Wat is een Common Cause Failure (CCF)?

Een Common Cause Failure (CCF), of in het Nederlands falen met een gemeenschappelijke oorzaak, treedt op wanneer meerdere componenten of systemen tegelijkertijd of binnen een kort tijdsbestek falen als gevolg van één enkele, gedeelde oorzaak. Dit fenomeen is vooral kritiek in systemen die ontworpen zijn met redundantie (meerdere componenten die dezelfde functie kunnen uitvoeren) om de betrouwbaarheid te verhogen. Een CCF kan namelijk de voordelen van redundantie tenietdoen.

Kenmerken van een Common Cause Failure

De belangrijkste kenmerken van een CCF zijn: Gedeelde Oorzaak (Root Cause): Er is één specifieke onderliggende reden waarom de componenten falen. Dit kan een ontwerpfout zijn, een fabricagefout, een omgevingsfactor, of een menselijke fout tijdens onderhoud of bediening.

Koppelingsfactor (Coupling Factor): Er is een mechanisme of eigenschap die ervoor zorgt dat meerdere componenten gevoelig zijn voor dezelfde oorzaak. Voorbeelden zijn:

• Componenten van hetzelfde ontwerp of dezelfde fabrikant.

• Componenten die zich op dezelfde fysieke locatie bevinden.

• Componenten die door dezelfde persoon of volgens dezelfde procedure worden onderhouden.

• Componenten die blootstaan aan dezelfde omgevingscondities (temperatuur, vochtigheid, trillingen, straling).

• Meervoudig Falen: Twee of meer componenten falen als gevolg van deze gedeelde oorzaak en koppelingsfactor.

• Afhankelijkheid: De storingen zijn niet onafhankelijk van elkaar, wat een basisaanname is in veel standaard betrouwbaarheidsanalyses.

Oorzaken van Common Cause Failures

De oorzaken van CCF’s kunnen divers zijn en worden vaak ingedeeld in categorieën zoals:

• Ontwerp- en fabricagefouten: Fouten in het ontwerp, de specificaties, of tijdens het productieproces die in meerdere componenten aanwezig zijn.

• Omgevingsfactoren: Extreme temperaturen, vochtigheid, stof, corrosie, trillingen, overstromingen, brand, blikseminslag, aardbevingen, of elektromagnetische interferentie die meerdere componenten beïnvloeden.

• Menselijke fouten: Onjuiste installatie, incorrect onderhoud, verkeerde bedieningsprocedures, of testfouten die op meerdere componenten worden toegepast.

• Externe invloeden: Stroomuitval, verlies van koeling, of andere systeembrede problemen.

Voorbeelden van Common Cause Failures

Softwarefout: Een softwarebug in een besturingssysteem dat wordt gebruikt door meerdere identieke computers in een redundant systeem, waardoor alle computers tegelijk crashen.

Verkeerd onderhoud: Een onderhoudstechnicus gebruikt een verkeerd type smeermiddel voor meerdere identieke pompen, waardoor ze allemaal voortijdig slijten en falen.

Overstroming: Meerdere redundante noodgeneratoren in een kelder vallen allemaal uit doordat de kelder overstroomt.

Fabricagefout: Een batch sensoren van dezelfde productielijn heeft een interne component die defect is, waardoor alle sensoren in een systeem onbetrouwbare metingen geven.

Analyse en Mitigatie van Common Cause Failures

Het identificeren en mitigeren van CCF’s is cruciaal voor de veiligheid en betrouwbaarheid van kritische systemen. Enkele strategieën hiervoor zijn:

• Diversiteit: Het gebruik van componenten van verschillende ontwerpen, fabrikanten, of technologieën voor redundante systemen. Dit vermindert de kans dat een enkele ontwerpfout alle componenten treft.

• Fysieke scheiding: Het plaatsen van redundante componenten op verschillende fysieke locaties om ze te beschermen tegen lokale omgevingsfactoren zoals brand of overstroming.

• Functionele scheiding: Het scheiden van bedrading, stroomvoorzieningen, en besturingssystemen voor redundante componenten.

• Strikte procedures: Het implementeren en handhaven van rigoureuze procedures voor ontwerp, fabricage, installatie, testen, bediening en onderhoud.

• Training en bewustwording: Het trainen van personeel om de risico’s van CCF’s te herkennen en te vermijden.

• Analyse Technieken: Methoden zoals Fault Tree Analysis (FTA) en Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) worden gebruikt om potentiële CCF’s te identificeren. Specifieke CCF-modellen (zoals het Beta-factor model of het Alpha-factor model) worden gebruikt om de kans op CCF’s te kwantificeren in risicoanalyses.

Door rekening te houden met Common Cause Failures kunnen systemen robuuster en betrouwbaarder worden gemaakt, vooral in toepassingen waar falen ernstige gevolgen kan hebben (bijvoorbeeld in de luchtvaart, kernenergie, chemische industrie, en medische apparatuur).