3. Säkerhet i integrerade styrsystem.

Det följande är en uppdatering och ett sammanfattande koncentrat ur handboken Rekommendationer och anvisningar för Programmerbara Elektroniska Styrsystem utgiven av Föreningen för Industriell Elektroteknik (FIE).
Ansvarig för handbokens tillkomst har varit undertecknad, fd ordf. i FIE ,tillika projektledare.
För denna sammanfattande uppdatering är endast undertecknad ansvarig.

Allmänt

Övervakning och styrning / reglering av industriella processer sker numera oftast från centrala kontrollrum.
Operatören har som hjälpmedel ett styrsystem med integrerade funktioner.
Inom tung industri med ett flertal processavdelningar i kontinuerlig samverkan är de centrala styrsystemen elektroniskt kopplade till varandra och till överordnade system.
För en processavdelning är följande funktioner normalt förekommande.

3.1 Säkerhetsbegreppet.

Eftersom funktionerna i styrsystemen ofta är komplexa och uppbyggda av elektronik och kraftelektriska system och komponenter i samverkan är de också utsatta för störningsrisker av skilda slag.
Styrsystemen består av programvara och maskinvara som är kopplade till startfunktioner i elkraftsystem för uppstart / stopp av manöversystem och drivutrustning.
Med säkerhet menas att systemen inte får vara så konstruerade att de kan utgöra risker för person, processmaskineri eller process.
Maskiner och ställdon får inte startas/stoppas eller regleras på ett sätt som avviker från planerad och projekterad funktion.
Följande brister av säkerhet kan särskiljas.

3.3 Legala krav

Arbetsgivaren har huvudansvaret för att arbetsmiljölagen och ellagstiftningen efterföljs.
Utöver dessa lagar finns ytterligare regler och anvisningar som måste beaktas i varje specifikt fall.
Ellagstiftningen innehåller dessutom regler för elektrisk anläggnings utförande de sk starkströmsföreskrifterna samt regler för vem som får utföra en elektrisk anläggning,den sk elinstallatörsförordningen.
Det straffrättsliga ansvaret utkrävs alltid av en individ och bärs i allmänhet av ett företags ledning, dvs verkställande direktören (VD) eller alternativt styrelsen.
För att uppfylla kravet måste VD vanligen delegera de arbetsuppgifter som ingår i detta ansvar.
Ansvaret kan uppdelas i tre ansvarsområden:

3.4 Säkerhetskrav för styrsystem

Rent juridiskt kan det yttersta ansvaret aldrig delegeras.
Ansvaret för vissa specificerade arbetsuppgifter kan delegeras.
Den som är delegerad att handha systemansvaret för ett styrsystem i drift måste därför innan systemet tas i drift förvissa sig om att systemet och dess handhavande uppfyller fastställda säkerhetskrav.
Att i samband med idrifttagningen försäkra sig om detta är svårt varför säkerhetskraven måste delegeras för styrsystemets strukturering och dess funktioner från förprojektering till färdig konstruktion.
 

3.5 Säkerhetsbeaktande vid projektering

Styrsystemet har en central roll i processen varför det är mycket viktigt att klargöra den överordnade filosofin för hur processen skall köras och vilken säkerhetsnivå man kräver av systemet.
Därmed skall kraven ställas på styrsystemets funktion och säkerhet.
I den överordnade filosofin ingår att fastställa kraven på olika typer av säkerhet.
 

3.6 Grundläggande principer

3.6.1 Processkunskap

Grundläggande vid planering och konstruktion av funktioner i styrsystem är detaljerad processkunskap.
Det är nödvändigt att experter inom i systemet ingående teknik samarbetar när man tar fram ett nytt styrsystem.
Man bildar lämpligen en systemgrupp.
Systemgruppen börjar med att studera vilka säkerhetsrisker som finns hos processen och dess maskinerier.
Speciellt viktigt är att studera ovanliga driftsfall där processen inte uppför sig normalt.
Start/stopp-sekvenser kan vara kritiska.
Till grund för styrsystemets kravspecifikation skall ligga en detaljerad processbeskrivning framtagen av specialister på processen.
Beskrivningen skall täcka in möjliga driftsfall och de säkerhetsrisker som därvid föreligger.
 

