Pendahuluan

Dalam industri manufaktur, terutama yang berkaitan dengan peralatan bernilai tinggi dan berteknologi tinggi, pemahaman terhadap pola kegagalan sistem menjadi aspek yang sangat penting. Menganalisis kemungkinan kegagalan tidak hanya membantu mengurangi downtime tetapi juga memungkinkan perusahaan untuk mengembangkan strategi pemeliharaan yang lebih efektif. Dalam hal ini, Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) dan Fault Tree Analysis (FTA) adalah dua pendekatan utama yang sering digunakan untuk menganalisis kegagalan.

Penelitian oleh Peeters, Basten, dan Tinga (2018) mengusulkan metode inovatif dengan menggabungkan kedua pendekatan ini secara rekursif untuk meningkatkan efisiensi analisis kegagalan pada sistem manufaktur aditif MetalFAB1 dari Additive Industries. Artikel ini akan membahas konsep metode yang diajukan, keunggulannya dibandingkan dengan metode tradisional, serta implikasi praktisnya dalam industri.

Konsep FTA dan FMEA dalam Pendekatan Rekursif

1. Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)

FMEA adalah metode bottom-up yang bertujuan untuk mengidentifikasi kegagalan potensial dalam suatu sistem, mengevaluasi dampaknya, dan menetapkan prioritas perbaikan berdasarkan Risk Priority Number (RPN). RPN dihitung berdasarkan tiga faktor utama:

• Severity (S): Tingkat keparahan dampak kegagalan.
• Occurrence (O): Kemungkinan kegagalan terjadi.
• Detection (D): Kemampuan untuk mendeteksi kegagalan sebelum berdampak besar.

Meskipun FMEA efektif dalam mendeteksi dan memitigasi kegagalan, pendekatan ini memiliki kelemahan dalam hal struktur yang tidak selalu jelas, serta ketergantungan tinggi pada keahlian individu yang melakukan analisis.

2. Fault Tree Analysis (FTA)

Berbeda dengan FMEA, FTA adalah metode top-down yang digunakan untuk memetakan hubungan antara berbagai kegagalan sistem dan penyebabnya. Dengan menggunakan diagram pohon kesalahan, FTA memungkinkan identifikasi akar penyebab kegagalan dengan cara yang lebih sistematis. Metode ini sangat berguna dalam memahami hubungan antar kegagalan di berbagai tingkat sistem.

Namun, kelemahan utama FTA adalah membutuhkan waktu yang cukup lama untuk diterapkan secara menyeluruh dan dapat menjadi terlalu kompleks dalam sistem besar dengan banyak komponen.

3. Pendekatan Rekursif: Kombinasi FTA dan FMEA

Untuk mengatasi keterbatasan dari masing-masing metode, penelitian ini mengusulkan pendekatan rekursif di mana:

1. FTA dilakukan terlebih dahulu di tingkat sistem untuk mengidentifikasi kemungkinan mode kegagalan.
2. FMEA diterapkan untuk mengevaluasi kegagalan kritis yang ditemukan pada analisis FTA pertama.
3. FTA lebih lanjut diterapkan pada fungsi-fungsi yang memiliki kegagalan kritis, sehingga menghasilkan pemetaan yang lebih rinci.
4. FMEA diterapkan kembali di tingkat komponen, sehingga memungkinkan pendekatan yang lebih mendalam untuk memahami mekanisme kegagalan.

Metode ini diterapkan pada MetalFAB1, sistem manufaktur aditif untuk pencetakan logam, dan dianggap lebih efisien dibandingkan pendekatan konvensional oleh tim teknik di Additive Industries.

