管理风险提高生产效率
完成强制性法规遵从性可以改善流程周期时间并提高生产率。
一个有趣的事情发生在GE塑料树脂2工厂(Resin 2, Ottawa, Ill.)完成OSHA(美国职业安全与健康机构)1910.119 -过程安全管理(PSM)五年审查法规时;反应器启动时间从40分钟减少到20分钟，获得符合规格产品所需的时间从8小时减少到2小时。
GE塑料公司(渥太华，伊利诺伊州)致力于使用六西格玛过程实现世界一流的质量，但试图在完成五年OSHA PSM法规的同时吸收六西格玛过程似乎是一项艰巨的努力，直到Resin 2人员突然想到要联合努力。
实现六西格玛要求达到质量水平，即在1,000,000个机会中只有3.4个失败发生(参见CE, 1999年1月，第62页和1999年3月，第87页)。
像大多数过程一样，Resin 2提供了许多改进的机会，挑战在于识别、量化和确定机会的优先级，以确保首先解决“关键问题”。
其他GE工厂已经证明了六西格玛过程在识别过程改进机会方面的好处，但是PSM危险分析已经确定了近400个过程危险建议。Resin 2人员面临的挑战是同时完成这两项工作。
其中两项建议要求升级基本过程控制系统(BPCS)，并开发一种可靠的紧急干预方法，以应对由BPCS引起的故障事件或过程中断。
Resin 2人员一致认为，安全事件可以被视为质量或产量出错的事件，几乎不可能将危险建议和改进机会分离到安全和运营预算中。
结合六西格玛和PSM的努力似乎是从资源分配中获得最高价值的最佳方式。此外，合并后的计划将能够适当地强调平衡生产、质量和安全。为了防止“在杂草中迷失方向”，Resin 2的员工专注于安全和质量改进。
他们确定了一个有效项目需要三个要素:良好的团队化学反应，有意义的团队挑战，以及使用正确的工具。
团队化学
技术、运营、工程和安全部门的代表组成了一个小组。团队成员的选择是基于对Resin 2工艺的了解。确定了其他人员以提供所需的支持，包括维护和操作专业知识以及起草工作。
指派了一位六西格玛黑带大师来监督项目，在项目早期，三名核心团队成员完成了六西格玛培训并获得了绿带评级。
团队的挑战
当进行这种类型的过程审查时，调查很容易变成学科之间相互指责的游戏。团队同意这是不允许的，并且团队仍然专注于识别过程改进的机会。
工具
故障树分析(FTA)，在20世纪60年代由贝尔实验室开发，在北极星导弹的发展中被用于评估无意的民兵导弹发射的概率，以及其他军事、太空和核工业项目。FTA是一种适应性强的基于逻辑的技术，可以应用于许多情况，包括化学过程。
GE选择了FTA，因为它提供了结构，强制进行严格的分析，并产生了必要的量化结果，以优先考虑机会。
故障树是使用故障逻辑在一个结构中构造的，该结构确定了特定基级元素或元素集的故障如何触发“顶级事件”。在评价化学过程时，基本要素是与生产相关的仪器和设备、人工操作和质量控制操作。顶级事件是直接导致产品质量下降的事件。按照自顶向下的分析，将每个新的中间事件分解为其潜在原因。
完整的故障树分析可以更好地理解任何过程中的“故障事件”。
方法
为了确保完整性和准确性，Resin 2与Triconix (LeMarque, Tex.)签订合同，为项目团队提供FTA用户知识。
第一个团队要求是汇编最新版本的文档，包括:
管道和仪表图(p&id);
操作程序;
反应的动力学和热力学报告;
维护信息;和
仪器和设备的故障率数据。
树脂2的生产涉及许多不同的反应物和添加剂。每种反应物或添加剂都是在使用前配制好，并根据配方卡手动添加到反应物罐中。配方对应于工艺单元全年生产的不同产品。因为有这么多不同的产品，树脂2团队决定把重点放在反应物混合物和后续反应步骤的质量控制上。
树脂2团队创建了一个表，列出了所有的反应物和添加剂。对于每种反应物/添加剂，确定了以下内容:
每种反应物的用途;和
每种反应物的产品质量问题，以及在过程中采取哪些步骤来控制反应物。
根据表中的信息和p&id开发故障树。
