FAULT TREE ANALYSIS

FAULT TREE ANALYSIS

Mungkin sebagian besar engineer maupun calon engineer tidak asing dengan istilah fault tree analysis. Apalagi bagi seseorang yang berpengalaman menyelesaikan kasus berupa troubleshooting. Metode ini cukup efektif untuk mengetahui akar permaslahan yang akan diselesaikan. Secara teori, metode fault tree analysis dapat dijelaskan sebagai berikut. Fault Tree Analysis adalah suatu teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi resiko yang berperan terhadap terjadinya kegagalan. Metode ini dilakukan dengan pendekatan yang bersifat top down, yang diawali dengan asumsi kegagalan atau kerugian dari kejadian puncak (Top Event) kemudian merinci sebab-sebab suatu Top Event sampai pada suatu kegagalan dasar (root cause).

FAULT TREE ANALYSIS KAITANNYA DENGAN GERBANG LOGIKA SEDERHANA

Fault Tree Analysis merupakan metoda yang efektif dalam menemukan inti permasalahan karena memastikan bahwa suatu kejadian yang tidak diinginkan atau kerugian yang ditimbulkan tidak berasal pada satu titik kegagalan. Fault Tree Analysis mengidentifikasi hubungan antara faktor penyebab dan ditampilkan dalam bentuk pohon kesalahan yang melibatkan gerbang logika sederhana. Gerbang logika menggambarkan kondisi yang memicu terjadinya kegagalan, baik kondisi tunggal maupun sekumpulan dari berbagai macam kondisi. Konstruksi dari fault tree analysis meliputi gerbang logika yaitu gerbang AND dan gerbang OR. Setiap kegagalan yang terjadi dapat digambarkan ke dalam suatu bentuk pohon analisa kegagalan dengan mentransfer atau memindahkan komponen kegagalan ke dalam bentuk simbol (Logic Transfer Components) dan Fault Tree Analysis.

 ISTILAH-ISTILAH DALAM FAULT TREE ANALYSIS

Event = Penyimpangan yang tidak diharapkan dari suatu keadaan normal pada suatu komponen dari sistem.

Top Event = Kejadian yang dikehendaki pada “puncak” yang akan diteliti lebih lanjut ke arah kejadian dasar lainnya dengan menggunakan gerbang logika untuk menentukan penyebab kegagalan.

Logic Event = Hubungan secara logika antara input dinyatakan dalam AND dan OR.

Transferred Event = Segitiga yang digunakan simbol transfer. Simbol ini menunjukkan bahwa uraian lanjutan kejadian berada di halaman lain.

Undeveloped Event = Kejadian dasar (Basic Event) yang tidak akan dikembangkan lebih lanjut karena tidak tersedianya informasi.

Basic Event = Kejadian yang tidak diharapkan yang dianggap sebagai penyebab dasar sehingga tidak perlu dilakukan analisa lebih lanjut.

 MANFAAT DARI METODE FAULT TREE ANALYSIS

Manfaat dari metode fault tree analysis adalah:

1. Dapat menentukan faktor penyebab yang kemungkinan besar menimbulkan kegagalan.

2. Menemukan tahapan kejadian yang kemungkinan besar sebagai penyebab kegagalan.

3. Menganalisa kemungkinan sumber-sumber resiko sebelum kegagalan timbul.

4. Menginvestigasi suatu kegagalan.

 APLIKASI PROGRAM SEBAGAI PENUNJANG ANALISIS FAULT TREE ANALYSIS

Analisis pohon kegagalan merupakan proses yang kompleks sehingga sudah disiapkan perangkat lunak yang digunakan untuk analisis tersebut, misalnya : PSA pack, SAPHIRE, SALP, dan lain-lainnya. Hasil atau keluaran dari perangkat lunak ini pada umumnya berupa cut set atau minimal cut set yang dapat menyebabkan terjadinya kejadian puncak. Cut set merupakan kombinasi kegagalan kejadian dasar, sedangkan minimal cut set adalah kombinasi terkecil dari kegagalan kejadian dasar.

