Czynniki ludzkie w analizie rozwiąza funkcjonalnego

Transkrypt

1 zynniki ludzkie w analizie rozwiąza zań bezpieczeństwa funkcjonalnego Autorzy: mgr inż.. Przemysław Kacprzak dr hab. inż.. Kazimierz Kosmowski, prof. nadzw.. PG Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki V Sympozjum Klubu Paragraf 34 iechocinek 23.IV

2 Zakres Prezentacji Projektowanie systemów w sterowania i zabezpieczeń oparte o analizę zagrożeń i ocenę ryzyka, Wybrane warstwy zabezpieczeniowo-ochronne ochronne w złożonym z onym obiekcie technicznym podwyższonego ryzyka, Metoda analizy warstw zabezpieczeniowych LOPA (ang. Layers of Protection Analysis), Rola i zadania człowieka operatora w warstwach zabezpieczeniowych obiektów w krytycznych, zynniki ludzkie i organizacyjne wpływaj ywające na skuteczność działania ania operatora, Procedura ułatwiaju atwiająca wybór r metody analizy niezawodności człowieka, Aspekty projektowania systemów w alarmowych oraz interfejsu operatora z uwzględnieniem czynników w ludzkich, Przykładowy obiekt piec instalacji destylacji próżniowej, Analiza zagrożeń oraz ocena ryzyka dla badanego obiektu Podsumowanie. 2

3 Wprowadzenie 70 90% wypadków w i awarii w przemyśle spowodowane jest przez szeroko rozumiane błęb łędy człowieka, uwarunkowane czynnikami ludzkimi i organizacyjnymi, zynniki te należy y rozpoznawać i odpowiednio kształtowa tować w trakcie projektowania warstw zabezpieczeniowych w obiektach przemysłowych podwyższonego ryzyka, Należy y przy tym zwróci cić szczególn lną uwagę na aspekty kognitywne człowieka oraz sposób b przetwarzania przez niego informacji i podejmowania decyzji, Uwzględnianie aspektów w kognitywnych ma kluczowe znaczenie zwłaszcza w procesie projektowania interfejsu operatora oraz systemu alarmowego, Odpowiedni projekt systemu alarmowego i interfejsu operatora HMI (ang. Human Machine Interface) ) pozwoli ograniczyć prawdopodobieństwo popełnienia przez niego błęb łędu HEP (ang. Human Error Probability), a tym samym ryzyko związane zane z eksploatacją obiektów w przemysłowych podwyższonego ryzyka. 3

4 Wybrane warstwy zabezpieczeniowo-ochronne ochronne w obiekcie podwyższonego ryzyka i analiza LOPA c f i I f i PFD ij f c i = f I i J j= 1 PFD ij = f I i PFDi 1... PFD ij - Metoda LOPA -zęstość wystąpienia zdarzenia niebezpiecznego dla i-tego scenariusza awaryjnego (stałe konsekwencje ), -zęstość wystąpienia I zdarzenia inicjującego dla i-tego scenariusza awaryjnego, - Niezawodność dla i-tego scenariusza awaryjnego i j-tej warstwy, 4. System automatyki zabezpieczeniowej SIS 3. System alarmowy AS i interwencje operatorów 2. System pomiarów i sterowania BPS 1. Instalacja technologiczna i układy pomocnicze Rys. 2. Wybrane warstwy zabezpieczeniowe w obiekcie podwyższonego ryzyka 4

5 Wybrane warstwy zabezpieczeniowo-ochronne ochronne w obiekcie podwyższonego ryzyka 4. System automatyki zabezpieczeniowej SIS 3. System alarmowy AS i interwencje operatorów 2. System pomiarów i sterowania BPS 1. Instalacja technologiczna i układy pomocnicze (zastosowane materiały) BPS (ang. Basic Process ontrol System) system sterowania i pomiarów oparty o systemy wizualizacyjne SADA (ang. Supervisory ontrol and Data Acquisition), który spełnia m. in. następuj pujące funkcje: akwizycję,, prezentowanie i udostępnianie danych, archiwizację,, raporty, kontrolę dostępu, AS (ang. Alarm System) system alarmowy informuje operatora o zagrożeniu awarią.. Informację prezentowane sąs operatorowi w postaci komunikatów, danych wizualnych oraz dźwid więkowych za pośrednictwem interfejsu maszyna człowiek HMI (ang. Human Machine Interface). W oparciu o otrzymane dane operator musi dokonać analizy sytuacji i wykonać odpowiednie działania ania zapobiegające możliwo liwości wystąpienia awarii, SIS (ang. Safety Instrumented System) system automatyki zabezpieczeniowej wykonujący założone one funkcje bezpieczeństwa w przypadku braku reakcji operatora na sygnały y alarmowe lub w razie dużej dynamiki obiektu uniemożliwiaj liwiającej operatorowi reakcję w przewidzianym na to czasie. 5

6 Projektowanie systemów w sterowania i zabezpieczeń oparte o analizę zagrożeń i ocenę ryzyka Ryzyko dla i-tego scenariusza - awaryjnego przy założeniu stałych skutków, R i = f I i i I f i i -zęstość wystąpienia zdarzenia niebezpiecznego dla i-tego scenariusza awaryjnego, - Skutki (zdrowie personelu, straty materialne, wpływ na środowisko) dla i-tego scenariusza awaryjnego, Punkt startowy Rys.1. Matryca ryzyka niezależny ny system BPS i AS 6

7 Rola i zadania człowieka operatora w warstwach zabezpieczeniowych obiektów w krytycznych We współczesnych obiektach przemysłowych wzrasta ostatnio przekonanie, że projektowanie systemów w związanych zanych z bezpieczeństwem w ramach warstw zabezpieczeniowo-ochronnych ochronnych powinno być zorientowane na człowieka owieka-operatora. operatora. Obiekt/Procesy Stan procesu Zaburzenie BPS Zarządzanie/ Podejmowanie decyzji złowiek - operator wykonujący działania w oparciu o HMI Alarmy/ Wskaźniki Identyfikacja/ Ocena sytuacji/ Podjęcie decyzji/ Działanie System bezpieczeństwa SIS/ESD Informacja Ręczne załączenie/ Nadzór Identyfikacja/ Diagnostyka Decyzja Działanie Sukces Błąd Błąd System alarmowy (AS) Błąd Rys. 3. Zadania operatora w różnych r stanach obiektu Rys. 4. Dekompozycja zadań operatora w sytuacji alarmowej 7

8 zynniki ludzkie i organizacyjne wpływaj ywające na skuteczność działania ania operatora Zarządzanie zasobami ludzkimi, inwestycje w sprzęt t oraz infrastrukturę,, rozwiązania zania kultury bezpieczeństwa w kontekście zysków ekonomicznych, zynniki które bardzo trudno udowodnić jako przyczynę wystąpienia poważnej awarii, 1. Organizacja Zasoby kadrowe i Organizacja przedsiębiorstwa 2. Zarządzanie/Nadzór Błędna korekta znanych problemów Niewłaściwe planowanie zadań Niewłaściwy lub błędny nadzór Nadużycia Błędy utajone Wpływ środowiska w miejscu pracy, aspekty psychologiczne oraz czynniki kognitywne wpływaj ywające na działanie anie operatora, 3. Przyczyny niebezpiecznych działań zynniki środowiskowe zynniki ludzkie Błędy niezamierzone mają źródło 4. Niebezpieczne działania w błęb łędach utajonych lub Błędy i nadużycia ograniczeniach kognitywnych, Wymienione czynniki powinny zostać uwzględnione możliwie szeroko podczas projektowania warstw zabezpieczeniowo ochronnych zwłaszcza systemu alarmowego oraz interfejsu operatora. Błędy aktywne 8

9 Procedura ułatwiaju atwiająca wybór r metody analizy niezawodności człowieka Podział na zadania oraz klasyfikacja potencjalnych błęb łędów człowieka jest zadaniem trudnym i wymaga analizy i oceny przez doświadczonych ekspertów, Projektowanie systemu wizualizacji SADA/HMI w ramach BPS oraz AS wymaga analiz, a następnie oceny proponowanych rozwiąza zań w kontekście ich implementacji na podstawie jednej z istniejących metod analizy niezawodności człowieka HRA (ang. Human Reliability Analysis), Wymagania System wspomagania decyzji Alarmy/ Informacja/ P&ID/ ergonomia/ PSF Organizacja/ Nadzór Działania oparte o doświadczenie, wprawę, reguły i wiedzę Procedury operacyjne i alarmowe KONIE TAK Analiza zadań operatora i funkcji HMI zynniki wpływające na działania operatora Model kognitywny człowieka - operatora SRK Identyfikacja/ Decyzje/Działania Wybór metody analizy niezawodności człowieka HRA Oszacowanie HEP zy wymagania zostały spełnione? NIE 9

10 Identyfikacja zagrożeń Analiza ryzyka Ocena ważności scenariusza Ocena ryzyka Określenie zbioru sygnałów Definiowanie priorytetów Dobór czujników i komunikacja (analogowy/cyfrowy) Definiowanie logiki programowej Rozwiązanie AS w ramach BPS lub jako IPL Wybór okresu próbkowania Wybór zakresu Spodziewane skutki S1. Tylko informacja S2. Alarm przed wyzwoleniem S3. Ryzyko strat materialnych Niskie Wysokie F1 N F2 N L P Projekt interfejsu operatora HMI Rozplanowanie przestrzenne i liczba ekranów Projekt wizualizacji P&ID zynniki ludzkie organizacyjne Wymagania stawiane operatorom Definiowanie procedur działania S4. Ryzyko szkody w środowisku S5. Ryzyko obrażeń Niskie Wysokie Niskie Wysokie S P S Funkcje wspomagania decyzji Lista alarmów i zalecanych działań człowieka Analiza niezawodności człowieka Ergonomia Baza danych sygnałów pomiarowych/alarmowych Kontrola dostępu Rys.6. Wpływ parametrów w ryzyka na Rys. 5. Aspekty projektowania systemów założenia projektowe AS alarmowych z uwzględnieniem czynników w ludzkich 10

11 Aspekty projektowania systemów w alarmowych oraz interfejsu operatora z uwzględnieniem czynników w ludzkich W procesach automatycznych niezbędna jest obecność człowieka, a więc systemy te muszą być zorientowane na operatora, Poprzez analizę zachowania człowieka można pomagać operatorom w efektywnym wykonywaniu przez nich zadań,, a także e ograniczać prawdopodobieństwo popełnienia przez nich zwłaszcza błęb łędów w aktywnych, W trakcie projektowania systemów w HMI wśród w d ważnych aspektów w jakie należy y wziąć pod uwagę są m.in.: intuicyjny interfejs, ukrywanie hałaśliwych i niepotrzebnych alarmów, eliminowanie powodzi alarmowych, wielopoziomowość oprogramowania, systemy eksperckie wspomagające proces podejmowania decyzji, ergonomia stanowiska pracy, dostarczanie jedynie niezbędnych danych, wskazywanie przyczyn wystąpienia zaburzenia. 11

12 Piec instalacji destylacji próżniowej Spaliny Do 900E26 Para Komora Konwekcyjna Wsad Wężownice Piec Próżniowy 900F2 Komora Radiacji Palniki Kolumna Próżniowa

13 Analiza zagrożeń oraz ocena ryzyka badanego obiektu 1. Analiza raportu zagrożeń (HAZOP ang. Hazard & Operability) ) odnośnie nie do potencjalnych scenariuszy awaryjnych, 2. Analiza niezawodności człowieka badanego obiektu dla każdego scenariusza, 3. Wyznaczenie wymaganego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL ang. Safety Integrity Level) ) dla pętli p zabezpieczeniowych SIS dla każdego przypadku metoda LOPA, 4. Weryfikacja wyznaczonego poziomu SIL dla istniejącego układu SIS, 5. Poglądowy projekt HMI systemu sterowania i systemu alarmowego dla badanego obiektu. 13

14 Podsumowanie Aby zapewnić wymagany poziom bezpieczeństwa obiektu podwyższonego ryzyka oraz ograniczyć błędy człowieka należy: Na etapie projektowania przeprowadzić wnikliwą analizę zagrożeń i ocenę ryzyka obiektu, Wykonać projekt interfejsu operatorskiego, Wykonać projekt instalacji zgodnie z zaleceniami normatywnymi, We wszystkich elementach uwzględni dnić aspekty kognitywne człowieka (analiza niezawodności człowieka) w kontekście analizy wpływu czynników w ludzkich i organizacyjnych, Dokonać weryfikacji wszystkich istotnych elementów w składowych systemów związanych zanych z bezpieczeństwem, Przeprowadzać regularny audyt i dokonywać odpowiednich korekt systemu w oparciu o aktualne dane niezawodnościowe i uaktualniane analizy, Przewidzieć odpowiednio nadzorowany proces szkolenia pierwotnego i cyklicznego operatorów. 14

15 Dziękujemy za uwagę 15