氧化还原1是一个批处理过程，因此在构建故障树时，将手动操作与自动控制结合起来非常重要。遗漏任何一个事件都会损害准确识别影响质量、产量和/或安全的根本原因的能力。
开发了Redox 1的初始故障树，显示了顶部事件是Redox 1解决方案的不正确组成。不正确的氧化还原1合成的直接原因是:
添加的氧化还原1袋数不正确;
加酸量不正确;
水箱进水计量不正确;
罐内的混合损失，以及
失去对溶液温度的控制。
构造好故障树后，下一步是输入故障率数据，对故障树进行量化。
| 氧化还原1化妆的原始结果 | |
| 故障树中的基本事件 | 对失败概率的百分比贡献 |
| GEAR-REDOX1-AGIT | 75.0% |
| DCS-RA | 8.0 |
| AMOTOR-REDOX1-AGIT | 2.4 |
| BV-HEX-REDOX1 | 1.9 |
| SDV-H2O-REDOX12 | 1.9 |
| SDV-H2O-REDOX11 | 1.9 |
| CV-HEX-REDOX1 | 1.7 |
| VTEX-WATER-REDOX1 | 1.7 |
| 氧化还原1袋 | 1.7 |
| ACID-FD | 1.7 |
| TT-HEX-REDOX1 | 1.3 |
| SOL-H2O-REDOX12 | 0.3 |
| SOL-HEX-REDOX1 | 0.3 |
| SOL-H2O-REDOX12 | 0.3 |
故障率数据可以从工厂经验或行业公布的数据中获得。Resin 2依赖于行业数据，并且在可能的情况下，根据Resin 2的操作经验验证行业数据。
行业数据来源包括:
OREDA:海上可靠性数据手册，第三版，Det Norske Veritas industrii Norge as DNV Technica，挪威，1997;
过程设备可靠性数据指南，美国化学工程师学会化学过程安全中心，纽约，纽约，1989年;
非电子部件可靠性数据，可靠性分析中心，罗马，纽约，1995;
失效模式/机制分布，可靠性分析中心，罗马，纽约，1991;
《核电站电气、电子、传感元件和机械设备可靠性数据的收集和表示指南》，电气和电子工程师协会，纽约，纽约，1983;和
《过程工业的损失预防》，英国，1980。
故障树分析采用布尔代数进行数学量化，便于计算机建模获得故障树的量化。Resin 2人员选择了一种能够执行最小割集确定和布尔代数的计算机模型。快捷计算技术，如添加失效概率，只有在概率显著小于0.1时才有效。Resin 2人员期望Redox 1分析包含几个大于0.1的失效概率。如果不考虑割集重叠，失效概率将被大大高估。
当对故障树切割集进行量化后，结果将呈现给所有团队成员，也将呈现给维护和操作人员，以确定计算结果是否与工厂经验相匹配。
氧化还原1补错的总概率为3.093 x E-03，换算成年失败率除以总年机会乘以1,000,000，即每百万次机会产生缺陷。
检查切割组对总故障概率的百分比贡献表明，搅拌损失贡献超过75%。然而，树脂2厂的运行数据并没有证实这一发现。搅拌损失未被列为任何以前不合格的氧化还原1批次的主要贡献者。
由于故障概率和贡献百分比高于预期，因此重新检查故障树，以确定在分析中可能遗漏了哪些操作步骤。审查的目的是提高实际失败概率的准确性。
仔细审查发现，原始故障树中缺少操作员验证。手动添加氧化还原1和酸需要操作员打开补液罐。在添加化学品时，操作人员能够验证搅拌器操作(混合)正在进行。在同样的手动加载过程中，操作人员还验证了水位是否正确，并进行了加热。这些新信息被添加，新的故障树被创建，新的计算被产生。
对操作员不执行每个操作员检查的概率进行估计，并再次量化故障树切割集。新的估计的氧化还原1组成不正确的概率下降到1.09E-4。元素所占的比例发生了巨大的变化。
| 氧化还原1补药的修订结果 | |
| 故障树中的基本事件 | 对失败概率的百分比贡献 |
| ACID-FD | 50％ |
| 氧化还原1袋 | 50 |
| GEAR-REDOX1-AGIT, OPER-CK-MIX2 | 0 |
| OPER-CK-HOT2, DCS-RA | 0 |
| AMOTOR-REDOX1-AGIT, OPER-CK-MIX2 | 0 |
| OPER-CK-H2O2, SDV-H2O-REDOX11 | 0 |
| OPER-CK-H2O2, SDV-H2O-REDOX12 | 0 |
| OPER-CK-HOT2, BV-HEX-REDOX1 | 0 |
| OPER-CK-HOT2, CV-HEX-REDOX1 | 0 |
| OPER-CK-H2O2, VTEX-WATER-REDOX1 | 0 |
| OPER-CK-HOT2, TT-HEX-REDOX1 | 0 |
| OPER-CK-HOT2, SOL-HEX-REDOX1 | 0 |
| OPER-CK-H2O2, SOL-H2O-REDOX12 | 0 |
| OPER-CK-H2O2, SOL-H2O-REDOX11 | 0 |
造成新失效概率的主要因素是当作业人员添加酸和氧化还原1时提供的验证。对操作进行了第二次审查，计算结果更接近于工厂经验。
树脂2团队确定，通过改进人工添加氧化还原1和酸的程序，可以进一步改善氧化还原1合成步骤的质量控制。通过改进程序，添加不正确数量的氧化还原1袋或注射不正确数量的酸的可能性将进一步降低。由于这两项几乎占失效电位的100%，因此减少不正确添加的概率将立即对氧化还原1补液的质量产生积极影响。
| 来自树脂2改进研究的示例条目 | |||
| 流 | 目的 | 问题 | 评论 |
| 氧化还原反应1 | 氧化还原1是INITIATOR的活化剂 | 低流量会导致反应速度减慢，转化率差。高流量会导致引发剂的早期耗竭，产生与低流量引发剂相同的效果。在不适当的温度下氧化还原会引起问题。在化妆的时候，视觉色彩检查是完成的。 | 氧化还原1溶液大约每16小时合成一次。如问题类别中所述，氧化还原1解决方案确实具有有限的批量保质期。 |
整个评价方法在每一个反应物组成步骤中重复。当评估完成后，Resin 2人员根据潜在故障事件的量化制定了一个行动项目列表。行动项目包括:
改进启动程序;
提高配方流程的清晰度;
根据技术投入更新树脂配方;
减少对操作人员对反应物流量控制的依赖;
改善对反应物流动的控制，确保反应物混合正确;
提高几个关键工艺部件的测试和维护频率;和
更好地控制主反应引发剂，以确保适当的反应在需要时发生。
行动项目清单作为整体生产改进的基础，并为每个生产步骤制定了具体任务。
改善建议包括:
启动控制系统一致报警策略——X时间后偏差报警，Y时间后报警/停机;
基于聚合物特性(泵和计量)升级流量控制;
改善氧化还原包裹递送;
根据每个流程的指定数量验证交付数量;
利用冗余的质量流量计量每个流，并利用内部自诊断固有的这些设备的优势;
改变管道配置，允许在线验证仪表;
升级特定的进料泵到可变行程泵，在所需的流量范围内提供可靠的输送;和
增加管路冲洗量，以清除输送管路中的氧化还原1。
实施的具体任务包括:
当确认流量超出配方范围时，纠正措施的制定和文件化;
将化学添加物从手动控制转换为BPCS控制;
流程启动方式发生重大变化;和
安装手动操作的独立紧急关闭系统，确保该过程可以独立于BPCS关闭。
结果交付
在进行六西格玛和FTA评估之前，反应器启动时间平均为40分钟。新的启动程序的实施和物料装载的自动化将反应器的启动时间减少到20分钟。随着启动时间的缩短，下游作业得到了改善，反应物转化率提高了产品收率，操作人员能够将过程控制在更安全的操作范围内。
由于采用了综合方法，树脂2植物研究取得了成功。定量评价为上层管理人员提供了充分的理由，使他们能够批准改进投资。
除了已经列出的好处之外，该分析还有助于确定改进质量控制系统的机会，并确定可以以最小的影响和投资进行BPCS改进。不可忽视的是，通过对六西格玛改进过程进行彻底和仔细的分析，过程可靠性和安全性得到了提高。
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