Hvordan evaluere og presentere usikkerheter i
RAM analyser med hensyn til kvaliteten av input
data
Stefan L. Isaksen, Senior Sikkerhetskonsulent
28/01/2015
Observasjoner om datakvalitet
• Tatt opp i ulike standarder (ISO 14224, ISO 20815, ISO 8000)
• Kjent tema i akademiske kretser
• Lite oppmerksomhet i praktiske anvendelser
Input  Output
MTTR =1
«Resten av systemet»:
Tilgjengelighet = 99%
Pålitelighetsdata – kuleventil
• OREDA Håndbok 2009: Valve, Ball: 7.05 (Bare kritiske feil inkludert)
• IEEE, Gold book 2007: Valve, Ball: 0.022
• NPRD, 1995: Valve, Ball: 0.23
• IEEE deler inn i «Normally open» og «Normally closed»
• OREDA deler inn i anvendelse/system (Crude oil handling, ESD, Fuel
gas, Gas processing, …)
• Prediksjon av en normalt lukket kuleventil i et
gassprosesseringssystem: Kilde?
Lettvinte løsninger
• Forhåndsbetemmelse av datakilde, ingen sammenlikning
• Fokus på tall (feilrate), lite tid til bakgrunn/datakilde
• Manglende kommunikasjon med teknisk ekspertise
Nøkkelområder
• Definisjon/mål av datakvalitet
• Håndtering av usikkerheter
• Fremstilling av resultater
Datakvalitet – Ulike aspekter
• Relevans
• Populasjon
• Tilknyttet
informasjon
• Presis
registrering
ISO 14224
• completeness of data in relation to specification;
• compliance with definitions of reliability
parameters, data types and formats;
• accurate input, transfer, handling and storage of
data (manually or electronic);
Tilknyttet
informasjon
Presis registrering
• sufficient population and adequate surveillance
period to give statistical confidence;
Populasjon
• relevance to the data user’s need.
Relevans
ISO 20815
• Data should originate from the same type of equipment and, if possible,
originate from identical equipment models.
• Data should originate from equipment using similar technology.
Presis
registrering
• Data should originate from periods of stable operation, although early-life or
start-up problems should be given due consideration.
• Data should, if possible, originate from equipment that has been exposed to
comparable operating and maintenance conditions.
Populasjon
• The basis for the data used should be sufficiently extensive.
• The amount of inventories and failure events used to estimate or predict
reliability parameters should be sufficiently large to avoid bias resulting from
“outliers”.
Relevans
• The repair and downtime data should reflect site specific conditions.
• The equipment boundary for the originating data source and analysis element
should match as far as possible (study assumptions should otherwise be
given).
• Population data (e.g. operating time, observation period) should be indicated to
reflect the statistical significance (uncertainty related to estimates and
predictions) and the “technology window”.
• Data sources should be quoted.
Tilknyttet
informasjon
Relevans
• Ingen generelle, overordnede definisjoner
• Gitt av informasjon om faktorer som påvirker påliteligheten
– Design parametre
•
•
•
•
•
•
Fabrikant
Modell/type
Størrelse
Temperatur/trykk/spenning/hastighet/etc
Materialer
Etc
– Ytre forhold
•
•
•
•
•
Beskyttelse/kapsling
Installasjon
Geografisk lokasjon
Værforhold
Etc
• Hvilke faktorer påvirker påliteligheten mest? Statistiske metoder
Populasjon
• Kvantitative kriterier mulig, men avhenger av
– Industri
– Anvendelse
– Generell populasjon innenfor feltet
• Eksempel
Datakvalitet,
populasjon
Kriterium
Høy
Observasjonsår*Antall feil > 1000
Medium
Observasjonsår*Antall feil > 100
Lav
Observasjonsår*Antall feil < 100
• Ingen observerte feil? Forsiktig bruk av “null-feil formel”
• Kriterier for antall utstyrsenheter og installasjoner?
Faktiske hendelser
Informasjon og presisjon
• Detaljer om utstyr, feil- og
vedlikeholdshendelser
• Klare definisjoner
Informasjonssystemets format
Observasjoner
Personale på stedet
Registrering av informasjon (loggføring
av hendelser)
Dataformat (maler,
software, etc)
Definisjoner/Retningslinjer/
Standard for datainnsamling
• Håndtering av informasjon
Tolkning
Datainnsamler
Registrering av
pålitelighetsdata
Tolkning
Analytiker
Analyse
Anvendelse
Anbefalt fremgangsmåte
1. Tydelig dokumentasjon av datakilder
2. Evaluering og klassifisering av data mht kvalitet
3. Supplerende analyse for å håndtere data med lav kvalitet
Data dossier (vanlig fremgangsmåte)
Komponent
Ant.
feil
Ytstyrs- Dataår
kilde
Spesifikasjon
Inlet Heater
12
111.5 Source 1
Heat Exchangers Shell and Tube
1st stage Separator
59
535.8 Source 2
Vessels - Separator
Chemical Inhibitor
Pump Motor
2
50.0 Source 1
Heating Medium
Circulation Pumps
1
12.0 Source 3
210
370.0 Source 3
Oil Export Pump
…
…
… …
Electric Motors –
Pump – Chemical
Injection
Pumps - Centrifugal
- Cooling systems
Pumps - Centrifugal
…
Data dossier med evaluering av datakvalitet
Komponent
Ant.
