Provozní síť pro oblast údržby a bezpečnosti

Provozní síť pro oblast údržby a bezpečnosti

Pokročilá řešení bojují s nedostatkem kvalifikovaného personálu a přispívají ke snižování nákladů.

Při zvyšování objemu produkce a vyrovnávání konkurenčních tlaků se současné podniky blíží svým provozním limitům, což zvyšuje bezpečnostní rizika. Navíc stále přísnější bezpečnostní předpisy zvyšují náročnost bezpečnostních aplikací v rámci provozních jednotek. Škodlivé útoky na bezpečnostní systémy rovněž zvyšují obavu o kybernetickou bezpečnost.

Jakmile se v podniku nainstalují složité bezpečnostní systémy, je třeba je následně udržovat. Pracovníci obsluhy a údržby musejí porozumět provozním stavům systémů, měli by vědět, kdy a jaké změny byly provedeny, jejich úkolem je pravidelně systémy testovat, aby měli jistotu, že dokážou zvládnout nouzové vypínací stavy. Pro práci na údržbě těchto systémů musejí být řádně vyškoleni. Efektivní programy údržby pomáhají podnikům vyvarovat se falešným nouzovým stavům a odstávkám zařízení. 

Role bezpečnostního přístrojového systému

Distribuovaný řídicí systém (Distributed Control System – DCS) řídí ve výrobním procesu běžný provoz, zatímco bezpečnostní přístrojový systém (Safety Instrumented System – SIS) chrání lidské životy, prostředí a sledovaná zařízení. Systém SIS se skládá ze snímačů, rozhodovacích bloků a akčních členů, jejichž úkolem je přechod procesu do bezpečného stavu, pokud jsou překročeny předem stanovené podmínky. Cílem je zabránit v podnicích i okolních oblastech haváriím a událostem, jako jsou požáry, výbuchy a poškození zařízení.

Konvenční systém SIS je vícestranný systém, který vyžaduje, aby pracovníci podniku prováděli náročné pracovní procesy, což zajišťuje zachování integrity bezpečnosti v celém životním cyklu podniku. Tuto snahu často komplikuje:

  • obtížnost údržbářských zásahů kvůli omezeným informacím ohledně „zdravotního“ stavu zařízení;
  • nemožnost analyzovat výkon systému během provozu zařízení;
  • potřeba rozsáhlého školení a výcviku pro pochopení funkčnosti bezpečnosti;
  • nedostatečné pochopení cílů návrhu SIS;
  • obtížnost při interpretaci záznamů událostí a alarmů z historie;
  • problémy při správě a ukládání bezpečnostních dat pořízených v minulosti.

IEC 61511 je důležitou normou z hlediska údržby, neboť předepisuje pravidelnou údržbu/validaci bezpečnostního systému a ověřování vyškoleným personálem. 

Strategie ochrany zařízení

Průmyslové organizace čelí rostoucím nákladům při zavádění efektivních bezpečnostních řešení. Musejí se také zabývat nedostatkem odborných znalostí nebo stále rostoucí nedostupností lidských zdrojů, takže jejich bezpečnostní systémy by měly být snadno srozumitelné, udržitelné a dostatečně flexibilní, aby mohly být použity v celé řadě bezpečnostních aplikací.

Nejlepším řešením v oblasti průmyslové bezpečnosti je řešení, které předchází problémům, než nastanou. Bohužel stárnoucí instalovaná základna procesních bezpečnostních systémů je obvykle rozsáhlá, složitá a obtížně udržovatelná právě těmi lidmi, pro něž jsou tyto systémy určeny.

Infrastruktura SIS vyžaduje pečlivou preventivní a nápravnou formu údržby, aby byla zajištěna a udržována očekávaná úroveň bezpečnosti. Aby provozovatelé zařízení mohli zůstat konkurenceschopní a nadále dodržovali zákonné požadavky, jsou povinni zajistit, aby bezpečnostní zařízení stále fungovalo podle stanovených požadavků a s maximální účinností. Je důležité, aby systém určený pro provoz v kategorii SIL 3 skutečně zajišťoval úroveň ochrany SIL 3 a nedegradoval se bez vědomí provozovatelů zařízení na nižší úroveň.

Aby se zabránilo falešnému nouzovému vypínání bezpečnostního systému a byl zajištěn správný provoz podle specifikovaných nároků na bezpečnostní požadavky, jsou vyžadovány různé činnosti údržby. Fyzická kontrola bezpečnostních prvků může zahrnovat standardní údržbu přístrojové skříně, včetně výměny vstupních filtrů vzduchu, ověření stavu napájení a stavu baterie atd.

Nápravná forma údržby bude vyžadována, pokud bude zjištěna chyba na provoze nebo v aktuálním bezpečnostním systému. Porucha může souviset s hardwarem, softwarem nebo provozním zařízením či kabeláží. 

