تدخل المشغل في السلامة الوظيفية: تحقيق التوازن بين قدرة الإنسان وسلامة النظام
في المصانع الحديثة، يحدد التفاعل بين المشغلين البشريين وأنظمة التحكم الآلي مشهد السلامة. بينما تتولى الأنظمة الرقمية مثل تقنيات PLC وDCS المهام الروتينية، يوفر المشغلون البشريون المرونة اللازمة لاتخاذ القرارات المعقدة. ومع ذلك، يتطلب دمج الفعل البشري في السلامة الوظيفية فهماً دقيقاً لمتى يكون المشغل عاملاً في الخطر أو حاجزاً وقائياً.
تحديد دور المشغلين في إدارة المخاطر
غالباً ما يستخدم المتخصصون في الصناعة مصطلحي "الفعل" و"التدخل" بالتبادل، رغم أنهما يمثلان مفاهيم مختلفة في تحليل السلامة. ففعل المشغل عادةً ما يكون خطوة استباقية ضمن إجراء معين، بينما التدخل هو إجراء تفاعلي يُتخذ للتخفيف من خطر متطور.
يعد التمييز بين هذين الدورين أمراً أساسياً لتحليل طبقات الحماية (LOPA) وتحديد مستوى سلامة الوظيفة (SIL) المطلوب لوظيفة السلامة الآلية (SIF). يؤدي تصنيف هذه الأدوار بشكل خاطئ إلى حسابات غير دقيقة لعامل تقليل المخاطر (RRF)، مما قد يترك المنشأة غير محمية بشكل كافٍ.
متى يكون الخطأ البشري حدثاً مبدئياً
وفقاً للمواصفة IEC 61511، الحدث المبدئي (IE) هو أي فشل يدفع العملية نحو حالة خطرة. عندما يرتكب المشغل خطأً، مثل فتح صمام يدوي خاطئ أو عدم اتباع تسلسل بدء التشغيل، يصبح هو مصدر الطلب.
في التقييمات الكمية للمخاطر، نُعيّن تكرار الحدث المبدئي (IEF) لهذه الأخطاء. استناداً إلى بيانات الصناعة من CCPS وExida، فإن التكرار النموذجي لخطأ بشري كبير هو 0.1 في السنة. وهذا يعني أن مهندسي السلامة يتوقعون طلباً ناتجاً عن الإنسان على نظام السلامة مرة كل عقد. وبما أن هذا الفعل يسبب الخطر، فلا يمكن اعتباره طبقة حماية في نفس السيناريو.
معايير طبقات الحماية المستقلة اليدوية
يمكن اعتماد المشغلين كطبقة حماية مستقلة (IPL) إذا نجحوا في إيقاف تسلسل الخطر. ومع ذلك، يجب استيفاء معايير صارمة للمطالبة بهذا الاعتماد. يجب أن يكون التدخل مستقلاً، بمعنى أن الشخص الذي يستجيب لا يمكن أن يكون هو نفسه الذي تسبب في الخطأ.
علاوة على ذلك، يجب أن يكون لدى المشغل وقت كافٍ للسلامة العملية (PST). إذا وصل المفاعل إلى حالة حرجة خلال 30 ثانية، لكن المشغل يحتاج إلى خمس دقائق للوصول إلى صمام يدوي، فإن العنصر البشري لا يوفر أي تقليل للمخاطر. توصي المعايير عمومًا بأن يُحتسب تدخل المشغل كطبقة حماية مستقلة فقط إذا كان وقت السلامة العملية المتاح لا يقل عن 15 إلى 20 دقيقة، مما يسمح بالتعرف على الإنذار والحركة الفعلية.
دمج الأفعال اليدوية في حلقة وظيفة السلامة الآلية
في بعض هياكل الأتمتة الصناعية، تتضمن وظيفة السلامة الآلية (SIF) مكون بدء يدوي، مثل مفتاح "يدوي-تلقائي" أو زر إيقاف طارئ (ESD). بموجب IEC 61511-2، إذا كان الفعل اليدوي مطلوباً لتشغيل وظيفة السلامة، يصبح المشغل جزءاً من حلقة السلامة نفسها.
في هذا السياق، يجب التحقق من صحة زر الضغط، والأسلاك، وحل المنطق، وتدريب المشغل معاً. وتعتمد موثوقية وظيفة السلامة بعد ذلك على تحليل موثوقية الإنسان (HRA). إذا فشل المشغل في الضغط على الزر، تفشل وظيفة السلامة بأكملها. لذلك، نادراً ما تُمنح وظائف السلامة اليدوية تصنيفاً أعلى من SIL 1 بسبب التفاوت الطبيعي في أداء الإنسان تحت الضغط.
حساب مستوى السلامة المستهدف باستخدام بيانات المشغل
في حسابات LOPA، نحدد احتمال الفشل عند الطلب (PFD) المستهدف لوظيفة السلامة من خلال تقييم تكرار الحدث المبدئي (IEF) وطبقات الحماية المستقلة الموجودة. لنأخذ سيناريو حيث يؤدي فيضان خزان إلى تسرب سام. إذا كان IEF لخطأ المشغل 0.1/سنة وتكرار الحدث المقبول (TEF) هو 0.001/سنة، يحتاج النظام إلى عامل تقليل مخاطر إجمالي مقداره 100.
إذا وفر إنذار عالي المستوى طبقة حماية مستقلة واحدة مع PFD مقداره 0.1، يجب أن تتولى وظيفة السلامة الآلية المتبقية الحماية. الحساب ($10^{-3} / (0.1 \times 0.1) = 0.1$) يشير إلى أن وظيفة السلامة SIL 1 مطلوبة لسد فجوة السلامة. تضمن هذه الطريقة الرياضية احتساب حدود الإنسان بشكل موضوعي في تصميم المصنع.
تعزيز موثوقية الإنسان من خلال تحسين تصميم واجهة التشغيل
لزيادة فعالية تدخل المشغل، يجب إعطاء الأولوية لراحة غرفة التحكم. يقلل تصميم واجهة الإنسان والآلة (HMI) عالية الأداء من العبء الذهني ويمنع "إرهاق الإنذارات". عندما يعرض نظام التحكم الموزع (DCS) العديد من الإنذارات منخفضة الأولوية، قد يفوت المشغل الإشارة الحرجة اللازمة لمنع الكارثة.
رأي المؤلف: من تجربتي، لا تسعى أنظمة السلامة الأكثر متانة إلى استبدال المشغل، بل إلى دعمه. بينما تتفوق الأتمتة في السرعة والاتساق، تفتقر إلى "الوعي الظرفي" للمشغل المتمرس. لذلك، يجب أن يكون هدف السلامة الوظيفية هو أتمتة الاستجابات السريعة مع تزويد المشغلين ببيانات واضحة وقابلة للتنفيذ للاتجاهات التي تتطور ببطء.
