Root Cause Analysis
Dalam dunia engineering, Root Cause Analysis (RCA) adalah metode sistematis yang digunakan untuk mengidentifikasi akar penyebab kegagalan, masalah teknis, atau insiden yang terjadi pada sistem, perangkat, atau proses. RCA dalam konteks engineering berfokus pada menganalisis komponen teknis, proses, atau interaksi sistem yang menyebabkan kegagalan, dengan tujuan untuk mencegah terulangnya masalah tersebut di masa depan.
Berikut adalah aplikasi RCA dalam dunia engineering:
- Identifikasi Kegagalan atau Insiden Teknis:
- Langkah pertama adalah mendefinisikan kegagalan atau masalah teknis dengan jelas, seperti kerusakan komponen, penurunan performa, atau kegagalan operasional sistem.
- Pengumpulan Data Teknis:
- Mengumpulkan semua data teknis yang relevan, seperti log operasi, data sensor, hasil pengujian, spesifikasi desain, dan rekaman inspeksi. Data ini digunakan untuk memahami kondisi dan lingkungan di mana masalah terjadi.
- Analisis Penyebab:
- Teknik analisis digunakan untuk mengevaluasi faktor-faktor yang mungkin berkontribusi terhadap masalah, seperti analisis mode kegagalan dan efeknya (Failure Mode and Effects Analysis, FMEA), analisis getaran, analisis termal, atau simulasi komputer. Metode seperti 5 Whys atau diagram Fishbone (Ishikawa) juga sering digunakan untuk mengeksplorasi kemungkinan penyebab dari sudut pandang teknis.
- Identifikasi Akar Penyebab:
- Setelah semua kemungkinan penyebab dianalisis, akar penyebab utama yang menyebabkan kegagalan atau masalah teknis diidentifikasi. Misalnya, kegagalan bisa terjadi karena desain yang tidak tepat, material yang tidak memenuhi spesifikasi, prosedur manufaktur yang salah, atau keausan komponen.
- Pengembangan dan Implementasi Solusi Teknis:
- Berdasarkan temuan RCA, solusi teknis dikembangkan untuk mengatasi akar penyebab masalah. Ini mungkin melibatkan perbaikan desain, perubahan proses manufaktur, pemilihan material baru, atau pembaruan prosedur operasional.
- Pemantauan dan Evaluasi:
- Setelah solusi diimplementasikan, sistem dipantau untuk memastikan bahwa masalah telah terselesaikan dan tidak terulang. Evaluasi juga dapat mencakup pengujian tambahan atau inspeksi lebih lanjut untuk memastikan keandalan sistem.
Dalam engineering, RCA sangat penting karena membantu insinyur dan tim teknis memastikan bahwa sistem, komponen, atau proses yang terlibat bekerja secara optimal dan aman. Dengan mengidentifikasi dan mengatasi akar penyebab masalah, RCA membantu meningkatkan kualitas, keandalan, dan efisiensi dalam berbagai proyek engineering.
Contoh fishbone diagram untuk RCA pada industri proses
(Sumber: Tawada Mushiri)
Studi Kasus: Kegagalan Struktur pada Heat Exchanger
Sebuah perusahaan kimia mengalami kegagalan pada salah satu heat exchanger yang menyebabkan penurunan performa dan potensi kerusakan lebih lanjut. Kegagalan ini menyebabkan overheating pada produk yang diproses, serta potensi kontaminasi yang dapat mempengaruhi kualitas produk akhir.
Analisis fluida dan heat transfer dengan Cradle CFD
Analisis struktur pada tube budles dengan MSC Nastran
Langkah-Langkah Root Cause Analysis (RCA)
- Identifikasi Masalah
Masalah yang dihadapi adalah kegagalan pada heat exchanger, di mana terjadi kebocoran pada tube bundle dan penurunan performa transfer panas. Hal ini menyebabkan penurunan kualitas produk dan peningkatan konsumsi energi.
