Upload
np-training-consultant
View
124
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
1
ปรชญา พละพนธ
Fault Tree Analysisการวเคราะหความผดพลาดดวยแผนภมตนไม
2
ประวตวทยากรนายปรชญา พละพนธ ◦ มอถอ: 091-8244606◦ อเมลล: [email protected]◦ FB : สถตเพองานอตสาหกรรม
การศกษา:◦ ปรญญาโท : วศวกรรมศาสตร มหาบณฑต สาขาการพฒนางานอตสาหกรรม มหาวทยาลยธรรมศาสตร
◦ ปรญญาตร : วศวกรรมศาสตร สาขาวศวกรรมไฟฟา, สถาบนเทคโนโลย พระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง
ความเชยวชาญ:1. การผลต –การจดสมดลการผลต, การปรบปรงสายการผลตดวยเทคนค Lean, Six Sigma, การวางแผนและควบคม
การผลต
2. ควบคมคณภาพ – การควบคมและปรบปรงคณภาพผลตภณฑ, การควบคมคณภาพวตถดบ, กจกรรม QCC, 7-QC Tool, Kaizen
3. วทยากรดานการปรบปรงคณภาพและการผลต – Basic Lean, Kaizen, SMED, 8-Waste, Problem Solving, Fault Tree Analysis, Six Sigma, Basic Stat, Hypothesis, Measurement System Analysis, Statistical Process Control, Process Capability Study, Correlation & Regression, Design of Experiment
3
แนะน าตว
ชอ / ชอเลน ประสบการณเกยวกบ FTA
บรษท / หนาทรบผดชอบ ความคาดหวง
4
Fault Tree Analysis (FTA)
5
Problem Solving
การแกปญหาอยางมประสทธภาพ ตองอาศยความร 2 อยาง
Intrinsic Technology : ความรในงาน, ความรเฉพาะทาง (Expertise)
Tool & Techniques : เทคนคการปรบปรง, การแกปญหาเชน Lean, TPM, Six Sigma, Problem Solving, FTA, ETA ฯลฯ
6
Problem Solving
เทคนคการปรบปรง, การแกปญหา
ความรในงาน, ความรเฉพาะทาง
Problem Solving
Kaizen
FTA
7
Problem Solving
A
B
A : ความยากของปญหา
B : ความรทม
A BA
B
กรณท 1 กรณท 2 กรณท 3
8
Problem Solving
9
Problem Solving
GENRI [原理] (THEORY) :
หลกการทางทฤษฎพนฐาน ทสามารถอธบายเหตการณตางๆ ไดจรง
GENSOKU [原則] (RULES) : ระเบยบกฎเกณฑในการปฏบตจรง
GENBA [現場] (REAL PLACE) : สถานท / หนางานจรง
GENBUTSU [現物] (ACTUAL THINGS) : สงของ / ชนงานทเปนตวปญหาจรง
GENJITSU [現実] (REALITY) : สถานการณทเกดปญหาจรง
10
FTA คออะไร?
