Production Availability and Reliability: Use in the Oil and Gas industry

342 Pages·2018·5.555 MB·English

by  Alain Leroy

Production Availability and Reliability
Series Editor
Jean-Paul Bourrières
Production Availability
and Reliability

Use in the Oil and Gas Industry

Alain Leroy
First published 2018 in Great Britain and the United States by ISTE Ltd and John Wiley & Sons, Inc.
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Library of Congress Control Number: 2018930621

British Library Cataloguing-in-Publication Data
A CIP record for this book is available from the British Library
ISBN 978-1-78630-168-0
Contents
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
Chapter 1. Basic Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Definition of terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2.1. Risk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2.2. Time definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.3. Failures and repairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.4. IEC 61508 terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3. Definition of parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1. Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.2. Maintainability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.3. Availability and production availability . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.4. Dependability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.5. Definitions used by maintenance engineers . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.6. Definitions used in the refinery industry . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4. The exponential law/the constant failure rate . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4.1. Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4.2. Validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.3. Oil and gas industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5. The bathtub curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.1. Meaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.2. Useful life and mission life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.3. Validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.4. Oil and gas industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Chapter 2. Mathematics for Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2. Basis of probability and statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
vi Production Availability and Reliability
2.2.1. Boolean algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.2. Probability relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.3. Probability distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.4. Characteristics of probability distributions . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.5. Families and conjugates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3. Formulae and theorems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1. Combinatorial analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2. Central limit theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3. Chebyshev’s inequality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.4. Laws of large numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.5. Supporting functions and distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.6. Bayes’ theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4. Useful discrete probability distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.1. Binomial distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4.2. Poisson distribution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5. Useful continuous probability distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.1. Exponential distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.2. Uniform distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5.3. Triangular distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.5.4. Normal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.5.5. Log-normal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.5.6. Weibull distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.5.7. Gamma distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5.8. Beta distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.5.9. Chi-squared distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.10. Fisher-Snedecor distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.6. Statistical estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.6.1. Estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.6.2. Calculation of point estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.6.3. Calculation of confidence interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.6.4. Heterogeneous samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.6.5. Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7. Fitting of failure distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7.2. Median rank method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.7.3. Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.8. Hypothesis testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.8.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.8.2. Existing tests. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.8.3. Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.9. Bayesian reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.9.1. Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.9.2. Use of Bayes’ theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Contents vii
2.9.3. Bayesian inference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.9.4. Selection of the prior probability distribution . . . . . . . . . . . . . 62
2.9.5. Determination of the posterior probability distribution . . . . . . . . 62
2.9.6. Bayesian credibility interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.10. Extreme value probability distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.10.1. Meaning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.10.2. The three extreme value probability distributions . . . . . . . . . . 65
2.10.3. Use in the industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Chapter 3. Assessment of Standard Systems . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2. Single item . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.1. Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.2. Number of failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3. System reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.1. Series systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.2. Parallel systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4. Specific architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4.1. Method of analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4.2. Redundant item system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5. On-guard items . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.5.1. Unrevealed failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.5.2. Full formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.5.3. Optimum proof test duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Chapter 4. Classic Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2. Failure Mode and Effects Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.1. Conventional Failure Mode and Effects Analysis/Failure Mode,
Effects and Criticality Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.2. Functional/hardware FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.3. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3. Fault trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.1. Conventional fault trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.2. Fault tree extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3.3. Facilities provided by software packages . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3.4. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.4. Reliability block diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.1. Conventional RBDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.2. RBD extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4.3. Facilities provided by software packages . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.4.4. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
viii Production Availability and Reliability
4.5. Monte Carlo method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.2. Use for production availability and reliability . . . . . . . . . . . . . 106
4.5.3. How many runs are enough? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Chapter 5. Petri Net Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2. Petri nets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.1. Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2.2. Mathematical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2.3. Petri net construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.2.4. GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3. IEC 62551 extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.1. Extensions to structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.2. Modified execution rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.4. Additional extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.1. Extensions to structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.2. Modified execution rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.5. Facilities provided by software packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5.1. Additional extensions to structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5.2. Modified execution rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5.3. Petri net processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5.4. Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.6. Petri net construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.6.1. Petri net modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.6.2. Minimizing the risk of error input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.6.3. Petri net checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.6.4. Petri net validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.7. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.7.1. System description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.7.2. Petri net model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Chapter 6. Sources of Reliability Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2. The OREDA project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2.2. Project management and organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.3. Description of OREDA 2015 handbooks . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.4. Use of the data tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.2.5. Use of the additional tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2.6. Reliability database and data analysis software . . . . . . . . . . . . 143
6.2.7. Data collection software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Contents ix
6.3. The PDS handbook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.3.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.3.2. Description of the handbook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3.3. Use of the handbook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.4. Reliability Analysis Center/Reliability
Information Analysis Center publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.4.1. History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.4.2. Non-electronic Part Reliability Data handbook . . . . . . . . . . . . 146
6.4.3. FMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.4.4. NONOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.4.5. Use of the publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.5. Other publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.5.1. EXIDA handbooks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.5.2. Electrical items . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.5.3. Pipelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.5.4. Flexibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.5.5. Miscellaneous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.6. Missing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Chapter 7. Use of Reliability Test and Field Data . . . . . . . . . . . . . 151
7.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.2. Reliability test data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.2.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.2.2. Test organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.2.3. Assessment of failure rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.3. Field data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.3.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.3.2. Data collection organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.3.3. Assessment of failure rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.3.4. Assessment of probability to fail upon demand . . . . . . . . . . . . 156
7.3.5. Assessment of MRT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.3.6. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.4. Accelerated tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
7.4.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
7.4.2. Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
7.4.3. Highly accelerated tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
7.5. Reliability growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
7.5.1. Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
7.5.2. Main models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Chapter 8. Use of Expert Judgment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.2. Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
x Production Availability and Reliability
8.2.1. Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
8.2.2. Protocol for expert elicitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
8.2.3. Role of the facilitator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.3. Characteristics of the experts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.3.1. Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.3.2. Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.3.3. Biases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
8.3.4. Expert weighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8.3.5. Expert dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.3.6. Aggregation of judgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4. Use of questionnaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4.1. Conditions of use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4.2. The Delphi method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
8.4.3. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
8.5. Use of interactive group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.5.1. Number of experts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.5.2. Procedure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.6. Use of individual interviews . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.6.1. Conditions of use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.6.2. Case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.7. Bayesian aggregation of judgment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.7.1. Form of information provided by experts . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.7.2. Assessment of failure rate (or MTBF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.7.3. Assessment of probability of failure upon demand . . . . . . . . . . 177
8.8. Validity of expert judgment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Chapter 9. Supporting Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9.2. Common cause failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9.2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9.2.2. Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
9.2.3. Defenses against CCF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
9.2.4. CCF modeling with the beta-factor method . . . . . . . . . . . . . . 182
9.2.5. CCF modeling with the shock method . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
9.2.6. Extension of the beta-factor model: the PDS method . . . . . . . . . 188
9.2.7. Field data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.2.8. Impact of CCF on system reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
9.2.9. Impact of testing policy on CCF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
9.2.10. Impact of CCF on system production availability . . . . . . . . . . 194
9.2.11. Benchmark on CCF assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.3. Mechanical reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
9.3.1. Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Contents xi
9.3.2. Stress-strength interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
9.3.3. Empirical reliability relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
9.3.4. Comparison with system (constant failure rate) approach . . . . . . 199
9.4. Reliability of electronic items . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.4.1. Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.4.2. MIL-HDBK-217 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9.4.3. UTE-C-80811 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
9.4.4. Other reliability data books . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
9.4.5. EPRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
9.4.6. Effect of dormancy period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
9.4.7. Common cause failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
9.4.8. Comparison of previsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
9.4.9. Use in the oil and gas industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9.5. Human reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9.5.1. Human factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9.5.2. Human reliability in the nuclear industry . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9.5.3. Evaluation of HRA techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9.5.4. Human reliability in the oil and gas industry . . . . . . . . . . . . . . 206
Chapter 10. System Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
10.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
10.2. Definition of reliability target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
10.2.1. Absolute reliability target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
10.2.2. Risk target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
10.3. Methodology of system reliability study . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
10.3.1. Overall description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
10.3.2. Step 1: system analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
10.3.3. Step 2: qualitative analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
10.3.4. Step 3: quantitative data selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
10.3.5. Step 4: system reliability modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.3.6. Step 5: synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.4. SIL studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.4.2. SIL assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.4.3. SIL demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10.5. Description of the case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10.5.1. Origin of the risk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10.5.2. Description of the standard SIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
10.5.3. Risk assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
10.6. System analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
10.6.1. Description of HIPS functioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
10.7. Qualitative analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221