested for the rest of the main circuit components.

With FMEA it is possible

describe quite complicated cause-consequence

connections which is a distinct advantage when we are investigating the main circuit problems. The greatest advantage of the FTA is its illustrativity. The FTA is applicable to investigating the simple failure modes. When comparing these two methods, the Failure mode and effect analysis is more suitable for the main circuit analysis than the fault tree analysis. The best result will be achieved by using both methods at the same time.

Keywords: FMEA, FMECA, FTA, Failure mode and effect analysis, Fault tree analysis, IGBT, main circuit_________________________________

1 JOHDANTO 1

2 SYSTEMAATTISET VIAN ANALYSOINTIMENETELMÄT 2

2.1 Vika-ja vaikutusanalyysi 4

2.1.1 FMEA:n teko ja oikea tarkastelunäkökulma 5

2.1.2 Ford-FMEA 5

2.1.2.1 Suunnittelun FMEA 6

2.1.2.2 Tuotannon FMEA 8

2.1.3 Esimerkki FMEA:n käytöstä Ю

2.2 Vikapuuanalyysi H

2.2.1 Vikapuuanalyysin tausta 11

2.2.2 Vikapuuanalyysi ja todennäköisyyslaskenta 13

2.2.3 Vikapuun muodostaminen 15

2.2.4 Esimerkki vikapuuanalyysin soveltamisesta 17

3 TAAJUUSMUUTTAJAN PÄÄPIIRIN TOIMINNAN ESITTELY 22

3.1 Pääpiirin komponentit 22

3.2 DTC-ohjaus 26

3.3 Taajuusmuuttajan kytkeminen verkkoon 26

3.4 Taajuusmuuttajan tehopuolijohdekytkinten ohjaaminen 27

3.5 Taajuusmuuttajan käynnistäminen 29

4 TAAJUUSMUUTTAJAN PÄÄPIIRIVIAT 31

4.1 Pääpiiriviat 31

4.1.1 АС-kuristin ja tulosilta 32

4.1.1.1 Vikatyypit 32

4.1.1.2 Vikojen esto 33

4.1.2 Välipiirin elektrolyyttikondensaattorit 33

4.1.2.1 Vikatyypit 33

4.1.2.2 Vikojen esto 34

4.2 Mekaaniset viat 35

4.2.1 Vikatyypit 35

4.2.2 Mekaniikkavirheiden esto 36

4.3 Esimerkkejä taajuusmuuttajan vian aiheuttajista 36

4.3.1 Verkkotransientti 36

4.3.2 Kytkentätaajuuden muuttuminen kuorman ja pyörimisnopeuden funktiona 38

5 SYSTEMAATTISTEN VIAN ANALYSOINTIMENETELMIEN KÄYTTÖ TEHOPUOLIJOHDEKYTKIMEN VIKAMUOTOJEN ANALYSOINNISSA 40

5.1 IGBT-moduulin toiminnan esittely 40

5.1.1 IGBT-moduulin rakenne 41

5.1.2 Kaksi komponenttia: IGBT ja diodi 43

5.1.3 Diodin ja IGBT:n perustoiminnat 47

5.1.4 Sytytys ja sammutus 49

5.1.5 Epäideaalisuuksien vaikutus IGBT:n toimintaan 53

5.1.6 Lämpötilan vaikutus komponenttien toimintaan 57

5.1.7 Suojaus 59

5.2 IGBT-moduulin vikaantumismuodot 60

5.2.1 Lämpötilarajojen ylittäminen 60

5.2.2 Lukkiutuminen 61

5.2.3 Jänniterajojen ylitys 62

5.2.4 Oikosulkuvirtojen katkaisu 62

5.2.4.1 Oikosulku IGBT.n johtaessa 63

5.2.4.2 Oikosulun kytkeminen johtamattomaan IGBT:hen 64

5.2.5 IGBT:n itsesyttyminen 65

5.3 Vika-ja vaikutusanalyysin sekä vikapuuanalyysin soveltaminen IGBT-moduuliin 67

5.3.1 IGBT-moduulin FMEA 68

5.3.1.1 FMEA:sta saavutetut hyödyt 69

5.3.1.2 FMEA:sta tulevat haitat 69

5.3.2 IGBT-moduulin vikapuuanalyysi 70

5.3.2.1 Vikapuuanalyysista saavutetut hyödyt 72

5.3.2.2 Vikapuuanalyysista aiheutuneet haitat 72

5.4 Vika- ja vaikutusanalyysin käyttö muiden pääpiirikomponenttien tutkimisessa 73

5.5 Systemaattisten vian analysointimenetelmien soveltuvuus taajuusmuuttajan pääpiirin

vikatutkimukseen 74

6 YHTEENVETO 78

Lähdeluettelo 79

Liitteet

Liite A Suunnittelun ja tuotannon käyttämä FMEA-lomake

Liite В IGBT-moduulin FMEA Liite C Pääpiirikomponenttien FMEA Liite D IGBT-moduulin vikapuuanalyysi

Liite E IGBT-moduulin lämpeneminen puhaltimen vikaantuessa Liite F Erovirtojen muodostuminen ja vaikutukset IGBT:n

toimintaan

Liite G Moottorivaiheen maasulun vaikutukset maadoitetussa

verkossa

Käytetyt merkinnät ja lyhenteet

A,B,C,...,Z Tapahtuma

A \B',C’,...Z’ Komplementtitapahtuma C Kapasitanssi, kollek tori

Cge i CgC, Cce IGBT:n hilan, kollektorin ja emitterin väliset kapasitanssit

E Emitteri

G ^Hila

1 Virta

b Diodin virta ennen katkaisua

4

Ich Moottorille menevä vaihevirta Irm Takav irran maksimiarvo

kk/ Teoreettisen FgÉ,-/c-suoran kulmakerroin

L Induktanssi U, Ls Hajainduktanssi

P() Todennäköisyysfunktio

Qr, Qs Diodin takavirran aikana syntyvät energiahäviöt

R Resistanssi

Rg IGBT:n hilaresistanssi

Rg(ON) IGBT:n sytytyksessä käytetty resistanssi

Rg(OFF) IGBT:n sammutuksessa käytetty resistanssi

S Otosavaruus

t ^Aika

trr Takavirran kesto

¡S Aika, joka kuluu takavirran maksimiarvon saavuttamiseen tr Takavirran maksimiarvon sammumisaika

и, K w Vaiheet

Ud Välipiirijännite

UDC+, UDC- Välipiirin jännitepotentiaalit

um Moottorin vaihe

VDC+, VDC- Välipiirin jännitepotentiaalit

Vge > Vgc^> V^ce IGBT:n hilan, kollektorin ja emitterin väliset jännitteet Vg+. vg- Positiivinen ja negatiivinen hilaohjausjännite

Vth Kynnysjännite

Z,mc Lämpöresistanssi IGBT- tai diodipalan sisältä kantaan (Junction to Case-lämpöresistanssi)

Kreikkalaiset aakkoset

o Toimivuustiheyden keskihajonta Lyhenteet

DCB Direct Copper Bonding, suora kupariliitos

DTC EMC

FMEA FMECA

FT A IGBT

MOSFET NASA

NPT

PT PP

RBSOA

RPN

SOA

Direct Torque Control, suora momenttisäätö Electromagnetic Compatibility

Failure Mode and Effect Analysis, vika- ja vaikutusanalyysi Failure Mode and Effect Criticality Analysis

Fault Tree Analysis, vikapuuanalyysi

Insulated Gate Bipolar Transistor, eristetyllä hilarakenteella varustettu bipolaaritransistori

Metal Oxside Semiconductor Field-effect Transistor

National Aeronautics and Space Administration, Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruusjärjestö

Non Punch Through, IGBT:ssä käytetty rakenne

Punch Through, IGBT:ssä käytetty rakenne

Power Plate, taajuusmuuttajaa varten ingtegroitu IGBT-moduuli

Reverse Bias Safe Operating Area, estosuuntainen turvallinen käyttöalue

Risk Priority Number, vian merkittävyysluku Safe Operating Area, turvallinen käyttöalue

1 Johdanto

Taajuusmuuttajan suunnitteluun ja tuotantoon sisältyy lukematon määrä erilaisia va­

lintoja ja välivaiheita, joista suuri joukko ihmisiä tekee päätöksiä. Tästä aiheutuu ongelmia, sillä jokaisella suunnittelussa tai tuotannossa työskentelevällä henkilöllä on yksilöllinen lähestymistapa ongelmiin ja niiden ratkaisutapoihin. Jos nämä henki­

löt saavat ratkaista ongelmansa täysin omien mieltymystensä mukaan, käy helposti niin, että samoja ongelmia tutkitaan moneen kertaan, jotkut ongelmakohdat saattavat jäädä kokonaan pohtimatta, ongelmien dokumentointi on puutteellista ja jälkeenpäin tehtävä tiedonkeruu muodostuu hankalaksi. Tämä on luonut tarpeen yhtenäistää ja systematisoida menettelytapoja, joilla ongelmia käsitellään tuotannon ja suunnitte­

lun prosessien aikana. Tärkein osa ongelmien käsittelystä on laitteessa mahdollisesti esiintyvien vikojen etsiminen ja ennaltaehkäisy. Eräs keino tähän on systemaattisten vian analysointimenetelmien käyttö.