 FAULT TREE ANALYSIS SESUAI DENGAN HUKUM ALJABAR BOOLEAN

Perhitungan analisis pohon kegagalan sesuai dengan hukum aljabar Boolean. Pengertian tentang minimal cut set ini sangat penting dalam konsep FTA, karena minimal cut set ini berhubungan dengan komponen atau kejadian dasar yang kritis yaitu bila komponen kritis atau kejadian dasar ini terjadi maka memungkinkan terjadinya kejadian puncak.

 PENYUSUNAN POHON KEGAGALAN

Di dalam penyusunan pohon kegagalan dilakukan tahapan sebagai berikut :

1. Ditentukan kejadian atau kondisi yang tidak diinginkan sebagai kejadian puncak

2. Menganalisis penyebab terjadinya kejadian puncak secara mundur dengan menggunakan gerbang logika.

PEMBAHASAN

Berikut adalah 3 Software yang berguna untuk menganalisa kesalahan dengan menggunakan diagram pohon (FTA):

PSA PACK

PSA pack disini ialah aplikasi pendukung kinerja user untuk menganalisa kesalahan dengan keluaran berupa Cut set/minimal Cut Set yang menyebabkan terjadinya kejadian puncak Cut set : kombinasi kegagalan kejadian dasar Minimal cut set : kombinasi terkecil kegagalan kejadian dasar=> Kejadian kritis. Perhitungan : Sesuai dengan aljabar Boolean.

Penyelesaian FTA yaitu dengan beberapa tahapan :

1. Mengubah logika pohon kegagalan menjadi persamaan Boolean

2. Mereduksi persamaan Boolean menjadi bentuk sederhana

LYX

Lyx Adalah sebuah program pemroses kata (word processor) layaknya Microsoft Word dan OpenOffice.org Writer. Tetapi LyX unik, dimana pengguna hanya berkonsentrasi pada isi, bukan pada format, seperti yang dikatakan dalam intro-nya:

LyX is a program that provides a modern approach to writing documents with a computer by using a markup language paradigm, an approach that breaks with the obsolete tradition of the “typewriter concept”. It is designed for authors who want professional output quickly with a minimum of effort without becoming specialists in typesetting. The job of typesetting is done mostly by the computer, not the author; with LyX, the author can concentrate on the contents of her writing.

Contohnya, dalam LyX kita tidak bisa mengetik dua spasi secara berurutan, dua baris baru secara berurutan, atau memiliki baris yang kosong! Karena semua pengaturan tentang spacing antar paragraf, antar bagian dst sudah dibuat secara otomatis.

Keunggulan dari LyX yang paling kami suka adalah output yang konsisten – misalnya, semua paragraf dipastikan memiliki margin yang sama, semua judul dipastikan memiliki besar sama, dst. Selain itu, karena dokumen sangat terstruktur maka ada fitur untuk melakukan navigasi intra-dokumen yang sangat bagus (ada daftar judul-judul bab dan sub-bab, kita bisa meng-klik untuk pindah ke bagian tersebut dengan cepat). Setiap dokumen memiliki kelas sendiri, misalnya article atau book, dan setiap kelas sudah terformat dengan sangat baik bahkan melebihi apa yang biasa kita lakukan dengan Word. Contohnya, pada kelas book, nomor halaman sudah berada pada tempat yang tepat (di bawah saat mulai bab, di atas pada halaman lainnya). Penomoran bab dan sub-bab langsung dibuat secara otomatis.

Yang lebih keren lagi, setiap gambar dan tabel juga diberikan penomoran otomatis! Tidak seperti di Word dimana kita harus melakukan setting yang cukup repot dan tidak semua orang bisa melakukannya. Juga, seperti buku-buku profesional pada umumnya, setiap tabel maupun gambar tidak terletak di tempat kita meletakkan tabel/gambar tersebut, tetapi di awal atau akhir halaman! Dan semuanya otomatis! (fitur ini bisa dimatikan untuk tabel tertentu)

Keburukan dari LyX adalah sangat sulit (tidak bisa?) mengatur style (warna, font, dll) yang baku dari style yang sudah ada seperti judul bab, judul sub-bab, dll (walaupun untuk tulisan bukan judul bisa dilakukan). Juga sulit untuk mengatur apa-apa yang sudah di pre-format oleh Lyx, misalnya di mana penomoran halaman diletakkan, atau kata-kata otomatis yang digunakan. Seperti Chapter xxx, Figure xxx, Table xxx (dalam penomoran otomatis)... tetapi versi Bahasa Indonesia seperti Bab xxx, Gambar xxx, Tabel xxx tersedia (dengan memilih bahasa Bahasa (seharusnya Bahasa Indonesia kan???)), tetapi seperti yang sudah dikatakan kita tidak bisa mengubahnya menjadi Bagian xxx atau Figur xxx misalnya.

Kalaupun terpaksa mengubah tulisan-tulisan tersebut, harus mengubah isi filenya LyX yang pasti tidak disukai banyak orang :) Atau, export ke format HTML, OpenOffice.org, atau Microsoft Word lalu edit sesukanya (o iya, LyX juga bisa mengekspor dengan format PS dan PDF!). Sayangnya instalasi default untuk Windows tidak bisa mengekspor ke format tersebut (harus ada package yang harus di-download).

Melihat pro dan contra di atas, bisa dilihat bahwa LyX sangat cocok untuk tulisan yang sangat panjang, terstruktur, dan bersifat ilmiah, seperti karya tulis, buku (selain buku komik dan majalah!), tesis, dll. Cukup banyak pengarang atau penulis buku pasti tidak menyadari bahwa ada tool yang sedemikian bagus untuk mereka.

MICROSOFT VISIO

Microsoft Visio (atau sering disebut Visio) adalah sebuah program aplikasi komputer yang sering digunakan untuk membuat diagram, diagram alir (flowchart), brainstorm, dan skema jaringan yang dirilis oleh Microsoft Corporation. Aplikasi ini menggunakan grafik vektor untuk membuat diagram-diagramnya.

IMPLEMENTASI DAN ANALISA

IMPLEMENTASI FTA

Implementasi FTA dalam kehidupan, dalam contoh kasus nya Motor yang tidak bisa berhenti.

Motor memperoleh sumber listrik AC fase sebesar 480 V melalui pemutus (breaker), dengan pemutus yang digerakkan oleh kumparan trip dan saklar 1 dan saklar 2 dimana digerakkan oleh listrik 125 V DC. Misal kondisi yang tidak di inginkan atau sebagai kejadian puncak adalah “Motor gagal untuk berhenti “ (motor fail to stop). Kondisi ini disebabkan oleh 2 hal yaitu : “tidak ada signal ke pemutus” (no signal to trip breaker) atau “pemutus gagal untuk membuka” (breakers fail to open), sehingga kondisi ini digambarkan dengan gerbang OR. Selanjutnya “tidak ada signal ke pemutus” dianalisis disebakan karena “ tidak ada signal ke kumparan trip” (no signal to trip coil) atau “kegagalan umum dari saklar untuk menutup” (common cause failure of switches to close) atau “kumparan trip gagal diberi tenaga” (trip coil fails to energize). Dua kejadian terakhir merupakan kejadian dasar, sedangkan kejadian pertama perlu dianalisis lebih lanjut. “Tidak ada signal ke kumparan trip” disebabkan karena “ tidak ada arus yang melalui saklar 1” dan “tidak ada arus yang melalui saklar 2”, sehingga dalam kondisi ini gerbang yang sesuai adalah gerbang “AND”. Selanjutnya “tidak ada arus yang melalui saklar 1” disebabkan “kehilangan daya suplai 125 V DC” atau “saklar 1 gagal untuk menutup”, dan gerbang yang sesuai adalah gerbang “OR”. Hal ini berlaku pulauntuk kejadian “tidak ada arus yang melalui saklar.