เทคนคในการวเคราะหดานวศวกรรมความเชอมน(Reliability Engineering) และวศวกรรมความปลอดภย (Safety Engineering) ซงประยกตใชกบระบบเชงพลวตร (Dynamic System)
เทคนคการวเคราะหโดยอาศยตรรกะศาสตรและการวเคราะหเหตการณ หลายๆ เหตการณ ซงเปนสาเหตของเหตการณทไมพงปรารถนา (ความลมเหลวของผลตภณฑ, ระบบ, กระบวนการ)
11
ประวตของ FTA
ในป ค.ศ. 1962, FTA ถกพฒนาขนโดย Bell
Telephone Laboratories โดย H.A. Watson ใหกบกองทพอากาศประเทศสหรฐอเมรกา เพอใชเปนเครองมอในการประเมนดานความปลอดภยของระบบควบคมการปลอยจรวด Minuteman
ในป ค.ศ. 1963, บรษทโบองไดน า FTA มาดดแปลงและประยกตใชในการออกแบบเครองบนในเวลาถดมา
12
Fault Tree Analysis
รปแบบในลกษณะของเสนทาง (pathways) ภายในระบบซงน าไปสเหตการณทไมพงปรารถนา (Undesirable
event) เชน ความลมเหลว, ความผดพลาด, อาการเสยฯลฯ ทเกดขนหรอคาดวาจะเกดขน
เสนทาง (pathways) ถกเชอมตอกน โดยเหตการณยอยและเงอนไขทางตรรกศาสตร โดยใชสญลกษณทางตรรกศาสตร
สามารถค านวณคาความนาจะเปนของเหตการณทไมพงปรารถนาได
13
ขอไดเปรยบของการใช FTA
เปนการวเคราะหดวยเหตผล และตรรกศาสตรขจดแนวคด “I think / You think”
สามารถใช FTA มาค านวณ Failure Rate ของการเกดเหตการณทไมพงประสงคได
มรปแบบ (Model) : รปภาพแสดงความสมพนธระหวางสาเหตและเหตการณทไมพงปรารถนา มการค านวณคาความนาจะเปน (Probability)
มวธการทชดเจน : โครงสรางทชดเจน สามารถเรยนรไดงาย ใชกฎเกณฑทางวศวกรรมศาสตร และวทยาศาสตรรวมถงตรรกศาสตร
14
FTA vs FMEA
Product Failure
Part Failure
Fault Tree Analysis(FTA)
Failure Mode And Effect Analysis(FMEA)
15
การประยกตใช FTA
ใช FTA เมอ มการรองขอจากลกคา
มความเสยงของการเกดเหตการณทไมพงปรารถนา (ไดแก ความลมเหลว, ความผดพลาด, อาการเสย) ในตวผลตภณฑคอนขางสง
การสบสวนหาสาเหตการเกดเหตการณไมพงปรารถนา/อบตเหต
ใช FTA กบ เหตการณทจะสรางความสญเสยอยางมาก
ระบบหรอกระบวนการทซบซอน
มการนยามเหตการณทไมพงปรารถนาเรยบรอยแลว
16
ประโยชนของ FTA
ใหขอมลทชดเจนเกยวกบล าดบเหตการณทจะท าใหเกดเหตการณไมพงปรารถนา
ใหขอมลเกยวกบ ชนสวนวกฤต ทมความเสยงสงสดในการท าใหเกดเหตการณไมพงประสงค
เปนขอมลทส าคญในการวเคราะหเชงตนทน/ก าไรเพอศกษาความเปนไปไดในการปรบปรง
17
สญลกษณ (Symbol) ทใชใน FTA
Gate Symbols
Event Symbols
18
Gate Symbols
Name of gate
Symbol of gate Input – Output Relationship
ANDGATE
เหตการณดานขาออกจะเกดขนถาเหตการณ ทก เหตการณดานขาเขาเกดขน
ORGATE
เหตการณดานขาออกจะเกดขนถาเหตการณ อยางนอยหนงเหตการณดานขาเขาเกดขน
m-out-of-nVOTINGGATE
เหตการณดานขาออกจะเกดขนถาเหตการณ m เหตการณหรอมากกวา จาก n เหตการณเกดขน
Output
Input
1 2 … n
1 2 … n
Output
Input
1 2 … n
Output
Input
m
19
Event Symbols