Problémy s podporou systému

Vzhledem k tomu, že bezpečnostní systémy stárnou a zkušení pracovníci odcházejí do důchodu, může docházet ke ztrátě znalostí týkajících se správných a bezpečných procedur údržby. V některých případech by zařízení nemělo být nikdy vyměněno, dokud pracovníci plně nepochopí nové postupy; tím lze předejít neplánovaným prostojům nebo kritickým bezpečnostním situacím. 

Výzvy, jimž je zapotřebí čelit v oblasti podpory bezpečnostních systémů 

Kompetence osob: Kompetence personálu zapojeného do údržby bezpečnostního systému je řešena v normě IEC 61511. Norma uvádí požadavky na způsobilost pro údržbu a provozování systému SIS po celou dobu jeho životnosti, včetně prověřování, inspekce, řízení změn, analýzy dopadů, řízení deblokací a zaznamenávání údajů o údržbě zařízení pro zajištění důkazů.

Složitost aplikací: Čím složitější je bezpečnostní řešení a čím větší je počet dodavatelů bezpečnostních systémů, tím náročnější jsou požadavky na školení pro průmyslové společnosti. Moderní systémy se zjednodušenou architekturou a vylepšenou diagnostikou umožňují méně specializovanému personálu zajistit potřebnou míru údržby a podpory.

Zkušenosti ukázaly, že bezpečnostní řešení instalovaná ve vzdálených lokalitách, jako jsou potrubí, zařízení na ústí vrtu či pobřežní plošiny, zvyšují náklady na jejich podporu, protože k provádění údržbářských zásahů vyžadují vysoce kvalifikované techniky. Pokročilá bezpečnostní technologie se schopnostmi diagnostiky na dálku pomáhá zmírnit tento problém a navíc snižuje provozní náklady (OPEX).

Rozdílnost dodavatelů: Používání většího množství bezpečnostních platforem představuje pro pracovníky údržby docela velký problém, jelikož interakce se systémem je občasná, což může vést ke zbytečným časovým ztrátám při řešení vzniklých problémů. Takový stav vyžaduje rovněž větší investice do provozních nástrojů a náhradních dílů.

Škálovatelnost platforem: Další výzvou, které čelí koncoví uživatelé, je výběr bezpečnostního systému, jenž splňuje konkrétní velikost, dostupnost a požadavky na provozní náklady. Průmyslové podniky touží po takové bezpečnostní platformě, kterou lze použít od malých až po velké aplikace, což umožňuje, aby jedna společná platforma byla používána napříč celým podnikem. 

Pokroky v bezpečnostní technologii

Průmyslové organizace si uvědomují výhody standardizace na jednotnou architekturu bezpečnostního systému a její aplikace v rámci podniku. Těží rovněž z výhod integrovaných řešení pro bezpečnost a distribuci, včetně jednoduchosti partnerství s jedním dodavatelem pro pokrytí všech svých požadavků.

Nové řady pokročilých bezpečnostních řešení využívající modulárního škálovatelného designu jsou schopny fungovat jako jednotná platforma pro všechny bezpečnostní aplikace podniku, což umožní provozovatelům, kteří často používají několik různých platforem bezpečnostních systémů, zkonsolidovat a snížit náklady na výcvik pracovníků a technické vybavení, včetně nutných zásob náhradních dílů na skladě.

Nejnovější bezpečnostní řešení využívají univerzální I/O technologii, která umožňuje individuální konfiguraci každého kanálu na jiný typ I/O (AI, AO, DI nebo DO). Použití off-line virtualizace a technologie cloudu umožňuje rovněž oddělení fyzického návrhu od funkčního návrhu a tím dovoluje tvorbu paralelních pracovních postupů a standardizovaných konfigurací, včetně technických zásahů a testování téměř odkudkoli na světě.

Moderní bezpečnostní řešení, která využívají inteligentní software a robustnější hardware, vyžadují méně důkazového testování a ověřování funkčnosti. Požadavky na testování mohou být v některých případech sníženy na interval jednou za 10 až 20 let, což dramaticky snižuje provozní náklady zařízení.

Pokroková bezpečnostní řešení také pomáhají nahrazovat znalosti a zkušenosti pracovníků, kteří odcházejí do důchodu. Díky funkci samodiagnostiky jsou tato řešení schopna informovat oddělení podnikové údržby o tom, že je požadován zásah údržby a o jaký typ servisního zásahu se jedná. Běžně plánovaná údržba tudíž může být vynechána nebo odložena, dokud není dosažen příhodný termín.

Díky přísné kontrole a integraci bezpečnostních systémů mohou podniky získat výhody, jako je snížený počet databází, snadný přístup k historickým údajům a komplexním analýzám. Informace o bezpečnostních problémech nebo poruchách zařízení lze sdílet s provozovateli DCS a řešit je bez nutnosti fyzické přítomnosti na místě obtíží.

