ebook img

Bowtie Methodology: A Guide for Practitioners PDF

209 Pages·2018·14.489 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Bowtie Methodology: A Guide for Practitioners

Bowtie Methodology Bowtie Methodology A Guide for Practitioners Sasho Andonov CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 © 2018 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business No claim to original U.S. Government works Printed on acid-free paper International Standard Book Number-13: 978-1-138-07997-7 (Hardback) International Standard Book Number-13: 978-1-138-06705-9 (Paperback) This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use. The authors and publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained. If any copyright material has not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any future reprint. Except as permitted under U.S. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmitted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopying, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written permission from the publishers. For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copyright. com (http://www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged. Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe. Library of Congress Cataloging‑in‑Publication Data Names: Andonov, Sasho, author. Title: Bowtie methodology : a guide for practitioners / by Sasho Andonov. Description: Boca Raton : CRC Press, 2018. | Includes bibliographical references and index. Identifiers: LCCN 2017018288 | ISBN 9781138067059 (pbk. : alk. paper) | ISBN 9781138079977 (hardback : alk. paper) | ISBN 9781315158853 (ebook : alk. paper) Subjects: LCSH: Industrial safety--Methodology. Classification: LCC T55 .A495 2018 | DDC 658.4/08--dc23 LC record available at https://lccn.loc.gov/2017018288 Visit the Taylor & Francis Web site at http://www.taylorandfrancis.com and the CRC Press Web site at http://www.crcpress.com Contents CRC Press Preface ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ix Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 About the Author ������������������������������������������������������������������������������������������������xiii Boca Raton, FL 33487-2742 Acronyms and Abbreviations �����������������������������������������������������������������������������xv © 2018 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business 1. Introduction to Bowtie Methodology ���������������������������������������������������������1 No claim to original U.S. Government works 1�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������������������1 1�2 BM in Oil and Petroleum Industry ��������������������������������������������������3 Printed on acid-free paper 1�3 Context of Investigations in Science and Industry ������������������������5 International Standard Book Number-13: 978-1-138-07997-7 (Hardback) 1�4 BM and Software ��������������������������������������������������������������������������������7 International Standard Book Number-13: 978-1-138-06705-9 (Paperback) 1�5 Main Event �������������������������������������������������������������������������������������������9 This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable efforts 1�6 Risk Management �����������������������������������������������������������������������������12 have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume 1�7 ALARP������������������������������������������������������������������������������������������������15 responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use. The authors and publishers 1�8 Using the BM in Risk Management �����������������������������������������������17 have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained. If any copyright material has 1�9 Determining the Severity of the Main Event ��������������������������������20 not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any future reprint. 1�10 Benefits of BM ������������������������������������������������������������������������������������22 Except as permitted under U.S. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmitted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including 2. Probability �����������������������������������������������������������������������������������������������������25 photocopying, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written 2�1 Introduction ���������������������������������������������������������������������������������������25 permission from the publishers. 2�2 “Black Swan” Events �������������������������������������������������������������������������27 For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copyright. 2�3 Sets ������������������������������������������������������������������������������������������������������28 com (http://www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222 Rosewood 2�4 Sets and Probabilities �����������������������������������������������������������������������30 Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and 2�5 Basics of Probability �������������������������������������������������������������������������33 registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged. 2�6 Dependent Events �����������������������������������������������������������������������������37 2�7 Bayes’ Theorem ���������������������������������������������������������������������������������39 Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe. 2�8 Distribution of Outcomes ����������������������������������������������������������������42 2�9 Combinatorial Analysis �������������������������������������������������������������������43 Library of Congress Cataloging‑in‑Publication Data 2�9�1 Variations (V) �����������������������������������������������������������������������43 2�9�2 Permutations (Per) ���������������������������������������������������������������44 Names: Andonov, Sasho, author. Title: Bowtie methodology : a guide for practitioners / by Sasho Andonov. 2�9�3 Combinations (C) �����������������������������������������������������������������46 Description: Boca Raton : CRC Press, 2018. | Includes bibliographical references and index. 