hata ağacı analizi, literatür araştırması ve orta ölçekli bir işletmede

HATA AĞACI ANALİZİ, LİTERATÜR
ARAŞTIRMASI VE ORTA ÖLÇEKLİ BİR
İŞLETMEDE UYGULAMA
FAULT TREE ANALYSIS, LITERATURE RESEARCH AND
APPLICATION IN A MEDIUM-SIZED ENTERPRISE
Anıl ERDOĞAN*
Özet
Günümüzde işletmeler risk değerlendirmesi yardımıyla kazaların, hataların, kayıpların ya
da bunlara sebebiyet verecek herhangi bir olayın önüne önceden geçebilmektedir. Risk
değerlendirmesi, yalnızca olumsuzlukların önüne geçmez, ayrıca bilinçli bir işletme olarak
organizasyonun her bölümündeki işletme çalışanlarına sağlıklı ve risk taşımayan bir iş sahasında
güvenli bir şekilde çalışma olanağı sağlar. Risk değerlendirme adımlarından risklerin analiz
edilmesi için kullanılan yöntemlerinden biri olan ‘Hata Ağacı Analizi’ istenmeyen bir olayın
ortaya çıkma olasılığının ve kök nedenlerinin belirlenmesi için geliştirilmiştir. Hata ağacı analizi
ortaya çıktığından beri sisteme kattığı yararlardan dolayı işletmelerin kullandığı büyük önem
taşıyan ve birçok sektöre uygulanabilen yöntemlerden birisi olmuştur. Bu makalede hata ağacı
analizi ile ilgili orta ölçekli bir firmada uygulama örneği yapılmış ve sonuçları sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Hata ağacı analizi, literatür araştırması, risk değerlendirmesi.
Abstract
In today’s world actually, enterprises have the possibility of preventing accidents, faults, losses
and incidents those are caused by these cases, with the help of risk assessment procedures
taken beforehand. Risk assessment does not only prevent problems but also provide for the
employees of the enterprise at each separate departments of a self-confident organization to
work in safe conditions in an healthy and unrisky working field. “Fault Tree Analysis” that
is one of the methods for risk assessment stages and is being used for analyzing the probable
risks, has been improved to determine the emerging of undesirable conditions and its main
causes. Since the use of ‘’Fault Tree Analysis’’ method, it became one of the most significant
methods which enterprises have successfully used and carried out in many business fields due
*
106
Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, İş Müfettişi Yardımcısı, [email protected]
ÇSGB Çalışma Dünyası Dergisi / Cilt: 3 / Sayı: 1 / Ocak-Nisan 2015 / Sayfa: 106-122
Labour World / Volume: 3 / Issue: 1 / January-April 2015 / Page: 106-122
to its benefits to the system. In this article, an application example related fault tree analysis on
a specific middle sized company was given and its conclusions were presented.
Keywords: Fault tree analysis, literature research, risk assessment.
JEL Classification: J28.
Giriş
Risk değerlendirmesi, işyerinde var olan ya da dışarıdan gelebilecek tehlikelerin belirlenmesi, bu tehlikelerin riske dönüşmesine yol açan faktörler ile tehlikelerden kaynaklanan
risklerin analiz edilerek derecelendirilmesi ve kontrol tedbirlerinin kararlaştırılması amacıyla yapılması gerekli çalışmaları ifade etmektedir (6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği
Kanunu, Madde 3, 1-ö). Yapılacak olan risk değerlendirmesinin usul ve esasları, İş Sağlığı
ve Güvenliği Kanunu’nun 10. ve 30. maddelerine dayanılarak hazırlanmış, 29.12.2012
tarihli ve 28512 sayılı Resmi Gazetede yayımlanmış olan İş Sağlığı ve Güvenliği Risk
Değerlendirmesi Yönetmeliği’nde belirtilmiştir. Risk değerlendirmesi sürecinde, çalışma
ortamına, çalışanlara ve işyerine ilişkin tehlikeler tanımlanır, riskler belirlenerek analiz
edilir (risklerin etkileri ölçülür), risklerin kontrolü için alınacak önlemler seçilir ve yapılan
çalışmalar belirli hususları kapsayacak şekilde dokümante edilir.
Toplanan bilgi ve veriler ışığında belirlenen riskler; işletmenin faaliyetine ilişkin özellikleri, işyerindeki tehlike veya risklerin nitelikleri ve işyerinin kısıtları gibi faktörler ya da
ulusal veya uluslararası standartlar esas alınarak seçilen yöntemlerden biri veya birkaçı bir
arada kullanılarak analiz edilir (İş Sağlığı ve Güvenliği Risk Değerlendirmesi Yönetmeliği,
Madde 9, 2). Risk analizi yöntemlerinden biri olan hata ağacı analizi ağaç tabanlı teknikler
içinde yer almaktadır.
Yapılan çalışmada bir sonraki bölümde hata ağacı analizi ile ilgili literatür araştırması sunulmuştur. İkinci bölümde hata ağacı analizi tanıtımı, üçüncü bölümde bir önceki bölümde
anlatılan hata ağacı analizi ile ilgili uygulama örneği anlatılmıştır. Makale, yapılan çalışma
ile ilgili bir sonuç bölümüyle bitmektedir.
1. Literatür Araştırması
Hata ağacı analizinin tarihsel gelişimi, dört evrede ele alınarak anlatılmaktadır. Evreler
sırasıyla, başlangıç yılları (1961-1970), eski yılları (1971-1980), orta yılları (1981-1999)
ve son olarak şimdiki yılları (2000-2014) şeklinde sunulmaktadır.
Başlangıç yıllarında, Bell laboratuvarlarından A. Mearns ile H. Watson (1961), hava kuvvetleri için yeraltında saklanan kıtalararası roketlerin uzaya gönderilme kontrol sistemlerinin değerlendirilmesini yapmak için bu tekniği oluşturmuştur. Boeing’den Dave Haasl
(1963) hata ağacı analizinin müthiş sistemli bir güvenlik analizi yöntemi olduğunu kabul
etmiştir. Hata ağacı analizinin ilk büyük kullanımı (1964-1967, 1968-1999) Boeing tarafından yeraltında saklanan kıtalararası roket sisteminin değerlendirilmesi içindir. Hata ağacı
analizi üzerine ilk teknik makale 1965 yılında Seattle’da birinci sistem güvenliği konfe107
ransında sunulmuştur. Boeing ticari hava araçlarının değerlendirilmesinde ve tasarımında
hata ağacı analizini kullanmaya başlamıştır (1966). Boeing 12 fazlı hata ağacı simülasyon
programını 1969’da geliştirmiştir. Ardından hata ağacı analizi havacılık ve uzay sanayi
endüstrisi için geliştirilmiştir (Ericson, 1999).
Eski yıllarında, yani 1971 ve 1980 yılları arasında, nükleer enerji endüstrisi için geliştirilmiştir. Enerji endüstrisi kodları ve algoritmaları geliştirmiş, değerini arttırmıştır. Prepp/
kitt, SETS, FTAP, importance and COMCAN bazı tanınan yazılım kodları tanınmıştır
(Ericson, 1999).
1981 ve 1999 yılları arasındaki hata ağacı gelişmelerine gelecek olursak, kullanımı, nükleer
enerji endüstrisiyle uluslararası olmaya başlamıştır. Daha başka değerlendirme algoritmaları ve kodlar geliştirilmiştir. Kodlar ve algoritmalar ile ilgili teknik makaleler yazılmıştır.
Yazılım toplumunda güvenlik için kullanılmıştır (Ericson, 1999). İlk defa hata ağacı analizinde kanıt teorisinden (evidence theory) yararlanmayı önermiştir (Guth, 1991:563-570).
Kimya endüstrisi için geliştirilmiştir. Birçok ülkede birçok sistemde kullanılmaya devam
edilmiştir. Bilgisayarlar üzerinde yüksek kalitede hata ağacı ticari kodları 1996’da oluşturulmuştur (Ericson, 1999). Erken tasarım aşamasında sistem hatası mekanizması hakkında
tam bilgi sahibi olunmadığı birçok durumda sistem güvenilirliği ve temel olayların önem
indeksini hesaplamak için yeni bir prosedür önermiş ve bulanık küme teorisini sisteme uygulamıştır (Pan ve Yun, 1997:569-572). Hata ağacı analizi, robot üretme ve işletme bilimi
ile yazılım endüstrisi için 1998 yılında geliştirilmiştir (Ericson, 1999). İnsan hatası değerlendirmesi için hata ağacı analizi kullanılarak tabanca üretimi yapan bir fabrikada uygulama çalışması yapılmıştır. Sonuç olarak hata ağacı analizi ile tabanca üretiminde olası insan
hatası yüzde olarak bulunmuştur (Kurt, 1999:613-624). Kesin olmayan, muğlak olaylar
düşünülerek bulanık kümeler kullanılarak melez hata ağacı analizi yapılmıştır. Bir hava
aracı kanat delme sisteminde beklenilmeyen robot hareketinin emniyet problemi, teklif
edilen metodu kullanarak analiz edilmiştir (Lin ve Wang, 1997:205-213).
Son zamanlarda yapılan çalışmalara gelecek olursak, yani 2000 ve 2014 yıllarında, M.
Cepin ve B. Mavko, 2001 yılında dinamik hata ağacı adında yeni bir metot sunmuştur.
Klasik hata ağacı analizinin zaman gerekliliklerini ekleyerek uygulamada risk bilgisi için
bir aralık önererek onu geliştirmiştir. Aynı zamanda çalışmalarına olay ağacını da entegre
etmiştir (Cepin, 2001:83-91). E. N. Dizdar, sistem güvenilirliği için hata ağacı analizini uygulamıştır. Hata ağacının kapsamını göstermek için 2003 yılında, ana yol-tali yol
birleşiminde iki arabanın çarpışması şeklinde bir trafik kazasını Relex 7.6 programını
kullanarak analiz etmiştir. Analiz sonucuna göre de yılda 6000 arabanın olduğu birleşim
yerlerinde, 6-7 kaza meydana gelmesi beklenmektedir sonucuyla bir oran bulunmuştur
(Dizdar, 2003:35-40). F. I. Khan ve ark., kimya endüstrisinde kaza-olasılıklı hata ağacı
analizi sisteminden geri besleme temel alınarak güvenlik yönetimi için 2001 yılında yeni
bir metodoloji olan SCAP tekniğini (S:safety, C and A: credible accidents, P: probabilistic FTA) geliştirmiştir (Khan ve ark., 2001:23-56). Sistemin doğru ve etkili analizinin
yapılması için ikili karar diyagramları kullanarak hata ağacı analizi yapmıştır (Reay ve
Andrews, 2002:45-56). Analiz stratejisinin, verilmiş herhangi bir hata ağacı için ikili karar
diyagramları elde etmeyi, olasılığı artırmak için hedeflemiş ve basitleştirme işlemleriyle
108
orijinal hata ağacına denk ağaç üretmiştir. Frekans aralıkları ve olasılık kullanarak tesis
güvenliği süreci için yarı-kantitatif hata ağacı analizi, U. Hauptmanns tarafından yapılmıştır (Hauptmanns, 2004:339-345). Uygulamayı bir tank sistemiyle göstermiştir. A. Ejlali ve
S. G. Miremadi, hata ağacı analizi için Monte Carlo benzetim temelli yaklaşım sunmuştur
(Ejlali ve Miremadi, 2004:1017-1028). Monte Carlo simülasyonu çok sayıda yüksek seviyede güvenilirlik parametrelerini tahminini gerektireceğinden ve yoğun hesaplamalar nedeniyle zaman alıcı olduğundan çalışmada hızlandırılarak kullanılmıştır. D. Yuhuaa ve Y.
Datao, bulanık hata ağacı analizi ile petrol ve gaz iletim boru hatları hata olasılığının tahminini yapmıştır (Yuhuaa ve Datao, 2005:83-88). Santiago ve ark., klasik hata ağacındaki
sistematik hatalar üzerine bir çalışma yapmıştır (Santiago ve ark., 2006). Bilgisayar destekli hata ağacı için bir metodoloji geliştirmiştir (Ferdous ve ark., 2007). Bu metodoloji hata
ağacı geliştirme, minimum cutset tespiti, cutset optimizasyonu ve olasılık analizi içermektedir. Dahası sistemin duyarlılık analizini yapma imkânı sağlamıştır. Bilgisayar destekli
hata ağacı analizi, kolay kullanımlı bir yaklaşımdır, güvenilir sonuçlar verir aynı zamanda
doğrulama ve analizlerin tekrarlanabilmelerini kolaylaştırır. Bu sayede hata ağacı analizi
ve nicel risk analizinin genel sonuçları geliştirilmiştir. Ferdous ve ark., bilgisayar destekli
hata ağacı için bir metodoloji geliştirdikten sonra bilgisayar destekli bulanık hata ağacı
üzerine çalışmıştır (Ferdous ve ark., 2009:217-226). Aynı zamanda, bir durum çalışmasıyla bulanık ağırlıklı bir indeksin kullanımını gösterip (sistem için olasılıklı risk analizi)
duyarlılık analizinde cutsetlerin önemini ölçmüş ve değişikliği tasarlamıştır. Rao ve ark.,
olasılıklı güvenlik değerlendirmesinde Monte Carlo simülasyonu kullanarak dinamik hata
ağacı analizi yapmıştır (Rao ve ark., 2009:872-883). Markov modeli de sadece üstel hatayı
ve onarım dağıtımları için uygulanmıştır. Hata ağacı analizini kullanarak üretim ve iletim
sistemlerinin güvenilirlik değerlendirmesini yapmıştır (Hong ve Lee, 2009:2810-2817).
Makalelerinde Tayvan’da bileşik bir sisteme, önerilen yöntem ile bir örnek çözülerek simülasyon sonuçlarını bulmak için hizmet verilmiştir. Simülasyon sonuçları, Siemens PTI
PSS/E TPLAN yazılım paketi tarafından doğrulanmış, teklif edilen metodun, büyük ölçek
güç sistemleri için uygulanabilir olduğu gösterilmiştir. Volkanovski ve ark., güç sistemi
güvenilirlik analizi için hata ağacı analizi yaklaşımı kullanarak yeni bir yöntem geliştirmiştir (Volkanovski ve ark., 2009:1116-1127). Metot, güç sisteminin her yük noktası için
oluşturulan hata ağacını temel almıştır. Hata ağaçları, jeneratörlerden özel yük noktalarına
enerji akışının kesintileriyle ilgilidir. Sonuç olarak güç sisteminin güvenilirliği değerlendirilmiş, kalitatif ve kantitatif olarak sistem güvenilirliğine güç sağlaması için katkıda bulunan ana faktörler tespit edilmiştir. Vaurio, sistem hatası sayımı, arıza teşhisi, sistem hatası
yoğunluğu, yapılandırma kontrolü ile ilgili birkaç yeni sınır geliştirmek için hata ağacı tekniklerini kullanmıştır (Vaurio, 2010:99-107). Heo ve Park, nükleer santral fabrikalarında,
tesisin dengesini sağlayan bakım işleri sırasında meydana gelen insan hatalarının nitel ve
nicel sonuçlarını tahmin etmek için bir çerçeve önermiştir (Heo ve Park, 2010). Marquez
ve ark., makalelerinde yeni Bayesian şebeke algoritma taramasının nasıl olduğunu, başarısızlık dağılımlarına zamanı modellemesini ve karmaşık sistemlerin güvenilirlik analizin
basit birleştirilmiş bir yolla performansını göstermiştir (Marquez ve ark., 2010:412-425).
Duyarlılık, belirsizlik, tanı analizi, arızaların nedenleri ve garanti analizi de bu çerçevede
gerçekleştirilmiştir. Abazi ve ark., makalelerinde tanımlanmış dinamik hata ağacı sayesin109
de arızaları filtrelemek için yeni bir yaklaşım sunmuştur. Mevcut kapıların oluşabilecek
olayların bütün türlerini modellemek için yeterli görmemiş ve PANDW, COUNT ve DUR
olarak adlandırılan yeni kapılar geliştirerek bu kapılar ile sistemin bütününün simülasyonunu olanaklı hale getirmiştir (Abazi ve ark., 2011:257-266). Khakzad ve ark., çalışmalarında yeni bilgilerin ışığında hem kaza-olay olasılık tahmini ve güncellenmesi hem de
BNs kullanımını göstermiştir. Ayrıca, kaza analizi ve risk değerlendirmesinde yaygın olan
bazı belirsizlik türlerinin yakalanması için çeşitli modelleme teknikleri üzerinde durmuştur
(Khakzad ve ark., 2011:925-932). Xia ve ark., kontrolden çıkmış lokomotif kazasına neden
olan faktörler kapsamlı analiz etmiştir. Bu analiz insan, makine, çevre ve yönetim olmak
üzere dört bakış açısını içermektedir. Hata ağacı analizi (FTA) prensibini kullanarak, kontrolden çıkmış lokomotif kazasına ilişkin hata ağacı kaza araştırmasından sonra kurulmuştur. Kazaya karşılık gelen formüle dayanarak yazarlar, her bir temel olayın yapısının önem
katsayısını hesaplanmıştır. Olayların neden sonuç analiz ederek, minimal path setleri elde
edilmiştir ve yapı önem sırası da elde edilmiştir. Kaza nedenleri sistematik olarak analiz
edilmiş ve ilgili güvenlik önlemleri önerilmiştir (Xia ve ark., 2012:38-42). Bu yazıda, nitel
hata ağacı analiz tekniği ile ham petrol tankı yangın ve patlamasının çeşitli olası nedenleri
tespit edilmiş ve bir ham petrol tankı yangın ve patlaması için hata ağacı inşa edilmiştir
(Wang ve ark., 2013:1390-1398). Zhang ve ark., açık işletme madenciliğinde yük kamyonları ile ilgili ölümcül kazaların hata ağacı analizi kullanılarak incelenmesinde kök nedenleri
belirlemiştir (Zhang ve ark., 2014:106-117).
2. Hata Ağacı Analizi
Bu analiz adını, sistemin bozulmasına neden olabilecek hatalara ulaşılmasına kılavuzluk
eden ağaç şeklindeki grafik yapısından almaktadır. Hata Ağacı Analizi ağaç tabanlı bir
analizdir. Orijini, 1962 yılında Bell Telephone Industries tarafından Minutemen Kıtalararası Balistik Füze Kontrol Sistemi’nin güvenlik değerlendirmesinin yapılabilmesi için
geliştirilen bir tekniğe dayanmaktadır (Taşan, 2006:24).
Browing (1976)’ ya göre olasılıklı risk analizinde yaygın olarak kullanılan hata ağacı analizi, belirli bir kaza üzerinde odaklanarak o kazanın nedenini belirlemek üzere sistem geliştirmeyi amaçlayan bir yöntemdir. Yöntem kazayı oluşturan ekipman kusurlarına ve insan
hatalarına göre parçalara ayırarak inceler. Uygulama çalışmalarına kazadan veya önlenmesi gereken ve istenmeyen olaydan başlanır ve olayın sebepleri araştırılır. Bu nedenle bu
yöntem “geriye doğru düşünme” tekniği olarak bilinir. Hata ağaçları, grafiksel bir model
olup, incelenen kazaya neden olabilecek ekipman ile insan hata ve kusurlarının kombinasyonlarını gösterir (Özsu, 1999:42).
Hata ağacı analizi, kök neden analizi, risk değerlendirmesi ve güvenlik tasarımı için uygulanır. Kök neden analizi içinde, istenmeyen olaya yol açan tüm ilgili olay ve durumlara
bakılır, paralel ve seri olay kombinasyonları araştırılır ve birçok karışık iç olayı içeren
model oluşturulur. Risk değerlendirmesi içinde, risk seviyesini hesaplamak, kritik güvenlik bileşenlerini, fonksiyonlarını tanımlamak ve tasarlanan değişikliklerin etkisini ölçmek
bulunur. Güvenlik tasarımında amaç, gerekenlere uymayı göstermek, nerede güvenlik ge110
reksinimi ihtiyacı olduğunu göstermek, zayıf noktaların veya hataların potansiyelini hesaplamak ve tanımak son olarak da yaygın hataları saptamaktır (Ericson, 1999).
Hata ağacının kapsamında başarısızlıklar, hatalı olaylar, normal olaylar, çevresel etkiler,
sistemler, alt sistemler ve bileşenler, sistem elemanları (yazılım, donanım, insan, talimatlaryönergeler), zaman (görev zamanı, tek aşama, çok aşama) bulunmaktadır (Ericson, 1999).
Hata ağacı analizi her tehlikenin varlığında uygulanmaz, yalnızca kritik olan güvenlik tehlikeleri için yapılır. Ayrıca, müşteri tarafından istenildiğinde, sertifika için gerektiğinde,
ürün yüksek risk içerdiğinde, kaza, hadise, anormal olay araştırması yapılmak istendiğinde,
kritik güvenlik sistemi için güvenlik durum detayını yapmak istendiğinde, düzeltici hareketleri değerlendirmek veya seçenekleri tasarlamak için, güvenlik bariyerlerinin etkilerini
değerlendirmek için, olayın kök sebeplerini bilme gerekliliği olduğunda, kritiklik, önemlilik, olasılık ve risk değerlendirmek istendiğinde, güvenlik aygıtları için en iyi yerleşim
araştırıldığında uygulanabilir (Ericson, 1999).
Hata Ağacı Analizinin ana hedefleri, herhangi bir sistemin güvenirliğinin tanımlanması,
herhangi bir probleme etki eden karmaşık ve birbirleri ile karşılıklı ilişki içinde bulunan
olumsuzlukların belirlenmesi ve bu olumsuzlukların oluşma olasılıklarının değerlendirilmesi, herhangi bir sistemde kendini tehlike olarak hissettiren tüm problem veya olumsuzlukların sistematik olarak ortaya konulmasıdır. Hata Ağacı Analizi 3 temel adımda uygulanır (Özkılıç, 2005:126-132). Bu adımlar, sistem analizi, hata ağacının oluşturulması ve
hata ağacının değerlendirilmesidir. Hata ağacı analizinde birçok sembol kullanılmaktadır.
Bu makale kapsamında kullanılan semboller ve anlamları Tablo 1’de gösterilmiştir.
Tablo 1: Kullanılan Semboller ve Anlamları
Sembol
A
B
A
B
İsim
Tip
Açıklama
Düğüm Metin Kutusu -
Tüm FT düğümlerinde metni içerir. Metin kutunun içerisine
yazılırken sembol kutunun altına yazılır.
Birincil Hata (Arıza,
Başarısızlık)
Temel
olay
Temel bileşen hatası; bir bileşenin birindi, içsel, hata modu.
Bir rastgele hata olayı.
İkincil Hata
Temel
olay
Harici nedenlerle olan hata veya hata modu. ikincil hata
istenirse daha ayrıntılı olarak geliştirilebilir.
-
Girdilerin tamamı birlikte oluşması durumunda çıktı oluşur.
P = PA . PB = PAPB (2 girişli kapı)
P = PA. PB . PC= PAPB PC (3 girişli kapı)
VE
Kapısı
VEYA
Kapısı
Girdilerin en az birisi oluşursa çıktı oluşur.
-
P = PA + PB - PA PB (2 girişli kapı)
P = (PA + PB + PC ) - (PAB +PAC +PBC ) + (PABC ) (3 girişli kapı)
111
Hata Ağacı Analizi hem kalitatif hem de kantitatif bir analizdir. Kantitatif analizde, hata
ağacı analizi diyagramında, listelenmiş faktörlerin, olayın veya problemin oluşabilirliğinin
gerçekten ortaya konulabileceğinden ve her bir faktör veya alt faktörün pratikte ortaya
konabileceğinden emin olunmalıdır. Kantitatif analiz ile hatanın olasılığı belirlenir, hatanın olasılığı ile güvenilirlik arasındaki ilişki kurulur ve mantık kapısından diğer mantık
kapısına yayılma tespit edilir. Kalitatif analiz ile de hatanın olasılığının değerlendirilmesinin yapılması ve daha iyi sonuç alabilmek, sistemdeki asıl hataları tespit edebilmek için
“Minimal cut set” değerlendirmesi yapılarak “Azaltılmış Hata Ağacı-Mantık Eşit Hata
Ağacı”nın tespit edilmesi ve “path set” değerlendirilmelerinin yapılması gerekir. Bir “Minimal Cut Set” hepsi oluştuğu takdirde, zirve olayının meydana gelmesine neden olan asgari hata ağacı grubudur. Minimal Cut Set uygulaması yapılırken Boolean Matematiğinin
bilinmesi gerekmektedir. Boolean matematiği kuralları Tablo 2’de gösterilmiştir. Teorem
kullanılarak cut set, minimal cut set’e indirgenir (Özkılıç, 2005:126-132). Bir “Path Set”,
hata ağacını başlatan bir gruptur ki, meydana gelmediği takdirde zirve olay garanti olarak
meydana gelmez. Bu makalede hata ağacının çözümünde paket program kullanıldığından
indirgeme ve hesaplama işlemleri bu program ile yapılmıştır.
Tablo 2: Boolean Matematiği Kuralları
TEOREM
T1: Değişebilirlik (Commutative) Kanunu
a)
A+B=B+A
b)
A.B=B.A
T2: Birleşme (Associative) Kanunu
a)
(A+B)+C=A+(B+C)
b)
(A.B).C=A.(B.C)
T3: Dağılma (Distributive) Kanunu
a)
A. (B+C)=A.B+A.C
b)
A+(B.C)=(A+B).(A+C)
T4: Özdeşlik (Identify) Kanunu
a)
(A+A)=A
b)
A.A=A
T5: Fazlalık (Redudance) Kanunu
a)
A.(A+B)=A
T6: Soğurma (Absorpsiyon) Kanunu
a)
(A.B)+A=A
b)
(A+B).B=B
T 7: Morgan Kanunu
a)
(A+B)=A.B
b)
(A.B)=(A+B)
Kaynak: ÖZKILIÇ, Ö., İş Sağlığı ve Güvenliği, Yönetim Sistemleri ve Risk Değerlendirme Metodolojileri, TİSK, Ankara, 2005, 126-132.
112
Hata ağacı analizi süreci sistem hayat çevriminin her aşamasında kullanılabilir. Hata ağacı
tekniğinin zaman ve maliyet tasarrufu sağlayan önemli bir özelliği; sadece istenmeyen olaya neden olan sistem elemanlarının göz önünde bulundurulmasına ihtiyaç duymasıdır. Hata
ağacı analizinin sonuçlarının kullanım alanları aşağıdaki gibidir:
•
Tasarımın oluşturulan güvenlik gereksinimlerine uygunluğunun doğrulanması,
•
Tasarımın güvenlik gereksinimlerini sağlamayan eksikliklerinin tanımlanması,
•
Ortak mod (neden) başarısızlıklarının (common mode (cause) failures) tanımlanması,
•
Tanımlanan tasarım güvenlik eksikliklerini elimine eden veya azaltan önleyici tedbirlerin geliştirilmesi,
•
Geliştirilen önleyici tedbirlerin yeterliliğinin değerlendirilmesi,
•
Bir sonraki tasarım aşaması için güvenlik gereksinimlerinin belirlenmesi veya uygun
bir şekilde modifikasyonu.
3. Hata Ağacı Analizinin Orta Ölçekli Bir İşletmede
Uygulanması
Uygulama çalışması için boru tipli radyant ısıtıcı ve doğalgaz basınç düşürme istasyonu
üretimi yapan bir firma seçilmiştir. Firmada üretilen ürünlerden radyant ısıtıcı hata ağacı
analizi için ele alınmıştır.
Boru tipli radyant ısıtıcının valf, beyin, switch, namlu, fan, bek (yanma başlığı) ve elektrot montaj plakası, montaj kutusu gibi birçok ana parçası bulunmaktadır. Firma bu ana
parçalardan namlu, bek (yanma başlığı) ve elektrot montaj plakasının üretimini kendi bünyesinde yapmaktadır. Bu yüzden bu çalışmada, bu üç ana parçanın üretimindeki hatalar ele
alınmış, radyant ısıtıcı imalatı sırasında sistemin bozulmasına neden olabilecek hatalara
ulaşılması için sayılan bu parçaların kök sebepleri tanımlanıp risk analizi yapılmıştır.
Hata ağacı analizinin uygulaması, “Relex 2009 Evaluation” paket programında yapılmıştır.
Sisteme istenmeyen olay girilmiş, ardından bu istenmeyen olayı doğuran kök olaylar mantık kapılarıyla bağlanmıştır.
Yanma başlığı için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluşturulması
sırasıyla Şekil 1 ve Şekil 2’de gösterilmiştir.
113
Şekil 1: Yanma Başlığı İçin Ağaç Yapısı
Şekil 2: Yanma Başlığı İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının Oluşturulması
114
Namlu için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluşturulması sırasıyla
Şekil 3 ve Şekil 4’te sunulmuştur.
Şekil 3: Namlu İçin Ağaç Yapısı
Şekil 4: Namlu İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının Oluşturulması
115
Elektrot montaj plakası için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluşturulması sırasıyla Şekil 5 ve Şekil 6’da gösterilmiştir.
Şekil 5: Elektrot Montaj Plakası İçin Ağaç Yapısı
Şekil 6: Elektrot Montaj Plakası İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının
Oluşturulması
116
Hata ağacı yapısı oluştuktan sonra, bu çalışmada Dizdar (2003:35-40)’ın, sistem güvenilirliği için hata ağacı analizini uyguladığı çalışmasında kullandığı aşağıdaki şekildeki
olasılık skalası (Şekil 7) ve sistemdeki arıza kayıt formları da kullanılarak temel olayların
olasılıkları sisteme girilmiştir.
Şekil 7: Olasılık Skalası
Kaynak: DİZDAR, E. N., Fault Tree Analysıs for System Reliability, Teknoloji, Yıl 6, Sayı 3-4, 2003, 35-40.
Girilen olasılıklara örnek olarak elektrot montaj plakası olasılık değerlerinin sisteme girilmesi Şekil 8’de gösterilmiştir. Belirtilen olasılık skalaları kullanıldığından programdaki
girdi tipi ‘constant probability’ olarak belirlenmiştir. Ardından programda ‘input value’
değerlerine olasılık değerleri girilmiştir.
Şekil 8: Elektrot Montaj Plakası Olasılık Değerlerinin Sisteme Girilmesi
117
Uygulama çalışmasının en sonunda radyantın üretilen üç parçası için hata olasılığı değerleri bulunmuştur. Örnek olarak elektrot montaj plakası için hata olasılığı değerinin kullanılan paket programda hesaplanması Şekil 9’da ve bulunan hata olasılığı değeri Şekil 10’da
görünmektedir.
Şekil 9: Elektrot Montaj Plakası İçin Hata Olasılığı Değerinin Kullanılan Paket
Programda Hesaplanması
Şekil 10: Elektrot Montaj Plakası İçin Bulunan Hata Olasılığı Değeri
118
Namlu ve bek (yanma başlığı) için bulunan hata olasılığı değerleri sırasıyla Şekil 11 ve
Şekil 12’de gösterilmiştir.
Şekil 11: Namlu İçin Bulunan Hata Olasılığı Değeri
Şekil 12: Bek (Yanma Başlığı) İçin Bulunan Hata Olasılığı Değeri
119
Namlu için olasılık değeri 0.21; yanma başlığı için 0.2343; elektrot montaj plakası için de
0.0697 çıkmıştır. Tüm radyant düşünüldüğünde de bu oran, üretilen üç yarı mamulün VE
mantık kapısı ile bağlı olmasından dolayı 0.0034 çıkmıştır (Şekil 13).
Sonuç olarak eğer 1000 radyant üretiliyorsa namlu, yanma başlığı ve elektrot montaj plakası parçaları dolayısıyla bu radyantların yaklaşık 4 tanesinin hatalı bir şekilde ortaya çıkma
olasılığı vardır.
Şekil 13: Radyant İçin Program Sonucunda Bulunan Olasılık Değeri
Uygulama çalışması sonucunda olasılık değeri en yüksek olan dal için iyileştirme çalışmaları yapmak ilk hedef olarak belirlenebilir. Bunun yanında önem ölçüleri kullanılarak hangi
temel olayın istenmeyen olaya etkisinin daha fazla olduğu bulunarak bu olay ile ilgili faaliyetlerde geliştirmelere ya da yenilemelere gidilebilir. Diğer hedefler, imalat için talimatlar
yenilenmeli, üretimin tüm aşamalarında daha çok dikkat edilmeli, hatalar azaltılmalıdır,
radyantın fabrika bünyesinde üretilen üç parçasının imalleri, üretim talimatlarına uygun
yapılmalıdır.
Üretimi yapılan parçaların kalite kontrol aşamaları atlanmamalıdır, üretimde birincil olarak kullanılan kaynak makinesi, torna, freze vs. makinelerin bakımları aksatılmamalıdır ve
özellikle üretimde çalışan personellere eğitim verilmelidir gibi önerilerle üretim sistemi
iyileştirilebilir.
Sonuç
Sonuç olarak işletmeler herhangi bir ürüne ilişkin üretim risklerini bulmak, kaza, hadise,
anormal olay araştırması yapmak için vs. hata ağacı analizini kullanarak olumsuzlukların
köküne inebilir ve hata ağacı analizi sonucunda elde edilen değerlere göre geleceği planlayabilir. Ayrıca hata ağacı analizi çalışmalarında daha çok olayı kapsayan ağaçları çözebi120
lecek ya da bulanık hesaplamalara olanak tanıyan programlar kullanılarak daha kapsamlı
analizler yapılabilir. Bu analizlere ek olarak hata ağacındaki tüm olayların önemleri, en tepedeki istenmeyen olayın olasılığına katkıları açısından değerlendirilebilir. Bu sayede tasarım iyileştirmelerinde kullanılacak kaynağın etkin şekilde dağıtılması sağlanmış olacaktır.
Kaynakça
6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu, Madde 3, 1-ö, (20.06.2012)
ABAZI, Z.S., LEFEBVRE, A. ve DERAİN, J.P., A Methodology of Alarm Filtering Using Dynamic
Fault Tree, Reliability Engineering and System Safety 96, 2011, 257–266.
BROWING, R.R., Human Factors in the Fault Tree, Chemical Engineering Progress, 1976, Vol. 72(6).
CEPİN, M. ve MAVKO, B., A Dinamic Fault Tree, Reliability Engineering and System Safety 75, 2002,
83-91.
DİZDAR, E. N., Fault Tree Analysıs For System Reliability, Teknoloji, Yıl 6, Sayı 3-4, 2003, 35-40.
EJLALİ, A. ve MİREMADİ, S. G., FPGA-based Monte Carlo Simulation for Fault Tree Analysis, Microelectronics Reliability 44, 2004, 1017–1028.
ERICSON, Clif, http://www.fault-tree.net/tutorials.html, (Erişim Tarihi: 17.02.2014).
FERDOUS, R., KHAN, F. I., VEİTCH, B. ve AMYOTTE, P. R., Methodology for Computer Aided Fuzzy Fault Tree Analysis, Process Safety and Environmental Protection 87, 2009, 217–226.
FERDOUS, R., KHAN, F. I., VEİTCH, B. ve AMYOTTE, P. R., Methodology for Computer-Aıded
Fault Tree Analysıs, Trans IChemE, Part B, January, 2007.
GUTH, M. A., A Probability Foundation for Vagueness and Imprecision in Fault Tree Analysis, IEEE
Trans. Reliability, Vol.40, No.5, 1991, 563-570.
HAUPTMANNS, U., Semi-Quantitative Fault Tree Analysis for Process Plant Safety Using Frequency
and Probability Ranges, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 17, 2004, 339–345.
HEO, G. ve PARK, J., A Framework for Evaluating the Effects of Maintenance-Related Human Errors in
Nuclear Power Plants, Reliability Engineering and System Safety, 2010.
HONG, Y. ve LEE L., Reliability Assessment of Generation and Transmission Systems Using Fault-Tree
Analysis, Energy Conversion and Management 50, 2009, 2810–2817.
http://www.relex.com/products/faulttree.asp?gclid=CK-g8qGrnaECFUMsDgod-Ba_xg, (Erişim Tarihi:
17.02.2014).
İş Sağlığı ve Güvenliği Risk Değerlendirmesi Yönetmeliği, Madde 9, 2, (29.12.2012)
KHAKZAD, N., KHAN, F. ve AMYOTTE, P., Safety Analysis in Process Facilities: Comparison of
Fault Tree and Bayesian Network Approaches, Reliability Engineering and System Safety 96, 2011,
925–932.
KHAN, F. I., IQBAL, A., RAMESH, N. ve ABBASİ, S.A., SCAP: A New Methodology For Safety Management Based on Feedback from Credible Accident-Probabilistic Fault Tree Analysis System, Journal
of Hazardous Materials A87, 2001, 23–56.
KURT, M., İnsan Hatası Değerlendirmesi ve Bir Endüstriyel “Hata Ağacı Analizi” Uygulaması, G.U.
Journal of Science , Vol:12 , No:3, 1999, 613-624.
121
LİN, C. ve WANG, M. J., Hybrid Fault Tree Analysis Using Fuzzy Sets, Reliability Engineering and
System Safety 58, 1997, 205-213.
MARQUEZ, D., NEİL, M., ve FENTON, N., Improved Reliability Modeling Using Bayesian Networks
and Dynamic Discretization, Reliability Engineering and System Safety 95, 2010, 412–425.
ÖZKILIÇ, Ö., İş Sağlığı ve Güvenliği, Yönetim Sistemleri ve Risk Değerlendirme Metodolojileri, TİSK,
Ankara, 2005, 126-132.
ÖZSU, M., Hava Araçlarındaki Kazalara Hata Ağacı Analizi Yöntemi Uygulanarak Kaza Nedenlerinin
Belirlenmesi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 1999, 42.
PAN, H. ve YUN, W., Fault Tree Analysis with Fuzzy Gates, Computers ind. Engn 8 Vol. 33, Nos 3-4,
1997, 569-572.
RAO, K.D., GOPİKA, V., SANYASİ Rao, V.V.S., KUSHWAHA, H.S., VERMA, A.K. ve SRİVİDYA,
A., Dynamic Fault Tree Analysis Using Monte Carlo Simulation in Probabilistic Safety Assessment,
Reliability Engineering and System Safety 94, 2009, 872–883.
REAY, K. A. ve ANDREWS, J., A Fault Tree Analysis Strategy Using Binary Decision Diagrams, Reliability Engineering and System Safety78, 2002, 45–56.
SANTIAGO, I. B., FAURE, J.M., ve PAPADOPOULOS, Y., Includıng Systematıc Faults into Fault Tree
Analysıs, IFAC Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes, Beijing, 2006.
TAŞAN, K., Bir Risk Değerlendirme ve Güvenilirlilik Metodu Olarak Hata Türü ve Etkileri Analizi
(HTEA) Yöntemi: Bir Otomotiv Yan Sanayi İsletmesinde Uygulanması, Dokuz Eylül Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, 2006, 24.
VAURİO, J. K., Ideas and Developments in İmportance Measures and Fault-Tree Techniques for Reliability and Risk Analysis, Reliability Engineering and System Safety 95, 2010, 99–107.
VOLKANOVSKİ, A., CEPİN, M. ve MAVKO, B., Application of The Fault Tree Analysis for Assessment of Power System Reliability, Reliability Engineering and System Safety 94, 2009, 1116–1127.
WANG, D., ZHANG, P. ve CHEN, L., Fuzzy Fault Tree Analysis for Fire and Explosion of Crude Oil
Tanks, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 26, 2013, 1390-1398.
XIA, M., LI, X., JIANG, F. ve WANG, S., Cause Analysis and Countermeasures of Locomotive Runaway Accident Based on Fault Tree Analysis Method, Procedia Engineering 45, 2012, 38 – 42.
YUHUAA, D. ve DATAO, Y., Estimation of Failure Probability of Oil and Gas Transmission Pipelines
By Fuzzy Fault Tree Analysis, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 18, 2005, 83–88.
ZHANG, M., KECOJEVİC, V. ve KOMLJENOVİC, D., Investigation of Haul Truck-Related Fatal Accidents in Surface Mining Using Fault Tree Analysis, Safety Science 65, 2014, 106–117.
122