ما المقصود بتحليل شجرة الأخطاء (FTA)؟

تحليل شجرة الأخطاء هو نهج استنتاجي تنازلي يساعد على تحديد السبب وراء حدث معين غير مرغوب فيه داخل نظام معقد. ويتضمن إرجاع السبب الأساسي للخطأ إلى العوامل المساهمة فيه وتمثيله من خلال نموذج بياني يسمى شجرة الأخطاء، والتي تساعد المديرين والمهندسين على تحديد أنماط الأخطاء المحتملة واحتمالية حدوث كل وضع خطأ، من أجل إجراء تحليلات السلامة والموثوقية.

طوّرت Bell Laboratories تحليل شجرة الأخطاء لأول مرة في أوائل الستينيات لمساعدة القوات الجوية الأمريكية على فهم الأعطال المحتملة في نظام صواريخ Minuteman، وقد استُخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك قطاعات الفضاء والطاقة النووية والكيماويات والسيارات وغيرها.

قد يستخدم مديرو الصيانة تحليل شجرة الأخطاء من أجل ما يلي:

• تطوير و/أو تثبيت نظام جديد.
• إجراء تغييرات على الأنظمة الحالية.
• التحقق من سلامة النظام أو موثوقيته.
• تقييم الامتثال التنظيمي.
• تحسين ميزانيات الصيانة.

في ظل تطور بيئات التصنيع وازدياد تعقيدها، تزداد الحاجة إلى أدوات فعالة لإدارة المخاطر مثل تحليل شجرة الأخطاء. يمكن أن يساعد دمج تحليلات شجرة الأخطاء في تحليلات السلامة وممارسات تعزيز الموثوقية في مؤسستك على اكتساب معارف أعمق حول الأسباب المحتملة لتعطل النظام. كما يمكن أن يساعد تحليل شجرة الأخطاء على تحسين الأداء العام وتقليل احتمالية وقوع حوادث مكلفة وربما كارثية.

يُعد إجراء تحليل شجرة الأخطاء عملية معقدة تتضمن سبع خطوات رئيسية.

قبل إجراء التحليل، يجب أن تحدد بوضوح الحدث غير المرغوب فيه الذي تريد تحليله. يجب أن يكون هذا الحدث محددًا وقابلاً للتقدير، مثل تعطل عنصر من العناصر أو تعطل النظام. من المهم أيضًا وصف الحدث بعبارات واضحة ومتسقة، نظرًا إلى أن ذلك الوصف سيكون نقطة البداية لإنشاء مخطط شجرة الأخطاء الخاص بك.

بمجرد تحديد الحدث غير المرغوب فيه، يجب أن تبدأ في تحديد العوامل والأحداث التي قد تسهم في حدوثه. تنقسم العوامل المساهمة في الغالب إلى فئتين رئيسيتين: الأحداث الأساسية والأحداث الوسيطة.

الأحداث الأساسية هي تلك الأحداث التي لا يمكن إرجاعها إلى أحداث أبسط وهي الأحداث الأكثر أصالة في شجرة الأخطاء، وتمثل أدنى مستوى من الأحداث التي يمكنك تحليلها. قد يكون الحدث الأساسي في شجرة أخطاء لحادث سيارة، على سبيل المثال، كالتالي: "فقدان السائق القدرة على التحكم في السيارة".

تقع الأحداث الوسيطة في منزلة بين الأحداث الأساسية ذات المستوى الأدنى والحدث الرئيسي (الحدث الرئيسي غير المرغوب فيه الذي يُجرى تحليله). تحدث الأحداث الوسيطة بسبب أحداث أخرى في شجرة الأخطاء، وهي بدورها تسبب أحداثًا أخرى. إنها تمثل أحداثًا عالية المستوى يمكن تحليلها بشكل أكبر. باستخدام حادث السيارة نفسه كمثال، قد يكون الحدث الوسيط في شجرة الأخطاء هو "انفجار الإطارات".

تأكد من أخذ الأحداث الداخلية والخارجية في الحسبان، مثل أعطال العناصر والأخطاء البشرية والظروف البيئية. قد تحتاج في هذه المرحلة من التحليل إلى استشارة الخبراء المختصين و/أو مراجعة البيانات القديمة وتقارير الحوادث وسجلات الصيانة.

باستخدام رموز البوابات ورموز الأحداث القياسية، أنشئ تمثيلاً بيانيًا للعلاقات بين الحدث غير المرغوب فيه (أو الحدث الناتج) والعوامل المساهمة فيه (وتسمى أيضًا أحداث الإدخال). يجب تنظيم شجرة الأخطاء بشكل هرمي، مع وضع الحدث غير المرغوب فيه في الأعلى والعوامل المساهمة فيه متفرعة منه أدناه.

يُعد وضع الأحداث الأساسية في المخطط أمرًا بسيطًا، لأن الأحداث الأساسية لا يمكن أن تتسبب في أحداث أخرى. ومع ذلك، فإن إدراج الأحداث الوسيطة يكون أكثر تعقيدًا بعض الشيء، حيث تتطلب الأحداث الوسيطة بوابات المنطق البولياني التي تعكس العلاقات بين الحدث الرئيسي والأحداث الوسيطة والأحداث الأساسية.

يوجد نوعان رئيسيان من البوابات المنطقية المستخدمة في أشجار الأخطاء: بوابات AND وبوابات OR.

• بوابات AND: استخدم بوابات AND عندما يكون وقوع الحدث غير المرغوب فيه مرتبطًا بوقوع جميع الأحداث المساهمة فيه في الوقت نفسه. على سبيل المثال، إذا كان تعطل النظام يلزم عنه تعطل عنصر من العناصر وحدوث خطأ في المشغّل في وقت واحد، تُستخدم بوابة AND لربط هذه الأحداث في شجرة الأخطاء.

• بوابات OR: استخدم بوابة OR عندما يكون أي من أحداث الإدخال كافيًا لوقوع الحدث الناتج. بمعنى آخر، يقع الحدث الناتج في حال وقوع واحد على الأقل من أحداث الإدخال المتصلة ببوابة OR. على سبيل المثال، إذا كان تعطل النظام ناتجًا عن تعطل عنصر من العناصر أو حدوث خطأ في المشغل، فتُستخدم عندئذٍ بوابة OR لربط هذه الأحداث.

على الرغم من أن بوابات NOT، وبوابات XOR، وبوابات K/N وبوابات INHIBIT تُستخدم بشكل أقل شيوعًا، فإنه يمكنها المساعدة كذلك على تحديد العلاقات المحددة بين أحداث الإدخال والإخراج.

• بوابات NOT: تمثل بوابات NOT عكس حدث الإدخال. في حال عدم وقوع حدث الإدخال، سيقع حدث الإخراج. تُعد هذه البوابات أقل شيوعًا في تحليل شجرة الأخطاء، لأنها تمثل غياب حدث ما أو وقوع حدث تكميلي.

• بوابات XOR (بوابات Exclusive OR): استخدم بوابة XOR عندما يجب أن يقع حدث واحد فقط من أحداث الإدخال لوقوع حدث الإخراج. في حال عدم وقوع أي من أحداث الإدخال أو وقوع أكثر من حدث إدخال، فلن يقع حدث الإخراج.

• بوابات K/N: تُستخدم بوابات K/N، والمعروفة أيضًا ببوابات التصويت أو بوابات الحد، عندما يجب أن يقع عدد محدد من أحداث الإدخال (K) من بين جميع أحداث الإدخال الممكنة (N) لكي يقع حدث الإخراج. يمكن أن تساعدك بوابات K/N على توضيح العلاقات الأكثر تعقيدًا في تحليل شجرة الأخطاء.

• بوابات INHIBIT: مثل بوابة AND، تشير بوابة INHIBIT إلى أن حدث الإخراج سيحدث في حال وقوع أحداث الإدخال وحدث شرطي (وهو شرط أو قيد يمكن أن ينطبق على أي بوابة).

يمكن أن تتضمن الأحداث الوسيطة أيضًا الأحداث غير المكتملة، وهي أحداث غير مفهومة بالكامل أو لم يُجرَ تحليلها بالكامل.

سيساعدك استخدام البوابات المختلفة المتاحة على إنشاء شجرة أخطاء شاملة ترصد العلاقات المعقدة بين الأحداث والعوامل المختلفة التي أدت إلى الحدث غير المرغوب فيه.

إنشاء شجرة الأخطاء هي عملية تكرارية، لذا ستواصل تقسيم الأحداث المساهمة ونسبتها إلى أحداثها الفرعية الأساسية إلى أن يصعب تقسيم الأحداث أكثر من ذلك. عند الحصول على معلومات جديدة و/أو تغير أوضاع النظام، قد تحتاج إلى إجراء العديد من التعديلات لتحسين شجرة الأخطاء.

من أجل تحديد المخاطر المرتبطة بالحدث غير المرغوب فيه، تحتاج إلى جمع بيانات الأخطاء (من السجلات القديمة، وقواعد بيانات المجال، واستشارات الخبراء، وما إلى ذلك) للأحداث الأساسية في شجرة الأخطاء. يجب التعبير عن بيانات الأخطاء على أنها احتمالات خطأ أو معدلات خطأ، اعتمادًا على نوع التحليل الذي تجريه.

