106

* Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, İş Müfettişi Yardımcısı, ahasdemir@csgb.gov.tr 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

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

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*

107

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.

GirişRisk değerlendirmesi, işyerinde var olan ya da dışarıdan gelebilecek tehlikelerin belirlen-mesi, bu tehlikelerin riske dönüşmesine yol açan faktörler ile tehlikelerden kaynaklanan risklerin analiz edilerek derecelendirilmesi ve kontrol tedbirlerinin kararlaştırılması ama-cıyla 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 özellik-leri, 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 su-nulmuştur. 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 AraştırmasıHata 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 kuv-vetleri için yeraltında saklanan kıtalararası roketlerin uzaya gönderilme kontrol sistemle-rinin 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 tarafın-dan yeraltında saklanan kıtalararası roket sisteminin değerlendirilmesi içindir. Hata ağacı analizi üzerine ilk teknik makale 1965 yılında Seattle’da birinci sistem güvenliği konfe-

108

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 geliştiril-miştir. 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 algoritma-ları ve kodlar geliştirilmiştir. Kodlar ve algoritmalar ile ilgili teknik makaleler yazılmıştır. Yazılım toplumunda güvenlik için kullanılmıştır (Ericson, 1999). İlk defa hata ağacı ana-lizinde 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 oluştu-rulmuştur (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 uy-gulamıştır (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 değer-lendirmesi için hata ağacı analizi kullanılarak tabanca üretimi yapan bir fabrikada uygula-ma 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 analizi-ni 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: probabi-listic 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

109

orijinal hata ağacına denk ağaç üretmiştir. Frekans aralıkları ve olasılık kullanarak tesis güvenliği süreci için yarı-kantitatif hata ağacı analizi, U. Hauptmanns tarafından yapılmış-tır (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 sevi-yede güvenilirlik parametrelerini tahminini gerektireceğinden ve yoğun hesaplamalar ne-deniyle zaman alıcı olduğundan çalışmada hızlandırılarak kullanılmıştır. D. Yuhuaa ve Y. Datao, bulanık hata ağacı analizi ile petrol ve gaz iletim boru hatları hata olasılığının tah-minini yapmıştır (Yuhuaa ve Datao, 2005:83-88). Santiago ve ark., klasik hata ağacındaki sistematik hatalar üzerine bir çalışma yapmıştır (Santiago ve ark., 2006). Bilgisayar destek-li hata ağacı için bir metodoloji geliştirmiştir (Ferdous ve ark., 2007). Bu metodoloji hata ağacı geliştirme, minimum cutset tespiti, cutset optimizasyonu ve olasılık analizi içermek-tedir. 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 çalışma-sıyla 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 si-mülasyon 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 geliştir-miştir (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 değerlendi-rilmiş, kalitatif ve kantitatif olarak sistem güvenilirliğine güç sağlaması için katkıda bulu-nan ana faktörler tespit edilmiştir. Vaurio, sistem hatası sayımı, arıza teşhisi, sistem hatası yoğunluğu, yapılandırma kontrolü ile ilgili birkaç yeni sınır geliştirmek için hata ağacı tek-niklerini 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, başa-rısızlık 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 sayesin-

110

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 simülasyo-nunu olanaklı hale getirmiştir (Abazi ve ark., 2011:257-266). Khakzad ve ark., çalışma-larında 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, kon-trolden çıkmış lokomotif kazasına ilişkin hata ağacı kaza araştırmasından sonra kurulmuş-tur. 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 kamyon-ları ile ilgili ölümcül kazaların hata ağacı analizi kullanılarak incelenmesinde kök nedenleri belirlemiştir (Zhang ve ark., 2014:106-117).

