Raihan Maulana Zulfikar (1), Rachmat Firdaus (2)
General Background: Gas Turbine Generator systems play a critical role in industrial power generation, where failures can cause significant operational and safety risks. Specific Background: Conventional maintenance strategies are often reactive and fail to prioritize component criticality, leading to inefficient resource allocation. Knowledge Gap: There is limited application of structured Reliability Centered Maintenance II integrated with Failure Mode and Effects Analysis to systematically identify failure risks and optimize maintenance strategies in GTG systems. Aims: This study aims to apply RCM II to determine critical components, analyze failure modes using FMEA, and define appropriate maintenance strategies based on risk levels. Results: The analysis identifies key components such as the compressor and combustion system as high-priority failure modes, with RPN values reaching 360 and 336 respectively. Other components fall into medium and low priority categories. Maintenance strategies are classified into proactive tasks using RCM II, simple FMEA-based actions, and run-to-failure approaches. Novelty: The study integrates RCM II decision diagrams with detailed RPN-based prioritization for GTG maintenance planning. Implications: The findings provide practical guidance for improving maintenance efficiency, optimizing labor allocation, and supporting reliable operation in industrial energy systems.
Keywords: RCM II, Gas Turbine Generator, FMEA Analysis, Risk Priority Number, Maintenance Strategy
Key Findings Highlights
Risk evaluation highlighted dominant failure contributors in power generation unit
Structured prioritization grouped components into three maintenance categories
Decision-based tasks defined preventive and corrective operational actions
Raihan Maulana Zulfikar1), Rachmat Firdaus2)
1) Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Indonesia
2) ProgramStudiTeknikMesin,UniversitasMuhammadiyahSidoarjo,Indonesia
firdausr@umsida.ac.id
Abstract . Reliability Centered Maintenance II (RCM II) is a systematic approach for optimising risk-based maintenance strategies for critical equipment. This research aims to analyse the implementation of RCM II on Gas Turbine Generators (GTG) in the oil and gas industry. The research methods involve functional analysis, Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), and risk prioritisation using Risk Priority Number (RPN). The conceptual results show that RCM II can identify critical components and formulate preventive and predictive maintenance schedules. The implementation of RCM II is expected to optimise labour and improve the operational reliability of the GTG System. This research demonstrates that RCM II is reliable, as the application of RCM II leads to a structured improvement of each component.
Keywords - Realibility Centered Maintenance II, Gas Turbine Generator, FMEA, Risk Priority Number.
Abstrak . Reliability Centered Maintenance II (RCM II) merupakan pendekatan sistematis untuk mengoptimalkan strategi pemeliharaan berbasis risiko pada peralatan kritis. Penelitian ini bertujuan menganalisis penerapan RCM II pada Gas Turbine Generator (GTG) di industri minyak dan gas. Metode penelitian mencakup analisis fungsi, Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), serta menentukan prioritas risiko menggunakan Risk Priority Number (RPN). Hasil konseptual menunjukkan bahwa RCM II mampu mengidentifikasi komponen kritis serta merumuskan jadwal pemeliharaan preventif dan prediktif. Implementasi RCM II diharapkan mengoptimalkan tenaga kerja, dan meningkatkan keandalan operasional GTG System. Penelitian ini membuktikan bahwa RCM II dapat diandalkan dengan adanya RCM II perbaikan pada setiap komponen menjadi terstruktur.
Kata Kunci - Realibility Centered Maintenance II, Gas Turbine Generator, FMEA, Risk Priority Number.
Gas Turbine Generator (GTG) merupakan jantung operasional industri minyak dan gas, berperan sebagai sumber listrik utama yang mengonversi energi kimia (bahan bakar seperti gas alam) menjadi energi listrik melalui proses termodinamika. Sistem ini terdiri dari komponen-komponen kritis seperti kompresor, ruang bakar, turbin gas, dan generator (Gambar 1).[1] Kompresor bertugas memampatkan udara sebelum masuk ke ruang bakar, yang di mana campuran udara dan bahan bakar dibakar untuk menghasilkan gas panas bertekanan tinggi.[2] Gas ini kemudian menggerakkan turbin, menghasilkan energi mekanik yang dibuat menjadi listrik oleh generator.[3]
Gambar1.Gas Turbine Generator
Peran GTG sangat vital bagi industri, karena gangguan pada sistem ini dapat menyebabkan pemadaman listrik mendadak, kerugian produksi hingga miliaran rupiah, dan risiko keselamatan akibat kebocoran gas atau ledakan.[4] Sebagai contoh, kegagalan pada ruang bakar (combustion chamber) akibat akumulasi kerak karbon dapat mengurangi efisiensi pembakaran,[5]sementara keausan sudu turbin akibat paparan suhu ekstrem berpotensi memicu blade failure yang merusak seluruh sistem.[6]
Sayangnya, strategi pemeliharaan konvensional yang bersifat reaktif (run-to-failure)[7] dan generik masih banyak diterapkan.[8] Pendekatan ini cenderung mengabaikan analisis risiko kegagalan spesifik, sehingga mengakibatkan over- maintenance pada komponen minor atau under-maintenance pada komponen kritis.[9] Sebuah studi oleh Darwito (2015) pada Gas Sweetening System menunjukkan bahwa biaya pemeliharaan terbuang untuk komponen non-kritis akibat kurangnya analisis berbasis risiko.[10]
Reliability Centered Maintenance II (RCM II), yang dipopulerkan oleh John Moubray, menawarkan solusi melalui Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), dan penentuan risiko menggunakan Risk Priority Number (RPN).[11] Metode ini telah terbukti mengurangi downtime pada sistem energi, seperti yang diimplementasikan pada Analisis Efek Kegagalan yang terjadi pada Perfoma GTG Berbasis FMEA.[12] Penelitian ini bertujuan mengadopsi RCM II untuk mengoptimalkan pemeliharaan GTG, dengan fokus pada komponen kritis dan dampaknya terhadap efisiensi biaya serta alokasi tenaga kerja.[13]
Penelitian ini dilakukan berdasarkan diagram alir penelitian pada gambar dibawah ini :
Gambar2.Diagram Alir Penelitian
Proses ini menentukan tindakan proaktif yang dapat diterapkan untuk mencegah atau mendeteksi kegagalan sebelum terjadi.[14] Tindakan proaktif yang dipilih berdasarkan jenis kegagalan meliputi perawatan terjadwal, perawatan bersyarat, dan tugas pencarian kegagalan.[15] Untuk kegagalan yang tidak dapat dicegah melalui tindakan proaktif, ditetapkan default action yang memberikan langkah korektif atau mitigasi yan harus diambil jika kegagalan terjadi. Proactive Task dan Default Action diperoleh dari RCM II Decision Diagram, Simple FMEA dan Run to Failure Strategy.[16]
Gas Turbine Generator (GTG) yang menjadi objek dalam studi ini merupakan unit pembangkit tenaga listrik utama di fasilitas PT. XYZ. GTG terdiri dari beberapa komponen utama seperti air inlet, compressor, combustion, power turbine, lube oil system, generator, dan lain-lain.
Gambar2.SystemBoundaryGTG
Adapun fungsi-fungsi komponen yang ada di dalam systemboundaryGTG, sebagai berikut:
Berdasarkan hasil workshop RCM yang melibatkan tim lintas disiplin, diperoleh function dan functional failure sebagai berikut.
Tabel1.Functiondan FunctionalFailureGTG.
Dalam studi ini, didapatkan hasil evaluasi RPN, sebagai berikut:
Tabel2.Hasil Analisa RPN Paretp Componet-FailureModeGTG
Dengan hasil FMEA dan RPNnya yang ada kompresor mengalami kerusakan dengan total RPN 360 memiliki efek kegagalan tekanan udara tidak sesuai spesifikasi yang menyebabkan Peralatan berhenti beroperasi, serta bisa menyebabkan trip sistem. Dan hasil untuk sistem pembakaran mengalami kerusakan dengan total RPN 336 memiliki efek kegagalan tidak terjadi proses pembakaran yang stabil dan juga peralatan tidak bisa dinyalakan atau beroperasi saat dibutuhkan. Dari 2 komponen ini termasuk highpriorityfailuremode (mode kegagalan prioritas tinggi) 0 - 20% RPN yang dimana 2 komponen ini masuk kedalam RCM II, dengan hasil grafik pareto seperti di gambar 3.
Gambar3.Grafik RPN Pareto Component-FailureMode GTG
Adapun rekomendasi dicantumkan dalam tabel berikut.
Tabel3.Rekomendasi dari hasil analisa RPN.
Selanjutnya berdasarkan hasil rekomendasi dari RPN, dilakukan analisa lebih lanjut untuk penentuan strategi pemeliharaan (proactive task dan default action)
Hasil penentuan strategi pemeliharaan berdasarkan RCMIIDecisionDiagramini dan SimpleFMEA, ditampilkan seperti di dalam tabel 9 dan 10 di bawah ini
Tabel4.Hasil Penentuan Strategi Pemeliharaan RCMIIDecisionDiagram.
Implementasi Reliability-Centered Maintenance II pada sistem Gas Turbine Generator (GTG) terbukti efektif dan efisien dalam mengidentifikasi komponen-komponen kritis dan dapat menentukan strategi pemeliharaan yang sesuai berdasarkan tingkat risiko. Melalui analisis FMEA dan evaluasi Risk Priority Number (RPN), ditemukan bahwa sebagian besar kegagalan pada sistem GTG disebabkan oleh kerusakan mekanis, pelumasan tidak memadai, dan kegagalan komponen pendukung seperti sistem kontrol dan pelindung. Komponen dengan RPN tertinggi seperti kompresor, sistem pembakaran, dikategorikan sebagai prioritas tinggi dan ditetapkan strategi pemeliharaan proaktif berdasarkan diagram keputusan RCM II. Meski komponen dengan risiko sedang menggunakan pendekatan simple FMEA dan risiko rendah diterapkan ke strategi run to failure. Implementasi RCM II bukan sekedar meningkatkan keandalan operasional sistem GTG, tetapi juga mengoptimalkan efisiensi tenaga kerjadan biaya pemeliharaan. Studi ini memberikan rekomendasi praktis bagi industri untuk mengadopsi pendekatan RCM II dalam pengelolaan aset kritis guna meningkatkan keberlangsungan dan keselamatan operasional.
Saya mengucapkan terima kasih kepada Program Studi Teknik Mesin Universita Muhammadiyah Sidarjo yang telah memberikan ilmu dan wawasan yang bermanfaat, serta kepada orang tua dan teman-teman saya yang telah membantu saya dalam menyelesaikan penelitian ini.
pp. 175–182, Mar. 2023, doi: 10.30574/wjaets.2023.8.2.0082.
H. B. Tambunan et al., “The Challenges and Opportunities of Renewable Energy Source Penetration in Indonesia: Case Study of Java-Bali Power System,” Energies, vol. 13, no. 22, 2020, doi: 10.3390/en13225903.
A. P. Dhaneswara, F. Achmadi, and M. T. Industri, “Analysis of Critical Components and Implementation of Reliability Centered Maintenance II in Gas Turbine Compressor System.”
O. Mohamed and A. Khalil, “Progress in Modeling and Control of Gas Turbine Power Generation Systems: A Survey,” Energies, 2020, doi: 10.3390/en13092358.
I. P. A. Darwito, “Implementation of Reliability Centered Maintenance on Gas Purification Process,” 2015.
“Design of Maintenance System on Turbine 103-JT Using Reliability Centered Maintenance Method.”
“Analysis of Gas Turbine MS6001 Failure Using Failure Mode and Effect Method.”
R. B. Azmi, R. A. Hidayatullah, and A. H. P. Ningtyas, “Failure Effect Analysis on Gas Turbine Performance Based on FMEA,” 2024.
J. F. Pangaribuan et al., “Identification of Failure Causes Using Failure Mode and Effect Analysis,” Journal of Industrial and Manufacture Engineering, vol. 4, no. 2, 2020, doi: 10.31289/jime.v4i2.3610.
E. Purnomo et al., “Operational Risk Management Using FMEA and FTA Methods.”
O. O. Sanyaolu et al., “Failure Mode and Effect Analysis of a Taurus 60 Gas Turbine Power Plant System,” World Journal of Advanced Engineering Technology and Sciences, vol. 8, no. 2, pp. 175–182, 2023, doi: 10.30574/wjaets.2023.8.2.0082.
H. Ghasemian, “Failure Mode and Effect Analysis of Gas Turbine Power Plant System.”
M. Rinoza and F. A. Kurniawan, “RPN Analysis on Compressor Machine Reliability Using FMEA Method,” 2021.
M. Catelani et al., “Risk Assessment of a Wind Turbine Using FMECA-Based Tool,” IEEE Access, vol. 8, pp. 20181–20190, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2968812.
H. Dzulyadain et al., “Proposed Maintenance Policy Using Reliability Centered Maintenance Method with FMECA Analysis,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 1034, 2021, doi: 10.1088/1757-899x/1034/1/012111.
“Reliability Centered Maintenance II.”