Nejnovější zjednodušený design SIS se opírá pouze o dvě komponenty (oproti nesčetným jednotlivým komponentám a dílům ve starších systémech), což usnadňuje odstraňování problémů a zjednodušuje provádění servisních zásahů. Použití univerzálních I/O kanálů zajišťuje optimální stopu a snižuje celkové náklady. Inženýři nyní mohou konfigurovat všechny varianty systému se stejným I/O modulem, dříve potřebovali pro dosažení stejného výsledku několik typů I/O modulů. A díky menšímu počtu komponent mohou podniky držet méně náhradních dílů na skladě.

Navíc bezproblémová integrace s podnikovým systémem DCS, pokročilými aplikacemi a inženýrskými nástroji poskytuje operátorům a pracovníkům údržby klíčové informace o výkonu a stavu systému.

Modulární a škálovatelná řešení SIS jsou snadno konfigurovatelná tak, aby vyhovovala jak malým, tak i velkým distribuovaným bezpečnostním aplikacím vyžadujícím různou úroveň redundance. Existují klíčové výhody při používání dálkově ovládaných I/O a inteligentních ranžírovacích skříní v nebezpečných místech. Jedná se o zjednodušenou konstrukci, kde jsou řídicí jednotky a I/O dimenzovány dle procesní plochy a kde pro každé zařízení existují záložní vrstvy s řídicími jednotkami a I/O. 

Výhody pro provozovatele zařízení

Inovace v technologii bezpečnostních systémů, včetně metodiky implementace Lean, univerzální I/O technologie, pokročilé diagnostiky, integrace DCS a snížení počtu softwarových nástrojů/aplikací prostřednictvím cloud engineeringu a validace, mohou pomoci optimalizovat provoz a bezpečnost průmyslových procesů.

Tento pokrok přispěl ke zjednodušení návrhu systému, technického řešení, procesu vývoje a testování a zároveň snížil čas a finanční prostředky potřebné pro výcvik a inženýrské činnosti. Rovněž jsou minimalizovány požadavky na údržbu a nutnost podpory vysoce kvalifikovaným personálem. Systémy jsou chráněny před kybernetickými hrozbami, neboť jsou ověřovány certifikátem ISA Secure.

S integrovaným přístupem k řízení a bezpečnosti mohou výrobní podniky dosáhnout:

  • snížení počtu databází a inženýrských nástrojů;
  • integrovaného hlášení alarmů a událostí;
  • vylepšeného ovládání hlášení alarmů z řízení procesů a bezpečnostních systémů;
  • automatizovaného sledování, zaznamenávání a ověřování bezpečnostních systémů a akčních členů po celou dobu životního cyklu;
  • vylepšeného sběru a ukládání informací o sledu událostí (SOE);
  • rozšířeného přehledu o stavu celého systému;
  • bezpečné integrace s podsystémy podniku, jako je protipožární zabezpečení, plynové hospodářství atd.

Optimalizací nákladů životního cyklu SIS jsou průmyslové organizace schopny:

  • minimalizovat výpadky a přerušení a prodloužit tak dobu provozuschopnosti;
  • maximalizovat efektivní využívání bezpečnostních prostředků;
  • snížit požadavky na testování a servisní zásahy;
  • poskytovat operátorům praktické a spolehlivé údaje a znalosti v oblasti bezpečnosti práce.

Schopnost řešit široké spektrum bezpečnostních aplikací pomocí společné bezpečnostní platformy snižuje nároky na odborné znalosti a zjednodušuje hospodaření s náhradními díly. V případě nejnovějších řešení SIS existuje jen málo komponent, s nimiž se musíte naučit pracovat, a to díky použití univerzálních kanálů I/O.

Průmyslové organizace, které transformují své starší platformy SIS na pokročilé technologie, mohou využívat řady funkcí, jež zjednodušují diagnostiku a údržbu systému. Tato bezpečnostní řešení mohou sdílet data s DCS, pokročilými aplikacemi a bezpečnostními inženýrskými nástroji, což pomáhá provozům a údržbářským týmům pochopit provozní podmínky systému v reálném čase, historii výkonů a požadavky na údržbu.

Zavedením moderního bezpečnostního řešení s inovativními funkcemi a schopnostmi mohou majitelé a provozovatelé zařízení čelit výzvám spojeným s údržbou systému, řešit ztráty specializovaných dovedností, snižovat složitost výcviku a podpory a redukovat náklady na správu náhradních dílů. 

Johan School je produktový manažer pro bezpečnostní systémy a pracuje v Honeywell's Safety Center of Excellence, které se nachází ve městě 's-Hertogenbosch v Holandsku.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz