Evaluasi Keandalan High Integrity Pressure Protection System (HIPPS) dengan Metode Kuantitatif

Pendahuluan
Industri minyak dan gas menghadapi tantangan besar dalam menjaga keamanan operasional di tengah kondisi lingkungan yang ekstrem. Salah satu sistem keselamatan utama dalam industri ini adalah High Integrity Pressure Protection System (HIPPS), yang berfungsi mencegah tekanan berlebih pada pipa dan peralatan produksi guna menghindari risiko ledakan atau kebocoran.

Penelitian yang dilakukan oleh Jacob Glæsner di Aalborg University Esbjerg berfokus pada evaluasi kuantitatif keandalan HIPPS pada Svend oil & gas platform. Studi ini membandingkan tiga metode analisis utama, yaitu Reliability Block Diagram (RBD), Fault Tree Analysis (FTA), dan Markov Modelling, untuk menentukan metode paling efektif dalam menilai keandalan HIPPS dan memastikan sistem ini memenuhi standar Safety Integrity Level (SIL) 2.

Pendekatan Evaluasi Keandalan HIPPS

1. Reliability Block Diagram (RBD)
   Pendekatan ini digunakan untuk memodelkan keandalan sistem berdasarkan konfigurasi blok yang mewakili komponen individu. Jika salah satu blok gagal dalam sistem seri, seluruh sistem dianggap gagal. Sebaliknya, jika sistem memiliki konfigurasi paralel atau redundansi, kegagalan satu blok tidak serta-merta menyebabkan kegagalan sistem secara keseluruhan.

   Metode RBD sangat cocok untuk sistem yang memiliki konfigurasi redundan seperti HIPPS, karena memungkinkan analisis terhadap bagaimana penempatan sensor dan logic solver dapat meningkatkan keandalan. Namun, pendekatan ini memiliki keterbatasan dalam menangani kegagalan yang saling bergantung (dependent failures) dan kurang fleksibel dalam memodelkan sistem yang berubah seiring waktu.

2. Fault Tree Analysis (FTA)
   Metode FTA digunakan untuk menguraikan hubungan antar komponen HIPPS dalam bentuk diagram pohon kegagalan. Dengan menggunakan pendekatan logika AND-OR, FTA dapat mengidentifikasi penyebab utama kegagalan dan menghitung probabilitas kegagalan sistem secara keseluruhan.

   Pendekatan ini sangat bermanfaat dalam menganalisis Probability of Failure on Demand (PFD), yang merupakan indikator penting dalam menentukan apakah HIPPS memenuhi standar SIL 2 atau tidak. Namun, semakin kompleks sistem yang dianalisis, semakin sulit pula menyusun diagram pohon yang merepresentasikan seluruh kegagalan potensial.

3. Markov Modelling
   Berbeda dengan dua metode sebelumnya, Markov Modelling mampu menangani perubahan status sistem secara dinamis. Dalam model ini, setiap komponen HIPPS memiliki beberapa kemungkinan kondisi, seperti berfungsi normal, mengalami degradasi, atau mengalami kegagalan total. Dengan menggunakan persamaan probabilistik, metode ini dapat memodelkan dampak dari perawatan prediktif dan deteksi dini terhadap keandalan HIPPS.

   Keunggulan utama dari pendekatan Markov adalah kemampuannya dalam menangani kegagalan yang saling bergantung dan memodelkan sistem yang berubah seiring waktu. Namun, metode ini memiliki kompleksitas perhitungan yang jauh lebih tinggi dibandingkan RBD dan FTA, serta memerlukan data yang lebih rinci untuk memberikan hasil yang akurat.

Studi Kasus: Evaluasi HIPPS pada Svend Platform

Penelitian ini menerapkan metode di atas pada HIPPS yang digunakan di Svend oil & gas platform. Beberapa hasil yang ditemukan adalah sebagai berikut:

• Sebelum dilakukan optimasi, reliabilitas sistem hanya mencapai 90%, yang masih di bawah standar SIL 2.
• Setelah optimasi menggunakan RBD dan FTA, nilai reliabilitas meningkat hingga 98%, sehingga memenuhi standar SIL 2.
• Pendekatan Markov Modelling menunjukkan bahwa probabilitas kegagalan dalam kondisi ekstrem dapat ditekan hingga hanya 1%, terutama dengan penerapan redundansi dalam sensor dan logic solver.
• Berdasarkan perhitungan PFD menggunakan FTA, ditemukan bahwa redundansi dalam sistem HIPPS dapat mengurangi probabilitas kegagalan hingga 40% dibandingkan sistem tanpa redundansi.

Hasil dan Implikasi

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa:

✅ Markov Modelling adalah metode paling akurat dalam menganalisis keandalan HIPPS karena mampu menangani kegagalan yang saling bergantung dan memodelkan perubahan sistem secara dinamis.
✅ RBD merupakan metode yang lebih sederhana dan mudah diimplementasikan, tetapi kurang mampu menangani kegagalan terkait antar komponen.
✅ FTA memberikan hasil yang cukup akurat untuk menentukan PFD dan menilai kepatuhan terhadap standar SIL, tetapi kompleksitasnya meningkat saat sistem menjadi lebih besar.
✅ Penerapan redundansi pada sensor dan logic solver dapat meningkatkan keandalan HIPPS secara signifikan, sehingga lebih efektif dalam mencegah tekanan berlebih.

Kesimpulan

Penelitian ini membuktikan bahwa High Integrity Pressure Protection System (HIPPS) merupakan elemen penting dalam memastikan keamanan operasional di industri minyak dan gas. Dengan menggunakan Reliability Block Diagram (RBD), Fault Tree Analysis (FTA), dan Markov Modelling, operator dapat memilih metode terbaik untuk memastikan sistem HIPPS memenuhi standar Safety Integrity Level (SIL) 2.

Sumber Asli: Glæsner, J. (2017). Quantitative Reliability Modelling and Functional Safety Calculations of Svend Topside High Integrity Pressure Protection System. Aalborg University Esbjerg.