3. Statistics ����������������������������������������������������������������������������������������������������������49 Identifiers: LCCN 2017018288 | ISBN 9781138067059 (pbk. : alk. paper) | ISBN 9781138079977 (hardback : alk. paper) | ISBN 9781315158853 (ebook : alk. 3�1 Introduction ���������������������������������������������������������������������������������������49 paper) 3�2 Statistics and Probability �����������������������������������������������������������������50 Subjects: LCSH: Industrial safety--Methodology. 3�3 Mean and Standard Deviation ��������������������������������������������������������51 Classification: LCC T55 .A495 2018 | DDC 658.4/08--dc23 LC record available at https://lccn.loc.gov/2017018288 3�4 Inferential Statistics and Safety ������������������������������������������������������54 3�5 Context of Statistical Investigation �������������������������������������������������55 Visit the Taylor & Francis Web site at http://www.taylorandfrancis.com and the CRC Press Web site at http://www.crcpress.com v vi Contents 4. Boolean Algebra ��������������������������������������������������������������������������������������������59 4�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������������������59 4�2 Boolean Symbols for Engineering ����������������������������������������������������60 4�3 Boolean Functions ������������������������������������������������������������������������������63 4�4 Canonical or Standardized Form of Boolean Functions ���������������65 4�5 Simplifying Boolean Functions ��������������������������������������������������������67 4�6 Minimal Cut Set (MCS) ����������������������������������������������������������������������70 5. Reliability �������������������������������������������������������������������������������������������������������73 5�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������������������73 5�2 Basics of Reliability �����������������������������������������������������������������������������74 5�3 Reliability of Complex Systems ��������������������������������������������������������77 5�4 Reliability of Equipment and Reliability of Services ���������������������81 5�5 Reliability of Humans and Organizations ��������������������������������������82 5�6 Using Reliability for Probability Calculations ��������������������������������83 6. System �������������������������������������������������������������������������������������������������������������85 6�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������������������85 6�2 Critical Systems �����������������������������������������������������������������������������������86 6�3 Functioning of the System �����������������������������������������������������������������87 6�4 System Characteristics �����������������������������������������������������������������������90 6�5 Failure or Success ��������������������������������������������������������������������������������93 6�6 Faults and Failures ������������������������������������������������������������������������������95 6�7 Effects, Modes, and Mechanisms �����������������������������������������������������97 7. Fault Tree Analysis �������������������������������������������������������������������������������������101 7�1 Introduction ���������������������������������������������������������������������������������������101 7�2 Symbols Used for FT ������������������������������������������������������������������������102 7�3 Executing FTA �����������������������������������������������������������������������������������104 7�3�1 Gathering Knowledge ���������������������������������������������������������104 7�3�2 Defining the System ������������������������������������������������������������106 7�3�3 Fault Tree Construction ������������������������������������������������������106 7�3�4 Qualitative Analysis ������������������������������������������������������������107 7�3�5 Quantitative Analysis ���������������������������������������������������������109 7�3�6 Adjusting the System ����������������������������������������������������������110 7�3�7 Monitoring the System ��������������������������������������������������������110 8. FTA for Instrumental Landing System (ILS) ����������������������������������������113 8�1 Introduction to ILS ����������������������������������������������������������������������������113 8�2 Determining the System and Its Boundaries ��������������������������������114 8�3 Gathering Knowledge for LLZ ��������������������������������������������������������115 8�4 Fault Tree for LLZ CAT III ���������������������������������������������������������������116 8�5 Qualitative Analysis �������������������������������������������������������������������������118 8�6 Quantitative Analysis �����������������������������������������������������������������������121 8�6�1 Characteristics for SiS for LLZ CAT III �����������������������������121 Contents vii 8�6�2 Probabilities for Transmitters and Monitors ���������������122 8�6�3 Other Probabilities ����������������������������������������������������������124 8�6�4 Final Calculation �������������������������������������������������������������125 8�7 Coherent and Noncoherent FTA ���������������������������������������������������125 9. FTA for My Home Fire �������������������������������������������������������������������������������129 9�1 Determining the System and Its Boundaries ������������������������������129 9�2 Gathering Knowledge for Fires ����������������������������������������������������130 9�3 Fault Tree for My Home Fire ���������������������������������������������������������132 9�4 Qualitative Analysis for My FT ����������������������������������������������������135 9�5 Quantitative Analysis for My FT ��������������������������������������������������136 9�6 “Epitaph” for My Home Fire FT ���������������������������������������������������139 10. Event Tree Analysis ������������������������������������������������������������������������������������141 10�1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������141 10�2 Main Event and Consequences �����������������������������������������������������142 10�3 “Black Swan” Events and ETA ������������������������������������������������������143 10�4 Executing ETA ���������������������������������������������������������������������������������144 10�5 Event Tree (ET) Constructions ������������������������������������������������������146 10�6 How the “Ideal” ETA Works ���������������������������������������������������������147 10�7 Probabilities with “Ideal” ETA �����������������������������������������������������148 10�8 How the “Real” ETA Works ����������������������������������������������������������150 10�9 Qualitative and Quantitative Analysis ����������������������������������������152 11. Weaknesses of Bowtie Methodology �����������������������������������������������������155 11�1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������155 11�2 Modeling BM �����������������������������������������������������������������������������������156 11�3 Integrity of Data Used ��������������������������������������������������������������������157 11�4 Global Warming, Decision-Making, and BM �����������������������������159 11�5 Weaknesses of FTA �������������������������������������������������������������������������161 11�6 Weaknesses of ETA �������������������������������������������������������������������������162 12. How to Improve Safety with Bowtie Methodology ����������������������������165 12�1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������165 12�2 Preventive and Corrective Measures �������������������������������������������165 12�3 Risk Control �������������������������������������������������������������������������������������167 12�4 Control by Feedback Circuit����������������������������������������������������������168 12�5 Measures for Risk Elimination and Mitigation ��������������������������170 12�5�1 Redesign ����������������������������������������������������������������������������170 12�5�2 Isolation �����������������������������������������������������������������������������171 12�5�3 Automation �����������������������������������������������������������������������171 12�5�4 Barriers ������������������������������������������������������������������������������172 12�5�5 Absorption ������������������������������������������������������������������������173 12�5�6 Dilution �����������������������������������������������������������������������������173 12�5�7 Oversight ��������������������������������������������������������������������������174 viii Contents 13. Future of BM ������������������������������������������������������������������������������������������������175 13�1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������175 13�2 Future of FTA ����������������������������������������������������������������������������������175 13�2�1 Hip HOPS �������������������������������������������������������������������������176 13�2�2 Component Fault Tree ����������������������������������������������������177 13�2�3 State/Event Fault Tree ����������������������������������������������������178 13�2�4 Binary Decision Diagram �����������������������������������������������179 13�2�5 Boolean Logic Driven Markov Processes ��������������������180 13�3 Future of ETA ����������������������������������������������������������������������������������181 13�3�1 Containment Event Tree Analysis ���������������������������������181 13�3�2 Dynamic Event Tree Analysis Method ������������������������182 Final Words… �����������������������������������������������������������������������������������������������������185 Index ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������187 Preface The idea of writing this book came to me after publishing my previous book Quality-I is Safety-II: The Integration of Two Management Systems� While writing that book, I wrote about the misunderstandings concerning the quality and safety and in that book I critically assessed the “new star in the safety sky” named as Safety-II� Safety-II is bringing a new method for safety analysis called Functional Resonance Analysis Method (FRAM) and I was wonder- ing, why we need new methods when the older ones are already unknown to the majority of the quality and safety engineers� Looking into the literature, I came to a conclusion that I could not expect that my favorite methodology (Bowtie*) will be used because there are no proper sources of information of when and how to use it� So, I decided to summarize my theoretical and practical knowledge and experience in a book, which will be dedicated to practitioners, and not to scientists� My present knowledge and experience are very much in favor of the Bowtie methodology (BM) as the best methodology to deal with safety or quality assessment� During the writing of this book, I received a couple of comments that using the term “the best methodology” might be a really strong expres- sion, but my question is: Do you know a better one? No one responded… And this question is still valid: Are you familiar with a method or methodology, which provides more reliable information about safety and quality analysis than the BM? And I am not discussing about a strictly descriptive methodol- ogy, but the one which requires the knowledge of something called “science�” Bowtie, through two assessment methods, Fault Tree Analysis (FTA) and Event Tree Analysis (ETA), has a particular level of mathematics built into it, which is usually unfamiliar to engineers in the industry who are deal- ing with manufacturing or operational processes in their companies� These mathematics are probability, statistics, and Boolean algebra� Although Boolean algebra has a great use in software† for operational systems in computers and processors, most of the electronics’ engineers are not so good at it� In general, I decided to write this book with the intention to provide safety and quality managers with a source from which they can study the BM, and to give them a chance to implement it in their everyday activities� * Bowtie, Bow tie, Bow-tie or Bow-Tie? This is a question that has been bothering me for a while… In the Internet you can find all of them� I spoke to a few English teachers in the Military Technological College and the outcome of this “investigation” was: You can use all of them, but Bowtie and Bow tie are mostly correct� So, I decided to use Bowtie! † There is a tiny connection between the Boolean algebra and the engineering of computers in some programming languages such as C and Pascal� ix

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.