Gibt es einen Paradigmenwechsel in der Prozess- und Anlagensicherheit?

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Ingeborg Dieter
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1 Gibt es einen Paradigmenwechsel in der Prozess- und Anlagensicherheit? Th. Gmeinwieser, Büro Deutschland Folie 1 Paradigmenwechsel Was ist gemeint? Gibt es in der Prozess- und Anlagensicherheit Tendenzen, aus denen sich ein Kurswechsel erkennen lässt? Beispiele: SIL bei mechanischen Komponenten? Ausbreitungsrechnungen Inhärent sicherere Systeme / Anlagen Folie 2 1

Gibt es in der Prozess- und Anlagensicherheit Tendenzen, aus denen sich ein Kurswechsel

2 IEC Teil 1 Funktionale Sicherheit SIL ist keine Produkteigenschaft: IEC Teil 4 Absatz Sicherheits-Integritätslevel : Folie 3 Tolerierbares Risiko Notwendige Risikominderung Risiko Tatsächliche Risikominderung Durch andere Durch Nicht-SIS Durch SIS Schutzebenen abgedecktes abgedecktes abgedecktes Teilrisiko Teilrisiko Teilrisiko SIL 1 SIL 2 SIL 3 Restrisiko Prozesstechnisches Risiko SIL : basiert auf PFD-Werten (PFD = probability of failure on demand zufällige Fehler) Folie 4 2

8 Sicherheits-Integritätslevel : Folie 3 Tolerierbares Risiko Notwendige Risikominderung Risiko Tatsächliche Risikominderung

3 Problem: Quantifizierung der zufälligen Fehler bei mechanischen Systemen für die Berechnung des PFD-Wertes Hat die Mechanik überhaupt zufällige Fehler? Defekte an elektronischen Bauteilen sind nahezu immer zufällige Fehler softwarebedingte Ausfälle sind nie zufällig mechanisch bedingte Ausfälle können entweder zufällig oder systematisch bedingt sein systematisch bedingte Fehler können durch geeignete Maßnahmen beherrscht werden (z.b. regelmässige Wartung, regelmässige Kontrolle der Endstellung, Teilhubtests, ) zufällige Fehler? Folie 5 Zufällige Fehler: hohe Anforderungsrate der mechanischen Komponente Ausfall / Defekt ist verschleissbedingt Lebensdauer ist mehr oder weniger zufällig und kann mittels Weibull-Funktion beschrieben werden B 10 -Wert kann zu einer Ermittlung einer konstanten Fehlerrate verwendet werden (B 10 : Betriebsdauer bei der 10% der Komponenten ausgefallen sind) niedrige Anforderungsrate der mechanischen Komponente Bauteil geht durch Nicht-Anwendung kaputt Versagen ist systematisch bedingt zufällige Fehler sind in der Regel vernachlässigbar Je nach Anforderungsrate gibt es zufällige Fehler oder nicht! Bei hohen Anforderungsraten kann eine SIL analoge Betrachtung durchgeführt werden, da eine Ausfallrate im Anforderungsfall berechnet werden kann, bei niedrigen Anforderungsraten muss die Zuverlässigkeit anderweitig beschrieben werden. Folie 6 3

systematisch bedingte Fehler können durch geeignete Maßnahmen beherrscht werden (z.b. regelmässige Wartung, regelmässige Kontrolle der Endstellung, Teilhubtests, ) zufällige Fehler?

4 Ausbreitungsrechnungen Abschätzung über 1D Modelle (z.b. VDI 3783) vs. genaue Berechnung mittels CFD Was ist das Ziel der Berechnung? Gefährdungen innerhalb des Betriebsgeländes (Nahbereich) Bestimmung eines Ex-Bereiches Bestimmung es toxischen Gefährdungsbereiches hohe Rechengenauigkeit erforderlich Gefährdungen ausserhalb des Betriebsgeländes Sicherheitsbericht Flächennutzungsplanung Erstellen externer Alarm- und Gefahrenabwehrpläne geringere Rechengenauigkeit erforderlich, Nomogramme sind ggf. ausreichend Folie 7 Ausbreitungsrechnungen Vor- / Nachteile der Methoden 1D - Methoden Vorteile: Schnell geringe (Vor-)Kenntnisse / Spezialwissen erforderlich CFD - Methoden Vorteile: Nachbereich kann abgebildet werden hohe Genauigkeit Nachteile: kein Nahbereich darstellbar Stäube / Niederschläge nicht darstellbar Gebäudeeinflüsse nicht darstellbar Nachteile: Spezialwissen erforderlich Hoher Zeitaufwand für Gittererstellung hoher Rechenaufwand derzeit keine Fertig-Lösungen erhältlich Folie 8 4