Name of event
Symbol of gate Input – Output Relationship
Basic Event เปนเหตการณซง ไมสามารถ แยกเปนเหตการณยอยไดอก
Undeveloped Event
(Intermediate Event)
เปนเหตการณทคณะท างาน ยงไมสามารถหาสาเหตของการเกดได
Resultant Event
เปนเหตการณซงเปน ผลลพธ ของเหตการณยอยอนๆ
External Event
เปนเหตการณซง เกดจากภายนอกและคาดหวงวาจะเกดอยแลว จะไมพจารณาวาเปน Fault / Failure
Diamond
Rectangle
Circle
House
20
สญลกษณ (Symbol) ทใชใน FTA
Intermediate
Events
Basic Events
Gate Symbol
Top Undesired Event
21
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B C
=
B ∩ C = C ∩ B
B
C
A
C B
AND Gate
22
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B C
=
A
C B
OR Gate
B ∪ C = C ∪ B
B C
23
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B
=
A
B D
DC
C
B ∩(C ∩ D) = B ∩ C ∩ D
24
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B
=
A
B D
DC
C
B ∪ (C ∪ D) = B ∪ C ∪ D
25
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B
=
DC
B ∩ (C ∪ D) = (B ∩ C) ∪ (B ∩ D)
A
DBCB
26
Boolean Algebra (พชคณตบลน)
A
B
=
DC
A
DBCB
B ∪ (C ∩ D) = (B ∪ C) ∩ (B ∪ D)
27
กฎเกณฑในการใช FTA
1. ทราบจดประสงคและจดแขงของ FTA
ใชเครองมอทเหมาะสมและถกตอง FTA ใชส าหรบo การวเคราะหเพอลดความเสยงการเกดเหตการณไมพงปรารถนา
จากสาเหตรากเหงา (Root Cause)
o ชบงเหตการณทน าไปสเหตการณไมพงปรารถนาo ค านวณคาความนาจะเปนของการเกดเหตการณไมพงปรารถนา
2. มความมนใจและแนใจวาเหตการณไมพงปรารถนา(Undesired Event) ถกนยามอยางถกตองและมเหตผล
28
กฎเกณฑในการใช FTA
3. ก าหนดกฎพนฐานส าหรบการวเคราะห ก าหนดสมมตฐาน
ก าหนดขอบเขตของเหตการณไมพงปรารถนา
ก าหนดขอบเขตของการวเคราะห ความลกและความละเอยดของการวเคราะห
4. ใชชนดของ Gate อยางระมดระวง โดยปกต การใชเพยงแค AND Gate และ OR Gate จะ
เพยงพอตอการวเคราะห
29
กฎเกณฑในการใช FTA
5. การใชประโยคในการอธบายใน Fault Tree ทกประโยคตองละเอยดและชดเจน การใชค าวา fail (ลมเหลว), ของเสย หรอเครองจกรเสย ฯลฯ ไมให
ภาพทชดเจน ตวอยางเชน “Power supply fails” กบ “Power supply not provide +5.0 VDC”
6. ท าการทบทวนจากผเชยวชาญ นกออกแบบระบบ
30
กฎเกณฑในการใช FTA
7. รจกและเขาใจระบบทถกวเคราะห การท างานของระบบ
ระบบยอยในระบบใหญ
การปฏสมพนธระหวาระบบยอย (Interaction)
ใชประโยชนจาก Drawing, Specification, Block Diagram เปนตน
31
ขนตอนการวเคราะหความลมเหลวของระบบดวย FTA
1. การนยามระบบและขอบเขตของระบบ : Functional
Layout Diagram
2. ชบงความลมเหลว (นยามเหตการณ : Top Event) ทไมพงปรารถนา
3. สราง Fault Tree
4. การสราง Cut Set
5. ก าหนดคาเชงปรมาณ6. ล าดบความเสยง
32
มการปมลมเขาแทงกเปนเวลา 10 นาท จนเตม และท าการปมลมออกจากแทงกเปนเวลา 50 นาท จนแทงกวาง ขณะทปมลมเขาแทงกจนครบ 10 นาท ถาคอนแทคสไมถกเปดออกหลงจาก 10 นาท จะมสญญาณเตอนเพอใหพนกงานมาท าการปดสวทซเพอปองกนแทงกระเบด Horn2
ตวอยางการวเคราะหระบบปมลมอตโนมต
Power supply
Contact
Timer
Pump Tank
Horn1
Switch
33
1) การนยามระบบและขอบเขตของระบบ
เปนระบบปมลมอตโนมตปกตจะท างานโดยไมตองอาศยพนกงาน แตถาเกดเหตการณไมปกตสญญาณจะเตอนเพอใหพนกงานเขามาท าการแกไข
ระบบประกอบดวย แหลงพลงงาน, สวตซ, คอนแทคส, ตวตงเวลา, ปมลมซงมมอเตอรอยขางใน, แทงก และสญญาณเตอน
34
2) ชบงความลมเหลว
ความลมเหลวของระบบ
1) แทงกระเบด
2) แทงกแตก
35
3) สราง Fault Tree
แทงกระเบด
ความลมเหลวของแทงก
มความดนมากเกนไปในแทงก
ปมท างานนานเกนไป
กระแสไฟฟาเขามอเตอรนานเกนไป
สวตซปดนานเกนไปคอนแทคสปดนานเกนไป
ความลมเหลวของคอนแทคส
ไมมค าส งใหเปดคอนแทคส
ความลมเหลวของตวตงเวลา
พนกงานไมไดเปดสวตซ
ความลมเหลวของ
สวตซ
ไมมค าส งใหเปดสวตซ
ความลมเหลวของพนกงาน
ไมมค าส งมาใหพนกงาน
ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท1
ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท2
ตวตงเวลาถกก าหนดนานเกนไป
พนกงานตงเวลาผด
ความลมเหลวของตวตงเวลา
Horn2
Power supply
Contact
Timer
Pump Tank
Horn1
Switch
36
4) การสราง Cut Set
• Cut Set คอ เซทของเหตการณพนฐานทจะท าใหเกดเหตการณทไมพงปรารถนา (Top Event, Undesired Event, Fault, Failure) เกดขน(A list of failure events such that if they occur then so does the top event)
• Minimum Cut Set คอ Cut Set ทถาตดเหตการณพนฐานออกจากเซทแลว จะไมเปน Cut Set อกตอไป(A list of minimal, necessary and sufficient conditions for the occurrence of the top event)
37
4) การสราง Cut Set
Top Event
A
A B A C A CB
Cut Sets :AA,BA,B,CA,C
Minimum Cut Sets :A
38
4) การสราง Cut Set
• ใช MOCUS Algorithm (Method of Obtaining Cut Sets)
(Top down reduction algorithm)
• ใชกบระบบทม AND และ OR Gate เทานน• อยบนพนฐานทวา OR gate จะเพมจ านวน Cut Set
AND gate จะเพมสมาชกของ Cut Set
39
4) การสราง Cut Set
• ขนตอนของ MOCUS Algorithm1) ก าหนดชอของ Gate แตละ Gate
2) ก าหนดหมายเลขของเหตการณพนฐาน
3) ก าหนด Gate ทอยสงสดใน Fault Tree ไวทแถวแรกและสดมภแรกของเมตรกซ
4) เรมท าการเพมจ านวนสมาชกในเมตรกซ ในลกษณะจากบนลงลาง โดยพจารณาจาก Fault Tree (ในกรณทเหตการณอยในรปสเหลยมผนผาใหแทนดวยเหตการณพนฐาน หรอ Gate) แทน OR Gate ดวย Input ทเขา OR Gate นนและเพมจ านวน Cut Set
แทน AND Gate ดวย Input ทเขา AND Gate นนและเพมสมาชกใน Cut
Set
40
4) การสราง Cut Set
