در صنایعی که ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است، گواهینامه سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) به عنوان یک نشانه برتری است که به ذینفعان در خصوص عمکلرد وقابلیت های ایمنی اطمینان می‌دهد. گواهینامه SIL که در چارچوب استانداردهای ایمنی عملکردی توسعه یافته است، بیانگر یک ارزیابی دقیق از توانایی یک سیستم برای کاهش خطرات و جلوگیری از خرابی است.
گواهی SIL به سیستم‌هایی اعطا می‌شود که مطابق با سطوح یکپارچگی ایمنی تعیین‌شده، همانطور که توسط استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 61508 و IEC 61511 تعریف شده است، اعطا می‌شود. این استانداردها اصول و الزامات طراحی، پیاده‌سازی و بهره‌برداری از سیستم‌های دارای ابزار ایمنی (SIS) را تشریح می‌کنند.
گواهینامه SIL چیست؟
سطح یکپارچگی ایمنی یا Safety Integrity Level با مخفف (SIL) به عنوان سطوح نسبی کاهش ریسک ارائه شده توسط یک تابع ایمنی (Safety Function) یا برای تعیین سطح هدف کاهش ریسک تعریف می‌شود.
به عبارت ساده، گواهینامه SIL به معنی اندازه‌گیری عملکرد مورد نیاز برای یک تابع ابزار ایمنی (Safety Instrumented Function) یا (SIF) است. یک تابع ابزار ایمنی برای آن طراحی گردیده است تا ابتدا نیاز را شناسایی کند و سپس برای بهبود سیستم به حالت ایمن برای هر سناریوی خطر اقدام کند. این یک مجموعه خاص از اقدامات و تجهیزات مرتبط است که برای شناسایی یک خطر و اقدام برای ارتقا سیستم به حالت ایمن مورد نیاز است.
به طور کلی می‌توان گفت که SIL معیاری برای عملکرد سیستم ایمنی بر حسب احتمال خرابی در صورت تقاضا (Probability of dangerous Failure on Demand) (PFD) است.
سطوح یکپارچگی ایمنی SIL چگونه تعریف می‌شود؟
سطوح یکپارچگی ایمنی گواهینامه SIL بر اساس استاندارد IEC 61508 تعریف می‌شود. IEC 61508 یک استاندارد جهانی است که توسط کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (International Electrotechnical Commission) انتشار یافته است. این استاندارد شامل روش‌هایی در مورد نحوه اعمال، طراحی، استقرار و نگهداری سیستم‌های حفاظت خودکار به نام سیستم‌های مرتبط با ایمنی (safety-related systems) است.
در استانداردهای ایمنی عملکردی (Functional safety) بر اساس استاندارد IEC 61508، چهار سطح برای گواهینامه SIL تعریف گردیده است که SIL 4 قابل اعتمادترین و SIL 1 کمترین سطح اعتماد را نشان می‌دهد. ایمنی عملکردی زمانی استفاده می‌شود که ایمنی به عملکرد صحیح یک سیستم کنترل بستگی دارد. SIL قابل اجرا بر اساس تعدادی از عوامل کمی در ترکیب با عوامل کیفی مانند فرآیند توسعه و مدیریت چرخه عمر ایمنی تعیین می‌شود.
از آنجایی که استاندارد IEC 61508 در سراسر جهان مقبول است، گواهینامه SIL می‌تواند در سطح بین المللی مورد استفاده قرار گیرد و برتری یک قطعه را در مقایسه با رقبا اثبات می‌کند. گواهینامه SIL تجهیزات، همچنین تضمینی برای قابلیت اطمینان بیشتر آن است.
ایمنی عملکردی (Functional Safety) چیست؟
ایمنی عملکرد بخشی از ایمنی کلی یک سیستم یا تجهیزات است که به حفاظت خودکار بستگی دارد. در این سیستم حفاظت خودکار باید به ورودی های خود به درستی پاسخ دهد. و باید پاسخ های قابل پیش بینی به شکست داشته باشد. که شامل خطاهای انسانی، خرابی های سخت افزاری و استرس عملیاتی/محیطی است.