feil
Utstyrs- Dataår
kilde
Spesifikasjon
Relevans
Populasjon
Inlet Heater
12
111.5 Source 1
Heat Exchangers Shell and Tube
M
H
1st stage Separator
59
535.8 Source 2
Vessels - Separator
M
H
H
M
M
L
Pumps - Centrifugal
L
H
…
…
…
Chemical Inhibitor
Pump Motor
2
50.0 Source 1
Heating Medium
Circulation Pumps
1
12.0 Source 3
210
370.0 Source 3
Oil Export Pump
…
…
… …
Electric Motors –
Pump – Chemical
Injection
Pumps - Centrifugal
- Cooling systems
Belyse data av dårlig kvalitet
Komponent
Ant.
feil
Utstyrs- Dataår
kilde
Spesifikasjon
Relevans
Populasjon
Inlet Heater
12
111.5 Source 1
Heat Exchangers Shell and Tube
M
H
1st stage Separator
59
535.8 Source 2
Vessels - Separator
M
H
H
M
M
L
Pumps - Centrifugal
L
H
…
…
…
Chemical Inhibitor
Pump Motor
2
50.0 Source 1
Heating Medium
Circulation Pumps
1
12.0 Source 3
210
370.0 Source 3
Oil Export Pump
…
…
… …
Electric Motors –
Pump – Chemical
Injection
Pumps - Centrifugal
- Cooling systems
Håndtering av usikkerheter
• Sannsynlighetsfordelinger (TTF)
• Komponentkritikalitet
• Følsomhetsanalyser
TTF - fordelinger
• Sannsynlighetsfordelinger som uttrykk for usikkerhet
• Høyere standardavvik
• Stokastiske parameterverdier. Tolkning?
– Bayesianske metoder
– Ekspertvurderinger
– Etc
Sannsynlighet
• Andre teknikker
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
Exp(1)
Exp(a) med a~Lognormal(1,1)
0
1
2
TTF
3
4
Kritikalitetsmål
Component criticality
Gas Turbine
Compressor
Oil Export Pump
16.0 %
Submarine power cable
13.8 %
51.6 %
Inlet Heater
1st stage Separator
Scrubber
9.3 %
2nd stage Separator
8.8 %
Chemical Inhibitor Pump
Chemical Inhibitor Pump Motor
7.2 %
3.0 %
3.3 %
4.4 %
3.7 % 3.8 %
4.9 %
Heating Medium Circulation
Pumps
Other
Kritikalitetsmål
Komponent
Ant. Utstyrs- Datafeil år
kilde
Spesifikasjon
Relevans
Populasjon Kritikalitet
Inlet Heater
12
111.5 Source 1
Heat Exchangers Shell and Tube
M
H
H
1st stage Separator
59
535.8 Source 2 Vessels - Separator
M
H
M
H
M
L
M
L
L
L
H
H
…
…
Foam Inhibitor
Pump Motor
2
Heating Medium
Circulation Pumps
1
Oil Export Pump
…
210
…
Electric Motors –
50.0 Source 1 Pump – Chemical
Injection
Pumps - Centrifugal
12.0 Source 3
- Cooling systems
370.0 Source 3 Pumps - Centrifugal
… …
…
Følsomhetsanalyser
Ant.
feil
Komponent
Oil Export Pump
210
Utstyrs Dataår
kilde
Spesifikasjon
370.0 Source 3
Pumps - Centrifugal
1
Relevans
L
Pumpe
Tilgjengelighet
System
0.99
Base case
0.98
0.97
0.96
0
0.5
1
Feilrate pumpe
1.5
2
Populasjon
Kritikalitet
H
H
Følsomhetsanalyser
Ant.
feil
Komponent
Utstyrs Dataår
kilde
210
Spesifikasjon
370.0 Kilde 1
Oil Export Pump
7
8.1 Kilde 2
Relevans
Populasjon
Kritikalitet
Pump - Centrifugal
L
H
H
Pump – Centrifugal,
>5 MW
M
L
H
30.0 %
Kilde 1
25.0 %
Sannsynlighet
Kilde 2
20.0 %
Terskel/krav
15.0 %
10.0 %
5.0 %
0.0 %
94.0 %
96.0 %
98.0 %
Produksjonstilgjengelighet
100.0 %
Konklusjoner
• Input til pålitelighetsmodeller består av data med varierende kvalitet
• Kvalitet av pålitelighetsdata trenger mer fokus
• En overordnet, generell metodikk ikke mulig…
• …men noen retningslinjer
–
–
–
–
Systematisk evaluering av datakvalitet
Usikkerhetshåndtering
Undersøke utslag på resultater
Presentere et sett med resultater og diskutere input som basis for beslutningsstøtte
Takk for oppmerksomheten
Stefan Isaksen
Senior Sikkerhetsrådgiver
[email protected]
+47 924 41 097