Systemaattisten vian analysointimenetelmien ensisijainen tehtävä on tunnistaa po­

tentiaaliset vikalähteet ennenkuin ne ilmentyvät laitteen käytön aikana. Menetelmil­

le yhteistä on, että perusongelma jaetaan pienempiin osaongelmiin, joiden välisten syy-seuraussuhteiden perusteella tehdään johtopäätelmiä vian luonteesta, sen aiheut­

tajista ja vaikutuksista ympäristöönsä. Osa menetelmistä pohjautuu puhtaaseen sa­

nalliseen kuvaukseen vian ja siihen vaikuttavien asioiden välisistä syistä ja seurauk­

sista, osassa on lisäksi käytetty laskennallisia elementtejä, joilla arvostellaan vikojen vaikutuksia.

Tässä työssä on keskitytty tutkimaan kahta yleisintä systemaattista vian analysointi­

menetelmää, vika- ja vaikutusanalyysiä sekä vikapuuanalyysiä. Analysointikohteek- si valittiin taajuusmuuttajan pääpiiri.

Aluksi esitellään tutkittavat analysointimenetelmät luvussa 2, sekä kerrotaan taa­

juusmuuttajan pääpiirin toiminnasta ja vikaantumisista

3 ja 4.

5 sovelletaan ja tutkitaan analyysien tekemistä pääpiirikomponenteille. Erityistä huo­

miota on kiinnitetty IGBT-moduulin analyysiin, joka tutkitussa taajuusmuuttajatyy- pissä osoittautui kaikkein vikaherkimmäksi pääpiirikomponentiksi. Luvun 5 lopussa pohditaan kokeiden ja johtopäätösten perusteella menetelmien soveltuvuutta taa­

juusmuuttajan vikatutkimukseen ja viimeisessä luvussa tehdään yhteenveto suorite­

tuista kokeista ja johtopäätöksistä.

2 Systemaattiset vian analysointimenetelmät

Sekä vikapuu- että vika- ja vaikutusanalyysi kehitettiin Yhdysvalloissa toisen maail­

mansodan jälkeen. 1940-luvun lopulta lähtien USA kilpaili silloista Neuvostoliittoa vastaan asevarustelussa ja teknologian kehittämisessä. Avaruustutkimusta varten Yhdysvalloissa perustettiin NASA:n (National Aeronautics and Space Administra­

tion), jonka alkuaikojen tärkein päämäärä oli kuroa Neuvostoliiton saama etumatka kiinni ja lähettää ihminen ensimmäisenä kuuhun. Asevarustelupuolella USA kehitte­

li ydinkärkiään varten pitkän ja lyhyen kantomatkan ohjuksia, lentokoneita ja yleen­

sä kaikkea mahdollista sodankäyntiin liittyvää teknologiaa.

Systemaattisten kontrollointimenettelyjen kehittäminen oli tullut välttämättömäksi projektien laajuuksien, suurten rahallisten panostusten ja tiukkojen aikataulujen ta­

kia. Lisäksi ase- ja avaruustutkimuksessa käytetyn tekniikan piti olla ehdottoman varmatoimista.

Vikapuuanalyysi (FTA, Fault Tree Analysis) syntyi vuosien 1960-1961 aikana osana tutkimustyötä, joka liittyi USA:n ilmavoimien ohjustenlaukaisuvalvonnan kontrollointiin. NASA oli puolestaan 1960-luvun puoleen väliin mennessä kehittä­

nyt FMEA:ksi (Failure Mode and Effect Analysis, suomennettuna Vika- ja vaiku­

tusanalyysi) kutsumansa systemaattisen vikojen analysointimenetelmän. /Jordan.

1972/.

Kuva 2.1. FMEA syntyi NASA.ssa osana menestyksekästä Apollo-ohjelmaa, jonka päämääränä oli lähettää ihminen kuuhun. Ennen kuumatkaa avaruuteen oli lähe­

tetty menestyksekkäästi jo 10 Apollo-ohjelmaan kuuluvaa rakettia, eikä Apollo-11- matkakaan ollut tästä poikkeus.

Vuonna 1972 Ford sovelsi ensimmäisenä “siviiliyrityksenä” FMEA:ta omaan tuo­

tantoonsa, ja ilmeisen menestyksekkäästi, sillä tällä hetkellä lähes kaikki länsimaiset autonvalmistajat käyttävät FMEA:ta apuvälineenään (mm. GM, Volvo, Fiat, Wolgswagen, Toyota, jne..). Vikapuuanalyysiä käytettiin tällöin FMEA:n tukena.

Myös

ilmailu-

sotateollisuus ovat havainneet

sopivan hyvin toimintoi­

hinsa. Yhteistä näille kaikille aloille ovat suuret tuotekehityskustannukset sekä tiu­

kat turvallisuus- ja laatuvaatimukset.

Alkuaikoina FMEA:ssa ja vikapuuanalyysissä tarvittavat tiedot kerättiin paperilo­

makkeille. 1990-luvulta lähtien kummankin analyysin teon avuksi on tehty erilaisia ohjelmistoja. Ohjelmistojen tavoitteena on nopeuttaa analyysin tekoa, sitoa ne tiukemmin kiinni suunnitteluun ja tuotantoon automatisoimalla niiden “mekaanisia”

välivaiheita ja liittää ne työkalupaketteina osaksi muuta suunnittelu-, tuotanto- tai laadunvalvontasysteemiä. Kumpikin menetelmä on tiukasti sidoksissa laatuajat­

teluun. 1990-luvun alun laatuajatteluinnostuksen siivittäminä FMEA:ta ja vikapuu­

analyysiä

ryhdytty soveltamaan myös sellaisilla teollisuusalueilla, jotka eivät ole

sidoksissa ilmailu- tai autoteollisuuteen. / Fragola Joseph. R. 1996. s. 133-141 /.

Vaikka menetelmien käytöllä saavutetaan paljon etuja, nekään eivät ole aukottomia, kuten kuvassa 2.2 on esitelty.

Kuva 2.2 Avaruussukkula Challengerin räjähdys vuonna 1986. Tutkimusten jälkeen turman aiheuttajaksi paljastui oikean rakettimoottorin erään liitoksen tiivisteen tu­

houtuminen ja siitä seurannut räjähdys. Tiivisteen tuhoutumisen syyksi selvisi sen hallitsematon muodonmuutos lämpötilan muuttuessa kylmcistä nopeasti kuumaksi.

Onnettomuuden jälkeen julkisuudessa arvosteltiin ankarasti NASA.n käyttämää turvallisuuskontrollia, johon osina kuuluivat myös FMEA ja vikapuuanalyysi.

Kuvassa 2.3 on esitelty FMEA:n ja vikapuuanalyysin lähestymistapojen merkittävin ero. Pisteet A-Ö esittävät yksittäisiä vikoja ja niiden väliset viivat vikojen välisiä syy-seuraussuhteita. Yksittäisen vian syyt löytyvät aina mentäessä syntyneessä graa- fissa alaspäin ja seuraukset liikuttaessa ylöspäin.

I Vikojen lopulliset seuraul

Vikojen perimmäiset syyt iH-O, X-Ö)

Seuraukset

Vika-ja vaikutusanalyysi:

Lähdetään liikkeelle vikojen syistä ja etsitään vikojen seurauksia (ns. down to top- menetelmä).

Vlkapuuanalyysl:

Lähdetään liikkeelle vikojen seurauksista ja etsitään vikojen syitä. (ns. top-dovvn-menetelmä) Seuraukset

Kuva 2.3 Graafi vikojen syy-seuraussuhteista. Vika- ja vaikutusanalyysin sekä vikapuuanalyysin vikojen analysointitapojen erot.

Kuten kuvassa 2.3 on esitelty, vikapuuanalyysissä etsitään aina vikojen syitä, kun taas FMEA:n lähtökohtana ovat vikojen seuraukset. Toinen merkittävä ero näiden kahden analyysimuodon välillä on vikapuuanalyysin laskentapainotteisuus ja FMEAissa vahvasti esille tuleva sanallinen kuvaus. Tämä ero tekee vikapuuana- lyysistä FMEA:ta “tieteellisemmän”, mutta samalla vaativamman analysointimuo- don, kun taas FMEA tarjoaa joustavamman tavan kuvata vikaantumistapahtumaa ja sen vaikutuksia.

2.1 Vika- ja vaikutusanalyysi

FMEA on lyhennys sanoista Failure Mode and Effect Analysis. FMEA:n yhteydes­

sä käytetään usein myös kirjainlyhennettä FMECA ( Failure Mode and Effect Criti­

cality Analysis), joka käytännössä tarkoittaa samaa kuin FMEA. Analyysissä tarkas­

tellaan, mitä seurannaisvaikutuksia tietyn osan tai komponentin vikaantumisesta ai­

heutuu. Tarkastelu tehdään määrämuodossa, jolloin vikoja voidaan vertailla keske­

nään. Vertailu voidaan tehdä joko sanallisesti tai arvostelemalla sopivalla asteikolla vikojen esiintyvyyttä, vakavuutta ja havaittavuutta.

Taajuusmuuttajan FMEA-tarkastelun pohjaksi on valittu Ford-autotehtaan käyttämä standardi. Ford-FMEA:n perusperiaatteet pätevät myös muihin olemassa oleviin standardeihin. Ainoastaan toteutustavoissa on selviä eroja. Koska Ford-standardi on tehty autoteollisuuden tarpeita varten, taajuusmuuttajatarkastelua varten standardiin on tehty tarpeellisia muutoksia, jotka koskevat lähinnä arvostelukriteerejä.

2.1.1 FMEA:n teko ja oikea tarkastelunäkökulma

Miten arvioida vikaa ? Voidaanko jotain tiettyä vikamuotoa arvioida samalla tavalla eri näkökulmista ? Näkyykö esim. jonkin komponentin tuhoutuminen samalla taval­

la suunnittelun tai tuotannon näkökulmasta?

FMEA:n kannalta katsottuna vastaus näihin kysymyksiin on selkeä: Vian merkittä­

vyys riippuu siitä, mistä näkökulmasta vikaa arvioidaan. Esimerkiksi välipiirin kon­

densaattorin hajoaminen merkitsee laitteen toiminnallisuuden kannalta vakavaa vi­

kaa, mutta jos näkökulma on vaikkapa laitteen turvallinen käyttö, vika ei välttämättä ole vakava. Tästä syystä on ennen analyysin tekoa selvitettävä näkökulma, mistä FMEA:ta lähdetään tekemään. Samassa vaiheessa kannattaa rajata vika-analyysin teko tietyn tyyppisten vikojen selvittämiseen, jottei tarkastelunäkökulma ja sen mu­

kana FMEA:n koko paisuisi liian suureksi.

Vaikka lopputuotteen laadun kannalta suunnittelun ja tuotannon pitäisi olla tiukasti sidoksissa toisiinsa ja kaikkia toimintoja, jotka eriyttävät näitä toisistaan pitäisi vält­

tää, FMEA on perinteisesti tehty erikseen suunnittelulle ja tuotannolle. Syynä tähän on suunnittelun ja tuotannon näkökulmien erot siihen, mitkä ovat vikaantumisen kannalta merkittäviä asioita. Suunnittelussa päähuomio on laitteen oikeassa toimin­

nassa, kun taas tuotannolle on tärkeää, että laite kootaan oikein.

2.1.2 Ford-FMEA

Ford on käyttänyt FMEA:ta hyväkseen vuodesta 1972 lähtien. Tässä esiteltävä ver­

sio on vuodelta 1988. Ford on määritellyt FMEA:n teolle kolme tavoitetta:

• Tunnistaa ja priorisoida vikaantumismuodot ja niiden seuraukset yhteistyössä suunnittelun ja tuotannon kanssa.

• Tunnistaa toimenpiteet, jolla voidaan eliminoida tai vähentää, vikaantumismuodon esiintymisriskiä.

• Prosessin dokumentointi.

Fordin käyttämässä FMEA-mallissa jokaiselle vialle lasketaan RPN-arvo (Risk Priority Number). RPN-arvoa koostettaessa arvostellaan kolme osatekijää, jotka ovat vian vakavuus (severity), esiintymistiheys (occurrent) ja havaittavuus (detection). Nämä arvostellaan asteikolla 1..10 ja kerrotaan keskenään, jolloin lopputuloksena saadaan RPN kuvan 2.4 tapaan.

Vakavuus 1..10

Esiintymistiheys , 1..10

Havaittavuus

1..10

1..1000

Kuva 2.4 RPN-arvo lasketaan kertomalla keskenään vian vakavuus, esiintymistiheys ja havaittavuus.

Ford on luonut FMEA-standardissaan erikseen arvostelukriteerit suunnittelulle ja tuotannolle. Suunnittelun FMEA:ssa pyritään etsimään toiminnallisia vikaantumis- muotoja, kun taas tuotannon FMEA:ssa vikaantumismuotoja lähestytään kokoon­

panovaiheen ja koestuksen näkökulmasta, esim. tyyliin: Mitkä ovat seurausvaiku­

tukset, kun jokin ruuvi jää kokoonpanovaiheessa kiristämättä tai asentamatta?

Suunnittelun ja tuotannon lähestymistapojen erot näkyvät hyvin Ford-standardin to­

teutuksessa.

2.1.2.1 Suunnittelun FMEA

Kuten edellä jo todettiin, suunnittelun FMEA:ssa pääpaino on toiminnallisten vi- kaantumismuotojen systemaattisessa etsinnässä ja analysoinnissa. Suunnittelun FMEA:ssa käytetty lomakemuoto on esitelty liitteessä A.

Suunnittelun Ford-standardissa RPN-luvun osatekijöiden arvostelukriteerit on mää­

ritelty seuraavasti:

• Vian vakavuus (severity): Vakavuutta arvostellaan asteikolla 1..10 siten, että luku

1 tarkoittaa hyvin vähäisiä vikaseurauksia ja luku 10 erittäin vakavaa vikaa. Vian vakavuus arvostellaan sen perusteella, kuinka asiakas sen kokee. Arvostelu- kriteerit on esitelty taulukossa 2.1.

Taulukko 2.1 Suunnittelun FMEA-arvostelukriteerit vian vakavuudelle. (FORD- standardi)

---—--- : . —--- Hyvin vähäinen: Ei ole syytä olettaa, että Ilmiöllä olisi

mitään havaittavaa vaikutusta tarkastelukohteeseen.

Asiakas luultavasti ei edes huomaa koko vikaa.

1

Vähäinen: Aiheuttaa asiakkaalle vain pientä harmia. 2 Asiakas luultavimmin huomaa vain pientä toiminnan

heikkenemistä tarkastelukohteessa.

3

Keskimääräinen: Jotkut asiakkaat ovat tyytymättömiä 4 kohteen toimintaan. Asiakas tuntee epämukavuutta tai 6 kohteen toiminta on häiritsevää. Asiakas huomaa jonkin

osakokonaisuuden toiminnan heikentyneen.

6

Korkea: Suuri osa asiakkaista huomaa vian ja on siihen 7 tyytymättömiä. Kohteen toiminta on selvästi epätäydellistä.

Vika ei kuitenkaan ole niin vakava, että ympäristö olisi vaarassa, tai että tletvt turvalllsuusspeslllkaatlot täyttyisivät.

8

Hyvin korkea: Vika on niin vakava, että kohteen toiminnasta 9 on vaaraa ympäristölle ia/tai turvalllsuusspeslllkaatlot eivät täyty. 10

Vian esiintymistiheys: Vian esiintymistiheyttä arvostellaan asteikolla 1..10 siten, että arvon 1 sattuessa vika esiintyy hyvin harvoin. Tilastollisella kriteerillä arvioi­

tuna tämä tarkoittaa, että analysoitava vika esiintyy korkeintaan yhdessä laittees­

sa miljoonasta (< 1/106). Vastaavasti arvon 10 kohdalla vika esiintyy jatkuvasti (>1/10). Esiintymistiheyttä arvostellaan taulukon 2.2 kriteerein.

Taulukko 2.2

suunnittelun FMEA:n käyttöön soveltuva vian esiintymistiheyden arvostelutaulukko. (Taulukon perustana on käytetty

luperustetta)

Sanallinen arvostelukriteeri Arvo

Hyvin vähäinen: Vika on hyvin epätodennäköinen. 1 <1/10A6 Vähäinen: Havaitaan muutamia vikoja sillolntällöin. 2 1/20000

3 1/4000

Keskimääräinen: Satunnaisia vikoja 4 1/1000

5 1/400

6 1/80

Korkea: Toistuvia vikoja. 7 1/40

8 1/20

Hyvin korkea: Vika on melkeinpä väistämätön. 9 1/8

10 1/2

• Vian havaittavuus

Vian havaittavuutta arvostellaan asteikolla

Arvo

mer­

kitsee, että vika on helppo havaita ja arvo 10, että vika on hyvin hankala havaita.

Tässä havaittavuudella tarkoitetaan sitä, kuinka hyvin vika havaitaan ennen kuin tarkasteltava kohde luovutetaan asiakkaalle. Arvostelukriteerit on esitelty taulu­

kossa 2.3.

Taulukko 2.3 Suunnittelun FMEA.n arvostelukriteerit vian havaittavuudelle.

Sanallinen arvostelukriteeri Arvo

Erittäin korkea:Suunnittelun todentamisvaiheessa 1 huomataan suunnittelun heikkoudet erittäin todennäköisesti ² Korkea: Suunnittelun todentamisvaiheessa on hyvät 3

mahdollisuudet havaita suunnittelun heikkoudet 4

Keskimääräinen: Suunnittelun todentamisvaiheessa 5

saatetaan havaita suunnittelun heikoudet 6

Alhainen: Suunnittelun todentamisvaiheessa ei 7

ilmeisesti havaita suunnittelun heikkouksia ⁸

Erittäin alhainen:Suunnittelun todentamisvaiheessa ei suurella todennäköisyydellä havaita suunnittelun heikkouksia

9

Ehdoton havaitsemattomuus : Suunnittelun todentamisvaiheessa ei voida havaita suunnittelun heikkouksia

10

2.1.2.2 Tuotannon FMEA

Tuotannon FMEAin Ford-standardissa pääpaino on kokoonpanovaiheen ja lopputes- tauksen potentiaalisten vikamuotojen etsinnässä ja analysoinnissa. Tuotannossa eri­

laisia vikaantumistapoja on paljon, joten kattavan FMEA:n teko on työlästä. Suurin osa tuotannon vioista muodostuu erilaisista kokoonpanovirheistä, kuten epätäydelli­

sistä liitoskohdista (esimerkiksi ruuveja puuttuu tai

ovat kiristämättä), vääristä,

ristiriitaisista tai puutteellisista kokoonpano-ohjeista, inhimillisistä virheistä, testaus- virheistä, jne. Suunnittelun FMEA:han verrattuna suurimmat erot löytyvät vikaantu- mistapojen moninaisuudesta ja RPN-luvun arvostelukriteereistä. Liitteessä A on esi­

telty tuotannon Ford-FMEA.

Vikamuotoja etsitään samaan tapaan kuin suunnittelunkin FMEA:ssa, eli ensiksi et­

sitään vikojen potentiaaliset syyt (sarakkeet Potential Failure Mode ja Potential Effect(s) of Failure) ja sen jälkeen tutkitaan, mitä seuraamuksia (sarake Potential Cause(s) of Failure) niistä aiheutuu ja lasketaan RPN. Suunnittelun FMEA-lomak- keesta tuotannon vastaava eroaa ulkoisesti vain yhden sarakkeen osalta. (Suunnit­

telun sarake Design Verification on muuttunut Current Соя/rø/s-sarakkeeksi)

Kun suunnittelussa siirrytään tuotantovaiheeseen ja toimituksiakin on kertynyt jon­

kin verran, “kentältä” alkaa tulla asiakaspalautteita siitä, kuinka laitteet ovat toimi­

neet. Nämä tiedot kertovat, kuinka hyvin suunnittelu ja kokoonpanon toteutus ovat käytännössä onnistuneet. Toimituslaitteiden ja vikaraporttien tietojen perusteella voidaan selvittää tarkastelukohteen todellisia vikaantumisriskejä ja -tiheyksiä. Näitä tietoja käytetään hyväksi muodostettaessa RPN-luvun osatekijöiden arvostelukritee­

rejä, jotka on esitelty alla.

• Vian vakavuus: Arvostelukriteerit ovat samat kuin suunnittelun FMEA:ssa. Nä­

kökulmana on arvioida vian vakavuus kokoonpanon tai koestuksen kannalta.

Voidaan käyttää samaa taulukkoa kuin suunnittelun FMEA:ssakin.

• Vian esiintymistiheys: Arvostelukriteerien määrittämisessä voidaan käyttää apuna tilastoja todellisista vioista ja niiden esiintymistiheyksistä. Tällöin päädytään tau­

lukossa 2.4 esiteltyihin arvostelukriteereihin. Taulukossa 2.4 esitetyllä o-merkillä tarkoitetaan tutkittavan ominaisuuden keskihajontaa. Oletuksena on, että tutkitta­

va ominaisuus voidaan tilastollisesti kuvata geometrisella jakaumalla. Kun omi­

naisuuden keskihajonta tunnetaan, tästä voidaan suoraan määrittää todennäköi­

syys, millä yksittäisen laitteen tutkittava ominaisuus on sallituissa rajoissa. Tä­

män perusteella keskihajontaa voidaan käyttää esiintymistiheyden arvostelupe­

rusteena, kuten taulukossa 2.4 on menetelty. /Laininen, 1997/.

Taulukko 2.4 Tuotannon FMEA:n arvostelukriteeri vian esiintymistiheydelle.

Sanallinen arvostelukriteeri Arvo Tilastollinen arvostelukriteeri1 flOOlV 11111 —— 11 se■ V ■ se*4 ■ Hyvin vähäinen esiintymistiheys:

Pystytään osoittamaan, että vikaa esiintyy, kun ollaan vähintään x ± 5<j päässä

spesifioidusta arvosta.

1 <1/10A6

Vähäinenesiintymistiheys: 2 1/20000

Vika pystytään osoittamaan tilastollisesti.

Pystytään osoittamaan, että vikaa esiintyy, kun ollaan vähintään x ± 4..3,5a päässä spesifioidusta arvosta.

3 1/4000

Keskimääräinen esiintymistiheys: 4 1/1000

Samantapainen vika on havaittu aikaisemmin 5 1/400

vastaavassa tilanteessa, mutta ei suuremmassa määrin.

Vika pystytään osoittamaan tilastollisesti.

Pystytään osoittamaan, että vikaa esiintyy, kun ollaan vähintään x ± 2.5a päässä

spesifioidusta arvosta.

6 ^1/80

Suuri esiintymistiheys: 7 1/40

Samantapainen vika on havaittu aikaisemmin vastaavassa tilanteessa usein.

Pystytään osoittamaan, että tällöin ollaan vähintään x ± f. 5 a päässä spesifioidusta arvosta tai ko. rajan sisällä.

8 1/20

Erittäin suuriesiintymistiheys: 9 1/8

Vika esiintyy lähes aina. 10 1/2

• Vian havaittavuus: Tässäkin tapauksessa arvostelukriteerien lähtökohtina ovat kokoonpanovaiheen tapahtumat sekä koestus. Arvostelukriteerit on esitelty taulu­

kossa 2.5.

Taulukko 2.5. Tuotannon FMEA:n arvostelukriteerit vian havaittavuudelle.

СамаШмап ЙП|АА^а|||1##|4лАг1

овП8111пбп arvosieiuKTiieen Arvo

Erittäin korkea:Tuotannon testausvaiheessa 1

havaitaan vika hyvin varmasti. 2

Korkea: Tuotannon testausvaiheessa on hyvät mahdollisuudet 3

havaita vika. ⁴

Keskimääräinen: Tuotannon testausvaiheessa 5

saatetaan havaita vika. ⁶

Alhainen:Tuotannon testausvaiheessa on huonot 7

mahdollisuudet havaita vika. ⁸

Erittäin alhainen: Tuotannon testaus ei luultavasti havaitse vikaa.

9

Ehdoton havaitsemattomuus : Tuotannon testausvaiheessa ei havaita vikaa.

10

2.1.3 Esimerkki FMEA:n käytöstä

Otetaan pintapuoliseen tarkasteluun taajuusmuuttajan IGBT-moduulin räjähtäminen:

IGBT-moduulin räjähtäminen on vakava ja selvä vika, joten annetaan vian vaka- vzms-osalle arvo 9. Pienen miettimisen jälkeen päädytään kahteen vikamuotoon:

• Vikamuoto 1: Tiedetään, että keskimäärin joka 200:s IGBT-moduuli räjähtää koestuksessa ilman ulkoisia syitä. Tällöin voidaan olettaa, että vika on moduulis­

sa itsessään, ja vian esiintymistiheys on 1/200. Annetaan taulukon 2.2 perusteel­

la vikamuoto l:n vian esiintymistiheydelle arvo 6.

• Vikamuoto 2: Jos virtamittamuunnin jätetään kytkemättä virranmittauspiirille, niin seurauksena on IGBT-moduulin räjähdys moottoria käynnistettäessä. Olete­

taan, että tällainen erehdys on mahdollinen joka 500:s kerta. Taulukosta 2.2 saa­

daan nyt vikamuoto 2:n vian esiintymistiheydelle arvo 5.

Oletetaan, että Vikamuoto l:n ja Vikamuoto 2:n viat löytyvät loppukoestuksessa hyvin varmasti, joten annetaan kummallekin vikamuodolle vian havaittavuus-arvo

2

Lasketaan näistä RPN-arvot. Kuvassa 2.5 on esitelty laskennan vaiheet.

Vakavuus Havaittavuus

Vikamuoto 1 Esiintymistiheys

Vikamuoto 2 RPN Vikamuoto 1 RPN

Vikamuoto 2 Esiintymistiheys

Kuva 2.5 RPN-arvojen laskeminen eri vikamuodoille.