Betriebsgeländes Sicherheitsbericht Flächennutzungsplanung Erstellen externer Alarm- und Gefahrenabwehrpläne geringere Rechengenauigkeit erforderlich, Nomogramme sind ggf.

5 Ausbreitungsrechnungen Aus sicherheitstechnischer Sicht ist eine möglichst genaue Wiedergabe der Gefahrstoffausbreitung wünschenswert Vergleichbarkeit der Ergebnisse untereinander ist jedoch wichtig für die Modellerstellung müssen allseits anerkannte Standards verwendet werden. Für normale Auswirkungsbetrachtungen muss das Modell ohne Spezialwissen bedienbar sein Ausbreitungsmodell muss der Zielsetzung angemessen sein Wandel zu CDF-Rechnungen? Ja, wünschenswert, falls allgemein anerkannte Standards geschaffen werden. Folie 9 Inhärent sicherere Systeme / Anlagen Inhärente Sicherheit (IS): Vermeidung der Gefahren an der Quelle (Inhärent = einer Sache innewohnend (Duden)) Bei inhärent sicheren Anlagen / Prozessen sind keine zusätzlichen Layers of Protection nötig. Aber: Inhärent sichere Anlagen sind meist nicht umsetzbar (u.a. Kosten!) Prozesse und Anlagen weisen meist noch ein Restrisiko auf besser: Inhärent sicherere Anlagen (im Vergleich zu anderen Anlagen) anstreben Folie 10 5

Für normale Auswirkungsbetrachtungen muss das Modell ohne Spezialwissen bedienbar sein Ausbreitungsmodell muss der Zielsetzung angemessen sein Wandel zu CDF-Rechnungen?

6 Inhärent sicherere Systeme / Anlagen Gesetzliche Regelung / Vorschriften bzgl. verfahrenstechnischer Anlagen? EU-Ebene: keine in EU-Richtlinien / EU-Verordnungen Im Leitfaden zur Erstellung von Sicherheitsberichten nach Seveso II (RL 96/82): Necessary measures shall be taken in order to prevent, control and limit the consequences of a possible major-accident. Inherent safety should be considered first, when feasible (i.e. hazards should always be removed or reduced at source) F & UK: Vorgaben auf Ebene Technischer Regeln & Vorordnungen D: keine auf gesetzlicher Ebene jedoch Erwähnung in Leitfäden der Störfall-Kommision (u.a. SFK-GS-33, SFK-GS-19) Jedoch: Minimierungs- und Substitutionsgebot für gefährliche Chemikalien ist in diversen EU & nationalen Regelungen festgelegt! Folie 11 Inhärent sicherere Systeme / Anlagen gemäß Umfrage der BAM* in deutschen Unternehmen sind einzelne Prinzipien der inhärenten Sicherheit bekannt, jedoch nicht als Gesamtkonzept. Grundprinzipien sind z.b. in Managementsystemen verankert IS-Prinzipien werden in verschiedenen Lebensphasen der Anlagen berücksichtigt zur Bewertung werden verschiedenen Tools zur Gefährdungsbeurteilung benutzt Für eine bessere (ganzheitliche) Umsetzung sind weitere Massnahmen notwendig, z.b.: Einbindung von IS in Vorordnungen, Normen, etc. Einbindung von IS in die Ausbildung Erarbeiten von Praxishilfen (Leitfäden, Checklisten, Weiterbildungsmassnahmen,..), insbesondere auch Unterstützung bei der Auswahl geeigneter Bewertungsmethoden Veröffentlichung von Praxisbeispielen Trend zur verstärkten Berücksichtigung von IS erkennbar, weitere Unterstützung notwendig *) A. Acikalin, Wangerooger Sicherheitstage 2014 Folie 12 6

7 Paradigmenwechsel In einigen Bereichen ist ein Trend zu erkennen Paradigmenwechsel? JEIN Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 13 7

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