Top Event
1 2
3 4
G1
G2
1 2 3
Step
G1 1, 2, G2 1, 2, 3
1, 2, 4
Cut Set คอ {1,2,3} และ {1,2,4}
ตวอยางท 1 : MOCUS Algorithm
Minimum Cut Set คอ {1,2,3} และ {1,2,4}
41
4) การสราง Cut Set
แทงกระเบด
ความลมเหลวของแทงก
มความดนมากเกนไปในแทงก
ปมท างานนานเกนไป
กระแสไฟฟาเขามอเตอรนานเกนไป
สวตซปดนานเกนไปคอนแทคสปดนานเกนไป
ความลมเหลวของคอนแทคส
ไมมค าส งใหเปดคอนแทคส
ความลมเหลวของตวตงเวลา
พนกงานไมไดเปดสวตซ
ความลมเหลวของ
สวตซ
ไมมค าส งใหเปดสวตซ
ความลมเหลวของพนกงาน
ไมมค าส งมาใหพนกงาน
ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท1
ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท2
1
G0
2 3
45
ตวตงเวลาถกก าหนดนานเกนไป
พนกงานตงเวลาผด
ความลมเหลวของตวตงเวลา6 7 8 9
G1
G2 G3
G4
G5
G6
G7
ตวอยางการวเคราะหระบบปมลมอตโนมต
1) ก าหนดชอของ Gate แตละ Gate2) ก าหนดหมายเลขของเหตการณพนฐาน
42
4) การสราง Cut Set
Step
1 2 3 4 5 6 7 8 9
G0 1 1 1 1 1 1 1 1
G1 G2,G3 2,G3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3
2,G5 2,5 2,5 2,5 2,5
2,G7 2,8,9 2,8,9 2,8,9
G4,G3 G4,3 4,3 4,3 4,3 4,3
G6,3 6,3 6,3 6,3
7,3 7,3 7,3
G4,G5 4,G5 4,5 4,5 4,5
4,G7 4,8,9 4,8,9
G6,G5 6,G5 6,5 6,5
6,G7 6,8,9
7,G5 7,5 7,5
7,G7 7,8,9
Cut Set คอ {1},{2,3},{2,5},{2,8,9},{4,3},{6,3},{7,3},{4,5},{4,8,9},{6,5},{6,8,9},{7,5},{7,8,9}
Minimum Cut Set คอ {1},{2,3},{2,5},{2,8,9},{4,3},{6,3},{7,3},{4,5},{4,8,9},{6,5},{6,8,9},
{7,5},{7,8,9}
43
5) ก าหนดคาเชงปรมาณ
เหตการณ อตราการเกด คาเชงปรมาณ
1 ความลมเหลวของแทงก 5 ครง ตอ 7 ป 0.71
2 ความลมเหลวของคอนแทคส 3 ครง ตอ 5 ป 0.60
3 ความลมเหลวของสวตซ 1 ครง ตอ 2 ป 0.50
4 ความลมเหลวของตวตงเวลา 1 ครง ตอ 3 ป 0.33
5 ความลมเหลวของพนกงาน 5 ครง ตอ 6 ป 0.83
6 พนกงานตงเวลาผด 5 ครง ตอ 6 ป 0.83
7 ความลมเหลวของตวตงเวลา 1 ครง ตอ 3 ป 0.33
8 ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท1 1 ครง ตอ 3 ป 0.33
9 ความลมเหลวของสญญาณเตอนตวท2 1 ครง ตอ 3 ป 0.33
ตวอยางการวเคราะหระบบปมลมอตโนมต
44
5) ก าหนดคาเชงปรมาณ
Cut Set คาเชงปรมาณ
{1} 0.71
{2,3} 0.60*0.50=0.3
{2,5} 0.60*0.83=0.498
{2,8,9} 0.60*0.33*0.33=0.065
{4,3} 0.33*0.50=0.165
{6,3} 0.83*0.50=0.415
{7,3} 0.33*0.50=0.165
{4,5} 0.33*0.83=0.2739
{4,8,9} 0.33*0.33*0.33=0.0359
{6,5} 0.83*0.83=0.6889
{6,8,9} 0.83*0.33*0.33=0.090
{7,5} 0.33*0.83=0.2739
{7,8,9} 0.33*0.33*0.33=0.0359
ตวอยางการวเคราะหระบบปมลมอตโนมต
Pro
bability o
f O
ccurr
ence
of
Top E
vent
45
6) ล าดบความเสยง
Cut Set คาเชงปรมาณ ล าดบความเสยง
{1} 0.71 1