Studi Kasus: Penerapan pada MetalFAB1

Penelitian ini mengaplikasikan pendekatan rekursif ini pada MetalFAB1, sebuah sistem pencetakan logam berbasis manufaktur aditif. Proses analisisnya melibatkan tiga level:

1. Analisis Tingkat Sistem: Mengidentifikasi 12 mode kegagalan utama, dengan beberapa di antaranya seperti kegagalan modul pemrosesan dan kegagalan penyimpanan cetakan memiliki nilai RPN tertinggi.
2. Analisis Tingkat Fungsi: Menggunakan FTA pada fungsi dengan kegagalan tertinggi, misalnya kegagalan dalam pengendapan lapisan serbuk logam.
3. Analisis Tingkat Komponen: Fokus pada mekanisme spesifik, seperti kegagalan pada blade recoater dan keausan pada panduan piston.

Hasil dari metode ini menunjukkan bahwa pendekatan rekursif memungkinkan pemilihan area kritis yang lebih efisien, mengurangi waktu analisis dibandingkan dengan penerapan FTA atau FMEA secara terpisah. Pendekatan ini juga membantu insinyur memahami hubungan sebab-akibat antara komponen yang lebih kecil hingga sistem secara keseluruhan, memungkinkan mereka membuat keputusan yang lebih tepat dalam desain ulang dan strategi pemeliharaan.

Keunggulan dan Implikasi Praktis

Pendekatan yang diajukan dalam penelitian ini memberikan beberapa keunggulan utama:

• Efisiensi Waktu: Mengurangi waktu analisis dengan menargetkan hanya bagian sistem yang paling kritis.
• Peningkatan Akurasi: Menggunakan kombinasi metode top-down dan bottom-up, sehingga tidak ada kegagalan penting yang terlewat.
• Fokus pada Kegagalan Kritis: Dengan menggunakan cut-off RPN, metode ini memastikan bahwa sumber daya digunakan secara optimal untuk mengatasi kegagalan dengan dampak terbesar.
• Penerapan dalam Berbagai Industri: Metode ini dapat diterapkan tidak hanya pada manufaktur aditif tetapi juga pada industri penerbangan, energi, otomotif, dan kesehatan.

Implikasi praktis dari penelitian ini sangat luas, terutama dalam industri manufaktur yang bergantung pada sistem kompleks dengan biaya perawatan tinggi. Penerapan metode ini dapat membantu perusahaan dalam:

• Mengembangkan strategi pemeliharaan prediktif yang lebih efektif.
• Mengurangi downtime yang tidak terduga.
• Meningkatkan keandalan sistem manufaktur.
• Mengurangi biaya perbaikan dengan melakukan intervensi sebelum kegagalan terjadi.

Kesimpulan

Penelitian ini membuktikan bahwa kombinasi FTA dan FMEA dalam pendekatan rekursif merupakan solusi yang lebih efisien untuk analisis kegagalan sistem kompleks seperti MetalFAB1. Dengan mengoptimalkan waktu analisis dan meningkatkan akurasi dalam mengidentifikasi kegagalan kritis, metode ini dapat menjadi standar baru dalam industri yang mengandalkan peralatan bernilai tinggi.

Sebagai langkah lanjut, metode ini dapat diterapkan pada berbagai sektor lain seperti energi, transportasi, dan kesehatan untuk meningkatkan reliabilitas sistem secara keseluruhan. Selain itu, penelitian lebih lanjut dapat dilakukan untuk mengoptimalkan metode pemilihan cutoff RPN, sehingga dapat diterapkan secara lebih fleksibel di berbagai industri.

Referensi:

• Peeters, J.F.W., Basten, R.J.I., & Tinga, T. (2018). Improving failure analysis efficiency by combining FTA and FMEA in a recursive manner. Reliability Engineering and System Safety, 172, 36–44. DOI: 10.1016/j.ress.2017.11.024
• Bertsche, B. (2008). Reliability in Automotive and Mechanical Engineering: Determination of Component and System Reliability. Springer.
• Tinga, T. (2013). Principles of Loads and Failure Mechanisms: Applications in Maintenance, Reliability, and Design. Springer.

Dengan pendekatan ini, perusahaan yang ingin meningkatkan keandalan produk dan sistemnya dapat mengadopsi metodologi ini untuk mendapatkan manfaat yang lebih besar dalam jangka panjang.