De optimale foutanalysetechniek selecteren voor betrouwbare apparatuur

Leren van eerdere fouten is de beste manier om toekomstige apparatuurstoringen te begrijpen en te voorkomen. In de praktijk valt dat leerproces onder de paraplu van foutanalyse.

Deze dagen zijn er genoeg foutanalysetechnieken om uit te kiezen. Ze komen allemaal met een specifieke set voordelen, uitdagingen, en use cases. Laten we zien wat beschikbaar is, welke stappen u moet nemen, en wat de juiste technieken voor uw situatie zijn.

Wat is foutanalyse?

Foutanalyse is het proces van het verzamelen en analyseren van foutdata, meestal om de basiscorzaak van een asset malfunction/storing te identificeren. Deze informatie kan gebruikt worden om machine/onderdeelontwerp te verbeteren, onderhoudsschema's aan te passen, en onderhoudsprocessen te verbeteren. Uiteindelijk is het doel om asset betrouwbaarheid te verbeteren.

Het foutanalyseproces wordt doorgaans uitgevoerd nadat een fout al heeft plaatsgevonden. Het is een integraal onderdeel van het RCA (Root Cause Analysis) proces. Echter, het kan ook gebruikt worden om diverse factoren te bepalen die een potentiële fout kunnen veroorzaken – zodat we de juiste preventiemethoden kunnen selecteren en toepassen.

Afhankelijk van het doel, kan foutanalyse uitgevoerd worden door fabrieks- en onderhoudsingenieurs, betrouwbaarheidsingenieurs, of foutanalyseingenieurs.

Onderhoudsingenieurs voeren primaire foutanalyse uit op basis van hun kennis van de fabrieksoperaties. Als het interne team niet de vereiste expertise heeft, is het raadzaam om consultants in te huren die foutanalysediensten aanbieden.

Tot slot, betrouwbaarheidsingenieurs gebruiken verschillende foutanalysetechnieken om fouttolerantie te verbeteren en de robuustheid van hun systeem te waarborgen.

Veelvoorkomende use cases voor foutanalyse

De meest voorkomende redenen om foutanalyse uit te voeren worden hieronder besproken.

Basisvalcausussen identificeren

In veel gevallen zijn machinefouten oppervlakkige manifestaties van diepere problemen die niet tijdig zijn aangepakt. Soms leidt een combinatie van verschillende factoren tot een onverwachte storing.

Omdat storingen zo duur en verstorend zijn, moeten onderhoudsteams veel inspanning steken in het voorkomen ervan. Naast routinematig onderhoud, is het identificeren van basisvalcausussen – en het elimineren ervan – de beste manier om storingen bij te houden.

Potentiële fouten voorkomen

Een machine of systeem heeft veel onderling verbonden en interafhankelijke componenten. Deze componenten hebben niet dezelfde kans om een systeembrede storing te veroorzaken. Informatie en data over het systeem kunnen gebruikt worden om de kansen op potentiële fouten te analyseren.

Tests en simulaties kunnen uitgevoerd worden om de zwakste schakels te vinden en te verbeteren – ofwel door ontwerptweaks of door exploitatie- en onderhoudsaanbevelingen te wijzigen.

Productontwerp verbeteren

Net zoals we in de vorige alinea aanhaakten, kan foutanalyse gedaan worden om apparatuur- of onderdeelontwerp te verbeteren. Ingenieurs kunnen verschillende foutanalysetechnieken gebruiken om potentiële issues in hun ontwerpen te identificeren.

Op een meer praktische kant, kunnen ze ook destructieve testen uitvoeren om de karakteristieken van componenten en materialen te evalueren die ze van plan zijn in hun eindproduct te gebruiken.

De inzichten verkregen uit deze testen en analyses worden gebruikt om productkwaliteit te creëren of te verbeteren.

Naleving waarborgen

Regels en standaarden opgelegd door regeringen of industrieorganen vereisen vaak foutanalyse. Foutanalysemethoden worden gebruikt om te waarborgen dat het product voldoet aan de vereiste standaarden.

Aansprakelijkheidsbeoordeling

Juridische procedures gerelateerd aan fouten vereisen dat de oorzaak van een fout geanalyseerd wordt. Hetzelfde wordt gedaan als onderdeel van specifieke verzekeringsschadeclaims om te waarborgen dat de voorwaarden in het contract zijn vervuld. In dergelijke gevallen kan foutanalyse een wettelijke vereiste zijn.

Naturel kan het resultaat van foutanalyse ook gebruikt worden als bescherming tegen juridische procedures.

