Operatora iejaukšanās funkcionālajā drošībā: cilvēka rīcības un sistēmas veseluma līdzsvarošana
Mūsdienu rūpniecības iekārtās cilvēka operatoru un automatizēto vadības sistēmu mijiedarbība nosaka drošības vidi. Kamēr digitālās sistēmas, piemēram, PLC un DCS tehnoloģijas, veic ikdienas uzdevumus, cilvēka operatori nodrošina elastību sarežģītu lēmumu pieņemšanai. Tomēr cilvēka darbības iekļaušana funkcionālajā drošībā prasa rūpīgu izpratni par to, kad operators darbojas kā riska faktors vai kā aizsargbarjera.
Operatoru lomas noteikšana riska pārvaldībā
Nozares speciālisti bieži lieto vārdus "darbība" un "iejaukšanās" kā sinonīmus, taču tie pārstāv atšķirīgas drošības analīzes jēdzienus. Operatora darbība parasti ir proaktīvs solis procedūras ietvaros. Savukārt operatora iejaukšanās ir reaktīvs pasākums, kas veikts, lai mazinātu attīstāmo draudu.
Šo lomu atšķiršana ir būtiska aizsardzības slāņu analīzei (LOPA) un nepieciešamā drošības integritātes līmeņa (SIL) noteikšanai drošības instrumentētajai funkcijai (SIF). Šo lomu nepareiza klasifikācija noved pie neprecīziem riska samazināšanas koeficienta (RRF) aprēķiniem, kas var atstāt iekārtu nepietiekami aizsargātu.
Kad cilvēka kļūda darbojas kā sākuma notikums
Saskaņā ar IEC 61511, sākuma notikums (IE) ir jebkura kļūme, kas virza procesu bīstamā stāvoklī. Kad operators pieļauj kļūdu, piemēram, atver nepareizu manuālo vārstu vai neievēro palaišanas secību, viņš kļūst par pieprasījuma avotu.
Kvantu riska novērtējumos šīm kļūdām piešķir sākuma notikuma biežumu (IEF). Balstoties uz nozares datiem no CCPS un Exida, tipiska nozīmīgas cilvēka kļūdas biežums ir 0,1 gadā. Tas nozīmē, ka drošības inženieri sagaida cilvēka izraisītu pieprasījumu drošības sistēmai reizi desmit gados. Tā kā šī darbība izraisa draudu, to nevar uzskatīt par aizsardzības slāni tajā pašā situācijā.
Manuālo neatkarīgo aizsardzības slāņu kritēriji
Operatorus var uzskatīt par neatkarīgu aizsardzības slāni (IPL), ja viņi veiksmīgi pārtrauc draudu secību. Tomēr jāizpilda stingri kritēriji, lai pieprasītu šo kredītu. Iejaukšanās jābūt neatkarīgai, tas ir, persona, kas reaģē, nedrīkst būt tā pati, kas izraisīja kļūdu.
Turklāt operatoram jābūt pietiekamam procesa drošības laikam (PST). Ja reaktors sasniedz kritisku stāvokli 30 sekundēs, bet operatoram nepieciešamas piecas minūtes, lai sasniegtu manuālo vārstu, cilvēka faktors nerada nekādu riska samazinājumu. Standarti parasti norāda, ka operatora iejaukšanās tiek uzskatīta par derīgu IPL tikai tad, ja pieejamais procesa drošības laiks ir vismaz 15 līdz 20 minūtes, ļaujot atpazīt trauksmi un fiziski pārvietoties.
Manuālo darbību iekļaušana SIF ciklā
Dažās rūpnieciskās automatizācijas arhitektūrās drošības instrumentētā funkcija (SIF) ietver manuālu aktivizācijas komponenti, piemēram, "Rokas-Automatika" slēdzi vai ārkārtas izslēgšanas (ESD) pogu. Saskaņā ar IEC 61511-2, ja SIF aktivizēšanai nepieciešama manuāla darbība, operators kļūst par drošības cikla daļu.
Šajā kontekstā poga, vadi, loģikas risinātājs un operatora apmācība jāapstiprina kopā. SIF uzticamība tad ir atkarīga no cilvēka uzticamības analīzes (HRA). Ja operators nepiespiež pogu, visa SIF neizdodas. Tāpēc manuālajām SIF reti piešķir augstāku vērtējumu par SIL 1, ņemot vērā cilvēka snieguma mainīgumu stresa apstākļos.
Mērķa SIL aprēķināšana, izmantojot operatora datus
LOPA aprēķinos nosakām mērķa PFD (neizdošanās varbūtību pieprasījuma brīdī) SIF, izvērtējot IEF un esošos IPL. Apsveriet situāciju, kur tvertnes pārliešana noved pie toksiskas noplūdes. Ja operatora kļūdas IEF ir 0,1 gadā un pieļaujamā notikuma biežums (TEF) ir 0,001 gadā, sistēmai nepieciešams kopējais riska samazināšanas koeficients 100.
Ja augsta līmeņa trauksme nodrošina vienu IPL ar PFD 0,1, pārējo aizsardzību jānodrošina automatizētai SIF. Aprēķins ($10^{-3} / (0.1 \times 0.1) = 0.1$) norāda, ka nepieciešama SIL 1 SIF, lai aizpildītu drošības plaisu. Šī matemātiskā pieeja nodrošina, ka cilvēka ierobežojumi tiek objektīvi ņemti vērā iekārtas projektēšanā.
Cilvēka uzticamības uzlabošana, uzlabojot saskarni
Lai maksimāli palielinātu operatora iejaukšanās efektivitāti, jāprioritizē vadības telpas ergonomika. Augstas veiktspējas cilvēka un mašīnas saskarnes (HMI) izstrāde samazina kognitīvo slodzi un novērš "trauksmes nogurumu". Kad DCS rāda pārāk daudz zemas prioritātes trauksmju, operatori var nepamanīt kritisko signālu, kas nepieciešams katastrofas novēršanai.
Autora atziņa: Manā pieredzē visdrošākās sistēmas nemēģina aizstāt operatoru, bet gan atbalstīt viņu. Kamēr automatizācija izceļas ar ātrumu un konsekvenci, tai trūkst "situācijas apziņas", kāda ir pieredzējušam operatoram. Tāpēc funkcionālās drošības mērķis ir automatizēt ātras reakcijas, vienlaikus nodrošinot operatoriem skaidrus un lietojamus datus lēnāk attīstāmiem procesiem.
