Jak se vyhnout chybám při provádění analýzy stromu poruchových stavů

Tyto symboly se používají v diagramech analýzy stromu poruchových stavů (FTA) Tyto symboly se používají v diagramech analýzy stromu poruchových stavů (FTA)

Analýza stromu poruchových stavů představuje komplexní úkol, jenž vyžaduje úplné pochopení systému i příslušných subsystémů a komponent.

Analýza stromu poruchových stavů (FTA) je populární technikou stanovení spolehlivosti a bezpečnosti, jejíž kořeny sahají až do roku 1962, kdy Bellovy laboratoře provedly bezpečnostní analýzu řídicího systému rakety Minuteman. FTA představuje metodiku shora dolů, která zahrnuje diagramování subsystémů a komponent nižší úrovně pro pochopení dopadu poruchy na systém vyšší úrovně nebo vrcholový systém.

Je podobná analýze možného výskytu a vlivu vad (FMEA) – metodice zdola nahoru – neboť obě se používají k analýze rizika selhání jakéhokoli systému. Avšak na rozdíl od FMEA, která obecně posuzuje jedinou poruchu, může FTA analyzovat více poruch prostřednictvím komplexního booleovského výpočtu. V důsledku toho vyžaduje vyšší stupeň odborných znalostí. Tento článek představuje běžné chyby, kterých se při provádění FTA dopouštíme, a kroky, jak se jim vyhnout nebo je napravit.

Nesprávné definice

Přesná definice vrcholné události hraje klíčovou roli při směřování FTA ke smysluplnému závěru. Zásadní chybou je, že není jasně definován systém a jeho hranice. V reálných scénářích může mít poruchová událost často dopad na více než jeden propojený systém. Událost nejvyšší úrovně v FTA odpovídá definici systému a jeho hranici. Pokud není název systému dostatečně definován, bude událost nejvyšší úrovně pravděpodobně příliš obecná nebo se bude překrývat s více než jedním systémem.

Například v případě poruchy destilační jednotky ropy v ropné rafinerii by daná událost mohla mít dopad přesahující hranici destilační jednotky a vést tak k odstavení celé ropné rafinerie. Pokud je systém považován za celou rafinerii, bude výsledná FTA matematicky složitá a nemusí se blížit skutečné příčině poruchy. Pokud je však systém považován pouze za destilační kolonu, bude výsledná FTA cílenější a přesnější a mohla by konvergovat ke skutečné příčině, kterou v tomto případě byla porucha motoru čerpadla surové ropy, jež vedla k odstavení jednotky destilace ropy.

Aby bylo možno tento typ problému překonat, je třeba jasně vymezit hranice systému. Rozhodnutí o výběru hranice by mělo záviset na aspektech výkonnosti systému. Například může být mimo rozsah studie přezkoumání dopadu poruchové události na životní prostředí. Proto je v případě úniku paliva jakýkoli dopad na systém životního prostředí mimo hranici analýzy. Pro objasnění hranic systému by měly být uvedeny následující informace:

  • fyzické a funkční rozhraní systému s jinými vnějšími systémy;
  • funkční popisy a způsoby selhání jednotlivých součástí;
  • počáteční stav součástí;
  • funkce člověka a stroje.

Nedostatečná přehlednost

Pro pochopení analýzy je zásadní její rozlišovací schopnost, protože vysvětluje, na jakých úrovních je třeba analýzu zastavit. Jednou z chyb může být, když rozlišení FTA není jasné, a tak pokračuje FTA na úrovni, která nemá pro organizaci jako podnik žádnou hodnotu. Například v případě výroby elektronických desek s plošnými spoji (PCB) může být cílem FTA rozčlenit poruchovou událost na součástku nejnižší úrovně, kterou může být malý kondenzátor nebo spínač na PCB. Nejnižší úroveň má v této aplikaci smysl, protože výrobní podnik může vadné desky plošných spojů pájet a modernizovat prostřednictvím nových součástek.

Na druhou stranu v případě poruchy palivového čerpadla v ropné rafinerii se může FTA s největší pravděpodobností zastavit při dosažení čerpadla motoru, aniž by došlo k dalšímu rozpadu motoru na jeho součásti, jako je statorové a rotorové vinutí. Je to proto, že pro provozovatele rafinerie bude plodné a ekonomické vyměnit motor za nový, místo aby diagnostikovali a opravovali řídicí obvody motoru a související rozhraní.

Nesprávná interpretace událostí

Vzhledem k tomu, že FTA představuje analýzu prováděnou shora dolů, která začíná od události nejvyšší úrovně, existuje vysoká pravděpodobnost chybné interpretace na nejnižší úrovni analýzou komponenty, zejména pokud údaje chybí. Často je pro většinu organizací problémem dostupnost dat. V důsledku toho analytici FTA často nedokážou jasně pochopit vztah příčiny a následku, což vede k události nejvyšší úrovně. Dostupnost přesných a úplných dat je to nejdůležitější, co je třeba mít před zahájením FTA.

K překonání tohoto problému by výchozím bodem FTA mělo být pochopení systému prostřednictvím FMEA. Protože FMEA je analýzou zdola nahoru, poskytne dobrý vhled do subsystémů a komponent nižší úrovně. Aby se FTA nezadrhla někde ve své půli kvůli chybějícím informacím, měly by být před sestavením FTA po ruce následující dokumenty:

  • schéma systému;
  • blokové schéma systému a subsystému;
  • schéma procesního toku (PFD) anebo schéma procesu a přístrojového vybavení (P&ID);
  • katalog integrovaných dílů nebo příručky;
  • postupy údržby a zkoušek;
  • schémata/výsledky instalace a uvedení do provozu.

Závěrečné myšlenky

FTA představuje komplexní úkol, který vyžaduje rozsáhlé úsilí týmu, aby plně porozuměl systému, jeho souvisejícím subsystémům a součástem. Přestože aspektů, které je třeba při FTA zvážit, je mnoho a každý z nich je otevřený celé řadě lidských chyb a omylů, tento článek prezentuje pouze elementární chyby a možné kroky, jimž je třeba se vyhnout a které mohou vzniknout během přípravných prací a prvních kroků prováděných při FTA.

Bryan Christiansen je zakladatel a generální ředitel společnosti Limble CMMS. Společnost Limble provozuje moderní, snadno použitelný mobilní software CMMS, který odstraňuje stres a chaos z činnosti údržby tím, že pomáhá manažerům organizovat, automatizovat a zefektivnit jejich aktivity v oblasti údržby.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz