Kelompok 2
Rizka Azhari Y.F.
Rizka Azhari Y.F.
21090114120022
Akbar Ramadhan
21090114120044
Alfri Rakanda Putra
21090114130094
Beberapa faktor penting harus diperhatikan dalam melakukan analisis
keandalan. Faktor penting pertama dalam melakukan analisis keandalan adalah
mendefinisikan kegagalan. Apa yang dimaksud dengan gagal. Mesin mati dan
menyebabkan pesawat jatuh pasti semua setuju untuk disebut gagal. Akan tetapi
jika pesawatnya tidak jatuh, apakah masih disebut gagal? Jika listrik PLN mati
dan diesel generator perlu waktu 30 detik untuk menggantikannya, apakah ini
kegagalan? Gagal atau tidaknya sangat ditentukan oleh beban yang dipasok. Jika
bebannya adalah lemari pendingin (freezer) yang
dipakai dalam suatu pabrik pengolahan ikan maka pemadaman 30 detik jelas bukan
merupakan kegagalan. Akan tetapi jika bebannya adalah pusat data dengan banyak
komputer, pemadaman 30 detik jelas merupakan kegagalan. Jadi dalam melakukan
analisis keandalan, langkah pertama adalah mendefinisikan apa yang dimaksud
dengan kegagalan.
Sebagai contoh sistem kelistrikan yang melibatkan diesel genset
diperlihatkan di Gambar 1. Kita melakukan analisis sistem ini jika memasok
pabrik pengolahan ikan, dengan beban utama freezer, dan jika
memasok pusat data dengan beban utama komputer. Untuk pusat data, diasumsikan
kegagalan sumber listrik utama adalah dua kali setahun. Karena pemadaman sumber
merupakan penyebab utama kegagalan, nilai MTTR hanya ditentukan oleh waktu yang
diperlukan untuk mengoperasikan automatic transfer switch (ATS)
dan starting diesel generator.
Untuk pabrik pengolahan ikan, pemadaman sumber utama tidak bisa dianggap
kegagalan karena pemutusan beberapa detik atau beberapa menit untuk
mengoperasikan ATS dan starting diesel generator tidak akan menyebabkan
gagalnya pendinginan yang dihasilkanfreezer. Oleh sebab
itu, jika sampai terjadi kegagalan, pasti permasalahannya ada pada kerusakan
jaringan listrik dan peralatannya sehingga MTTR yang diperlukan bisa kita
asumsikan sekitar 2 jam.
Tabel 2 memperlihatkan hasil analisis yang didapat. Kedua kasus
menghasilkanavailability yang sangat tinggi dan mempunyai
nilai yang hampir sama. Akan tetapi, keandalan kedua sistem sangat berbeda.
Keandalan sistem yang memasok pusat data mempunyai nilai yang jauh lebih rendah
dibanding yang memasok pabrik pengolahan ikan.
Untuk memperbaiki keandalan pusat data, kita bisa menambahkan UPS seperti
terlihat di Gambar 2. UPS cocok untuk mengatasi pemadaman jangka pendek. UPS
biasanya dipilih sedemikian rupa sehingga baterenya mampu memasok beban selama
waktu sekitar 30 menit. Dengan menambahkan UPS, bisa kita lihat di Tabel 3
bahwa keandalan sistem kelistrikan yang memasok pusat data naik secara
signifikan.
Selain dipengaruhi oleh MTBF dan MTTR dan juga oleh jumlah komponen,
keandalan suatu sistem kelistrikan juga dipengaruhi oleh jumlah beban yang
dipasok. Untuk menunjukkan pengaruh jumlah komponen dan jumlah beban, kita
tambahkan suatu trafo dan panel distribusi ke model pabrik pengolahan ikan.
Selain itu, kita analisis juga apa pengaruhnya jika jumlah freezernya ada 10.
Untuk pusat data, kita tambahkan panel distribution unit (PDU)
dengan beban satu komputer dan 10 komputer. Kita asumsikan bahwa kegagalan satu
freezer atau satu komputer dianggap sebagai kegagalan sistem. Tabel 4
memperlihatkan hasil analisisnya. Jelas bahwa ketersediaan dan keandalan
menurun dengan naiknya jumlah beban.
Faktor lain yang berpengaruh pada keandalan adalah waktu. Tabel 5
memperlihatkan analisis keandalan suatu sistem ketenagalistrikan jika periode
waktunya berbeda. Jelas bahwa semakin panjang periode waktunya maka semakin
rendah keandalan sistemnya. Itulah sebabnya menyatakan keandalan tanpa
keterangan waktu menjadi tidak ada maknanya.
Walaupun keandalan dari pusat data yang dilengkapi UPS sudah cukup tinggi,
dalam banyak kasus keandalannya masih dianggap kurang tinggi. Untuk mencoba
memperbaikinya, kita harus menghilangkan titik tunggal penyebab kegagalan (single point of failure). Titik tunggal penyebab
kegagalan adalah adalah sembarang komponen atau bagian dari sistem, dari sumber
sampai beban, yang mana jika mengalami kegagalan akan menyebabkan gagalnya
sistem. Keandalan sistem ditentukan oleh keandalan titik tersebut. Untuk sistem
di Gambar 2, ada banyak titik tunggal penyebab kegagalan. Memang, penambahan
UPS menyebabkan sumber bukan lagi merupakan titik tunggal penyebab
kegagalan. Akan tetapi, masih ada ATS, busbar input, busbar output, dan panel distribution unit (PDU) yang semuanya adalah
titik tunggal penyebab kegagalan.
