Rubrica a cura di L. Cristaldi, (loredana.cristaldi@polimi.it), M. Catelani, M. Lazzaroni, L. Ciani
La logica Fuzzy a supporto degli strumenti utilizzati nell’analisi della sicurezza dei sistemi industriali
Articolo di M. Catelani, L. Ciani, L. Cristaldi, G. Patrizi
Panoramica dei pro e contro nell’applicazione all’albero dei guasti FUZZY LOGIC AS A TOOL SUPPORTING SAFETY ANALYSIS IN INDUSTRIAL SYSTEMS
Probabilistic Risk assessment (PRA) is a methodology that, when applied in the different stages of the company and the different phases of the product life cycle (process), helps reduce technological and programmatic risk. Fault Tree Analysis (FTA) is one of the most significant logical and probabilistic techniques used in PRA and overall system reliability assessment. IEC 61025 recalls that the FTA can be applied quantitatively using base event failure rates. These coefficients are often determined without taking into account the actual operating conditions of the equipment or system. In order to reduce the impact of this limitation, already in the early 80’s, it was thought to apply the theory of Fuzzy sets to the FTA defining the FFTA.
La norma di riferimento per la FTA è la IEC 61025 [3] che, come recita l’abstract: “Describes fault tree analysis and provides guidance on its application to perform an analysis, identifies appropriate assumptions, events and failure modes, and provides identification rules and symbols”. La norma ricorda che la FTA può essere applicata sia in modo qualitativo sia quantitativo; l’approccio quantitativo consente di fatto di ottenere una probabilità di occorrenza del top event a partire dalle probabilità di occorrenza degli eventi base. In Fig. 2 è schematizzata la sequenza dei passi per sviluppare l’albero dei guasti.
RIASSUNTO
La Probabilistic Risk assessment (PRA) è una metodologia che, se applicata nelle diverse fasi aziendali e nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto e/o processo, aiuta a ridurre il rischio tecnologico e programmatico. La Fault Tree Analysis (FTA) è una delle più importanti tecniche logiche e probabilistiche utilizzate nel PRA e nella valutazione complessiva dell’affidabilità del sistema. La norma IEC 61025 ricorda che la FTA può essere applicata in modo quantitativo utilizzando i tassi di guasto degli eventi base. I tassi di guasto utilizzati sono spesso determinati con modalità che non rispettano le condizioni d’uso del dispositivo/sistema. Per ridurre l’impatto di questa limitazione, già nei primi anni 80 si pensò di applicare la teoria dei Fuzzy set (insiemi sfumati) alla FTA definendo così la FFTA.
INTRODUZIONE
Come già discusso nel precedente contributo a Tutto_Misure [1], la Probabilistic Risk Assessment (PRA) è una metodologia che favorisce l‘uso dei criteri dell’ingegneria dell’affidabilità con l’obiettivo di ridurre il rischio tecnologico e programmatico. Ovviamente tale metodologia ha un senso se applicata nelle diverse fasi aziendali e nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto. Come ben evidenziato in Fig. 1 [2], la valutazione dell’affidabilità è determinante nelle diverse fasi di sviluppo del prodotto, ed è frutto dell’applicazione
congiunta di diversi metodi qualitativi e quantitativi. In questo contesto, La Fault Tree Analysis (FTA) è una delle più importanti tecniche logiche e probabilistiche utilizzate nel PRA e nella valutazione complessiva dell’affidabilità del sistema. Ovviamente, tale tecnica fornisce i migliori risultati se condotta sistematicamente già nelle prime fasi di progettazione. L’analisi dei risultati proposti dall’applicazione della FTA consente di valutare la probabilità che un evento critico si manifesti, in modo da attuare le dovute modifiche al progetto per ridurre i rischi a esso connessi.
FTA E LOGICA FUZZY
È opportuno però fare una considerazione. Una limitazione della FTA come descritta in Fig. 2 è che i tassi di guasto degli eventi base sono valori assegnati e determinati in condizioni che potrebbero non rispettare le condizioni d’uso del dispositivo/sistema. Per ridurre l’impatto di questa limitazione, già nei primi anni 80 si pensò di applicare la teoria dei Fuzzy set (insiemi sfumati) alla FTA definendo così la FFTA. La teoria dei Fuzzy set fu definita nel 1965 da Zadeh [4] proprio con l’intento di elaborare informazioni incomplete o soggettive. Nella sua definizione classica, un insieme (set) è infatti una collezione di oggetti per la quale sia sempre possibile decidere se un generico oggetto appartiene oppure no all’aggregato stesso: questa definizione identifica come concetto chiave l’informazione di “appartenenza” a un insieme. Il concetto di “appartenenza” identifica, quindi, per ogni elemento solo due condizioni possibili: vero (appartiene all’insieme) o falso (non appartiene all’insieme). T_M
N.
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