Pendahuluan
Dalam era teknologi yang semakin maju, sistem teknik semakin kompleks dan memiliki banyak komponen yang saling bergantung. Ketergantungan ini dapat menyebabkan kegagalan beruntun (cascading failures – CAFs) dan kegagalan akibat penyebab umum (common cause failures – CCFs), yang berpotensi menimbulkan kerusakan sistemik.
Penelitian oleh Lin Xie di Norwegian University of Science and Technology (NTNU) menyoroti peran Safety Instrumented Systems (SIS) dalam mengatasi kegagalan beruntun dalam sistem teknik. Studi ini mengembangkan model baru untuk menganalisis dan mengoptimalkan keandalan SIS dalam lingkungan dengan kegagalan yang saling berkaitan.
Pentingnya Safety Instrumented Systems (SIS) dalam Sistem Kompleks
Safety Instrumented Systems (SIS) adalah sistem berbasis perangkat elektronik dan pemrograman yang dirancang untuk mendeteksi dan mencegah kegagalan sebelum menyebabkan kecelakaan besar. SIS biasanya digunakan dalam industri minyak dan gas, manufaktur, serta sistem transportasi.
Fungsi utama SIS meliputi:
✅ Deteksi awal potensi bahaya melalui sensor otomatis.
✅ Pengaktifan sistem proteksi untuk menghindari dampak kegagalan.
✅ Redundansi dan mitigasi risiko untuk meningkatkan keandalan sistem.
Model Evaluasi Kegagalan dalam Sistem Kompleks
Penelitian ini mengembangkan kerangka kerja analisis kegagalan SIS dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:
- Identifikasi Jenis Kegagalan
- Kegagalan Akibat Penyebab Umum (CCF): Terjadi ketika beberapa komponen mengalami kegagalan karena penyebab yang sama, seperti desain yang buruk atau kondisi lingkungan yang keras.
- Kegagalan Beruntun (CAF): Terjadi ketika kegagalan satu komponen memicu kegagalan lainnya dalam sistem, menyebabkan efek domino.
- Model Reliability Block Diagram (RBD)
- Menganalisis keandalan sistem berbasis blok dengan mempertimbangkan keterkaitan antar komponen.
- Membedakan struktur seri, paralel, dan kombinasi redundansi untuk menentukan konfigurasi optimal.
- Pendekatan Probabilistik dan Simulasi Monte Carlo
- Menghitung tingkat probabilitas kegagalan dan estimasi waktu kegagalan sistem.
- Memodelkan kemungkinan mitigasi dengan variasi parameter lingkungan.
Studi Kasus: Implementasi SIS dalam Industri Minyak dan Gas
Sebagai validasi, penelitian ini menerapkan modelnya dalam sistem pengolahan minyak dan gas dengan hasil sebagai berikut:
- Reliabilitas SIS sebelum optimasi: Tingkat kegagalan 0,002 per jam operasi.
- Reliabilitas setelah optimasi model: Keandalan meningkat hingga 98% dalam 5000 jam operasi.
- Efek mitigasi kegagalan beruntun: Dapat mengurangi risiko eskalasi kegagalan hingga 40% dibandingkan sistem tanpa SIS.
- Penggunaan Redundansi dalam SIS: Meningkatkan efektivitas mitigasi hingga 35% dalam lingkungan operasional ekstrem.
Hasil dan Implikasi
Hasil studi ini menunjukkan bahwa:
✅ SIS dapat secara signifikan mengurangi risiko kegagalan sistem dalam lingkungan kompleks.
✅ Model Reliability Block Diagram (RBD) memberikan pendekatan yang lebih akurat dalam mengevaluasi keandalan sistem.
✅ Strategi redundansi dan pemantauan aktif dapat meningkatkan efektivitas SIS dalam mencegah kegagalan beruntun.
✅ Metode simulasi probabilistik dapat memberikan prediksi lebih akurat terhadap keandalan sistem dalam kondisi operasi nyata.
Kesimpulan
Penelitian ini membuktikan bahwa Safety Instrumented Systems (SIS) memiliki peran penting dalam mencegah kegagalan beruntun dan meningkatkan keandalan sistem teknik. Dengan penerapan Reliability Block Diagram (RBD) dan analisis probabilistik, industri dapat mengoptimalkan keandalan sistem kritis dan mengurangi potensi kerugian akibat kegagalan.
Sumber Asli:
Xie, L. (2022). Safety Barriers in Complex Systems with Dependent Failures: Modeling and Assessment Approaches. Doctoral Thesis, Norwegian University of Science and Technology (NTNU).