Materi ini menjelaskan tentang analisa kegagalan sistem berupa probabilitas, prediksi dan prediksi waktu maintenance supaya tidak terjadi kegagalan yang lebih besar

1. SISTEM KEGAGALAN
Oleh :
Pamor Gunoto, MT
TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS RIAU KEPULAUAN
BATAM

2. Jenis Distribusi
• Distribusi Eksponensial ini secara luas
banyak digunakan untuk menyatakan
peluang kegagalan komponen
• Distribusi Normal digunakan untuk
menyatakan distribusi kekuatan dan
kelemahan

3. Distribusi Eksponensial
• Bentuk umum persamaan :
• Fungsi Distribusi Kumulatif (CDF)

4. Distribusi Normal
Standart
• Distribusi Normal Standart adalah Distribusi
Normal yang mempunyai nilai mean = 0 dan
standar deviasi = 1, sehingga jika
• Maka distribusi normal standart pada PDF
adalah
x : nilai sesungguhnya
µ : mean
σ : standart deviasi

5. Contoh
• Suatu sistem kontrol akan gagal jika
temperatur ambang melebihi 70o C.
Temparatur ambang mengikuti distribusi
normal dengan mean 40o C dan standart
deviasi 10o C.
Berapakah kemungkinan kegagalan ?

6. Jawab
• Sistem kontrol akan gagal bila temperatur
ambang adalah > 70o C, maka
• Dari tabel untuk z=3 adalah
• Maka

7. Kegagalan
• Kegagalan terjadi apabila suatu peralatan
(sistem, unit, modul dan komponen) gagal
melakukan fungsi yang diberikan
• Untuk mencegah suatu sistem gagal maka
perlu dipelajari penyebab kegagalan tersebut
• Untuk mempelajari sistem kegagalan maka
diperlukan semua level akan diperiksa
• Dalam hal ini ada 4 level yang menjadi
acuan

8. Kegagalan
• 4 level yaitu

9. Tipe Kegagalan

10. 1. Kegagalan Fisik
Terjadi ketika komponen atau komponen
didalam module gagal
• Sifatnya random
• Lebih mudah diketahui atau dilihat
2. Kegagalan Fungsi
Terjadi ketika sistem tidak berfungsi seperti
yang diharapkan
• Munculnya tidak berulang
• Tidak mudah diketahui
Tipe Kegagalan

11. Contoh

12. Kegagalan
• Tipe kegagalan ini berfungsi sebagai
informasi yang berguna untuk menentukan
bagaimana pencegahan kegagalan yang
berikutnya
• Informasi ini disimpan sebagai untuk
mengetahui sumber kegagalan dan efek
dari kegagalan

13. Kegagalan Fisik

14. Kegagalan Fungsi

15. Sumber Kegagalan

16. Sumber Kegagalan
1. Design
Sumber kegagalan yang terjadi karena
kesalahan design oleh enginer
2. Proses (manufacture)
Sumber kegagalan yang terjadi karena
kesalahan selama proses pembuatan produk

17. 3. Lingkungan (environmental)
Sumber kegagalan yang disebabkan oleh
faktor lingkungan seperti kelembaban
(korosi), temperatur (meleleh), vibrasi dsb

18. 4. Perawatan (maintenance)
Sumber kegagalan terjadi karena
kesalahan saat prosedur perawatan
5. Operasional
Sumber kegagalan terjadi karena
kesalahan saat mengoperasikan (human
error)

19. Kelajuan Kegagalan
• Proses seringnya terjadi kegagalan pada
suatu peralatan
operasiwaktu
kegagalanjumlah
rateFailure


 

20. Stress dan Strength
Kelemahan dan Kekuatan
• Stress adalah hal-hal yang membuat suatu
peralatan mengalami proses kegagalan
Contoh : korosi, tegangan atau arus
berlebihan, vibrasi, temperatur,
kelembaban dan human error
• Strength adalah hal-hal yang dapat
membuat suatu peralatan dapat bertahan
dari proses kegagalan
• Contoh : design, material, komponen dsb

21. Stress
• Bervariasi terhadap waktu (temperature,
kelembaban)
• Merupakan fungsi distribusi normal

22. Strength
• Merupakan hasil design dan proses dari
suatu pabrik pembuat peralatan
• Ditentukan pada level tertentu pada live
time produk

23. • x = stress level
• y = strength level
• w = strength over stress
• Jika w > 0 , produk sukses, w ≤ 0, produk
gagal
Stress dan Strength
Kelemahan dan Kekuatan

24. Contoh
• Suatu modul akan rusak jika transistor
dayanya melebihi temperatur 90o C.
Temperatur ambang dalam distribusi
normal dengan mean = 40o C dan standar
deviasi = 10o C. Transistor bekerja secara
normal pada tempeatur 30o C lebih panas
dari temperatur ambang. Berapa
kemungkinan modul akan mengalami
kegagalan ?

