Metoda drzewa błędów jest jakościową metodą analizy ryzyka wykorzystującą strukturę drzew logicznych, pozwalającą na modelowanie przebiegu awarii i następnie jej analizę.

FTA po raz pierwszy wykorzystano w 1962 roku i od tego czasu zaczęła być stosowana do poprawy bezpieczeństwa samolotów, potem statków kosmicznych i urządzeń wykorzystujących energię jądrową. W latach 90. zaczęto wykorzystywać FTA w projektowaniu systemów gwarantujących wysoki poziom bezpieczeństwa, wiarygodności i niezawodności w przemyśle chemicznym, kolejowym, informatyce, medycynie. Stała się również często wykorzystywaną metodą w analizie zagrożeń i szacowaniu ryzyka obok PHA i FMEA.

Poszczególne czynniki mogące doprowadzić do zdarzenia oraz ich potencjalne skutki zobrazowane są na tzw. drzewie błędu, które ukazuje współzależności pomiędzy potencjalnym, głównym zdarzeniem i przyczynami tego zdarzenia. Zidentyfikowane czynniki (przyczyny) naniesione na drzewo błędu są ze sobą powiązane i mogą być określane jako: specyficzne awarie (np. maszyn i urządzeń), błędy ludzkie (np. na linii produkcyjnej), błędy pierwszego i drugiego rodzaju, warunki środowiskowe, inne zdarzenia mogące doprowadzić do awarii.

Analiza drzewa błędów FTA jest zatem graficznym modelem zależności przyczynowo-skutkowych. Dzięki schematowi FTA zostają zilustrowane przyczyny, których skutek określany jest jako niepewne zdarzenie bądź ryzyko.

Wynikiem analizy FTA może być np. drzewo logiczne obrazujące scenariusz pęknięcia zbiornika ciśnieniowego z wyróżnionymi błędami pierwszego i drugiego rodzaju. Błędy pierwszego rodzaju to wady produkcyjne ujawniające się podczas eksploatacji w warunkach projektowych. Błędy drugiego rodzaju natomiast stanowią błędy elementu pracującego w warunkach, do których urządzenie nie było przeznaczone. Jest to zazwyczaj błąd związany ze złym doborem elementu do warunków procesowych.

Metoda analizy warstw zabezpieczeń jest narzędziem służącym do oszacowania stopnia, w jakim zabezpieczenia redukują ryzyko wystąpienia awarii. Analiza LOPA powstała na bazie znanych i sprawdzonych metod analizy ryzyka uzupełnionych o aparat matematyczny, aby umożliwić półilościową analizę ryzyka. Analizę warstw zabezpieczeńmożna przeprowadzić na każdym etapie cyklu życia instalacji, ale najekonomiczniejsze rezultaty przynosi stosowanie jej na etapie projektowania.

W przypadku istniejącej instalacji przemysłowej Analizę Warstw Zabezpieczeń wykonuje się w oparciu o dane uzyskane podczas analizy HAZOP, co przyspiesza czas analizy. Podczas analizy LOPA mogą zostać zidentyfikowane „słabe punkty”, które nie były brane pod uwagę w analizie HAZOP. Daje to możliwość jej uzupełnienia, a w konsekwencji pozwala na przeprowadzenie pełniejszej i dokładniejszej analizy ryzyka. W przypadku gdy niezbędna jest redukcja ryzyka, aby spełnić wymagane kryteria bezpieczeństwa należy zaprojektować niezależne warstwy zabezpieczeń, dzięki którym będzie można zredukować wartość ryzyka przynajmniej do poziomu akceptowalnego.

Wynikiem analizy LOPA może być, np. oszacowanie prawdopodobieństwa wystąpienia awarii zbiornika ciśnieniowego, wskazujące na konieczność zastosowania dodatkowych warstw zabezpieczeń lub wprowadzenie niezbędnych modyfikacji (np. wyizolowanie wyłącznika czasowego z podstawowego systemu sterowania), które umożliwiłyby redukcję ryzyka.

Analiza LOPA jest także pomocna przy określaniu, czy konieczne jest zastosowanie przyrządowej funkcji bezpieczeństwa SIF, a jeśli tak, to jaki jest wymagany poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL tej funkcji, tak aby ryzyko było na poziomie akceptowalnym, biorąc pod uwagę wszystkie istniejące i niezależne warstwy zabezpieczeń.