بمجرد إنشاء شجرة الأخطاء وجمع بيانات الأخطاء، يمكنك إجراء التحليل، حيث تحسب مدى احتمالية وقوع الحدث غير المرغوب فيه وتحدد العوامل المساهمة الأكثر حساسية. استخدم إما طريقة تحليل البيانات النوعية أو الكمية.

يركّز التحليل النوعي على فهم هيكل شجرة الأخطاء، والعلاقات بين الأحداث، وتحديد المسارات الحساسة ومجموعات التقسيم الصغيرة (أصغر مجموعة من الأحداث التي يمكن أن تتسبب في وقوع الحدث غير المرغوب فيه). يمكن أن يساعد التحليل النوعي على تحديد أولويات الإجراءات الإصلاحية وتحديد المواضع التي تحتاج إلى مزيد من الفحص.

من ناحية أخرى، تتضمن المنهجية الكمية حساب مدى احتمالية وقوع الحدث غير المرغوب فيه بناءً على احتمالات أخطاء الأحداث الأساسية. يمكن أن يساعد التحليل الكمي على توجيه قرارات إدارة المخاطر وتقييم مدى فعالية عمليات التحسين المقترحة.

بعد إجراء التحليل، يحين الوقت لتفسير النتائج وإبلاغ الأطراف المعنية بأي معلومات ذات صلة.

تعتمد نتائج تحليل شجرة الأخطاء على جودة بيانات الإدخال والافتراضات المطورة في أثناء التحليل. وعلى هذا النحو، يجب أن تنظر إلى النتائج كنقطة بداية لإجراء مزيد من الفحص والتحقق من صحة النتائج، وليس كنتيجة نهائية.

بناءً على نتائج تحليل شجرة الأخطاء، يمكنك اتخاذ تدابير وقائية وإجراء عمليات التحسين اللازمة للقضاء على احتمالية وقوع حدث غير مرغوب فيه أو تقليلها. لذلك، احرص على مراقبة الأداء في عمليات التحسين هذه وتحديث شجرة الأخطاء باستمرار حتى تعكس أي تغييرات في تصميم النظام أو ظروف التشغيل أو أداء العناصر، بحيث تظل الشجرة دقيقة ومفيدة لمؤسستك.

• يوفر تحليل شجرة الأخطاء تصويرًا مرئيًا للعوامل والأحداث المساهمة التي يمكن أن تؤدي إلى تعطل النظام، ما يسهل فهم العلاقات المعقدة بين عناصر النظام.

• يسمح لك تحليل شجرة الأخطاء بحساب مدى احتمالية وقوع حدث الخطأ، ما يتيح تحسين إدارة المخاطر وصناعة القرار ويساعد الفرق على أن تكون استباقية في اتخاذ الإجراءات التصحيحية.

• ونظرًا إلى أنه يمكنك تحليل حدث إخراج واحد فقط في كل مرة، فإن تحليل شجرة الأخطاء يساعد الفرق على الحفاظ على التنظيم في أثناء تقييمهم لمستويات النظام والعمل من خلال إجراء تحليلات الآثار بطريقة منهجية.

• على عكس الأساليب الأخرى لتحليلات أنماط الأخطاء وآثارها (FMEAs)، يراعي تحليل شجرة الأخطاء الأخطاء البشرية، ما قد يساعد الفرق على فهم ما إذا كانت المشكلات مرتبطة بالانحرافات الناتجة عن إجراءات التشغيل القياسية.

• يحدد تحليل شجرة الأخطاء الأخطاء المرجح وقوعها، ما يساعد الفرق على تحديد المشكلات التي تتطلب اهتمامًا عاجلاً.

• تعتمد دقة وفعالية تحليل شجرة الأخطاء بشكل كبير على خبرة المحللين، وقدرتهم على تحديد الأسباب وراء الأخطاء، وفهمهم لتعقيدات شجرة الأخطاء نفسها.
• تحليل شجرة الأخطاء هو الأنسب لتحليلات الأنظمة الأصغر. تتطلب الأنظمة الكبيرة والمعقدة عادةً أشجار أخطاء كبيرة ومعقدة، ما يجعل عملية التحليل صعبة وتستغرق وقتًا طويلاً.
• يحدد توافر بيانات الأخطاء وجودتها مدى دقة الاحتمالات المحسوبة في شجرة الأخطاء.
• يسمح لك تحليل شجرة الأخطاء بفحص حدث رئيسي واحد فقط في كل مرة.