Αξιοπιστία Σύνθετων Συστημάτων

Αξιοπιστία Σύνθετων Συστημάτων Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης Χειμερινό 2016 2017 Διδάσκων: Καθηγητής Παντελής Ν. Μπότσαρης Εργαστήρια/Ασκήσεις: Δρ. Πέτρος Πιστοφίδης 1

Tεχνικές υπολογισμού αξιοπιστίας σύνθετων συστημάτων 1. Τεχνική Ανάλυσης Αξιοπιστίας με Απαρίθμηση Πρωτογενών Εξαρτημάτων (Generic Parts Count) 2. Μελέτη (Ανάλυση) Αστοχίας και των Επιπτώσεων της (Failure Mode Effects Analysis - FMEA) 3. Ανάλυση Δέντρων Βλαβών (Fault Tree Analysis) Είναι αξιοσημείωτο ότι και οι τρείς στηρίζονται στην υπόθεση ότι οι αξιοπιστία των επιμέρους συστημάτων ή και εξαρτημάτων είναι γνωστές ή μπορούν να αντληθούν από πηγές (βάσεις) δεδομένων αξιοπιστίας, ο εντοπισμός και η διαθεσιμότητα των οποίων αποτελούν και πρώτο μέλημα των ανθρώπων που ασχολούνται με την αξιοπιστία και την συντήρηση συστημάτων. 2

Δεδομένα Αξιοπιστίας Η ποσοτικοποίηση του κινδύνου, της ασφάλειας και της αξιοπιστίας προϋποθέτει την ύπαρξη δεδομένων που αφορούν όχι μόνο μηχανικές αποτυχίες, αλλά και αποτυχίες που σχετίζονται με τις συνέπειες ενός απρόβλεπτου γεγονότος. Τα δεδομένα των μηχανικών αποτυχιών έχουν να κάνουν με πιθανότητες γεγονότων κορυφής (top event probability) για τα δέντρα αποτυχιών (όπως θα αναλυθεί σε επόμενη παράγραφο αυτού του κεφαλαίου), π.χ. εξαρτημάτων ενός συστήματος κλεισίματος χημικών αντιδραστήρων ή μιας μονάδας προστασίας φωτιάς. 3

Δεδομένα Αξιοπιστίας ένα Δεδομένο αξιοπιστίας ορίζεται ως ο ρυθμός βλαβών (αποτυχιών) ενός εξαρτήματος, μιας συσκευής ή ενός συστήματος. Δεδομένο αξιοπιστίας είναι επίσης και οποιαδήποτε πληροφορία που αφορά την βλάβη (αποτυχία), όπως η αιτία του συμβάντος, το είδος της βλάβης ό τρόπος και το κόστος επισκευής κλπ. 4

Δεδομένα Αξιοπιστίας Με τα δεδομένα αξιοπιστίας μπορούμε να: Αξιολογήσουμε την αξιοπιστία και την διαθεσιμότητα μιας μονάδας ή ενός συστήματος Δημιουργήσουμε ή/και να συμπληρώσουμε βιβλία (αρχεία) δεδομένων που περιέχουν ρυθμούς βλαβών, αιτίες και χρόνους συντήρησης για συστήματα υποσυστήματα και εξαρτήματα. Επισήμανση των προβλημάτων και ταυτοποίηση των αιτιών σε ποσοτική μορφή. Τροφοδοτήσουμε τα λειτουργικά δεδομένα αξιοπιστίας σε μια τράπεζα δεδομένων για μελλοντική χρήση και σύγκριση αξιοπιστίας με τη σχεδιαζόμενη ή με την προβλεπόμενη. Καθορίσουμε τα κριτήρια επιδόσεων αξιοπιστίας για μελλοντικές μονάδες ή εξαρτήματα 5