{2,3} 0.60*0.50=0.3 5
{2,5} 0.60*0.83=0.498 3
{2,8,9} 0.60*0.33*0.33=0.065 11
{4,3} 0.33*0.50=0.165 8
{6,3} 0.83*0.50=0.415 4
{7,3} 0.33*0.50=0.165 8
{4,5} 0.33*0.83=0.2739 6
{4,8,9} 0.33*0.33*0.33=0.0359 12
{6,5} 0.83*0.83=0.6889 2
{6,8,9} 0.83*0.33*0.33=0.090 10
{7,5} 0.33*0.83=0.2739 6
{7,8,9} 0.33*0.33*0.33=0.0359 12
ตวอยางการวเคราะหระบบปมลมอตโนมต
46
6) ล าดบความเสยง
• การลดความเสยง• ลดตามล าดบความเสยงทเกดขน
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
FTA :
47
ตวอยาง FTA ส าหรบการวเคราะหรอยแตกบนชนงานโลหะ
1) นยามระบบและขอบเขตของระบบการผลตมการฉดโลหะเหลวลงในเบาหลอมทมอณหภมเรมตน 1500
องศาเซลเซยส โดยแตละเบาหลอมม 6 cavity หลงจากนนจะท าการลดอณหภมลงเหลอ 500 องศาเซลเซยส ภายในเวลา 3 นาท จงเทชนโลหะออกจากแตละ cavity ทงไวใหเยนบนชนวางชนโลหะทอณหภมหอง(30 องศาเซลเซยส) จนชนงานโลหะมอณหภมเทากบอณหภมหอง
ระบบประกอบดวยเบาหลอม Heater สภาพแวดลอมของหอง เตาทใหความรอนแกเบาหลอม ชนวางชนโลหะ
2) ชบงความลมเหลว เกดรอยแตกขนบนผวของชนโลหะ
48
ตวอยาง FTA ส าหรบการวเคราะหรอยแตกบนชนงานโลหะ
3) วเคราะหรอยแตกของโลหะโดยใช Fault TreeF/G Cracks
G0
Material related
G1
Process related
Excess Porosity
G3
Punctured
Defection / Force ratio too high
G2
G4Wrong material
Expansion rate
Wrong Particle
size
Improper thickness specified
Too low density
G6
Wrong material
Expansion rate
Wrong Particle
size
Temperature profile / gradient is not
consistent
G5
Temperature reduce rate is too fast
Heater location is not
appropriate
Quantity of Heater
is notappropriate
1
2 3
4 5 6
2 3
49
ตวอยาง FTA ส าหรบการวเคราะหรอยแตกบนชนงานโลหะ
4) การสราง Cut SetStep
1 2 3 4 5
G0 G1 G3 2 2
3 3
G4 4, G6 4,2
4,3
G2 G5,1 5,1 5,1
6,1 6,1
Cut Set คอ {2},{3},{4,2},{4,3},{5,1},{6,1}
Minimum Cut Set คอ {2},{3},{5,1},{6,1}
50
ตวอยาง FTA ส าหรบการวเคราะหรอยแตกบนชนงานโลหะ
5) ก าหนดคาเชงปรมาณเหตการณ อตราการเกด คาเชงปรมาณ
1 Temperature reduce rate is too fast 2 ครง ตอ 3 ป 0.66
2 Wrong material Expansion rate 1 ครง ตอ 2 ป 0.50
3 Wrong Particle size 1 ครง ตอ 2 ป 0.50
4 Improper thickness specified 1 ครง ตอ 3 ป 0.33
5 Heater location is not appropriate 2 ครง ตอ 3 ป 0.66
6 Quantity of Heater is not appropriate
1 ครง ตอ 5 ป 0.20
51
ตวอยาง FTA ส าหรบการวเคราะหรอยแตกบนชนงานโลหะ
5) ก าหนดคาเชงปรมาณCut Set คาเชงปรมาณ ล าดบความเสยง
{2} 0.50 2
{3} 0.50 2
{5,1} 0.66*0.66 =0.4356 4
{6,1} 0.20*0.66 =0.132 5
{1} 0.66 1
52
ขอบคณครบ