Celem analizy jest zidentyfikowanie i opisanie scenariuszy mogących stworzyć zagrożenia i problemy związane ze zdolnością do bezpiecznego działania instalacji oraz badanie możliwych przyczyn i skutków, jakie mogą powstać po zaistnieniu odchyleń od założonych parametrów operacyjnych / funkcjonalnych systemów automatyki.

Analiza C-HAZOP służy sprawdzeniu, w jaki sposób uszkodzenia poszczególnych elementów, będących częściami składowymi obwodów sterowania, mogą powodować zakłócenie zaprojektowanej funkcji, oraz określeniu potencjalnych skutków, jakie mogąw wyniku tego zakłócenia wystąpić. Dodatkowo w wyniku analizy C-HAZOP uzyskuje się jasne zalecenia zmierzające do zapobiegania powstawaniu potencjalnych uszkodzeń lub minimalizacji ich skutków.Metodologia analizy oparta jest o analizę zagrożeń i zdolności operacyjnych HAZOP – różni się zastosowaniem oraz zestawieniem słów kluczowych i parametrów.

Ciągły postęp techniczny, a wraz z nim tworzenie rozbudowanych instalacji przemysłowych i obiektów technicznych sprzyja powstawaniu nowych grup ryzyka, związanych z projektowaniem, eksploatacją oraz późniejszą modernizacją instalacji i urządzeń technicznych. Koncentracja przemysłu, łączenie pojedynczych maszyn i urządzeń w instalacje procesowe coraz częściej pokazuje, że spełnienie wymagań przepisów i specyfikacji technicznych przez pojedyncze urządzenia nie gwarantuje bezpieczeństwa całej instalacji.

Źródłem zagrożenia czy awarii instalacji może być nie tylko uszkodzenie urządzenia, lecz także interakcja pomiędzy poszczególnymi elementami systemu, która w przypadku nawet niewielkich zakłóceń może doprowadzić do poważnej awarii i ogromnych strat. Dlatego obecnie bezpieczeństwo techniczne w przemyśle buduje się na kilku filarach, które integrują działania wynikające nie tylko z: oceny zgodności, systemów zarządzania jakością, środowiskiem, bezpieczeństwem i higieną pracy, lecz również z zagadnień bezpieczeństwa procesowego i funkcjonalnego. Ma to szczególne znaczenie w procesach przemysłowych, występujących zwłaszcza w sektorach: chemicznym, petrochemicznym, farmaceutycznym, gazowniczym.

Aby instalacja spełniała wymogi bezpieczeństwa, należy właściwie ocenić ryzyko wystąpienia awarii oraz dobrać odpowiednie systemy zapobiegające oraz redukujące skutki jej wystąpienia, nazywane warstwami zabezpieczeń.

Urząd Dozoru Technicznego w trosce o bezpieczeństwo ludzi, zdrowia, mienia i środowiska proponuje nowe, pakietowe rozwiązania, które pozwolą sprawnie i efektywnie zarządzać bezpieczeństwem technicznym. Nasze usługi tworzone z wykorzystaniem nowych narzędzi badawczych oraz rozwiązania wykorzystujące naukowe metody analizy zagrożeń i oceny ryzyka oraz analizy niezawodności układów bezpieczeństwa stają się akceleratorem wprowadzania innowacyjnych technologii w przemyśle, wspierając przedsiębiorców w procesach projektowania, eksploatacji i modernizacji nowoczesnych instalacji przemysłowych.

Korzyści usług pakietowych dla przemysłu:

• bezpieczne wdrażanie i wykorzystanie nowych technologii
• projektowanie inwestycji i dalsze planowanie remontów w sposób pozwalający na ograniczenie ryzyka związanego z eksploatacją instalacji
• efektywne dostosowanie systemów bezpieczeństwa do występujących, nowych zagrożeń procesowych
• precyzyjne planowanie częstotliwości i zakresu badań inspekcyjnych, czasookresów remontowych i prac konserwacyjnych
• redukcja kosztów związanych z eksploatacją urządzeń technicznych
• doskonalenie funkcjonowania przedsiębiorstw, dzięki zapobieganiu i eliminowaniu nieprzewidzianych zdarzeń i awarii
• tworzenie bezpiecznych i komfortowych środowisk pracy dla personelu obiektów technicznych
• możliwość uzyskania niższych składek ubezpieczeniowych i wyższych sum ubezpieczenia
• wzrost zaufania lokalnej społeczności do przedsiębiorstwa.

Wykonywane przez ekspertów UDT usługi w zakresie bezpieczeństwa procesowego i funkcjonalnego wykorzystują narzędzia analityczne, badawcze i naukowe metody analizy zagrożeń i oceny ryzyka takie jak:

• PHA (Preliminary Hazard Analysis) – Wstępna Analiza Zagrożeń
• HAZOP (Hazard and Operability Studies) – Analiza Zagrożeń i Zdolności Operacyjnych
• C-HAZOP (Control Hazard and Operability Studies) – Analiza Zagrożeń i Zdolności Operacyjnych Automatyki
• LOPA (Layer of Protection Analysis) – Analiza Warstw Zabezpieczeń
• FTA (Fault Tree Analysis) – Analiza Drzewa Błędów
• ETA (Event Tree Analysis) – Analiza Drzewa Zdarzeń
• SIL (Safety Integrity Level) – Poziom Nienaruszalności Bezpieczeństwa
• FSA (Functional Safety Assessment) – Ocena Bezpieczeństwa Funkcjonalnego
• AMS (Alarm Management Systems) – System Zarządzania Sygnałami Alarmowymi
• FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) – Analiza Rodzajów Błędów oraz ich Skutków
• RBI (Risk Based Inspection) – Planowanie Inspekcji na Podstawie Analizy Ryzyka.
• RAMS (Reliability, Availability, Maintainability, Safety) - analiza rozpatrująca instalacje z punktu widzenia niezawodności, dostępności, obsługiwalności i bezpieczeństwa.

Końcowy sukces złożonego projektu zależy jednak przede wszystkim od umiejętnej i fachowej obsługi inwestycji. Urząd Dozoru Technicznego proponuje inwestorom nowe rozwiązanie – Nadzór Inżynierski– wsparcie w zakresie techniczno-organizacyjnych aspektów prowadzenia inwestycji. 

DOKUMENTY:

• UDT dla przemysłu. Innowacje – podejście pakietowe.

Analiza zagrożeń i zdolności operacyjnych (HAZOP) podobnie jak analiza PHA jest metodą systematyczną, wymaga jednak większej ilości, bardziej szczegółowych informacji. Analiza ta jest metodą znormalizowaną (PN-IEC 61882) wykonywaną w oparciu o listę słów kluczowych (np. brak, mniej, więcej, także, część z, odwrotność, inny niż), które w sposób ogólny sugerują wszelkie możliwe rodzaje odchyleń od stanu normalnego.

Badanie rozpoczyna się od podziału systemu na węzły dla których wyznaczony zostaje zbiór parametrów fizycznych, takich jak: przepływ, temperatura, ciśnienie, poziom, itd. Zestawienie parametrów z odpowiednimi słowami kluczowymi umożliwia konkretną interpretację odchylenia od założeń projektowych. Analiza HAZOP polega na rozpatrywaniu wszystkich możliwych połączeń „parametr - słowo kluczowe” oraz badaniu możliwości wystąpienia odchyleń sugerowanych przez interpretację par (parametr, słowo kluczowe). Dla każdego odchylenia identyfikuje się przyczyny, dokonuje oceny prawdopodobieństwa wystąpienia odchylenia i określa zagrożenia przez nie spowodowane. Ocenia się także, czy stosowane zabezpieczenia sprzętowe i proceduralne są wystarczające w stosunku do efektów wywołanych niepożądanymi zdarzeniami i w razie potrzeby wprowadza własne zalecenia.

Wyniki analizy zapisywane są w tzw. tabeli HAZOP, która zawiera informacje o rozpatrywanych węzłach (połączenie, parametr, słowo kluczowe, interpretacja). Dla każdej wykrytej nieprawidłowości wypełnia się pola dotyczące przyczyn, konsekwencji oraz uwag i wątpliwości do wyjaśnienia.

Metoda polecana jest szczególnie przy projektowaniu nowo powstających obiektów, kiedy projekt jest już dobrze udokumentowany (istnieją schematy P&ID) oraz przy modernizacji istniejących instalacji, procesów czy obiektów.

DOKUMENTY:

PN-EN 61882:2016-07 - Badania zagrożeń i zdolności do działania (badania HAZOP) -- Przewodnik zastosowań