2. Hata Ağacı AnaliziBu 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 Kıtala-rarası 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 ana-lizi, belirli bir kaza üzerinde odaklanarak o kazanın nedenini belirlemek üzere sistem geliş-tirmeyi amaçlayan bir yöntemdir. Yöntem kazayı oluşturan ekipman kusurlarına ve insan hatalarına göre parçalara ayırarak inceler. Uygulama çalışmalarına kazadan veya önlen-mesi 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 kombinas-yonlarını gösterir (Özsu, 1999:42).

Hata ağacı analizi, kök neden analizi, risk değerlendirmesi ve güvenlik tasarımı için uy-gulanır. 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 güven-lik bileşenlerini, fonksiyonlarını tanımlamak ve tasarlanan değişikliklerin etkisini ölçmek bulunur. Güvenlik tasarımında amaç, gerekenlere uymayı göstermek, nerede güvenlik ge-

111

reksinimi ihtiyacı olduğunu göstermek, zayıf noktaların veya hataların potansiyelini hesap-lamak 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, talimatlar-yönergeler), zaman (görev zamanı, tek aşama, çok aşama) bulunmaktadır (Ericson, 1999).

Hata ağacı analizi her tehlikenin varlığında uygulanmaz, yalnızca kritik olan güvenlik teh-likeleri 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 hare-ketleri değerlendirmek veya seçenekleri tasarlamak için, güvenlik bariyerlerinin etkilerini değerlendirmek için, olayın kök sebeplerini bilme gerekliliği olduğunda, kritiklik, önem-lilik, 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 değerlendiril-mesi, herhangi bir sistemde kendini tehlike olarak hissettiren tüm problem veya olumsuz-lukların sistematik olarak ortaya konulmasıdır. Hata Ağacı Analizi 3 temel adımda uygu-lanır (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 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.

VEKapısı -

Girdilerin tamamı birlikte oluşması durumunda çıktı oluşur.P = PA . PB = PAPB (2 girişli kapı)P = PA. PB . PC= PAPB PC (3 girişli kapı)

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)

A B

A B

112

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, ha-tanın olasılığı ile güvenilirlik arasındaki ilişki kurulur ve mantık kapısından diğer mantık kapısına yayılma tespit edilir. Kalitatif analiz ile de hatanın olasılığının değerlendirilme-sinin 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 “Mi-nimal Cut Set” hepsi oluştuğu takdirde, zirve olayının meydana gelmesine neden olan as-gari 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) Kanunua) A+B=B+Ab) A.B=B.AT2: Birleşme (Associative) Kanunua) (A+B)+C=A+(B+C)b) (A.B).C=A.(B.C)T3: Dağılma (Distributive) Kanunua) A. (B+C)=A.B+A.Cb) A+(B.C)=(A+B).(A+C)T4: Özdeşlik (Identify) Kanunua) (A+A)=Ab) A.A=AT5: Fazlalık (Redudance) Kanunua) A.(A+B)=AT6: Soğurma (Absorpsiyon) Kanunua) (A.B)+A=Ab) (A+B).B=BT 7: Morgan Kanunua) (A+B)=A.Bb) (A.B)=(A+B)

Kaynak: ÖZKILIÇ, Ö., İş Sağlığı ve Güvenliği, Yönetim Sistemleri ve Risk Değerlendirme Metodo-lojileri, TİSK, Ankara, 2005, 126-132.

113

Hata ağacı analizi süreci sistem hayat çevriminin her aşamasında kullanılabilir. Hata ağacı tekniğinin zaman ve maliyet tasarrufu sağlayan önemli bir özelliği; sadece istenmeyen ola-ya 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 tedbir-lerin 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 UygulanmasıUygulama 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 elek-trot montaj plakası, montaj kutusu gibi birçok ana parçası bulunmaktadır. Firma bu ana parçalardan namlu, bek (yanma başlığı) ve elektrot montaj plakasının üretimini kendi bün-yesinde 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 man-tık kapılarıyla bağlanmıştır.

Yanma başlığı için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluşturulması sırasıyla Şekil 1 ve Şekil 2’de gösterilmiştir.