Επίπεδα Δεδομένων Αξιοπιστίας. Τα δεδομένα του πρώτου επιπέδου που προέρχονται από κρίσεις των ειδικών, σχολιάστηκαν από τον Eric Green στις αρχές του 1970. Αυτός βρήκε ότι τα χαρακτηριστικά αποτυχιών των βαλβίδων θα μπορούσαν να ληφθούν με μεγάλη ακρίβεια από μια ανάλυση των εξαρτημάτων των βαλβίδων και με μικρότερη ακρίβεια από μια μελέτη επαγγελματιών μηχανικών αξιοπιστίας. Το δεύτερο επίπεδο της συλλογής δεδομένων θα μπορούσε να ονομαστεί: «ρώτα τον άνθρωπο που έχει ένα τέτοιο εξάρτημα». Η συλλογή δεδομένων αυτού του είδους είναι δημοφιλής στους μηχανικούς, οι οποίοι είναι συνηθισμένοι να παίρνουν πάνω από το 70% των πληροφοριών που χρειάζονται ρωτώντας ένα άτομο το οποίο νομίζουν ότι έχει την απάντηση. Τα δεδομένα αυτού του επιπέδου δεν περιέχουν πάντα ακριβείς περιγραφές, κατασκευαστική προέλευση και προδιαγραφές για κάθε εξάρτημα σε κάθε εργοστάσιο.. 6

Επίπεδα Δεδομένων Αξιοπιστίας. Σε αντίθεση τα δεδομένα του τρίτου επιπέδου (δεδομένα συμβάντων - event data) περιέχουν πληροφορίες που αφορούν τον χρήστη, όπως: 1. Αναγνώριση του εξαρτήματος (προέλευση) 2. Αναγνώριση της επισκευής και των χαρακτηριστικών. 3. Κατάσταση του εξαρτήματος πριν το γεγονός. 4. Περιγραφή του γεγονότος. και αποτελούν σημαντική πηγή πληροφόρησης του τμήματος συντήρησης και άλλων συναφών τμημάτων ενός εργοστασίου. 7

Συγκέντρωση Δεδομένων Αξιοπιστίας Α. Πηγές δεδομένων αξιοπιστίας. Δημοσιευμένα δεδομένα διαθέσιμα παγκοσμίως από έναν αριθμό πηγών. Αυτά μπορούν να διακριθούν σε δημοσιευμένα πρωτογενή που είναι τα δεδομένα που μπορεί κανείς να βρει στην βιβλιογραφία και αναφέρονται σε γενικές συνθήκες εφαρμογής και σε εφαρμοσμένα πρωτογενή, που είναι τα δεδομένα που αναφέρονται σε λιγότερο ή περισσότερο καθορισμένες συνθήκες λειτουργίας και εφαρμογής, και βρίσκονται και αυτά στην βιβλιογραφία. Ενδοεταιρικά δεδομένα συντήρησης in house data (τα οποία συλλέγονται από το τμήμα συντήρησης και από τα διάφορα τμήματα του εργοστασίου και αφορούν δεδομένα αξιοπιστίας εξαρτημάτων ή συσκευών του ίδιου εργοστασίου) και ειδικής ανάλυσης για αξιοπιστία (αυτά που αφορούν συγκεκριμένα εξαρτήματα και βλάβες), των εταιριών για δική τους χρήση. 8

Συγκέντρωση Δεδομένων Αξιοπιστίας Οποιαδήποτε και αν είναι η πηγή, τα δεδομένα για μηχανικά συστήματα και εξαρτήματα είναι μια περιοχή ιδιαίτερα δύσκολη και υπόκειται σε μεγάλη αβεβαιότητα Για να ληφθούν υψηλής ποιότητας δεδομένα αξιοπιστίας, χρειάζεται η συλλογή και η ανάλυση αποτυχίας για κάθε τύπο εξαρτήματος από έναν αντιπροσωπευτικό πληθυσμό που λειτουργεί κάτω από ιδανικές συνθήκες Οι αβεβαιότητες που προέρχονται από την ανάλυση των ιστορικών αρχείων σε τμήματα συντήρησης μπορεί να είναι σημαντικές. Συνήθως, οι πληροφορίες θα έχουν συλλεχθεί για να υποστηρίξουν τον προγραμματισμό της συντήρησης. Η έμφαση έτσι θα πέφτει στις ενέργειες για την αποκατάσταση των βλαβών και όχι στην αιτία και το αποτέλεσμα κάθε αποτυχίας. 9