Berikut merupakan Diagram FTA:

DIAGRAM POHON

Dari pohon kegagalan tersebut, selanjutnya diubah menjadi persamaan aljabar boolean sebagai berikut :

1. Persamaan Logika Top Down ( “+” = “OR”, “*” = “AND” ) adalah sebagai berikut :

G1 = G2 + E1

G2 = E2 + G3 + E3

G3 = G4 * G5

G4 = E4 + E5

G5 = E4 + E6

2. Substitusi

G3 = (E4 + E5) * (E4 + E6)

G2 = E2 + [(E4+E5) * (E4 + E6)] + E3

G1 = E2 + [(E4+E5) * (E4 + E6)] + E3 + E1

3. Persamaan setelah disederhanakan merupakan Minimal cut set (dipisahkan dengan tanda “+”)

G1 = E1 + E2 + E3 + E4 + E 5 * E 6

4. Probabilitas motor gagal untuk berhenti adalah :

Pr(G1) @ Pr(E1) + Pr(E2) + Pr(E3) + Pr(E4) + Pr( E 5 * E 6)

ESTIMASI PARAMETER

Estimasi Parameter Diperlukan untuk menentukan dan memberikan harga, kegagalankomponendankejadianawal, Sebagai masukankuantitatif untuk kejadian, dasar pada pohon kegagalan dan model dalam suatu analisa pohon kejadian (FTA).

Beberapa Data yang diperlukan, diantaranya :

1. Laju kegagalan (failure rate) dan kebolehjadian

2. Gagal saat dibutuhkan (demand failure probability)

3. Ketidaktersediaan pada kondisi test atau perawatan

4. Common cause failure

5. Frekuensi kejadian awal

6. Keandala manusia/operator

ANALISA PERDAUN PADA DIAGRAM

Analisa tiap daunnya dalam diagram, merupakan analisa kita kepada setiap kesalahan, maupun kesempatan kesalahan yang sudah kita buat pada diagram pohon diatas.

Analisa Sumber Data :

1. Data generik: NUREG-1150, NUREG/CR-5750, NUREG/CR-5496, NUREG/CR-5500, WASH-1400, IEEE std 500, TECDOC 478, dll

2. Pengalaman operasi

3. Data dariplant tertentu

4. Data yang termodifikasi (misal dengan Bytes)

4.1.4 KEGIATAN PSA LEVEL 1 REAKTOR RISET

Kejadian Awal :

1. Kehilangan suplai daya listrik: Kehilangan daya listrik normal

2. Insersi kelebihan reaktivitas:

• Kekritisan selama handling bahan bakar( Kesalahan pemasukan bahan bakar)

• Kecelakaan start-up

• Ketidak seimbangan posisi batang kendali

• insersi air dingin, dan lain-lain

3. Kehilangan aliran:

• Kegagalan pompa primer

• Pengurangan aliran pendingin (misal:katup gagal, pipa atau alatpenukar panas tersumbat, dll)

• Penyumbatan bahan bakar

• Kegagalan atau kesalahan eksperimen, dll

4. Kehilangan pendingin:

• Pecahnya batas pendingin primer

• Kolam rusak

• Kegagalanbeam tube atau penetrasi, dll

5. Kesalahan handling atau kegagalan peralatan/komponen:

• Kegagalan kelonsong bahanbakar

• Kekritisan dipenyimpanan bahan bakar

• Kelebihan burn-up, dll

 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN FTA

KELEBIHAN

Dari implementasi dan analisa pada contoh kasus tadi, kami dapat membuat beberapa kesimpulan dari kelebihan dan kekurangan dari analisa FTA. Berikut adalah beberapa uraian dari kami :

1. Bersifat sistematik, analisis sistem yang kompleks

2. Membutuhkan beberapa jenis keilmuan (multi disiplin)

3. Menentukan interaksi yang sangat kompleks

4. Memberikan pandangan secara kualitatif dengan mudah terhadap plant

5. Memberikan hasil secara kuantitatif yang dapat digunakan sebagai pengambil keputusan

6. Model yang dapatdigunakan untuk studi sensitivitas

7. Dapat digunakan untuk mengevaluasi sesuatu yang tidak pasti

KEKURANGAN

1. Tidak ada jaminan semua kejadian awal sudah teridentifikasi

2. Kekurangan dari model konsep dan model matematika

3. Ketidakpastian dari model parameter untuk model yang digunakan

4. Tidak cukupnya data perangkat keras dan performance manusia

 USAHA MENGATASI KEKURANGAN

1. Perlu studi sensitivitas

2. Menggunakan keputusan expert (expert judgement)

3. Perlu adanya peer review

4. Hasil dihubungkan dengan analisis keteknikan dan filosofi pertahanan berlapis(defense in depth)