25. Jawab
• Transistor akan bekerja aman pada sekitar
temperatur
• Distribusi normal
• Dari tabel dengan z=2 diperoleh nilai
0,97725, ini maksudnya dengan suhu
dibawah 60o C adalah 0,97725

26. • Untuk suhu diatas 60o C adalah
• Maka kemungkinan modul akan gagal karena
temperatur yang melebihi 60o C adalah 0,02275

27. Realibility
• Sampel random data diambil untuk secara
statistik dapat digunakan sebagai dasar untuk
memprediksi tren kejadian yang akan datang
• Secara keteknikan variabel random adalah time
to failure (T)
Mean Time To Failure
(MTTF) = 3,248 jam

28. • Realibility adalah kemungkinan peralatan akan
beroperasi sesuai fungsinya dengan design
batasan yang diberikan atau kemungkinan bahwa
peralatan akan sukses pada interval waktu dari nol
(0) ke t
Realibility

29. Unrealibility
• Unrealibility adalah kemungkinan bahwa
peralatan akan gagal pada interval waktu
dari nol (0) sampai t.
• atau

30. Availability
• Availability adalah kesuksesan peralatan pada
waktu tertentu atau saat itu (bukan interval
waktu)
• Availability berhubungan dengan maintenance

31. Unavailability
• Unavailability adalah kemungkinan bahwa
peralatan tidak sukses (gagal) pada waktu
tertentu

32. Kemungkinan Kegagalan
• Kemungkinan kegagalan pada interval
waktu operasi yaitu (PDF)
• Secara matematik adalah kemungkinan
failure of time (T) akan terjadi antara waktu
operasi (t) dan setelah waktu oparasi (t+Δt)

33. • Jadi kemungkinan kegagalan diantara
waktu operasi 2000 dan 2200 jam adalah
Kemungkinan Kegagalan

34. Contoh
• Suatu CV mempunyai fungsi kegagalan
Berapakah kemungkinan kegagalan
setelah lewat masa garansi 6 bulan (4380
jam) dan sebelum shutdown 12 bulan
(8760 jam) ?

35. Jawab
• Kemungkinan kegagalan
• Jadi kemungkinan kegagalan selama interval
waktu dari 4380 ke 8760 jam adalah 24,3%

36. Mean Time To Failure
(MTTF)
• Adalah waktu rata-rata untuk gagal
(kegagalan)
• Merupakan salah satu parameter realibility

37. Mean TimeTo Repair
(MTTR)
• Adalah variabel random untuk waktu repair
• Waktu repair disini termasuk waktu untuk
mendeteksi kegagalan dan waktu untuk
memperbaiki
• Digunakan hanya pada peralatan yang dapat
diperbaiki

38. Mean Time Between
Failure (MTBF)
• Adalah waktu rata-rata yang diperlukan untuk
kegagalan dan perbaikan
• Digunakan pada sistem yang dapat diperbaiki

39. Contoh
• Sebuah modul I/O mempunyai MTTF
adalah 87.600 jam. Ketika modul gagal,
untuk memperbaikinya memerlukan waktu
2 jam. Berapakah MTBF ?
• MTBF = MTTF + MTTR
= 87.600 + 2
= 87.602 jam

40. Failure Rate
• Adalah perbandingan antara jumlah
kegagalan per satuan waktu dengan jumlah
komponen yang diperkirakan akan gagal
• Dibandingkan dengan per 1 milyar (109)
jam

41. Contoh
• 300 modul I/O industri telah beroperasi
selama 7 tahun dan terjadi 5 kegagalan.
Berapakan rata-rata failure rate modul ini ?
• Failure rate = 5/(300x7x8760) = 0,000000271798
= 272 FIT

42. Beberapa hubungan dengan
failure rate
• Realibility
• MTTF

43. Contoh
• Sebuah motor mempunyai konstanta failure
rate adalah 150 FIT. Berapakah realibility
untuk waktu operasi 1000 jam ?
• Failure rate = 150/1.000.000.000 = 0,00000015

44. Contoh
• Sebuah motor mempunyai konstanta
failure rate adalah 150 FIT. Berapakah
Mean Time to Failure untuk waktu operasi
1000 jam ?
• Failure rate = 150/1.000.000.000 = 0,00000015

45. Repaire Rate
• Dinotasikan dengan
• Availability adalah

46. Contoh
• Sebuah modul control mempunyai MTTF =
25 tahun. Dengan konstanta repair rate
adalah 0,25 ( 4 jam MTTR). Tentukan
availability ?
• A = (MTTF)/(MTTF+MTTR)
= (25x8760)/(25x8760 + 4)
= 0,99998

47. Terminology Safety
Failure Mode
1. Aman (safe)
2. Bahaya (dangerous)
• Safe adalah keadaan dimana peralatan
masin dibawah kendali akibat dari
kegagalan
• Bahaya adalah kedaan dimana peralatan
tidak terkendali akibat dari kegagalan

48. Contoh
Apabila sensor input mendeteksi adanya bahaya maka
sebaiknya output akan terbuka, tapi kondisi bahaya akan
terjadi (Dangerous failure) apabila sensor input mendeteksi
bahaya dan ouput tetap tertutup

49. Probability of Failing Safely
(PFS)
• Adalah Kemungkinan kegagalan yang
aman
• Dimana Sistem safety akan bekerja apabila
ada kondisi yang berbahaya terjadi

50. • Adalah kemungkinan kegagalan yang
berbahaya
• Dimana sistem safety tidak akan bekerja
apabila ada kondisi yang berbahaya terjadi
Probability of Failing on
Demand (PFD)

51. Probability of Failing on
Demand (PFD)
• UnAvailability :
• Availability :
• Safety Availability
SA(t) = 1 – PFD (t)

52. • Mean Time to Fail Safely (MTTFS)
Adalah waktu rata-rata untuk kegagalan
yang aman
• Mean Time to Fail Dangerous (MTTFD)
Adalah waktu rata-rata untuk kegagalan
yang berbahaya

53. Contoh
• Sebuah PLC mempunyai data seperti
dibawah ini. Hittunglah MTTFD

54. Jawab

55. SEMOGA BERMANFAAT