Συγκέντρωση Δεδομένων Αξιοπιστίας Β. Μελλοντική συλλογή δεδομένων και επεξεργασία. Η μελλοντική συλλογή δεδομένων είναι ουσιώδης για τους μηχανικούς. Ο μηχανικός συντήρησης απαιτεί συστηματική ανατροφοδότηση αποτυχιών που συμβαίνουν στο εργοστάσιο για να προσδιορίσει αυτά τα εξαρτήματα που προκαλούν υπερβολικό χάσιμο χρόνου, προσπάθεια συντήρησης και κόστος υλικών. Επίσης, τα ποσοτικοποιημένα δεδομένα λειτουργικών αποτυχιών μπορούν να παρέχουν γρήγορο προσδιορισμό προβλημάτων κατά τη συντήρηση και μπορούν να βοηθούν το προσωπικό, ώστε να έρχεται σε επαφή με τους προμηθευτές για να αντιμετωπίζονται τα λειτουργικά προβλήματα του εργοστασίου. Ο μηχανικός αξιοπιστίας χρειάζεται μια πηγή που να παρέχει ακριβή δεδομένα για να επιτρέψει στον σχεδιασμό να εκτιμήσει και να βελτιώσει τα τυχόν προβληματικά σημεία για τα μελλοντικά εργοστάσια, με ένα μεγάλο αριθμό εμπιστοσύνης σ αυτή την εκτίμηση. 10

Δημιουργία Συστήματος Συλλογής Δεδομένων Τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν από το τμήμα συντήρησης προκειμένου να δημιουργηθεί ένα σύστημα συλλογής δεδομένων είναι τα εξής: 1. Προσδιορισμός των ομάδων αντικειμένων (αντικείμενα με ομοειδή χαρακτηριστικά) για τα οποία απαιτούνται δεδομένα αξιοπιστίας. 2. Ορισμός των φυσικών ορίων της κάθε ομάδας. 3. Σχηματοποίηση καταλόγων ετικετών για τους πληθυσμούς κάθε ομάδας. 4. Ορισμός μικρότερου μεγέθους δείγματος και των παραμέτρων αξιοπιστίας που αναζητούνται 5. Καταγραφή των εισερχόμενων στοιχείων που απαιτούνται για τον υπολογισμό των εξερχόμενων παραμέτρων αξιοπιστίας. 11

Δημιουργία Συστήματος Συλλογής Δεδομένων 6. Καταγραφή των υποθέσεων που πρέπει να γίνουν για την ανάλυση των δεδομένων και των δοκιμών που προτείνονται για την επιβεβαίωση αυτών των υποθέσεων. 7. Ορισμός των όρων και ανάπτυξη της χρησιμοποιούμενης κωδικοποίησης στις φόρμες συλλογής των δεδομένων. 8. Ανάπτυξη πληροφοριακών διαγραμμάτων ροής με έμφαση στις διαδρομές από την εισαγωγή των βασικών δεδομένων στις εξερχόμενες παραμέτρους αξιοπιστίας. 9. Ανάπτυξη διαδικασιών για συλλογή και εισαγωγή δεδομένων στο σύστημα. 10. Ενημέρωση και ένταξη όλων των εμπλεκόμενων στο πρόγραμμα. 11. Λειτουργία μιας άσκησης πιλότου για να εντοπιστεί οποιαδήποτε προβληματική περιοχή, διαφοροποίηση των διαδικασιών, εάν είναι απαραίτητο, και αρχή της συλλογής των δεδομένων. 12

Ταξινόμηση, Πηγές και Χρήσεις Δεδομένων Αξιοπιστίας. ΒΙΒΛΙΑ Green και Bourne: Στο βιβλίο αυτό συμπεριλαμβάνεται ένα παράρτημα το οποίο περιέχει έναν κατάλογο από ρυθμούς βλαβών ηλεκτρονικών και μηχανικών εξαρτημάτων. Smith: Είναι ένα βιβλίο αξιοπιστίας που περιέχει πίνακες με ρυθμούς βλαβών για μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων, ορισμένα από τα οποία είναι μηχανικά. 13