114

Şekil 1: Yanma Başlığı İçin Ağaç Yapısı

Şekil 2: Yanma Başlığı İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının Oluşturulması

115

Şekil 3: Namlu İçin Ağaç Yapısı

Namlu için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluşturulması sırasıyla Şekil 3 ve Şekil 4’te sunulmuştur.

Şekil 4: Namlu İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının Oluşturulması

116

Şekil 5: Elektrot Montaj Plakası İçin Ağaç Yapısı

Şekil 6: Elektrot Montaj Plakası İçin Kullanılan Paket Programda Hata Ağacının Oluşturulması

Elektrot montaj plakası için ağaç yapısı ve kullanılan paket programda hata ağacının oluş-turulması sırasıyla Şekil 5 ve Şekil 6’da gösterilmiştir.

117

Hata ağacı yapısı oluştuktan sonra, bu çalışmada Dizdar (2003:35-40)’ın, sistem güve-nilirliği 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.

Girilen olasılıklara örnek olarak elektrot montaj plakası olasılık değerlerinin sisteme gi-rilmesi Şekil 8’de gösterilmiştir. Belirtilen olasılık skalaları kullanıldığından programdaki girdi tipi ‘constant probability’ olarak belirlenmiştir. Ardından programda ‘input value’ değerlerine olasılık değerleri girilmiştir.

Şekil 7: Olasılık Skalası

Kaynak: DİZDAR, E. N., Fault Tree Analysıs for System Reliability, Teknoloji, Yıl 6, Sayı 3-4, 2003, 35-40.

Şekil 8: Elektrot Montaj Plakası Olasılık Değerlerinin Sisteme Girilmesi

118

Uygulama çalışmasının en sonunda radyantın üretilen üç parçası için hata olasılığı değer-leri bulunmuştur. Örnek olarak elektrot montaj plakası için hata olasılığı değerinin kullanı-lan 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

119

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

120

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 plaka-sı parçaları dolayısıyla bu radyantların yaklaşık 4 tanesinin hatalı bir şekilde ortaya çıkma olasılığı vardır.

Uygulama çalışması sonucunda olasılık değeri en yüksek olan dal için iyileştirme çalışma-ları yapmak ilk hedef olarak belirlenebilir. Bunun yanında önem ölçüleri kullanılarak hangi temel olayın istenmeyen olaya etkisinin daha fazla olduğu bulunarak bu olay ile ilgili faali-yetlerde 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 ola-rak kullanılan kaynak makinesi, torna, freze vs. makinelerin bakımları aksatılmamalıdır ve özellikle üretimde çalışan personellere eğitim verilmelidir gibi önerilerle üretim sistemi iyileştirilebilir.

SonuçSonuç 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 planla-yabilir. Ayrıca hata ağacı analizi çalışmalarında daha çok olayı kapsayan ağaçları çözebi-

Şekil 13: Radyant İçin Program Sonucunda Bulunan Olasılık Değeri

121

lecek ya da bulanık hesaplamalara olanak tanıyan programlar kullanılarak daha kapsamlı analizler yapılabilir. Bu analizlere ek olarak hata ağacındaki tüm olayların önemleri, en te-pedeki istenmeyen olayın olasılığına katkıları açısından değerlendirilebilir. Bu sayede tasa-rım iyileştirmelerinde kullanılacak kaynağın etkin şekilde dağıtılması sağlanmış olacaktır.

Kaynakça6331 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, Mic-roelectronics 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 Fuz-zy 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 Ma-nagement 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.

122

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, Reli-ability 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, Sos-yal Bilimler Enstitüsü, 2006, 24.

VAURİO, J. K., Ideas and Developments in İmportance Measures and Fault-Tree Techniques for Relia-bility 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 Assess-ment 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 Ru-naway 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 Ac-cidents in Surface Mining Using Fault Tree Analysis, Safety Science 65, 2014, 106–117.