CEI EN IEC 62881:2019 

- Matrice Causa / Effetti C&E
- Diagrammi di Ishikawa

ID 8132 | Certifico Srl - IT | Documento completo in allegato

E’ Stata pubblicata da IEC e dal CEN la prima Edizione della norma EN IEC 62881:2018 Matrice Cause ed effetto ed è stata recepita dal CEI a Marzo 2019 come CEI EN IEC 62881:2019.

La norma è di rilievo in numerose applicazioni quali di controllo processo, sistemi qualità, altri.

La norma descrive è un metodo semplice e ampiamente accettato per documentare gli interblocchi logici nelle industrie di processo e manifatturiere - la "matrice causa ed effetto" (matrice C&E). 

Le matrici C&E possono essere applicate con una minima conoscenza pregressa e una facile gestione per descrivere le funzioni richieste per il controllo di un processo indipendentemente dalla piattaforma di automazione utilizzata.

Possono essere utili l'adempimento di requisiti legislativi (ad esempio normative governative, normative antincendio e del gas, direttive sui macchinari come la IEC 62061). 

È possibile trovare matrici C & E incluse in altri tipi di documenti, ad esempio schede tecniche di protezione antincendio, ma si applica ancora il principio di identificazione della causa e degli effetti e le loro relazioni logiche definite in un incrocio.

Excursus

1 Scope

This document addresses the setting and implementation of C&E matrices for a consistent use in engineering activities. It aims to describe a simple format used to support a consistent exchange of information between different engineering disciplines involved in project or maintenance activities. 

The document defines the minimum requirements of the C&E matrix content, which is derived from existing design documents, for example P&ID or verbal descriptions.

The transfer of the relations defined in C&E matrices into a functional or source code for the application programming of PLC/DCS is out of the scope of this document. In addition, this document does not cover the implementation of complex and/or sequential logics at a dedicated automation platform, which will require additional stipulations to be done/ followed.

It is understood, that C&E matrices in fact can be used to document the fault reactions of the plant equipment and therefore can be used as reference point for the necessary safety verifications to be applied. C&E matrices as defined in this document do not have the same scope as Fishbone or Ishikawa diagrams, which are often named in the literature as cause and effect diagrams.
[...]

For the design of C&E matrices the following layout principles shall be applied:

- causes shall be listed in the lines;
- effects shall be listed in the columns;
- intersections shall contain the required relation;
- a document header shall be attached according to IEC 62708 or ISO 7200.

Figure 1 - C&E matrix

5.2 Attributes of causes

Mandatory attributes are (see Figure 3):

- identifier as per the designated reference scheme for example IEC 81346-1 including an activation condition;

EXAMPLE Temperature sensor which triggers an action at a certain temperature, for example: TICSLL1234, T1234/TICS++ etc..

- at least one referenced document (e.g. P&ID);
- safety integrity level of corresponding safety instrumented function if defined (e.g. SIL3, SIL2, SIL1 – see IEC 61508);
- marking of changes/modifications (see 5.5).

Optional attributes may be, for example (see Figure 5):

- description (e.g. service text, remarks, notes);
- timing functions (e.g. on-delay, off-delay);
- exact activation condition/trip point (e.g. > 200°C);
- voting (e.g. 2 out of 3);
- AND, OR functions with respect to Boolean logic.

Detailed stipulations may be subject to individual conventions (e.g. company standard) to be agreed upon and documented in the C&E matrix legend.

5.3 Attributes of effects

Mandatory attributes are:

- effect identifier: tag name according to IEC 81346-1 (e.g. valve – tag name Y1234);
- at least one referenced document (e.g. P&ID);
- safety integrity level of corresponding safety instrumented function if defined (e.g. SIL3, SIL2, SIL1 – see IEC 61508);
- marking of changes / modifications (see 5.5);
- detailed function (e.g. open valve, switch motor off) if alternative 1 (see 5.4) is used.

Optional attributes may be, for example (see Figure 5):

- description (e.g. service text, remarks, notes);
- fail safe position;
- timing functions (e.g. on-delay, off-delay).

Detailed stipulations may be subject to individual conventions (e.g. company standard) to be agreed upon and documented in the C&E matrix legend.

5.4 Attributes of relations

There are two different alternatives for the relations.

Alternative 1 (see Figure 3):

- " " (empty): no relation;
- "X": existing relation.

In this case a verbal description of the triggered action is required on the effect side, for example “close valve”, “switch pump motor off”.

Alternative 2 (see Figure 4):

The use of “X” can be replaced by a simple description of the triggered action.

Those descriptions may be, for example:

- "CL": Close;
- "OP": Open;
- “On”/”Off”.
[...]

Figure 2 - Project workflow
[...]

7 Examples

7.1 C&E matrix with minimum requirement for cause and effect, and alternative 1 for Relations

Figure 3 - C&E matrix with minimum requirement for cause and effect, and alternative 1 for relations
[...]

Matrici EN IEC 62881 e Diagramma di Ishikawa

Le matrici C & E della EN IEC 62881, possono essere utilizzate per documentare le reazioni di guasto dell'apparecchiatura dell'impianto e quindi possono essere utilizzate come punto di riferimento per le necessarie verifiche di sicurezza da applicare. Le matrici C & E come definite nella EN IEC 62881 non hanno lo stesso scopo dei diagrammi Fishbone o Ishikawa, che sono spesso citati in letteratura come diagrammi di causa ed effetto. Si illustrano alcuni elementi dei Diagrammi di Ishikawa.

Diagramma di Ishikawa

Questo tipo di diagrammi causa-effetto sono stati messi a punto in Giappone nel 1943 da Kaoru Ishikawa, guru della qualità totale.

Il diagramma di Ishikawa, detto anche diagramma a spina di pesce (fishbone) o diagramma causa-effetto, serve a cercare le cause che hanno prodotto un certo effetto.

Fig. 8 Diagramma di Ishikawa a 5M (1)

La struttura del diagramma è di tipo gerarchico, ad albero orizzontale. Nella testa del pesce si colloca il difetto, il problema, l’evento critico, l’incidente. Lungo le spine del pesce si collocano le cause che lo hanno provocato, o potrebbero averlo fatto.

Quando succede qualcosa, si tende subito a cercare il colpevole, generando un loop fra chi accusa e chi si difende, e lasciando irrisolto il problema. 

Kuarou Ishikawa nel 1943 ha proposto questo diagramma con cui cercare le varie cause a monte dell’evento. Suggerisce di cercare le cause secondo il principio delle quattro M: 

MEN,
MACHINES,
METHODS, 
MATERIALS. 

Perché è successo questo? 
Ci sono stati errori umani, negligenza, disinformazione? 
Macchine e processi non hanno funzionato, 
C’è stata poca manutenzione? 
Le procedure non sono corrette o non hanno funzionato correttamente? 
I materiali usati erano di cattiva qualità, o in cattive condizioni?

(1) Originaramente la causa “Ambiente” (Mother Nature) non era prevista (in questo caso si parla di 5M)

Ishikawa ricorda che qualsiasi evento, anche il più trascurabile, ha sempre più di una causa, e che per scoprire le cause delle cause bisogna chiedersi i perché dei perché. Perché la macchina si è inceppata? Per scarsa manutenzione. Perché scarsa manutenzione? Per sovraccarico di lavoro delle squadre di tecnici. Perché sovraccarico di lavoro? Perché si è dovuto ridurre il personale. A questo punto si arriva ad un livello che esula dalle nostre possibilità, e ci aiuta a restare nell’ambito del nostro problema (è inutile frustrarsi con problemi che non possiamo risolvere). Poiché il management ha ridotto il personale, dobbiamo pianificare meglio gli interventi o addestrare meglio gli addetti.

Perché il diagramma ha la forma della spina di pesce? Perché la testa invita a prendere in considerazione un solo problema per volta, le spine spingono a non accontentarsi di una sola causa, ma a cercarne altre, e a risalire alle cause delle cause. Le quattro M sono solo indicazioni di massima. Ovviamente ognuno può partire con le categorie più inerenti al suo caso.

Il diagramma può essere fatto da soli o in gruppo, a mano o con software per mappe mentali e grafici (Xmind, Dia, ecc.)

Applicazioni nel brainstorming

I diagrammi di Ishikawa possono essere utilizzati nel corso di una o più sessioni di brainstorming per esaminare le possibili cause relative ad un problema.

Un altro strumento particolarmente efficace per avviare questo tipo di studio sono le mappe mentali, che danno un supporto in chiave grafica e permettono di annotare gli spunti che emergono durante le sessioni di brainstorming.

Le 4 M

Il diagramma di Ishikawa, detto anche diagramma a spina di pesce (fishbone) o diagramma causa-effetto, serve a cercare le cause che hanno prodotto un certo effetto.

Fig. 9 Diagramma di Ishikawa, versione 4M.

[...]

Il 5M

Nel 5M, come detto, è aggiunta una quinta causa: l'ambiente (Mother Naturee), per cui si parla di "5M".

Fig. 11 - Diagramma di Ishikawa 5M

[...]

Il diagramma di Pareto

La spina di Ishikawa: consente di elencare e raggruppare in maniera coerente tutte le possibili non conformità che possono concorrere all’insorgere del problema.

Il diagramma di Pareto: consente di filtrare tali cause e sottocause in baso al loro peso assoluto e relativo;

Il diagramma di Pareto è un grafico che rappresenta l'importanza delle differenze causate da un certo fenomeno. Esso contiene al suo interno un grafico a barre e un grafico a linea, dove ogni fattore è rappresentato da barre poste in ordine decrescente e la linea rappresenta invece una distribuzione cumulativa (detta curva di Lorenz).

Questo tipo di grafico può aiutare a stabilire quali sono i maggiori fattori che hanno influenza su un dato fenomeno, ed è quindi un utile strumento nelle analisi, nei processi decisionali, nella gestione della qualità ed in numerosi altri settori.

Sfruttando queste osservazioni, è possibile analizzare un insieme di dati in modo da determinare le poche variabili (fra le tante in esame) che influenzano in modo significativo i risultati finali di un determinato fenomeno (analisi di Pareto)

Fig. 18. Esempio Diagramma di Pareto - Distribuzione Fermi macchina

[...]

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Fonte: 
EN IEC 62881:2019 Cause and effect matrix


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