Ταξινόμηση, Πηγές και Χρήσεις Δεδομένων Αξιοπιστίας. ΕΓΚΥΚΛΟΠΑΙΔΕΙΕΣ ΜΕ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ Non-Electronic Reliability Notebook που καλύπτει μηχανικά και ηλεκτρικά εξαρτήματα σε στρατιωτικές και εμπορικές εφαρμογές. Δημοσιευμένο από το Κέντρο Ανάλυσης Αξιοπιστίας του Τμήματος Άμυνας των Η.Π.Α., καλύπτει ένα μεγάλο μέρος μηχανικών, ηλεκτρομηχανικών και υδραυλικών εξαρτημάτων. IEEE Standard 500 (1977) που περιέχει στοιχεία για μηχανικό και ηλεκτρικό εξοπλισμό σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, Defense Standard 00-41, Part 3 (MilHdbk472, MOD (1983)) που περιέχει ρυθμούς βλαβών για μηχανικά και ηλεκτρομηχανικά εξαρτήματα. OREDA Handbook (1984) με λεπτομερείς πληροφορίες αξιοπιστίας και συντήρησης για μηχανικά και ηλεκτρικά εξαρτήματα και συστήματα σε θαλάσσιες πλατφόρμες. Systems Reliability Service Data Bank (SYREL) που λειτουργεί στο National Centre of Systems Reliability (NCSR) των Η.Π.Α. είναι λεπτομερής πηγή δεδομένων αξιοπιστίας, για βιομηχανικές συσκευές. HARIS (Hazards and Reliability Information System, 1986), που αποτελείται από 4 βάσεις δεδομένων για αξιοπιστία, συντήρηση, εργασιακών κινδύνων και φόρμες καταγραφής δεδομένων, είναι ένα τέτοιο σύστημα. 14

Περιφερειακές Συγκολλήσεις Οξυγονοκολλήσεις (αυτόματες) Θερμοκολλήσεις Συγκολλήσεις χειρός Ρυθμοί βλαβών για διάφορα εξαρτήματα, συσκευές και συστήματα (βλάβες ανά 10 6 ώρες). Διακόπτες κυκλώματος Συμπυκνωτές, λέβητες Μεγάλες ηλεκτρικές συσκευές Αντλίες, κυκλοφορητές Ηλεκτρονικές βαλβίδες Ημιαγωγοί, μικροηλεκτρονικά κυκλώματα Ηλεκτρονικά εξαρτήματα (αντιστάσεις κ.λπ.) Μηχανικά εξαρτήματα Ηλεκτρομηχανικά εξαρτήματα Ηλεκτρονικές βαλβίδες Πνευματικά & υδραυλικά εξαρτήματα Διανομείς, μετασχηματιστές Transistor s Τουρμπίν ες Μηχανικές συσκευές Πνευματικές συσκευές Μεγάλα ηλεκτρονικά συστήματα (χωρίς εφεδρείες) Μεγάλα ηλεκτρονικά συστήματα (με εφεδρείες) Αυτόματα συστήματα προστασίας (με 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 110 1 10 2 εφεδρείες) 10 3 10 4 10 5 15

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΜΕ ΑΠΑΡΙΘΜΗΣΗ ΠΡΩΤΟΓΕΝΩΝ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩΝ Η απαρίθμηση πρωτογενών εξαρτημάτων (generic parts count) είναι η τεχνική πρόβλεψης αξιοπιστίας για σύνθετα συστήματα μηχανικών εξαρτημάτων και συσκευών διεργασιών, που χρησιμοποιείται πιο συχνά. Η τεχνική βασίζεται πάνω στην αρχή ότι η αξιοπιστία οποιουδήποτε συστήματος σε σειρά, εξαρτάται από τα εξαρτήματα που το αποτελούν και από την αξιοπιστία κάθε εξαρτήματος. Έτσι προϋπόθεση για την τεχνική αυτή είναι ότι το υπό εξέταση σύστημα είναι σε σειρά. Άλλη προϋπόθεση είναι ότι κάθε εξάρτημα έχει ένα σταθερό ρυθμό βλαβών, ο οποίος είναι ο ίδιος με αυτόν που έχει παρατηρηθεί στο παρελθόν για παρόμοια εξαρτήματα σε παρόμοιες διεργασίες. Αυτοί οι ρυθμοί βλαβών μπορούν να αποκτηθούν από δημοσιευμένες βάσεις δεδομένων ή από στοιχεία που έχει καταγράψει η ίδια η επιχείρηση (in house records). Ο ρυθμός βλαβών του συστήματος είναι το άθροισμα των επιμέρους ρυθμών βλαβών κάθε εξαρτήματος. 16

