تاثیر طراحی و نوع معماری افزونگی بر ایجاد تعادل میان دستیابی به سطح یکپارچگی ایمنی هدف دسترس پذیری عملیاتی در سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) ویژه صنایع راهبردی، نفت، گاز و پتروشیمی

سیستم های ابزار دقیق ایمنی Safety Instrumented Systems - SIS به عنوان یک لایه حفاظتی مستقل (Independent Protection Layer - IPL) از ارکان اصلی مدیریت ایمنی فرآیند بوده و با هدف حفاظت از انسان، محیط زیست و دارایی های فیزیکی طراحی و پیاده سازی می شوند. هر SIS شامل یک یا چند تابع ابزار دقیق ایمنی (Safety Instrumented Function - SIF) است که به منظور پیشگیری از وقوع رویداد آغازگر در سناریوهای خطرناک مشخص و کاهش ریسک تا سطح قابل تحمل سازمان طراحی و اجرا می گردد. این توابع با پایش و نظارت مداوم بر پارامترهای فرآیندی، در صورت بروز تقاضا (تشخیص رویداد آغازگر) عمل نموده و به صورت خودکار فرآیند را به وضعیت ایمن از پیش تعیین شده می رسانند. در فرآیند طراحی برای هر SIF بر اساس میزان کاهش ریسک مورد نیاز و نتایج روش های تحلیل و ارزیابی نظیر LOPA، سطح یکپارچگی ایمنی (Safety Integrity Level - SIL) تخصیص داده می شود و از آنجا که در اغلب صنایع فرآیندی توابع ابزار دقیق ایمنی در حالت تقاضای کم (Low Demand Mode) عمل می کنند، احتمال خرابی در صورت تقاضا (Probability of Failure on Demand - PFD) به عنوان شاخص اصلی ارزیابی عملکرد ایمن آن ها به کار می رود؛ شاخصی که بیانگر احتمال عدم عملکرد صحیح و به موقع تابع ایمنی در زمان لازم (تقاضا) است. در مقابل، فعال سازی ناخواسته توابع ابزار دقیق ایمنی در غیاب تقاضای واقعی فرآیندی که به عنوان توقف کاذب (Spurious Trip) شناخته می شود، یکی از چالش های اساسی در طراحی و بهره برداری از سیستم های ابزار دقیق ایمنی محسوب می گردد. این پدیده می تواند ناشی از تقاضای کاذب (False Demand) یا بروز خرابی در اجزای مرتبط با تابع ابزار دقیق ایمنی باشد و پیامدهایی نظیر خاموشی های برنامه ریزی نشده، کاهش دسترس پذیری سیستم و افزایش هزینه های عملیاتی را به همراه داشته باشد. از این رو، مدیریت موثر چرخه عمر ایمن سیستم های ابزار دقیق ایمنی مستلزم ایجاد تعادل مهندسی میان حفظ سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) از طریق کاهش احتمال خرابی در صورت تقاضا (PFD) و کنترل نرخ توقفات کاذب (STR) است؛ زیرا تمرکز صرف بر افزایش سطح یکپارچگی ایمنی SIL، بدون توجه به اثرات آن بر نرخ توقفات کاذب، می تواند به کاهش قابلیت اطمینان و کارایی عملیاتی سیستم ابزار دقیق ایمنی منجر شود.

کلیدواژه ها:

سیستم ابزار دقیق ایمنی (SIS) ، تابع ابزار دقیق ایمنی (SIF) ، سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) ، احتمال خرابی در صورت تقاضا (PFD) ، نرخ توقف کاذب (STR) ، دسترس پذیری عملیاتی ، معماری افزونگی ، ترتیب رای گیری (voting) ، خرابی های تصادفی سخت افزاری ، خرابی های سیستماتیک ، خرابی های با علت مشترک (CCF)