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Industrielle Automation 2/2017

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Industrielle Automation 2/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Sicherheit für Mensch und Anlage Mehrproduktanlagen sicher fahren und Bedienfehler frühzeitig vermeiden In verfahrenstechnischen Prozessen bieten Mehrproduktanlagen sowohl eine hohe Flexibilität als auch Effektivität. Gleichzeitig muss die Sicherheit in Bezug auf Technik, Organisation und Mensch gewährleistet werden. Wie dies im Rahmen der Implementierung eines neuen Automationskonzeptes gelingt, zeigt das Fallbeispiel eines Herstellers von organischen Peroxiden. Dr. Thomas Gmeinwieser, Expert Process Safety bei TÜV SÜD Process Safety in Hohenschäftlarn rausforderungen für die Herstellung diverser Produkte auf einer Anlage zu meistern. Auch die Mitarbeiter müssen sich auf die Aufgaben unter neuen Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Anforderungen beim Bedienen der Anlage einstellen. Denn der Faktor Mensch und damit auch das Thema menschliches Versagen spielen beim Fahren von Mehrproduktanlagen eine nicht zu unterschätzende Rolle. Trotz des hohen Automationsgrades ist der Einfluss des Bedieners auf Kontroll- und Sicherheitseinrichtungen groß. Hinzu kommt: Es wird auf Anlagen produziert, die nicht immer im Detail auf jeden einzelnen Chargen prozess so abgestimmt sein können, wie dies bei Monoanlagen der Fall ist. Organische Peroxide sicher produzieren Wie nachhaltig das Implementieren eines neuen Automationskonzeptes gelingen kann, zeigt das Unternehmen United Initiators: In der Produktionsstätte Pullach wurde im Jahr 2001 ein Konzept umgesetzt, das bis heute sicher und erfolgreich in der Mehrproduktchemie zum Einsatz kommt. Wesentlicher Innovationstreiber war – neben dem wachsenden Wettbewerbsdruck – eine zum damaligen Zeitpunkt veraltete Prozessleittechnik. In den Mehrproduktanlagen Mehrproduktanlagen ermöglichen durch moderne Technologie und modulare Bauweisen eine einfache Planung und Inbetriebnahme sowie die automatisierte Produktion. Beim Entwickeln neuer Automationskonzepte geht es nicht nur darum, die konzeptionellen und technischen Hewerden organische Peroxide in unterschiedlichen Rezepturen hergestellt. Die Verbindungen werden primär als Polymerisationsinitiatoren, Härter und Verbinder für synthe tische Harze und Gummi verwendet. Organische Peroxide sind relativ instabile, temperaturempfindliche und brandfördernde Verbindungen. Manche davon sind zusätzlich explosionsgefährlich. Die großtechnische Herstellung erfordert daher eine besondere Sicherheitstechnik. Logistisch bestand die Herausforderung darin, zwei Produktionsgebäude mit acht Produktionszellen zusammenzuführen. Auch die Messwarten und Arbeitsplätze gehör ten dazu. Außerdem sollte das Steuern und Überwachen der Prozesse zentralisiert werden. Das Management entschied sich gegen ein Prozessleitsystem mit unterlagerter Sicherheitssteuerung. Stattdessen wurde ein übergeordnetes Scada-System mit dem sicherheitsgerichteten Leitsystem synchronisiert. Scada ist dabei mittels eines OPC- Servers mit der Sicherheitssteuerung verbunden. In der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) sind nicht nur die Produktionsprogramme, sondern auch die Rezepte permanent geladen. Das Auswählen dieser Programme und Rezepte läuft, genauso wie die Rohstoffzufuhr, automatisiert ab. Mit dem Ziel, den Faktor Mensch bei der zunehmend automatisierten Produktion nicht zu vernachlässigen, unterstützte TÜV Süd den Anlagenbetreiber beim Implementieren eines sogenannten Hand- Shake­ Verfahrens. Dieses verbindet Scada mit dem Sicherheitssystem und beruht beim Bedienen der Anlage auf dem Vier- Augen-Prinzip. Da sich bspw. die Produktionseinheiten bei der automatisierten Rohstoffzufuhr eine gemeinsame Quelle teilen, ist ein sicherer und lückenloser Datenaustausch notwendig. Dieser wird mit Safeethernet sichergestellt. Bei United Initiators wurde so das größte Automatisierungsprojekt der letzten Jahre umgesetzt. Das Sicherheits niveau entspricht dem in der EN 61508 aufgeführten Safety Integrity Level 3 (SIL 3). Der Faktor Mensch zählt auch in automatisierten Prozessen Charakteristisch für den Betrieb von Mehrproduktanlagen sind häufige Rezeptwechsel, stark variierende Prozessparameter und wechselnde Steuerungsaufgaben. Teil- oder vollständig automatisierte Anlagen dürfen nicht darüber hinwegtäuschen, dass der 72 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2017

Einfluss des Bedieners nach wie vor groß ist. Analysen von Vorfällen in der Prozessindustrie kommen zu dem Ergebnis, dass 40 bis 60 % der untersuchten Ereignisse, zum Beispiel durchgehende Reaktionen oder Stoffaus tritte, auf menschliches Fehlverhalten zurückzuführen sind. Zwar lassen sich Bedienfehler meist klar identifizieren, die Ursachen liegen aber oft in der Summe mehrerer Faktoren. Dazu gehören neben menschlichem Fehlverhalten auch technische Probleme, Defekte oder falsche Entscheidungen des Managements. Kommt es im Zuge von wettbewerbsbedingten Kosten einsparungen zum Personalabbau, sind Mitarbeiter durch zusätzliche Aufgaben möglicherweise überfordert. Klar definierte Aufgaben für Mensch und Maschine Gerade bei hochgradig automatisierten Mehrproduktanlagen besteht die Gefahr, sich auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der ablaufenden Prozesse zu verlassen. Dies kann dazu führen, dass Bediener ihre Kon trollfunktion vernachlässigen. Im umgekehrten Fall wird zu häufig in die laufende Produktion eingegriffen. Dann ist das Vertrauen des Bedieners in die Automation zu gering. Um zu vermeiden, dass aus solchen Fehlinterpretationen neue Risiken entstehen, müssen die Aufgaben klar und sinnvoll festgelegt werden. Der Bediener sollte genau wissen, welche Steuerungen in seinen Aufgabenbereich fallen und welche die auto matisierte Anlage selbst übernimmt. Bei vorgenommenen Rezeptwechseln ändern sich die Prozessparameter und unter Umständen auch der Automationsgrad der Anlage. Hier ist der Bediener in seiner Kon trollfunktion gefragt. Dazu können neue Kennwerte und konfigurierte Alarme, aber auch Anweisungen für den Umgang mit reaktiven Stoffen gehören. Alarme richtig identifizieren Zur Vermeidung von Bedienfehlern ist ein klares Anlagen- und Prozessdesign notwendig. Rein technische Sicherheitslösungen reichen hier nicht aus. Mit Blick auf alle sicherheitsrelevanten Faktoren (Technik, Organisation und Mensch) lassen sich anlagen- und produktionsspezifische Systemeigenschaften identifizieren. Dies geschieht auf Grundlage der Regelwerksanforderungen und Aufgabenanalysen. Grundsätzlich ist es wichtig, den Mitarbeiter in das Gesamtsystem der Anlage einzubinden. Wenn Arbeitsabläufe weiterentwickelt bzw. verändert werden, müssen die Bediener darüber informiert sein. Denn die Änderungen im Betriebsablauf müssen verstanden und verinnerlicht werden. Im Falle eines Alarms ist es für Mitarbeiter wichtig, schnell beurteilen zu können, ob es sich um eine kritische Situation handelt oder nicht. Unmittelbare Maßnahmen müssen ergriffen werden, wenn die Betriebssicherheit gefährdet ist. Doch nicht jeder Alarm signalisiert Gefahr. So können auch verschmutzte Sensoren, zu eng gesetzte Prozessparameter oder nicht optimal laufende Regelkreise der Grund für einen Alarm sein. In Produktionsbetrieben sind mehrere hundert Alarme pro Tag keine Seltenheit. Moderne Prozessleitsysteme machen es einfach, isolierte Alarme zu konfigurieren. Im Zweifelsfall wird lieber ein Alarm zu viel als zu wenig ausgelöst. Aus diesem Grund ist es notwendig, zu priorisieren und kritische Alarme für das Bedienpersonal auf den ersten Blick leicht erkennbar zu gestalten. Fotos: Aufmacher Monty Rakusen/Getty Images, sonstige United Initiators www.tuev-sued.ch/process-safety bis IP65 zertifiziert Kabeldurchführung Mit dem Stecker durch die Wand Die teilbare Kabeldurchführung KEL-U / KEL-ER für Leitungen mit Stecker. Garantieerhalt konfektionierter Leitungen schnelle Montage hohe Packungsdichte Zugentlastung gemäß DIN EN 62444 bis IP65 zertifiziert bis Auf dem Reaktor der Conti-Anlage ist das Rührgerät (RM 16) angebracht, in der Destillations anlage (K 11) wird ein Zwischenprodukt thermisch aufgetrennt www.icotek.com

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