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΜΕ ΑΠΑΡΙΘΜΗΣΗ ΠΡΩΤΟΓΕΝΩΝ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩΝ Εκτός από τους προαναφερθέντες καταλόγους υπάρχουν ορισμένες βάσεις δεδομένων αξιοπιστίας, η πρόσβαση στις οποίες γίνεται δυνατή επί πληρωμή ή ακόμη και με εγγραφή ως μέλος. Δύο από αυτές, πολύ σημαντικές είναι οι εξής: Systems Reliability Service (SRS) Είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη εδώ και δεκαετίες βάση δεδομένων με διαθέσιμα πολύ πάνω από 10.000 σετ δεδομένων. Hazard and Reliability Information Services (HARIS) Είναι μια υπηρεσία που λειτουργεί από τον Ιανουάριο του 1987 και παρέχει δεδομένα επί πληρωμή. Αποτελεί την συγχώνευση τριών βάσεων δεδομένων αξιοπιστίας, συντηρησιμότητας και ατυχημάτων. 17

ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ H ανάλυση-μελέτη των τρόπων αστοχίας και των επιπτώσεων τους (Failure Mode Effects Analysis-FMEA) είναι ίσως η ευρύτερα χρησιμοποιούμενη και πιο αποτελεσματική μέθοδος ανάλυσης σχεδιασμού αξιοπιστίας. Η αρχή της FMEA είναι να εξετάζει με πιο τρόπο αστοχεί, αποτυγχάνει (failure mode) κάθε εξάρτημα ενός συστήματος και να εξακριβώνει τις επιπτώσεις στην λειτουργία του συστήματος κάθε τρόπου αποτυχίας με την σειρά. Πρέπει να ετοιμαστούν, ένα διάγραμμα λειτουργίας του συστήματος (functional block diagram) και ένα διάγραμμα αξιοπιστίας (reliability block diagram), εάν δεν είναι ήδη διαθέσιμα, καθώς αυτά δημιουργούν τη βάση για την προετοιμασία της FMEA και για την κατανόηση της ολοκληρωμένης ανάλυσης. 18

ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ Μία ανάλυση FMEA μπορεί να πραγματοποιηθεί από διαφορετικές οπτικές γωνίες, όπως από την πλευρά της ασφάλειας, της επιτυχίας της αποστολής, της διαθεσιμότητας, του κόστους επισκευής, του τρόπου αποτυχίας ή της ανίχνευσης αποτελέσματος κλπ. Είναι απαραίτητο να αποφασιστεί και να δηλωθεί, η οπτική γωνία ή οι οπτικές γωνίες που λαμβάνονται υπόψη στην ανάλυση. Για παράδειγμα, μια FMEA που έχει σχέση με ασφάλεια μπορεί να δώσει μικρό αριθμό κρισιμότητας σε ένα στοιχείο του οποίου η αξιοπιστία επηρεάζει σοβαρά την διαθεσιμότητα, αλλά η οποία δεν είναι κρίσιμη ασφαλείας. 19

ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ Οι μέθοδοι FMEA μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολύ αποτελεσματικά για διάφορους σκοπούς, οι κυριότεροι των οποίων είναι: Προετοιμασία διαγνωστικών ρουτινών όπως διαγράμματα ροής (flowcharts) ή πίνακες εντοπισμού βλαβών (fault-finding). Η FMEA παρέχει μία καλή εικόνα των τρόπων αποτυχίας οι οποίοι παράγουν ειδικά αποτελέσματα ή συμπτώματα αποτυχίας, και επίσης των σχετικών πιθανοτήτων τους να συμβούν. Ανάπτυξη λογισμικού για αυτόματες δοκιμές και ενσωματωμένες δοκιμές. 20

ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ Προετοιμασία των απαιτήσεων προληπτικής συντήρησης. Τα αποτελέσματα και η πιθανότητα των αποτυχιών μπορεί να μελετηθεί σε σχέση με την ανάγκη για προγραμματισμένη επιθεώρηση, επισκευή ή αντικατάσταση. Για παράδειγμα, εάν ένας τρόπος αποτυχίας έχει μία ασήμαντη επίδραση στην ασφάλεια ή στην επιτυχία της λειτουργίας, το εξάρτημα θα μπορούσε να αντικατασταθεί μόνο στην αποτυχία, αντί να αντικαθίσταται σε προγραμματισμένα διαλείμματα. Σχεδιασμός της ενσωματωμένης δοκιμής (built-in test - BIT), των ενδείξεων αποτυχίας και του πλεονασμού. Η οπτική γωνία της ανίχνευσης αποτυχίας, συμπεριλαμβανομένου του ΒΙΤ, είναι σημαντική στην FMEA των συστημάτων τα οποία συμπεριλαμβάνουν αυτά τα χαρακτηριστικά. 21

ΜΕΛΕΤΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ Διατήρηση σαν επισήμων αρχείων ασφάλειας και ανάλυσης αξιοπιστίας, για να χρησιμοποιηθούν σαν απόδειξη σε αναφορές πελατών ή σε αντιδικίες για την ασφάλεια των προϊόντων. Μελετηθεί η πιθανότητα αποτυχιών προκαλούμενων στην παραγωγή, π.χ. λανθασμένος προσανατολισμός διόδου. Μια τέτοια FMEA παραγωγής μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη στον σχεδιασμό και στην ρύθμιση των δοκιμών για την 22 διευκόλυνση της παραγωγής.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΝΤΡΩΝ ΒΛΑΒΩΝ Η ανάλυση δέντρου βλαβών (Fault Tree Analysis, FTA) είναι μια μέθοδος αναγνώρισης όλων των πιθανών αιτίων ενός συγκεκριμένου τύπου βλάβης και παρέχει το υπόβαθρο για τον υπολογισμό της πιθανότητας εμφάνισης της βλάβης του τύπου αυτού. Είναι επίσης η καταλληλότερη μέθοδος για την ανάλυση των συστημάτων με μονάδες σε ετοιμότητα, αφού δύναται να αντιμετωπίσει συνδυασμένες βλάβες εξαρτημάτων. 23

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΝΤΡΩΝ ΒΛΑΒΩΝ Ένα Δέντρο Βλαβών (Fault Tree) δείχνει, σε γραφική μορφή, την λογική σχέση ανάμεσα σε έναν συγκεκριμένο τύπο βλάβης (που ονομάζεται «γεγονός κορυφής») και των βασικών αιτιών που προκαλούν την βλάβη (που ονομάζονται «αρχικά γεγονότα»). Αυτό επιτυγχάνεται με την χρησιμοποίηση των συνδετικών «ΚΑΙ» ή «Ή». Ειδικότερα το συνδετικό «ΚΑΙ» σημαίνει ότι όλα τα γεγονότα κάτω από αυτό πρέπει να συμβούν για να συμβεί το γεγονός πάνω από το «ΚΑΙ». Το συνδετικό «Η» σημαίνει ότι αρκεί να συμβεί μόνο του ένα γεγονός κάτω από αυτό για να πραγματοποιηθεί το γεγονός πάνω από το «Η». 24

Τα σύμβολα που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση δένδρου βλαβών 25

Σχήμα 6.1 Σύστημα άντλησης που αποτελείται από δύο αντλίες σε παράλληλη διάταξη, στις οποίες παρέχεται ηλεκτρική ενέργεια και είναι σε σειρά με ένα φίλτρο. Αντλία Α Φίλτρο Αντλία Β Παροχή Ηλεκτρικής Ενέργειας 1. Πιθανότητα βλάβης φίλτρου F(1)=0,05 2. Πιθανότητα βλάβης στις σωληνώσεις F(2)=0,02 3. Πιθανότητα βλάβης στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας F(3)=0,10 4. Πιθανότητα βλάβης αντλίας Α F(4)=0,25 5. Πιθανότητα βλάβης αντλίας Β F(5)=0,25 26