3.6.2 Driftsäkerhet

Beroende på process kan driftsäkerhetskravet variera.
I vissa processer är tillgänglighetskravet högt innebärande att få fel och liten stopptid tillåtes.
Driftsäkerhetskravet anges som antalet partiella fel och totala fel som kan tolereras inom ett visst tidsintervall samt krav på hur snabbt felen skall kunna åtgärdas.
Definitionsmässigt kan driftsäkerhetsbegreppet delas upp enl. följande:
  Med Funktionssäkerhet avses styrsystemets felsannolikhet och anges som antal fel per tidsenhet.
Underhållsmässighet är systemets lämplighet att reparera och underhålla.
Underhållssäkerhet anger organisationens underhållsresurser, reservdelar, underhållshjälpmedel mm.
Kan anges som reparationstid och reparationskostnad per fel.
Vid fel på redundant system måste även detta repareras inom viss tid för att vara i beredskap.
Med redundant system menas förekomst av mer än en möjlighet att upprätthålla angiven prestation vid fel och underhåll.
 

3.6.3 Människa / maskin- kommunikation

Människa / maskin- systemet utgör operatörens kommunikation med styrsystem och process.
Kraven på en bra människa / maskin-kommunikation är stora.
Styrsystemet skall vara ergonomiskt riktigt och vara utformat att passa operatörens mänskliga egenskaper och begränsningar.
Operatören måste vara specialutbildad för sin uppgift
Systemet innehåller oftast många automatiska funktioner.
Operatören måste få en klar bild över händelseförloppet även under en automatisk funktion.
Går något snett under en automatisk funktion skall operatören kunna ställa av den automatiska funktionen och ta över manuellt i styrsystemet.
Även i detta läge skall säkerhetsfunktioner träda i funktion om något går snett och föra anläggningen till ett säkert tillstånd samt meddela operatören vad som hänt.
 

3.6.4 Säkra strukturer

Genom att bygga upp systemets funktioner av stor betydelse med redundans och diversifiering ökas totalsäkerheten i systemet.
Med redundans avses mer än en möjlighet att upprätthålla en viss prestation vid fel och underhåll.
Genom diversifiering av redundans kan samma funktioner utföras på skilda sätt.
 

3.6.5 Människans roll i systemet

Styrsystemet skall ses som hjälpmedel till människan-opertören.
Arbetet med att ta fram ett nytt styrsystem inriktas oftast mot det rent tekniska systemet där fler och fler funktioner automatiseras och tas över av människan.
Människan har såväl positiva som negativa egenskaper och är egentligen för komplex att närmare analysera.
Till de positiva egenskaperna som ingen maskin ännu kan ersätta hör förmågan till mönsterigenkänning, analys-och bedömningsförmåga, strategibildning,initiativförmåga och kreativitet.
Dessa egenskaper kan dock hos individen variera ganska kraftigt beroende på individens tillfälliga sinnesstämning eller fysiska kondition.
Vissa människor har även speciella handikap såsom färgblindhet, ord-och eller sifferblindhet.
I avanserade styrsystem kan man i viss mån bygga in funktioner som kontrollerar mänskliga ingrepp och förhindra att uppenbart felaktiga ingrepp får allvarliga säkerhetskonsekvenser.
Det är synnerligen viktigt att operatören blir välutbildad på systemets möjligheter och begränsningar.
Men det är minst lika viktigt att operatören ges god förståelse för hur processen fungerar.
Några viktiga nyckelord kan nämnas:

3.6.6 Elektriska störningar

Elektriska störningar kan yttra sig i form av störspänningar i systemets till-eller frånledningar eller i elektronikkomponenterna.
Störspänningarna kan vara av mer eller mindre transient natur.
Små störspänningar kanske inte påverkar styrsystemets funktioner medan större störspänningar kan vara så stora att de oavsiktligt påverkar systemfunktionerna.
Elektronik arbetar normalt med höga frekvenser,störkällan ändrar karaktär vid utveckling av nya komponenter som arbetar i högre frekvensområden.
Funktionsstörningar kan yttra sig i form av:

3.6.7 Systemval och strukturering

Vid konstruktion av styrsystem är det angeläget att starta med att definiera, strukturera och dokumentera funktioner och prestanda.
Man måste därvid ta hänsyn till de begränsningar som gäller hos process och styrsystem för realisering av de tänkta funktionerna.
Huvudunderlaget för konstruktionsarbetet består i att beskriva processfunktionen översiktligt och i detalj.
Den mest detaljerade nivån av dessa beskrivningar ligger sedan till grund för funktioner som skall realiseras program-och hårdvarumässigt.
 