- Pengumpulan Data
Data operasi dan kondisi lingkungan dari heat exchanger dikumpulkan, termasuk:
- Temperatur dan tekanan operasi
- Fluida yang digunakan dan karakteristiknya
- Riwayat pemeliharaan dan inspeksi
- Waktu kegagalan dan gejala yang terjadi
- Analisis dengan Software CAE
- Finite Element Analysis (FEA): FEA digunakan untuk menganalisis tegangan dan deformasi yang terjadi pada tube bundle di dalam heat exchanger. Simulasi dilakukan untuk memodelkan kondisi operasi sebenarnya dan mengidentifikasi area dengan konsentrasi tegangan tinggi.
- Computational Fluid Dynamics (CFD): CFD digunakan untuk memodelkan aliran fluida di dalam heat exchanger. Tujuan dari simulasi ini adalah untuk memahami pola aliran dan distribusi temperatur di dalam heat exchanger, yang dapat menyebabkan hot spots atau aliran yang tidak merata.
- Identifikasi Penyebab Utama
Dari hasil FEA, ditemukan bahwa tegangan tertinggi terjadi pada area sambungan antara tube bundle dan shell, yang menyebabkan retakan kecil yang akhirnya berkembang menjadi kebocoran. Simulasi CFD mengungkapkan bahwa aliran fluida yang tidak merata menyebabkan overheating pada bagian tertentu dari tube bundle, meningkatkan tegangan termal di area tersebut.
Penyebab utama dari kegagalan adalah desain yang tidak optimal pada sambungan antara tube bundle dan shell, serta ketidakseimbangan aliran fluida yang menyebabkan peningkatan tegangan termal.
- Penentuan Metode Maintenance
Berdasarkan hasil RCA menggunakan software CAE, beberapa rekomendasi untuk metode maintenance yang lebih efektif adalah:
- Predictive Maintenance: Dengan memanfaatkan simulasi CAE, area yang berpotensi mengalami kegagalan dapat dipantau secara terus-menerus menggunakan sensor suhu dan tekanan. Data dari sensor ini dapat dianalisis untuk memprediksi kapan dan di mana kegagalan mungkin terjadi, memungkinkan perbaikan sebelum kerusakan parah terjadi.
- Condition-Based Maintenance: Alih-alih melakukan pemeliharaan pada jadwal tetap, pemeliharaan dilakukan berdasarkan kondisi aktual dari heat exchanger. Misalnya, inspeksi rutin lebih fokus pada area sambungan yang rentan terhadap tegangan tinggi.
- Design Optimization: Hasil RCA menunjukkan bahwa desain heat exchanger perlu dioptimalkan. Perubahan desain pada sambungan antara tube bundle dan shell untuk mengurangi tegangan termal dapat dilakukan, sehingga memperpanjang umur pakai heat exchanger dan mengurangi frekuensi pemeliharaan.
- Implementasi dan Monitoring
Setelah metode maintenance baru diterapkan, perusahaan melakukan monitoring berkala untuk memastikan bahwa metode ini efektif dalam mencegah kegagalan serupa. Data operasional terus dianalisis untuk mengidentifikasi potensi masalah lebih dini dan memperbaiki proses lebih lanjut.
Kesimpulan
Menggunakan software CAE dalam Root Cause Analysis memberikan wawasan yang mendalam mengenai penyebab utama kegagalan dalam fasilitas produksi kimia. Dengan memahami distribusi tegangan dan aliran fluida secara mendetail, perusahaan dapat menentukan metode maintenance yang lebih tepat, seperti predictive maintenance atau condition-based maintenance. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi operasional tetapi juga mengurangi risiko kegagalan di masa depan, memastikan produksi yang lebih aman dan andal.
PT Tensor memberikan jasa Root Cause Analysis (RCA) dengan software CAE berlisensi resmi dan engineer yang sudah berpengalaman sejak tahun 2013. Hubungi kami sekarang juga!