Penjelasan sistem
|
MTBF (jam)
|
MTTR (jam)
|
Ketersediaan
|
Keandalan
(satu tahun)
|
Pengolahan ikan
|
134.072
|
2,08
|
0,9999845
|
93,88%
|
Pusat data
|
4.408,6
|
0,08
|
0,9999822
|
14,12%
|
Penjelasan sistem
|
MTBF (jam)
|
MTTR (jam)
|
Ketersediaan
|
Keandalan
(satu tahun)
|
Pabrik pengolahan ikan
tanpa UPS
|
134.072
|
2,08
|
0,9999845
|
93,88%
|
Pusat data dengan UPS
|
115.900
|
1,55
|
0,9999867
|
94,59%
|
Tabel 4. Pengaruh jumlah komponen dan
beban pada keandalan dan ketersediaan.
Penjelasan sistem
|
MTBF (jam)
|
MTTR (jam)
|
Ketersediaan
|
Keandalan
(satu tahun)
|
Pabrik ikan dengan
satu freezer
|
86.529
|
4,68
|
0,9999443
|
90,62%
|
Pabrik ikan dengan 10
freezer
|
43.551
|
6,40
|
0,9998543
|
82,90%
|
Pusat data dengan satu
komputer
|
94.740
|
2,36
|
0,9999756
|
93,09%
|
Pusat data dengan
sepuluh komputer
|
72.805
|
2,36
|
0,9999678
|
90,63%
|
Tabel 5. Pengaruh waktu pada keandalan.
Penjelasan
|
Keandalan
(satu tahun)
|
Keandalan
(lima tahun)
|
Keandalan
(sepuluh tahun)
|
Pabrik ikan dengan
satu freezer
|
90,62%
|
60,27%
|
36,17%
|
Pabrik ikan dengan
sepuluh freezer
|
82,90%
|
36,72%
|
13,70%
|
Pusat data dengan satu
komputer
|
93,09%
|
68,43%
|
45,91%
|
Pusat data dengan
sepuluh komputer
|
90,63%
|
59,39%
|
35,33%
|
Bagaimana meminimumkan titik tunggal penyebab kegagalan? Solusinya adalah
dengan menambahkan redundansi. Gambar 3 memperlihatkan bagaimana redundansi
bisa mengurangi titik tunggal penyebab kegagalan. Untuk membuat ATS bukan
lagi single point of failure, kita menambahkan ATS kedua dan
juga busbar input kedua. UPS dan saklar statik juga kita gandakan. Busbar
output juga kita gandakan. Keluaran UPS memasok beban melalui automatic static transfer switch (ASTS). Sekarang,
hanya ASTS dan PDU, serta bebannya sendiri yang merupakan single point of failure. Tabel 6 memperlihatkan hasil
analisis keandalan dua macam sistem ketenagalistrikan untuk memasok pusat data.
Jelas bahwa redundansi akan meningkatkan ketersediaan dan keandalan sistem.
Penjelasan
|
MTBF (jam)
|
MTTR (jam)
|
Ketersediaan
|
Keandalan (satu tahun)
|
Keandalan (lima tahun)
|
Keandalan (sepuluh tahun)
|
Pusat data dengan satu
UPS
|
72.805
|
2,36
|
0,9999678
|
90,63%
|
59,39%
|
35,33%
|
Pusat data dengan UPS
redundan
|
160.617
|
2,36
|
0,9999726
|
94,70%
|
76,55%
|
57,48%
|
Apakah mungkin menghilangkan semua titik tunggal penyebab kegagalan?
Jawabannya adalah mungkin. Solusinya adalah dengan menggunakan beban yang
dilengkapi catu daya ganda atau dual cord. Dengan
catu daya ganda, kita tidak lagi memerlukan ASTS tetapi memerlukan dua PDU.
Kedua PDU memasok beban melalui catu daya gandanya. Jelas pada kondisi ini,
satu-satunya single point of failure tinggal
bebannya itu sendiri.
Jelas bahwa semakin tinggi keandalan
yang diinginkan maka semakin tinggi pula biaya yang harus dikeluarkan. Untuk
melakukan justifikasi biaya yang harus keluar biasanya dilakukan analisis
resiko jika terjadi kegagalan. Resiko kerugian finansial yang terjadi bisa
dihitung sebagai berikut:
Yang paling sulit disini adalah
menentukan besarnya kerugian pada setiap kegagalan karena ada banyak faktor
yang berpengaruh. Ada banyak biaya langsung dan biaya tak langsung yang
berpengaruh dalam menentukan besarnya kerugian pada setiap kegagalan. Perlu pula
dicatat bahwa menambahkan banyak komponen atau peralatan tidak selalu menaikkan
ketersediaan atau keandalan. Ada titik optimum yang mana penambahan peralatan
malah menurunkan keandalan.