Kuvasta 2.5 nähdään, että vikamuoto 1 on numeroiden valossa hieman vakavampi vikaantumismuoto kuin vikamuoto 2. Vikamuoto 1 on hankala laadunparannuskoh- de, koska siihen ei voida suoraan vaikuttaa yrityksen sisäisillä toimenpiteillä. Sen si­

jaan vikamuoto 2 kohdalla parannusmahdollisuuksia monia: parannetaan esimerkiksi tuotannon ihmisten huolellisuutta, suunnitellaan laite niin, että käynnistettäessä tulee vikailmoitus ilman IGBT-moduulin hajoamista, jne.

Korjaustoimenpiteitä ja niiden vaikutuksien analysointia varten lomakkeen loppu­

osassa (Liite A) on sarakkeita, joihin merkitään mm. suositellut korjaustoimenpiteet (Recommended Actions), toteutetut toimenpiteet {Actions Taken) , sekä uudet RPN- arvot {SEVER,OCCUR,DETEC,RPN). Näin toteutetulla FMEA:lla voidaan seurata korjaustoimenpiteiden onnistumista. Vain saman henkilön laskemat RPN-luvut ovat keskenään vertailukelpoisia.

Kuten jo näinkin yksinkertaisesta esimerkistä käy ilmi, pelkät numerot eivät riitä vi­

kojen arvioinnin pohjaksi. Tästä syystä FMEA:n vikakuvaukset ja vikaantumistavat on kuvattu myös sanallisesti. Ilmeisesti vikamuoto

7:n

nä siihen, että FMEA:n tekoa vaaditaan myös alihankkijoilta. Näin saadaan koko

tuotantoketju noudattamaan FMEA:n periaatteita

löydetyt puutteet tulevat korja­

tuiksi. Esimerkiksi kaikki suuret länsimaiset autonvalmistajat vaativat kaikilta ali­

hankkijoiltaan FMEA-analyysin teon. / Ford Motor Company. 1988. s. 1-27 /

2.2 Vikapuuanalyysi

2.2.1 Vikapuuanalyysin tausta

Useimmissa tapauksissa vikaantumistapahtumaa voidaan kuvata sanallisesti seuraa- vaan tapaan: “Laitteessa A esiintyy vika x, jos sen komponentti Rl tai Cl on vialli­

nen tai komponentit Kl ja K2 ovat viallisia”. Laitteen komponenttien määrän kas­

vaessa sanallinen kuvaus menettää havainnollisuutensa. Tällöin vikoja voidaan ku­

vata graafisesti kuvassa 2.6 esitettyyn tapaan.

Vikax

Kuva 2.6 Vikojen syy-seuraussuhteet graafisesti kuvattuna.

Graafisesta kuvaajasta voi helposti hahmottaa monimutkaisiakin vikojen syy- seuraussuhteita. Vioista aiheutuvia riskejä ja syitä voidaan arvioida keskenään sel­

vittämällä tutkittavien vikojen esiintymistodennäköisyydet. Vikapuuanalyysissä on otettu huomioon niin graafinen kuin laskennallinenkin lähestymistapa.

Vikapuuanalyysista käytetään usein lyhennettä FTA, mikä on lyhenne englannin kielisistä sanoista Fault Tree Analysis. Alkuvaiheessa vikaantumistodennäköisyydet laskettiin käsin, joten suurten järjestelmien laskenta oli työlästä. Kuten FMEA:ssa- kin, FTA:n teko tietokoneella on tehnyt laajojen vikapuiden analysoinnin hallituksi ja päivityksen vaivattomaksi. /Bossche.1988, s. 14/

Vikapuuanalyysissä tutkimuskohde jaetaan osakokonaisuuksiin, joiden vikaantumis­

todennäköisyydet pyritään määrittämään mahdollisimman totuudenmukaisesti. Osa­

kokonaisuuksien välisiä syy-seuraussuhteita kuvataan graafisesti. Graafinen kuvaus johtaa puumaiseen rakenteeseen, mistä analyysi onkin saanut nimensä. Kun osasten vikaantumistodennäköisyydet tiedetään ja niiden väliset syy-seuraussuhteet tunne­

taan, tulokset lasketaan todennäköisyyslaskennan sääntöjä noudattaen yhteen. Itse­

asiassa vikapuuanalyysi on todennäköisyyslaskentaa graafisessa muodossa.

FTA:ssa tarkastelutaso (esim. systeemitaso tai komponenttitaso) voidaan valita va­

paasti. Alemmalla tasolla tehtyjä vikapuita voidaan liittää osaksi laajempia vikapuu- kokonaisuuksia. Tämä mahdollistaa vikapuuanalyysin soveltamisen kaikissa tuote­

kehityksen vaiheissa.

Koska vikapuuanalyysi pohjautuu todennäköisyyslaskentaan, aluksi käsitellään to­

dennäköisyyslaskennan sääntöjä niiltä osin, kuin se FTA:n teon kannalta on tarpeel­

lista.

2.2.2 Vikapuuanalyysi ja todennäköisyyslaskenta

Vikapuuanalyysiä tehtäessä tärkeintä on osata muodostaa sanallisesta kuvauksesta oikeanlainen vikapuu. Todennäköisyyslaskennassa sanallisista kuvauksista muodos­

tetaan matemaattinen malli, jossa yksittäisten tapahtumien todennäköisyyksiä laske­

taan yhteen. Muodostettavan mallin oikeellisuuden kannalta on tärkeää tietää, ovat­

ko keskenään laskettavat tapahtumat toisistaan

riippuvia

toisensa poissulkevia.

Tässä lyhyesti todennäköisyyslaskennan tärkeimpiä sääntöjä ja merkintöjä:

1. Otosavaruus S: Sisältää kaikki mahdolliset tilat, jossa tarkasteltava systeemi voi olla. Otosavaruus voi olla joko diskreetti (systeemillä on mahdollisia tiloja rajoi­

tettu määrä) tai jatkuva (systeemillä rajoittamaton määrä erilaisia tiloja).

2. Tapahtuma: Rajattu joukko otosavaruuden S tiloja, jotka täyttävät tietyt ehdot.

Otosavamuden joukkoja merkitään isoilla kirjaimilla ja ne voivat sisältää sanal­

lisia kuvauksia. Joukko-opillisesti tapahtuma on otosavaruuden osajoukko. Esim.

A =“komponentti A on ehjä ",B= "komponentti В on ehjä ".

3. Komplementtitapahtuma: On ns. “ef-tapahtuma, eli esim. kaksitasoisessa ta­

pauksessa A *= "komponentti A on rikki ". (Kuva 2.7,c-kohta)

4. JA-operaatio: Joukko-opillisesti JA-operaatio on leikkaus. Se tarkoittaa tilaa, jos­

sa yhdistettävät tapahtumat esiintyvät samanaikaisesti. Esim. АслВ="komponen­

tit A ja В ovat ehjiä ”. (Kuva 2.7, b-kohta)

5. TAI-operaatio:Joukko-opillisesti TAI-operaatio on

yhdiste

unioni.

taa tilaa, jossa tapahtumista esiintyy jompi kumpi tai kumpikin. AkjB - "kompo­

nentti A on ehjä tai В on rikki ”.(Kuva 2.7, a-kohta)

6. Toisensa poissulkevat tapahtumat: Vertailtavat tapahtumat eivät voi esiintyä sa­

manaikaisesti. Joukko-opillisesti asia voidaan ilmaista seuraavasti:

AnB=0,

missä viimeinen merkki tarkoittaa tyhjää joukkoa. Esim. heitetään noppaa yhden kerran ja määritellään tapahtumat

A=“silmäluku on parillinen

B="silmäluku

7. Kohtia 1-6 voidaan havainnollistaa Vennin diagrammeilla. (Kuva 2.7)

S

V______________________ У a)

S

c) d)

Kuva 2.7 Vennin diagrammit, a) AkjB, b) AnB, c) A d) AnB=0 /Laininen.

1997. /

8. Todennäköisyysfunktio P(X). Funktio kuvaa tapahtuman X todennäköisyyttä.

P(X) kuvaa tapahtumaan X johtavien tilojen suhdetta systeemin (eli otosavaruu- den S) kaikkiin tiloihin. Tästä seuraa, että

0<P(X)<\ (2.1)

Otosavaruus ja tapahtuma voidaan ajatella pinta-aloina, jolloin pinta-alojen suhde kuvaa todennäköisyysfunktiota P(X).

9. Todennäköisyysfunktion TAI-operaatio:

P(AuB)=P(A)+P(B)-P(AnB) (2.2)

Otosavaruudessa S jokainen tila voi esiintyä vain kerran. Jos tapahtumat A ja В voivat esiintyä yhtaikaa, otosavaruudesta löytyy alue, jonka tilat ovat osa kum­

paakin tapahtumaa. Tämä näkyy Vennin diagrammissa siten, että todennäköi- syysfunktioiden pinta-alat menevät päällekäin (Kuva 2.7, a- ja b-kohdat). TAI- operaation jälkeinen todennäköisyys saadaan, kun tilojen pinta-alat lasketaan yh­

teen. Jotta leikkauspinta-alaa Р(АслВ) ei laskettaisi kahteen kertaan, se vähenne­

tään kertaalleen pois yhtälöstä 2.2. Jos tapahtumat A ja В ovat toisensa poissul­

kevia, niin Р(АслВ)=0 ja P(A^jB)=P(A)+P(B). Tätä ei yleensä ole otettu huomi­

oon vikapuu-analyysissä käytetyissä elementeissä.

10. Tapahtumien toisistaan riippumattomuus: Kaksi tapahtumaa ovat toisistaan riip­

pumattomia, jos toisen sattuminen ei vaikuta toisen esiintymistodennäköisyyteen.

Esimerkkinä voisi mainita tilanteen, jossa noppaa heitetään kaksi kertaa peräk­

käin. Tapahtumat A= “ensimmäisellä kerralla parillinen silmäluku” ja B= “toisel­

la kerralla parillinen silmäluku” ovat toisistaan riippumattomia tapahtumia, mut­

ta jos B=“molemmilla kerroilla parillinen silmäluku”, niin tapahtumat A ja В ovat toisistaan riippuvia. Eli jälkimmäisessä tapauksessa laskettaessa yhteen ta­

pahtumia A ja B, P(B) riippuu siitä, millä todennäköisyydellä tapahtuma A sat­

tuu. Otosavaruus pysyy vakiona kummassakin tapauksessa, ainoastaan tapahtu­

mien määritelmät muuttuvat.

11. Todennäköisyysfunktion JA-operaatio: JA-operaation voidaan ajatella tarkoitta­

van vertailtavien tapahtumien leikkauspinta-alan suhdetta koko otosavaruuden S pinta-alaan. Toisistaan riippumattomille tapahtumille pätee:

P(AnB)=P(A)*P(B) (2.3)

(Kuva 2.7,b-kohta)

Useinmiten vikapuuanalyysissä oletetaan, että viat (eli tapahtumat) ovat toisistaan riippumattomia, mutta voivat esiintyä samanaikaisesti (eli eivät ole toisiaan poissul­

kevia). Näinollen vikapuun peruselementit lasketaan seuraavasti: (oletus: lasketaan yhteen vikatapahtumat A ja B)

JA: P(X) = P(A)*P(B) (2.4)

TAI: P(X) =P(A)+P(B)-P(A) *P(B) (2.5)

EI: (kaksitasoinen vikapuu) P(A )=1-P(A) (2.6)

/Laininen. 1997. s. 1-56/.

2.2.3 Vikapuun muodostaminen

Vikapuusta muodostettu graafi muistuttaa paljon digitaalipiirien kuvausta: JA-ele- menttiä kuvataan JA-digitaaliporttia muistuttavalla symbolilla, TAI-elementtiä TAI- portilla ja EI-elementtiä invertoivalla symbolilla. Kuvassa 2.8 on esitetty tavallisim­

pia käytössä olevia symboleja ja niiden merkityksiä.

Tapahtumasymbolll Porttisymbollt

Ó

Ympyrä

Perustapahtuma asiaan kuuluvine

tietoineen

Ù

JA-porttl

ulostulo havaitaan, jos kalkki slsään- menotapahtumat havaitaan saman­

aikaisesti

Kärkikulmio

Määrittelemätön

tapahtuma

à

TAI portti

ulostulo havaitaan, jos yksi tai use­

ampi sisäänmeno tapahtuma havai-

c Suori

h

ikaide

portin ulostulon

tapahtuma

Д

Invertoiva portti

ulostulotapahtuma on tosi jos ja vain jos slsääntulota- pahtuma on epätosi

Ovaali

T olmi nto tapahtuma

¿

Viisikulmio

Hipaistava tapahtuma

Kuva 2.8 Vikapuuanalyysin symbolit ja niiden käyttötarkoitus.

Vikapuun muodostaminen selviää seuraavan esimerkin avulla. Tarkastellaan kuvan 2.9 systeemiä, joka muodostuu niin sarja- kuin rinnakkaisrakenteisista osasystee­

meistä.

T1 T3

в

Kuva 2.9 Kytkinpiiri, joka sisältää niin sarja- kuin rinnakkaisrakenteita.

Kytkimillä А-D on kaksi toimintatilaa, kiinni- ja aukiasennot. Merkitään: A=“kylkin

toja. Koska kytkimellä on vain kaksi toimintatilaa, A:n komplementtitapahtuma on:

A’=“kytkin A on auki-asennossa”. Ajatellaan, että väli x-y muodostaa reitin, jota pitkin kulkee normaalitilanteessa signaali. Signaali pääsee kulkemaan, kun väli x-y on oikosulussa. Sanallisesti normaalia toimintatilannetta voidaan kuvata seuraavasti:

“ Väli x-y toimii normaalisti, kun kytkin

A

В

D

kaikkien kytkimet ovat kiinni-asennossa todennäköisyydellä 0,9 (P(A)= P(B)=

P(C)= P(D)= 0,9). Lasketaan, mikä on todennäköisyys, että piiri toimii normaalisti.

P[(A uÄ)n (CnD)]= IP(A) + P(B) - P(A) * P(B)]* [P(C)* P(D)]=

(0.9 + 0,9 - 0.9 * 0.9) * 0.9 * 0.9 = 0.8019

Eli piiri toimii normaalisti 80,19%:n todennäköisyydellä. Tämän komplementtita- pahtuma on, että piiri ei toimi. Näinollen piirin vikaantumistodennäköisyys on:

P(“Piiri ei toimi”) = 1-0.8019 = 0.1981

Lasketaan sama käyttäen vikapuuta. Muodostetaan aluksi sanallinen kuvaus: “Väli x-y ei toimi, kun kytkimet A ja В tai kytkin C tai D ovat auki-asennossa”. Edellisen perusteellaP(A )...P(D)=l-P(A)=l-0,9=0,1. Tehdään seuraavaksi vikapuu, johon lasketaan joka vaiheen vikaantumistodennäköisyydet kuvassa 2.10 esitetyllä tavalla.

у

0.1981=0.01+0.19-(0.01*0.19)

0.19= 0.1+0.1-(0.1*0.1)

Kuva 2.10 Vikapuu kuvassa 2.9 esitetylle tapaukselle. Esimerkin vikapuu koostuu vikaantumistapahtumista A '...D’ja niiden keskinäisistä syy-seuraussuhteista, joita kuvataan porteilla T1-T3.

Todellisuudessa vikapuun muodostaminen ei ole näin yksinkertaista, mistä syystä seuraavassa kappaleessa on esitelty esimerkki, joka on lähempänä käytännön analy- sointitilannetta / Bossche.1988. s. 17-27 /

2.2.4 Esimerkki vikapuuanalyysin soveltamisesta

Kuten FMEA:ssakin, saavutettu lopputulos riippuu paljolti siitä, minkä tyyppistä vikaa ollaan analysoimassa. Tutkitaan kuvan 2.11 tapausta.

[ Suodatuspiiri]

Kuva 2.11 Jännitteenmittauspiiri.

Kuvan 2.11 piiri toimii seuraavasti: Kun Fm-jännite on positiivinen, virta kulkee diodin D kautta. Diodin jälkeen oleva RC-piiri rajoittaa jännitteen muutosnopeuden sellaiseksi, ettei mittalaite Vmitt hajoa. Mittalaitteen Vmitt tehtävänä on mitata jänni­

tettä Vaut.

Ennen vikapuun muodostamista laitteesta on tehty seuraavia oletuksia:

1. Jännite Vin on pulssimuotoista ja se voi saada yhtälailla niin positiivisia kuin negatiivisiäkin jännitearvoja. Tilannetta tarkkaillaan niin pitkään, että Vin käy lä­

pi kaikki mahdolliset jännitearvot.

2. Diodin D vikaantumistodennäköisyys on 10% normaalilla toiminta-alueella ja se voi vikaantua joko oikosulkeutumalla tai muodostamalla avoimen piiriosan. Dio­

di on vikaantuessaan yhtä todennäköisesti joko oikosulkeutunut tai avoin. Nämä viat eivät voi esiintyä yhtaikaa, joten viat ovat toisensa poissulkevia.

3. Vastus R vikaantuu 5%:n todennäköisyydellä normaalilla toiminta-alueella. Vas­

tus on vikaantuessaan yhtä todennäköisesti joko oikosulkeutunut tai avoin. Nämä viat eivät voi esiintyä yhtaikaa, joten vikaantumistapahtumat ovat toisensa pois­

sulkevia.

4. Kapasitanssi C vikaantuu l%:n todennäköisyydellä normaalilla toiminta-alueella.

Kondensaattori voi olla vikaantuessaan vain oikosulkeutunut.

5. Mittalaite Vmitt hajoaa 80%:n todennäköisyydellä, jos jännitteen muutosnopeus ylittää arvon x. Jos Vout-jännite on negatiivinen, laite hajoaa aina. Kuvan 2.14 tapauksessa jännitteen muutosnopeus on liiallinen, jos komponentti R tai C oikosulkeutuu diodin ollessa johtavassa tilassa. Normaalitilassa Vmitt hajoaa 2%:n todennäköisyydellä.

Määritetään seuraavaksi, minkä tyyppiseen ongelmaan vikapuuanalyysiä halutaan soveltaa. Tutkitaan kahta eri tapausta: a) Millä todennäköisyydellä suodatuspiiri ha­

joaa? b) Millä todennäköisyydellä mittalaite Vmitt hajoaa?

Tapaus a): Koska suodatinpiiriin (D,R,C) sisääntuleva signaali on tarkastelutilan- teessa normaali, piiri toimii vikaantumishetkellä normaalilla toiminta-alueella, jol­

loin suodatinpiiristä voi sattumanvaraisesti hajota mikä tahansa komponentti. Alku­

asetelma on, että piiri toimii normaalisti ja joku sen komponenteista hajoaa.

Muodostetaan aluksi sanallinen kuvaus: “Suodatuspiiri hajoaa, jos komponentti D tai R tai C tai Vmitt hajoaa.” Komponenttien hajoaminen on toisistaan riippumaton­

ta ja ne voivat tapahtua samanaikaisesti, joten tapahtumat eivät ole toisiaan poissul­

kevia. Näin ollen voidaan käyttää JA- ja TAI-elementtejä sellaisinaan. Nyt ei ole vä­

liä, onko syntyvä vika oikosulku vai avoin piiriosa, joten jokaisella komponentilla on kaksi toimintatilaa: Komponentti joko toimii tai se on hajonnut. Merkitään kom­

ponenttien tapahtumia seuraavasti: D=“ Diodi on vikaantunut ”, R= “Vastus on vi­

kaantunut” ja C=“Kondensaattori on vikaantunut ” . Kohdista 2-5 saadaan selville komponenttien vikaantumistodennäköisyydet. => P(D)=0.1, P(R)=0.05 ja P(C)=0.01. Tehdään tämän perusteella vikapuu ja lasketaan vikaantumistodennäköi- syys. (Kuva 2.12)

Suodatlnpllrl vikaantunut

0.15345-0.1+0.05+0.01-(0.1*0.05+0.1*0.01+0.06*0.01+0.1*0.05+0.01)

Diodi vikaantunut

0.1 0.05 0.01

Kuva 2.12 Tapauksesta a) syntynyt vikapuu.

Kuvasta nähdään, että suodatinpiiri vikaantuu todennäköisyydellä 0.15345.

Tapaus b): Mittapiirin vikaantumistodennäköisyys riippuu siihen kohdistuvasta si- säänmenosignaalista Vout (signaalin du/dt:stä ja jännitteestä) ja tätä kautta suodatin- piirin toiminnasta. Tästä syystä suodatinpiirin vikaantumistavat täytyy eritellä edel­

listä kohtaa paremmin ja ottaa huomioon vikaantuneen komponentin vaikutukset jännitteeseen Vout.

Vi kaan tu m i stodennäköi syyden laskemiseksi tarvitaan tietoja siitä, kuinka kompo­

nentti on vikaantunut ja millä todennäköisyydellä vikaantuminen tapahtuu. Määritel­

lään jokaiselle komponentille mahdolliset normaalitoiminta- ja vikaantumistilat, nii-

den keskinäiset riippuvuudet sekä esiintymistodennäköisyydet. Diodille ja vastuk­

selle on määritelty kolme mahdollista tilaa (normaali- ja 2 vikatilaa: oikosulku ja avoin piiri) ja kondensaattorilla kaksi (normaali- ja vikatila).

1 ="OK"

Diodi D: D = • 2 =" Oikosulku"

3-'Avoin”

, missä

ja

Jälkimmäinen luku kuvaa todennäköisyyttä, jolla diodi on joko oikosulussa tai avonaisena piirin osa­

na. Viat 2 ja 3 eivät voi esiintyä samanaikaisesti, joten ne ovat toisensa poisulke- via , mikä pitää ottaa laskuissa huomioon. Sama pätee vastuksen R kohdalla.

1 ="OK"

Vastus R: R = • 2 =" Oikosulku"

3 -'Avoin”

, missä P(R,l)=l-0.05= 0.95 ja P(R,2)=P(R,3)= 0.05*0.5=0.0025.

il ="OK”

• Kondensaattori C: C = <

2 =" Avoin"

,missä

ja

="OK"

Mittalaite Vmitt: Vmitt = - 2 -"du / dt - vika"

3 =" Negat. ja nti '

Esimerkin tapauksessa mittalaitteen vikaantuminen riippuu suodatinpiirin toimin­

nasta, joten vikaantumistodennäköisyyksiä ei ole erikseen määritelty.

Määritellään aluksi mittalaitteen Vmitt vikaantumisehdot: “ Vmitt vikaantuu todennä­

köisyydellä 0.8, jos jännitteen Vout muutosnopeus on liiallinen tai Vmitt vikaantuu aina, kun jännite Vout on negatiivinen.” Koska vikatyypit ovat toisistaan riippumat­

tomia ja ne voivat esiintyä samanaikaisesti, valitaan ylimmäiseksi elementiksi nor­

maali TAI-symboli, johon liittyvät tapahtumat “Liian suuri du/dt ja vioittuu tällöin todennäköisyydellä 0.8” ja “Negatiivinen jännite Vout." (Kuva 2.13). Tässä kohtaa

vikapuu haaroittuu kahdeksi eri tapaukseksi:

• Tapaus b), alipuu “Liian suuri jännitteen muutosnopeus”: Oletuksesta 5 saadaan selville, että: “Jännitteen Vout muutosnopeus on liian suuri, kun R on oikosulussa tai C on oikosulussa ja D on joko ehjä tai oikosulussa. Tämän perusteella muo­

dostetaan vasemman alipuun elementit. Diodi D muodostaa erikoistapauksen,

sillä sen tilat ovat toisensa poissulkevia, joten normaalia TAI-elementtiä ei voida käyttää. Tämä on korvattu epästandardilla elementillä SUM, joka laskee todennäköisyydet yhteen ilman leikkaustodennäköisyyden vähentämistä.

(.P(X)=P(D,1) +P(D,2), kuva 2.13)

• Tapaus b), alipuu “Negatiivinen jännite”: Muodostetaan jälleen sanallinen ku­

vaus: “Jännite Vout on negatiivinen, kun D on oikosulussa ja C normaalissa ti­

lassa ja R on joko ehjä tai oikosulussa.” Kuten edellä, R:n tapahtumat ovat toi­

sensa poissulkevia joten tässä yhteydessä on taas käytetty SUM-elementtiä.

Muodostetaan sanallisen kuvauksen perusteella oikean puolen alipuu.

Vmitt hajoaa

а07120Эа84375=00227ТБ+01СМ9б25^0.022706*аОввЭ5)

0.049626-0.05*0.9925

0.022705=0.8*0.2838125

0.2838125=0.95*0.029875

0.9926-0.99+0.0025

0.029875= 0.025+0.005-(0.025*0.005)

t- 0.9+0.05

Utan suori

Kuva 2.13 Vikapuu tapauksesta, jossa tutkitaan, millä todennäköisyydellä suodatinpiiri hajoittaa mittalaitteen Vmitt.

Jälkimmäisessä tapauksessa suodattimen komponentit voivat vikaantua ilman, että mittalaite Vmitt vikaantuu, mistä syystä laskettu vikaantumistodennäköisyyskin on ensimmäistä kohtaa alhaisempi.

Tapauksista a) ja b) huomataan vikapuun muodostamisen tulevan hankalaksi jos las­

kuissa on otettava huomioon muun piirin komponenttien vikaantumisen vaikutukset ja erilaiset vikaantumismuodot. Tällöin on mahdollista tehdä laitteen toiminnasta vääriä oletuksia ja muodostaa virheellinen vikapuu. Niinpä vikapuuta tehtäessä on syytä kokoajan olla varuillaan ja pysyttäytyä yleisen tason vikaantumislaskennassa, jos kohteen toimintaa ei tunneta tarkasti.

3 Taajuusmuuttajan pääpiirin toiminnan esittely

Tässä työssä on keskitytty tutkimaan taajuusmuuttajan pääpiirikomponenttien vi­

kaantumista ja systemaattisten vian analysointimenetelmien käyttöä siinä yhteydes­

sä, joten säätö- ja ohjauspiirien toimintaa esitetään vain niiltä osin, kuin ne vaikutta­

vat pääpiirikomponenttien vikaantumisiin. Taajuusmuuttajan pääpiirin kytkennät on

esitelty kuvassa 3.1.

¡99935593 isöSä;??

■•—-31

SS CM

UDC+UDO

Kuva 3.1 DTC-ohjausta käyttävän taajuusmuuttajan pääpiiri ja tärkeimmät ohjauskortit.

Taajuusmuuttaja liitetään kolmivaiheverkkoon liittimien Ul, VI ja W1 kautta. Oh­

jattavan moottorin kaapelit tulevat kiinni liittimiin U2, V2 ja W2.

3.1 Pääpiirin komponentit

Tärkeimmät pääpiirikomponentit, niiden tehtävät ja toiminta on esitelty alla.

1. Syötön sulakkeet (Tl, T2 ja T3). Sulakesuojauksen tarkoituksena on rajoittaa oi- kosulkuvirta sellaiselle tasolle, ettei laitteen vahingoittumisesta ole vaaraa ympä­

ristölle.

2. АС-kuristin (LII). Verkkoa ja välipiiriä voidaan kuvata jännitelähteinä, joita ei kannata oikosulkea keskenään, jos virta- ja jännitepiikeiltä halutaan välttyä. Tä­

mä ongelma voidaan välttää käyttämällä kuristinta, tässä tapauksessa AC-kuris- tinta. Kuristimen rajallinen induktanssi pyöristää virtaa, mikä näkyy selvästi ku­

vassa 3.2.

400 t— 300

100

---Uv1 [V]

-100 -200 -300 -400 J---

Kuva 3.2 Verkon vaihevirran käyrämuoto AC-kurisiinta käytettäessä.

АС-kuristimen mitoituksessa on otettu huomioon seuraavat asiat:

• Kuristin ja välipiiri muodostavat LC-piirin, joka tasaa välipiirijännitettä.

Tasaisempi välipiirijännite rasittaa välipiirin elektrolyyttikondensaattoreita

vähemmän, mikä puolestaan lisää niiden elinikää. Eli mitä suurempi induk­

tanssi, sitä tasaisempi välipiirijännite.

• Jännitehäviö АС-kuristimen yli ei saa kasvaa liian suureksi, jottei välipiiri- jännitteen taso laske liiaksi. Mitä suurempi kuristin, sitä suurempi jännite-

häviö.

• Induktanssin koko vaikuttaa verkosta otetun vaihevirran muotoon ja tätä kautta verkkovirran yliaaltosisältöön.

• Kuristin ei saa nimellisvirta-arvon ylityksen jälkeen kyllästyä liian nopeas­

ti. Liian nopea kyllästyminen aiheuttaa välipiirijännitteen värähtelyä suuril­

la kuormituksilla.

• Kuristin ei saa lämmetä liikaa.

Käytännössä viimeinen kohta määrää kuristimen fyysisen koon ja muut kohdat

optimaalisen induktanssin ja ilmavälin suuruuden.

3. Latauspiiri (R14,V14 ja tulosillan alahaaran diodit). Latauspiirin tehtävänä on rajoittaa välipiirijännitteen nousunopeus pitämällä välipiirikondensaattoreita la­

taava virta riittävän pienenä kytkettäessä taajuusmuuttaja verkkoon.

4. Tulosilta (Tässä tapauksessa puoliksi ohjattu 6-pulssisilta, komponentit VI1- V13). Tulosillan tehtävänä on tasasuunnata verkkojännite sopivan suuruiseksi vä- lipiirijännitteeksi. Kuvan 3.1 tapauksessa käytetään puoliksi ohjattua tyristori- siltaa. Tyristoreja ohjataan aivan kuin ne olisivat diodeja, eli tyristorien ylähaaran tyristorien johtoajat ovat yhtä suuria kuin alahaaran diodienkin. Ainoa ero nor­

maaliin 6-pulssisiltaan nähden on, että tulosillan ylähaarat voivat olla johtavassa tilassa ainoastaan silloin, kun välipiirijännitetaso on riittävän suuri. Ohjattavalla tulosillalla voidaan vaikuttaa välipiirijännitteen tasoon sekä verkossa näkyviin harmonisiin virtakomponentteihin.

5. Välipiirin elektrolyyttikondensaattorit + kondensaattorien purku/tasausvastukset (C11-C13 ja vastuspaketti Rl 1). Välipiirin tehtävänä on toimia energiavarastona moottorin ja verkon välissä. Tehonsiirto moottorin ja taajuusmuuttajan välillä tapahtuu lataamalla ja purkamalla välipiirin kondensaattoreita. Moottorille tehoa syötettäessä välipiirijännite lähtee laskemaan. Alhaisemman välipiirijännitetason seurauksena tulosillan läpi kulkeva virta kasvaa, mikä rajoittaa nopeasti välipiiri­

jännitteen laskua. Verkko- ja välipiirijännitteen välillä vallitsee aina tasapainoti­

lanne, jossa välipiirijännitteen suuruus riippuu verkosta otetusta tehosta. Mitä enemmän tehoa moottorille syötetään, sitä alhaisempi pitää välipiirijännitetason olla. Tulosilta pystyy siirtämään tehoa ainoastaan verkosta välipiiriin päin. Tästä syystä moottorin syöttäessä tehoa välipiiriin, välipiirijännite pääsee nousemaan hyvinkin korkeaksi, ellei sitä jollain tavalla rajoiteta. Jännitteen nousunopeutta kontrolloidaan rajoittamalla moottorin välipiiriin syöttämää tehoa, sekä sitä kulu­

tetaan taajuusmuuttajaan mahdollisesti kiinnitetyn jarrukatkojan avulla. Jos taa­

juusmuuttajaan ei ole kytketty jarrukatkojaa, ainoat välipiirijännitettä laskevat komponentit ovat kondensaattoreiden lataus/purkausvastukset sekä NPOW-piiri- kortti.

6. Tehopuolijohdeky’tkimet (kuvan 3.1 tapauksessa komponentti VI). Kytkimien tehtävänä on kytkeä moottorivaiheisiin välipiirijännitteen UDC+ tai UDC- poten­

tiaaleja NGDR-hilaohjainkorttien antamien kytkentäohjeiden mukaan. Virran suunta ja ohjattava kytkin määräävät, mitkä kytkimen osat ovat johtavassa tilassa.

Jokaisessa vaiheessa voi johtaa vain yksi komponentti kerrallaan. IGBT-tehopuo- lijohdekytkimen rakenne ja toiminta on esitelty tarkemmin luvussa 5.

7. NINP-piirikortti. Kortin tehtävänä on ohjata tulosiltaa, kun välipiirijännite on noussut riittävän korkeaksi. Tulosilta saa maksimiohjauksen, eli jokaisen tyristo­

rin ohjauskulma on nolla astetta ja ne johtavat kukin vuorollaan 60 astetta yhtä

jaksonaikaa kohti. Tällöin välipiirin käyrämuoto on samanlaista kuin pelkästään diodeista koostuvassa 6-pulssisillassa.

8. NPOW-piirikortti. Flyback-tyyppinen teholähde, joka muuttaa välipiirijännitteen muille piireille sopiviksi jännitetasoiksi. Lähtöjännitetasot ovat ±24V ja ±15V.

NIOC-, NAMC- ja NINP-korteille lähtevät käyttöjännitteet ovat galvaanisesti erotettuja välipiirijännitteestä, muut lähdöt ovat maadoitettuja välipiirijännitteen miinuspotentiaaliin.

9. NINT-piirikortti. Tämä kortti suorittaa kaikki taajuusmuuttajan ohjauksessa tar­

vittavat mittaukset ja lähettää mittaustulokset DDCS-protokollaa käyttäen NAMC-kortille. Lisäksi NINT-kortti toteuttaa NAMC-kortilta saamiaan kytki- menkääntöohjeita ja valvoo kytkinten toimintaa. Piirin mittaamia suureita ovat:

Välipiirijännite, tehopuolijohdekytkimien lämpötilat, syötön maasulku (kompo­

nentit UI 1 ,L31 ), kahden moottorivaiheen virrat (U21, U22) ja kaikkien moottori- vaiheiden kytkimenkääntöhetket.

10. NAMC-piirikortti. Tämä kortti suorittaa kaikki säädössä tarvittavat toimenpiteet, eli laskee NINT-piiriltä saamiensa tietojen perusteella moottorin kulloisenkin ti­

lan ja tarvittavat kytkinohjeet. Tämän lisäksi NAMC-kortin avulla on toteutettu käyttäjän ja moottori säädön välinen rajapinta.

Käyttäjän ohjeet (tulevat joko suoraan NAMC-kortille tai NIOC-

kortin kautta) Moottorlsäätö

NAMC-kortti Sovellusohjaus

Kuva 3.3 Yksinkertaistettu kuva NAMC-kortin suorittamista toiminnoista.

11. NlOC-piirikortti.

tiedot NlOC-piirin logiikka tulkkaa digitaalisiksi ja lähettää ne valokuituyhtey­

den avulla NAMC-kortille jatkokäsittelyä varten.