3.7 Projektgenomförande

Ett projekt kan vara stort eller litet,kompliserat eller mindre kompliserat.
Här beskrivs ett större integrerat operatörsstyrt styrsystem.
Principerna för projektering av mindre system är i stort sett desamma sett ur säkerhetssynpunkt varför rekommendationerna kan användas och anpassas för dessa.
 

3.7.1 Säkerhetsansvar

3.7.2 Projektarbetets etapper
 

3.7.3 Säkerhetsanalys

Under projektets gång behöver systemets säkerhet analyseras.Analysarbetet bör starta tidigt på högsta systemnivå och senare bedrivas ned på utrustnings-och komponentnivå.
Genomförandet av en analys beror på situation och ambitionsnivå men det principiella innehållet och tågordningen är oftast lika.
Man genomlöper arbetsmomenten med interaktioner mellan stegen.

3.7.4 Förstudie / Förprojektering

Det är angeläget att speciellt vid större projekt göra en förstudie enligt följande mall:

3.8 Projektering / Upphandling

Allmänt
Följande avsnitt beskrives: Ansvaret för projektering / upphandling bör ligga hos utsedd projektledare.
Beroende på projektets omfattning och komplexitet har han en anpassad projektorganisation till hjälp.
I större projekt fördelas ansvaret för de skilda delområdena på  olika delprojektledare med arbetsgrupper.
Eftersom de i styrsystemet ingående funktionerna ofta är komplexa krävs detaljkännedom om process,maskineri, givare och ställdon, människa-maskinkommunikation, elsystem samt styrsystemets maskin-och programvara.
Det är då lämpligt att bilda en systemgrupp med nämnda kunskaper för systemutformning och säkerhetsansvar.
 

3.8.1 Organisation

I större projekt med flera projektledare har dessa sina respektive specialområdesansvar inför en huvudprojektledare.
Denne har kanske sedan att redovisa inför en ledningsgrupp vars uppgift är att ansvara inför företagets ledning och styrelse.
Respektive projektledare organiseras med egna specialister och konsulter i olika sammansättningar beroende på det egna företagets resurser på området ifråga.
 

3.8.2 Projektering

I detta exempel gäller projekteringen integrerade styrsystem.
Då bildas lämpligen en styrsystemgrupp under projektledaren med specialistkunskap inom följande teknikområden: Vi förutsätter här att styrsystemet skall vara operatörsstyrt från centralt kontrollrum och integrerat för elektrotekniska funktioner,instrument-och reglerfunktioner samt utgöra ett informationssystem för processen.
Graden av automation framgår av detaljerad funktionsbeskrivning.
Detaljprojekteringen bedrivs lämpligen enligt följande arbetsordning: Fram till nu har arbetet syftat till att inom styrsystemgruppen arbeta fram ett så detaljerat förfrågningsunderlag att upphandling med kravspecifikation kan ske.
Upphandlings-och senare detaljarbetet med leverantör och ev.konsult involverad bedrivs lämpligen enligt följande arbetsordning:

3.8.3 Konstruktion av styrsystem hos leverantör.

Leverantören konstruerar styrsystemet enligt följande arbetsplan:

3.8.4 Installationsplanering och montage.

Detta avsnitt behandlar:

3.8.5 Provning och idrifttagning av styrsystem.


Avsnittet beskriver det arbete som behöver urföras för att kontrollera och prova att utrustningen uppfyller ställda krav.Även arbetet med att ta fram dokumentation, utbildning, rutiner, hjälpmedel mm måste kontrolleras.
Avsnittet omfattar:

3.8.6 Igångsättning av process.

Avsnittet beskriver vad som behöver göras före kommersiell drift tillsammans med process.
Avsnittet omfattar:

3.8.7 Underhållsplanering och underhållsanvisningar.

Detta avsnitt ger råd hur underhållsarbete skall planeras och genomföras.
Avsnittet behandlar:

3.8.8 Utbildning

Det är av stor vikt för anläggningens säkerhet och ekonomi att styrsystem under såväl utförande-som drift- och underhållsfaser utförs så att personalen ges lämpliga kunskaper för fullgörande av sin uppgift.
 

3.8.9 Dokumentation

Det är av stor vikt för anläggningens säkerhet och ekonomi att styrsystemet under såväl utförande-som drift- och underhållsfaser utförs så att dokumentationen blir komplett och anpassas till behov samt att dokumentationen kontinuerligt uppdateras vid ev. ändringa
 
 
 

Åter startsida