Stappen voor het uitvoeren van foutanalyse

Foutanalysetechnieken variëren breed op basis van de specifieke use cases. Dat gezegd hebbend, volgen stappen voor het uitvoeren van foutanalyse hetzelfde patroon.

Stap #1: Het probleem definiëren

Een goed gedefinieerde probleemstelling is essentieel voor elke diepanalyse. Foutanalyse vereist dat ingenieurs het probleem zo duidelijk en beknopt mogelijk definiëren. De probleemstelling moet details bevatten over:

• de fout die zich voordoede
• de data die verzameld moet worden
• de foutanalysetechniek die gebruikt moet worden
• de verwachtingen voor de foutanalyse (doelen)

Stap #2: Foutdata verzamelen

Alle relevante data moet verzameld worden. Dit omvat zowel kwantitatieve als kwalitatieve data.

Kwantitatieve data verwijst naar de operatiesdata, onderhoudsdata, leeftijd van de machine, etc. Het kan verkregen worden:

• uit onderhoudsrecords
• uit CMMS database of elk ander tool gebruikt om asset gezondheid en prestaties te monitoren
• door troubleshooting
• door een visuele inspectie uit te voeren (als onderdeel van foutonderzoek)

Kwalitatieve data kan niet gemakkelijk gekwantificeerd worden. Zulke data wordt verkregen door machineoperators, onderhoudstechnici, operatiemanagers, etc. te interviewen. Alle relevante data betreffende de fout moet verzameld worden.

Stap #3: Een fouttijdlijn creëren

Basiscorzaken resulteren in een kettingreactie die de oppervlakkige fouten vormt die we observeren. De verzamelde foutdata kan licht werpen op de gebeurtenissequenties die gebeurden. Met voldoende informatie kan het team dat de analyse uitvoert een fouttijdlijn creëren. Dit fungeert als een visueel en mentaal hulpmiddel voor het analyseproces.

Hopelijk zal de tijdlijn duidelijkheid verschaffen in de oorzaak-en-gevolg relatie tussen de gebeurtenissen.

Stap #4: Nuttige data selecteren en de rest verwerpen

De tijdlijn gecreëerd in de vorige stap wordt ook gebruikt om nuttige data te identificeren. Kwantitatieve en kwalitatieve data verzameld in stap #2 wordt gemapt op de gebeurtenissen in de tijdlijn. De data die een plek in de tijdlijn vindt, is nuttig voor de finale analyse.

De rest van de data kan verworpen worden omdat het niet relevant is voor de gebeurtenissen die de fout veroorzaakten. Op deze manier verspillen foutanalyseteams geen tijd en inspanning aan het analyseren van irrelevante informatie.

Stap #5: De gekozen foutanalysetechniek uitvoeren

De volgende stap is het uitvoeren van de gekozen foutanalysetechniek (we zullen ze in de volgende sectie bespreken). De geselecteerde methode hangt af van het specifieke use case, industrie, en de ervaring van foutanalyseingenieurs die de analyse uitvoeren.

Stap #6: Resultaten herzien, testen en een oplossing toepassen

Het resultaat van foutanalyse wordt in detail bestudeerd. In de meeste gevallen is het doel van foutanalyse om remedialen te implementeren die toekomstige fouten kunnen voorkomen. Verschillende voorgestelde oplossingen worden getest en de beste oplossing wordt gebruikt om het systeem/de machine te verbeteren.

Veelvoorkomende foutanalysetechnieken

Foutanalyse is geen exacte wetenschap. Het is een nieuwsgierige verkenning van de ware oorzaak achter fouten en kan als een ambacht beschouwd worden.

Toch kan foutanalyse niet zonder enige structuur gedaan worden. Door de jaren heen hebben ingenieurs een aantal technieken ontwikkeld die als framework gebruikt kunnen worden om allerlei fouten te analyseren.

De populairste foutanalysetechnieken worden hieronder besproken.

5 Waaroms

5 Waaroms vertegenwoordigt een eenvoudige methodologie gebruikt om oorzaak-en-gevolg relaties tussen gebeurtenissen te identificeren. Het is gebaseerd op het vragen "waarom" het initiële probleem gebeurde. Het eerste antwoord vormt dan de basis voor de volgende "waarom" vraag. We blijven dit vragen tot we bij iets fundamenteels of volledig buiten ons controle komen.

Aanbevolen lezing: 5 Waaroms: De Ultieme Root Cause Analysis Tool.

Fishbone Diagram/Ishikawa Diagram

Fishbone diagram (a.k.a. Ishikawa diagram) is een foutanalysetechniek die gevisualiseerd wordt in de vorm van een visgraat. De kop vertegenwoordigt het probleem dat we analyseren terwijl de botten potentiële oorzaken vertegenwoordigen.

Het hele diagram is gebaseerd op het idee dat meerdere factoren kunnen leiden tot de fout/gebeurtenis/effect die we onderzoeken. Het wordt wijd gebruikt voor procesverbetering in het medische veld, luchtvaartindustrie, en IT.

Aanbevolen lezing: Hoe de Fishbone Tool te Gebruiken voor Root Cause Analysis.

Failure modes and effects analysis (FMEA)

FMEA is een pre-emptieve foutanalysetechniek. Het wordt gebruikt om potentiële fouten te voorspellen met behulp van verleden data en toekomstige projecties. Het kijkt naar de potentiële manieren waarop een machine kan falen en de gevolgen van elke dergelijke fout.

Failure modes and effects analysis is een preventieve foutanalysetechniek waar elk deel van een systeem onder de scrutinitie van een expertteam gebracht wordt. Het fungeert als een framework om rigorese brainstormsessies te initieren.

De techniek wordt uitgebreid gebruikt in betrouwbaarheidstechniek, veiligheidstechniek, en kwaliteitscontrole.

Aanbevolen lezing: FMEA & FMECA: How To Perform Failure Mode And Effects Analysis.

Fault Tree Analysis (FTA)

Fault tree analysis maakt gebruik van booleaanse logica relaties om de basiscorzaak van de fout te identificeren. Het probeert te modelleren hoe fouten door een systeem propageren. Dit helpt betrouwbaarheidsingenieurs om goed-gedefinieerde systemen met passende redundanties te creëren waar componentfouten niet altijd cascaderen naar systeembrede fouten.

Beeldbron

FTA wordt wijd gebruikt in de luchtvaartindustrie, energieopwekking, en defensie.

Aanbevolen lezing: What Is Fault Tree Analysis And How To Perform It.

Pareto grafieken

Als vuistregel, in elk systeem, worden 80% van de resultaten (of fouten) veroorzaakt door 20% van alle potentiële redenen.

Het principe heet het Pareto-principe ( sommigen kennen het als de 80-20 regel). Deze scheefheid tussen oorzaak en effect is zichtbaar in veel verschillende verdelingen, van rijkdomverdeling onder mensen en landen tot foutorzaken in een machine.

Beeldbron

Pareto grafieken zijn kwantitatieve tools om de basiscorzaken te identificeren die het meeste fouten veroorzaken. Ze worden wijd gebruikt in scenario's waar meerdere basiscorzaken aangepakt moeten worden maar middelen schaars zijn.

Aanbevolen lezing: How to Conduct Root Cause Analysis Using Pareto Charts.

Barrière analyse

Barrière analyse is een root cause analyse methodologie die de barrières voor de veiligheid van het doel bepaalt. Hier is het doel gedefinieerd als het component of de machine of het systeem dat beschermd moet worden tegen fout.

De verschillende paden die een machinefout kunnen veroorzaken worden geïdentificeerd. Elementen in deze paden die fungeren als barrières voor veilige operatie worden bepaald. Ze worden gewijzigd om de problemen in het systeem te elimineren.

Beeldbron

Barrière analyse identificeert de belemmeringen voor succesvolle operaties. De barrières worden omzeild of geëlimineerd als resultaat. Het is een root cause analyse techniek wijd gebruikt in de IT-industrie.

Aanbevolen lezing: Voorbeeld van een Barrière Analyse voor Root Cause Onderzoeken.

Een snelle vergelijking van foutanalysetechnieken

Hieronder is een snelle tabel die FA technieken vergelijkt op basis van de tijd nodig om uw interne team te trainen om ze te gebruiken, hoe lang het duurt om elk uit te voeren, alsook de belangrijkste voordelen en beperkingen van de respectievelijke foutanalysemethoden.

Belangrijkste Uittreksels

Foutanalyse is een veelzijdig hulpmiddel dat veel doelen heeft. Het kan gebruikt worden om eerdere fouten te onderzoeken, foutmechanismen te begrijpen, en de modi van toekomstige fouten te voorspellen.

Er is geen 'one size fits all solution' om foutanalyse uit te voeren. De techniekselectie zal afhangen van het doel van de analyse, beschikbare middelen, toegang tot relevante data, en wat het foutanalyseteam weet en prefereert te gebruiken.