Ολική Απώλεια Ροής Η 1 Αποτυχία 2 Αντλίας Η 3 Αποτυχία δύο Αντλιών 4 5 27 Δέντρο Βλαβών Παραδείγματος 5.2

υπολογισμός της πιθανότητας να συμβεί το γεγονός κορυφής αρχίζει από την βάση του δέντρου βλαβών, δηλαδή από τα αρχικά γεγονότα. Έτσι, η πιθανότητα βλάβης στην αντλία Α και βλάβης στην αντλία Β δίνεται, για παράλληλη σύνδεση, από τον τύπο: F(Ι)=F(4) F(5) =0,25 0,25 =0,0625 Η πιθανότητα βλάβης αντλιών ή βλάβης στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας δίνεται, για σύνδεση σε σειρά, από τον τύπο: F(ΙΙ)=1-{[1-F(1)] [1-F(3)]} =1-[(1-0,0625) (1-0,10) =0,1563 Τέλος, η πιθανότητα βλάβης φίλτρου ή βλάβης αντλιών ή βλάβης στις σωληνώσεις, που είναι και η πιθανότητα ολικής απώλειας ροής στην έξοδο, δίνεται από τον τύπο: F(t)=1-[(1-0,05) (1-0,1563) (1-0,02)] =0,2145 28

Μεθοδολογία της FTA. H FTA περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα: α) Ορισμός του συστήματος, δηλαδή των εξαρτημάτων που το αποτελούν, των λειτουργικών τους σχέσεων και των απαιτήσεων σε απόδοση αυτών. β) Ορισμός του γεγονότος κορυφής και των ορίων της ανάλυσης. 29

Μεθοδολογία της FTA. γ) Κατασκευή του δέντρου βλαβών, ανιχνεύοντας τα αίτια της βλάβης που αποδίδεται στο γεγονός κορυφής σε μία ή περισσότερες αιτίες σε προοδευτικά χαμηλότερα επίπεδα ανάλυσης, μέχρι το όριο που έχει προκαθοριστεί στο προηγούμενο βήμα. δ) Εκτίμηση της πιθανότητας να προκύψει κάθε ένα από τα αίτια βλάβης. ε) Αναγνώριση κάθε πιθανής βλάβης κοινής αιτίας (common cause failure). ζ) Υπολογισμός της πιθανότητας να συμβεί η βλάβη που αναφέρεται στο γεγονός κορυφής. 30

Οφέλη από την FTA. Η FTA ωφελεί στην σχεδίαση συστημάτων (κυρίως διεργασιών) για τους εξής λόγους: α) Καθοδηγεί τον αναλυτή να ανακαλύψει την βλάβη αφαιρετικά. β) Υποδεικνύει ποια μέρη του συστήματος είναι περισσότερο ευαίσθητα σε συγκεκριμένο είδος βλάβης. γ) Παρέχει ένα κατανοητό μέσο μεταφοράς πληροφοριών αξιοπιστίας στην διοίκηση. δ) Παρέχει ένα μέσο ποιοτικής και ποσοτικής ανάλυσης αξιοπιστίας. 31

Οφέλη από την FTA. ε) Επιτρέπει στον αναλυτή να επικεντρώνει την προσοχή του σε μία βλάβη (ή αποτέλεσμα βλάβης) κάθε φορά. ζ) Προσδίδει στον αναλυτή μια καθαρή εικόνα των χαρακτηριστικών αξιοπιστίας του σχεδιασμού. η) Επιτρέπει στον αναλυτή να εντοπίσει πιθανά προβλήματα στην αξιοπιστία του συστήματος από το αρχικό ακόμη στάδιο της σχεδίασης. θ) Επιτρέπει την αξιολόγηση βλαβών εξαιτίας του ανθρώπινου παράγοντα (σφάλμα χειριστή) ή και άλλων παραγόντων. 32