ایمنی صنعتی از آن جهت اهمیت دارد که از جان، محیط زیست و دارایی‌های ما محافظت می‌کند. از این رو، برای کاهش خطرات در کاربردهای صنعتی خطرناک مانند تجهیزات سیستم پایش گاز و آتش (F&G System)، دریافت استانداردهای ایمنی از قبیل گواهینامه ATEX بسیار مهم است. گواهینامه SIL یکی دیگر از استانداردهای ایمنی صنعتی است که در صنعت اعلام و اطفاء حریق اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل در این مقاله از وبلاگ گنجینه پاوان به بررسی این استاندارد می‌پردازیم.
روش تعیین سطح برای صدور گواهینامه SIL
روش‌های مختلفی برای اختصاص یک سطح برای صدور گواهینامه SIL استفاده می‌شود. اینها معمولا به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند و ممکن است شامل موارد زیر باشند:
- ماتریس‌های ریسک
- نمودارهای ریسک
- تجزیه و تحلیل لایه‌های حفاظتی (LOPA)
از میان روش‌های ارائه شده در بالا، LOPA متداول‌ترین روشی است که توسط تأسیسات صنعتی بزرگ استفاده می‌شود.
الزامات استاندارد SIL
استاندارد IEC 61508 کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی سطوح استاندارد SIL را با استفاده از الزامات طبقه‌بندی در دو دسته کلی زیر تعریف می‌کند:
- یکپارچگی ایمنی سخت افزار (hardware safety integrity)
- یکپارچگی ایمنی سیستماتیک (systematic safety integrity)
یک دستگاه یا سیستم باید الزامات هر دو دسته را برای دستیابی به یک گواهینامه SIL معین برآورده کند.
الزامات SIL برای یکپارچگی ایمنی سخت افزار بر اساس تجزیه و تحلیل احتمالی دستگاه است. برای دستیابی به یک SIL معین، دستگاه باید اهدافی را برای حداکثر احتمال خرابی خطرناک و حداقل کسری خرابی ایمن برآورده نماید.
مفهوم “شکست خطرناک” (dangerous failure) باید به طور دقیق برای سیستم مورد نظر تعریف شود. اهداف واقعی مورد نیاز بر اساس احتمال تقاضا، پیچیدگی دستگاه(ها) و انواع افزونگی مورد استفاده، متفاوت است.
احتمال خرابی خطرناک در صورت تقاضا PFD (Probability of dangerous Failure on Demand) که احتمال بروز خطا را نشان می‌دهد و ضریب کاهش خطر RRF (Risk Reduction Factor) برای SIL های مختلف همانطور که در IEC EN 61508 تعریف شده است به شرح زیر است:
سطوح مختلف یکپارچگی ایمنی به چه معناست؟
همانطور که گفتیم SIL معیاری برای عملکرد سیستم ایمنی بر حسب احتمال خرابی در صورت تقاضا (PFD) است. این قرارداد بر اساس اعداد، انتخاب شده است: بیان احتمال شکست به جای عملکرد مناسب آسان‌تر است (به عنوان مثال، 1 شکست در 100000 تقاضا، در مقابل 99999 عملکرد مناسب در 100000 تقاضا). چهار سطح یکپارچگی ایمنی مرتبط با SIL وجود دارد:
- SIL 1
- SIL 2
- SIL 3
- SIL 4
هرچه سطح SIL بالاتر باشد، سطح ایمنی مرتبط بالاتر است و احتمال اینکه یک سیستم به درستی عمل نکند کمتر است. به عبارت دیگر، هر چه سطح SIL بالاتر باشد، احتمال خرابی خطرناک در صورت تقاضا، کمتر است.
با افزایش سطح SIL، معمولاً هزینه‌های نصب و نگهداری و پیچیدگی سیستم نیز افزایش می‌یابد. به طور خاص برای صنایع فرآیندی، سیستم‌های SIL 4 آنقدر پیچیده و پرهزینه هستند که پیاده‌سازی آنها از نظر اقتصادی سودمند نیست. بعلاوه، اگر فرآیندی آنقدر ریسک داشته باشد که برای رساندن آن به حالت ایمن به یک سیستم SIL 4 نیاز باشد، در این صورت یک مشکل اساسی در طراحی فرآیند وجود دارد که باید با تغییر فرآیند یا سایر روش‌های غیرابزاری برطرف شود.
سطوح گواهینامه SIL برای عملکردهای ایمنی و سیستم‌های ایمنی (SIF و SIS) اعمال می‌شود. تجهیزات یا سیستم باید به روشی که در نظر گرفته شده است مورد استفاده قرار گیرد تا با موفقیت به سطح کاهش خطر مطلوب دست یابد. فقط خرید قطعات مناسب SIL 2 یا SIL 3، سیستم SIL 2 یا SIL 3 را تضمین نمی‌کند.
اهمیت گواهینامه SIL در تجهیزات و سیستم‌های پایش آتش و گاز
فناوری تشخیص حریق و گاز از طریق دتکتورهای شعله و دتکتورهای گاز در طول سال‌های گذشته بسیار بهبود یافته است. سرعت تشخیص (detection rate)، زمان پاسخگویی (response time) و آلارم‌های جعلی (spurious alarms) از طریق تکنیک‌های جدید با افزودن اطلاعات مستقیم به تجهیزات، بهتر شده است. گواهینامه SIL بر اساس استانداردهای IEC نیز یک افزودنی مهم برای سیستم پایش گاز و آتش F&G system است.
امروزه سیستم‌های تشخیص و کاهش آتش و گاز برای حفظ ایمنی و عملکرد کلی کارخانه صنعتی کلیدی هستند. سیستم‌های گاز و آتش FGS برای خودکارسازی اقدامات اضطراری با یک راه حل ایمنی و کنترل با یکپارچگی بالا برای کاهش تشدید بیشتر استفاده می‌شود. به همین دلیل کنترل‌ها و دستگاه‌های دارای گواهینامه SIL باید تابع ابزار ایمنی را در این سیستم‌ها مدیریت کنند.
مزیت SIL
علیرغم اینکه گواهینامه SIL اجباری نیست، اما استاندارد پیشرفته‌ای برای ایمنی صنعتی است. وجود این استاندارد به تضمین و بهبود ایمنی کلی کمک می‌کند. تا از عواقبی که می‌تواند منجر به از تلفات جانی، آسیب به پرسنل، خسارت به تجهیزات و اختلال در تولید شود، جلوگیری کند یا آن را کاهش دهد.
اگرچه قابلیت اطمینان یک محصول ایمنی در برابر آتش در هر نوع محیطی بسیار مهم است، اما برخی از کاربردها وجود دارند که نیاز به اثبات بیشتری از قابلیت اطمینان دارند. اینها صنایعی چون نفت و گاز و پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، معادن، راه آهن و نیروگاه‌ها هستند.
بسیاری از این نوع سایت‌ها نیاز دارند که تمام دستگاه‌های ایمنی دارای گواهینامه SIL باشند. ارزیابی SIL یک نرخ تخمینی خرابی یک محصول را نشان می‌دهد. که متعاقبا برنامه‌هایی مانند این را قادر می‌سازد تا هزینه‌های خرابی یا از دست دادن درآمد را در یک دوره زمانی تخمین بزنند.
نتیجه‌گیری
گواهینامه SIL سطوح نسبی کاهش ریسک را نشان می‌دهد و بالاتر بودن سطح SIL به معنای بالاتر بودن ایمنی و احتمال بروز ریسک کمتر است.
تاییدیه SIL برای تجهیزات اعلام و اطفاء حریق از قبیل دتکتور گاز و دتکتور شعله در سیستم پایش گاز و آتش F&G system به افزایش ایمنی و کاهش خطرات احتمالی کمک می‌کند.
شرکت گنجینه پاوان آماده ارائه مشاوره، تامین و اجرای انواع سیستم های اعلام و اطفاء حریق است. پس برای دریافت انواع مشاوره‌های تخصصی هم اکنون با متخصصین کنجینه پاوان تماس حاصل فرمایید.
منابع:
