تأثیر طراحی و نوع معماری افزونگی بر ایجاد تعادل میان دستیابی به سطح یکپارچگی ایمنی هدف و دسترس‌پذیری عملیاتی در سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی (SIS)ویژه صنایع راهبردی نفت، گاز و پتروشیمی

چکیده

سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی (Safety Instrumented Systems – SIS) به‌عنوان یک لایه حفاظتی مستقل (Independent Protection Layer – IPL)، از ارکان اصلی مدیریت ایمنی فرآیند بوده و با هدف حفاظت از انسان، محیط زیست و دارایی‌های فیزیکی طراحی و پیاده‌سازی می‌شوند. هر SIS شامل یک یا چند تابع ابزار دقیق ایمنی (Safety Instrumented Function – SIF) است که به‌منظور پیشگیری از وقوع رویداد آغازگر در سناریوهای خطرناک مشخص و کاهش ریسک تا سطح قابل‌تحمل سازمان  طراحی و اجرا می‌گردد. این توابع با پایش و نظارت مداوم  بر پارامترهای فرآیندی، در صورت بروز تقاضا (تشخیص رویداد آغازگر)، عمل نموده و به‌صورت خودکار فرآیند را به وضعیت ایمن از پیش تعیین‌شده  می رسانند .

در فرآیند طراحی، برای هر SIF بر اساس میزان کاهش ریسک موردنیاز و نتایج روش‌های تحلیل و ارزیابی نظیر LOPA، سطح یکپارچگی ایمنی (Safety Integrity Level – SIL) تخصیص داده می‌شود و از آنجا که در اغلب صنایع فرآیندی، توابع ابزاردقیق ایمنی در حالت تقاضای کم (Low Demand Mode) عمل می کنند , احتمال خرابی در صورت تقاضا (Probability of Failure on Demand – PFD) به‌عنوان شاخص اصلی ارزیابی عملکرد ایمن آنها به‌کار می‌رود. شاخصی که بیانگر احتمال عدم عملکرد صحیح و به‌موقع تابع ایمنی  در زمان لازم(تقاضا) است.

در مقابل، فعال‌سازی ناخواسته توابع ابزار دقیق ایمنی در غیاب تقاضای واقعی فرآیندی که به‌عنوان توقف کاذب (Spurious Trip) شناخته می‌شود , یکی از چالش‌های اساسی در طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی محسوب می‌گردد. این پدیده می‌تواند ناشی از تقاضای کاذب (False Demand) یا بروز خرابی در اجزای مرتبط با تابع ابزار دقیق ایمنی باشد و پیامدهایی نظیر خاموشی‌های برنامه‌ریزی‌نشده، کاهش دسترس‌پذیری سیستم و افزایش هزینه‌های عملیاتی را به همراه داشته باشد.

ازاینرو، مدیریت مؤثر چرخه عمر ایمن سیستم های ابزاردقیق 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 , چراکه تمرکز صرف بر افزایش سطح یکپارچگی ایمنی  SIL، بدون توجه به اثرات آن بر نرخ توقفات کاذب ، می‌تواند به کاهش قابلیت اطمینان و کارایی عملیاتی سیستم  ابزاردقیق ایمنی منجر شود .