Domando o sistema de alarmes selvagens, Parte 7
Além do gerenciamento de alarmes – Fazendo muito mais com uma ferramenta poderosa
14 de fevereiro de 2023
Bill Hollifield
Nesta série de blogs, discutimos principalmente o sistema de alarme. É uma parte pequena, mas importante, do sistema de controle geral. Para realizar o gerenciamento de alarmes e cumprir os padrões, precisamos analisar continuamente o desempenho do sistema de alarme e monitorar as configurações de alarme em busca de alterações inadequadas. Precisamos documentar todos os nossos alarmes, em termos de causas, consequências, ações corretivas e disponibilizar essas informações valiosas ao operador.
Fazer essas coisas não é complicado e pode ser altamente automatizado. Envolvem um bom software, uma conexão ao sistema de controle para coletar dados de alarme para análise e um banco de dados principal de alarmes para detectar e gerenciar alterações de alarme e fornecer informações úteis ao operador. Este é um conjunto de ferramentas poderoso! E não há nada que os engenheiros (e gerentes de negócios) gostem mais do que obter mais capacidade e desempenho de uma ferramenta que já possuem.
Nossos recursos de software da Hexagon sempre foram orientados por solicitações e conselhos dos clientes. Os clientes apresentaram outros problemas de sistemas de controle para serem resolvidos, e nós desenvolvemos essa poderosa infraestrutura para fazer
exatamente isso. Nosso software PAS PlantState Integrity™ agora contém muito mais recursos do que apenas gerenciamento de alarmes! E quando estiver pronto para esses outros recursos, os módulos adicionais serão facilmente adicionados.
Do gerenciamento de alarmes ao gerenciamento de riscos operacionais para sistemas de automação
As indústrias de energia elétrica, processos, eletricidade e similares utilizam operadores, sistemas de controle e sistemas de segurança independentes para gerenciar riscos operacionais. O gerenciamento de alarmes é um componente importante dessa estratégia global. Fora isso? Os gestores normalmente utilizam uma mistura de métodos desconexos e, por vezes, problemáticos para enfrentar outros desafios operacionais igualmente importantes.
Vejamos uma abordagem estruturada para gerenciar nossos riscos de processo, de forma que cada camada reforce as outras camadas, e tudo se baseie em nossa infraestrutura existente. Este blog é uma visão geral porque temos recursos mais detalhados sobre cada aspecto, incluindo artigos e webinars.
Monitoramento de desempenho do circuito de controle
O sistema de controle está no centro. Dependemos dele para manter nosso processo dentro dos limites projetados para fabricar produtos com segurança, eficiência e lucratividade! Mas - será? Existem inúmeros problemas em toda a indústria com os fundamentos do circuito de controle e os muitos problemas que eles desenvolvem ao longo dos anos. Problemas como circuitos que não funcionam como projetados, circuitos que precisam ser executados de forma inadequada manualmente, alta variabilidade de circuito, problemas de ajuste, histerese e aderência da válvula, estratégias de controle ruins e uma escassez de engenheiros capacitados em todo o setor para lidar com todas essas questões! A verdadeira questão não é: “Como posso justificar a melhoria do desempenho do circuito de controle?” Mas sim: “Onde está a justificativa para o mau desempenho do circuito de controle?”
Esse problema está resolvido. O software on-line de monitoramento de desempenho do circuito de controle totalmente automatizado (PAS ControlWizard™ da Hexagon) está disponível para todos os sistemas de controle modernos. Ele incorpora o conhecimento de especialistas e analisa o desempenho do circuito em diversas categorias. Relatórios automatizados regulares com métricas detalhadas são fornecidos aos engenheiros. A ferramenta utiliza enormemente a capacidade dos engenheiros de controle e operações de diagnosticar e resolver problemas de circuito de controle.
Consulte este webinar para obter mais informações sobre monitoramento de circuito de controle.
Gerenciamento de alertas
Quando os circuitos não funcionam corretamente (e por outros motivos), temos operadores para executar o processo. Esta série de blogs tem sido principalmente sobre gerenciamento de alarmes, portanto não há necessidade de repetir mais aqui.
Este é um ótimo webinar que resume todas as etapas do gerenciamento de alarmes.
IHM de alto desempenho
O sistema de alarme, embora importante, é apenas uma pequena parte da Interface Homem-Máquina (IHM) geral do sistema de controle. A IHM é o conjunto de telas, gráficos e controles que o operador utiliza para monitorar e interagir com o processo. Uma IHM deficiente torna a percepção da situação mais difícil. Os transtornos crescentes do processo podem passar despercebidos e os transtornos reais podem tornar-se mais graves ou durar mais tempo do que o necessário. Os transtornos geralmente afetam a rentabilidade e podem vir a afetar a segurança ou o desempenho ambiental. IHMs de baixa qualidade foram citadas como fatores contribuintes significativos para acidentes industriais graves.
Os gráficos de controle de processo tiveram origem no final da década de 1980 até o início da década de 1990, como parte da mudança para sistemas de controle digital, como tecnologias SCADA e DCS. Não havia diretrizes para projetar uma IHM “boa”. Diversas práticas inadequadas foram colocadas em prática e se tornaram paradigmas, como neste exemplo.
Um gráfico típico da década de 1990, basicamente um P&ID coberto de números.
Mas em 2009, o PAS (agora parte da Hexagon) lançou o Manual da IHM de Alto Desempenho. Mostramos métodos para levar em consideração os fatores humanos no projeto de gráficos de controle. A percepção global da situação pelo operador é maximizada. Houve uma reação importante e positiva ao manual, e muitas grandes corporações começaram a redesenhar a IHM com base em seus conceitos.
A IHM de Alto Desempenho trata da mudança de gráficos de processo, dos típicos P&IDs cheios de detalhes e coloridos, cobertos com dezenas de números, para gráficos funcionais exibindo indicadores organizados de forma lógica que mostram faixas normais e anormais e condições de alarme. Um contexto valioso é fornecido às centenas ou milhares de sensores que se espera que um operador monitore.
Um gráfico de controle de processo de alto desempenho de nível 2 de um reator
Seguimos o manual da IHM com um importante relatório técnico em duas partes (gratuito) que o atualiza, contendo dezenas de figuras, elementos, exemplos e estudos de caso comprovando os benefícios tangíveis! Baixe cada um deles abaixo:
Webinar sobre IHM de alto desempenho
Além do operador!
Agora fornecemos ao operador as ferramentas de que ele precisa. Mas os grandes acidentes industriais continuam ocorrendo com uma frequência muito alta. A maioria desses acidentes envolve a operação de alguma parte do processo fora dos limites seguros ou aceitáveis prescritos e projetados. Em muitas empresas, a administração está altamente preocupada em verificar, em todos os momentos, se os processos estão dentro desses limites, incluindo os de segurança, ambientais, qualidade, eficiência e rentabilidade. A resposta óbvia é o monitoramento contínuo e automatizado das condições de uma fábrica em relação a tais limites. A infraestrutura para realizar o gerenciamento de alarmes facilita isso!
Os limites importantes de um processo são normalmente armazenados em uma mistura de diferentes procedimentos, documentos de projeto e relatórios. Muitas vezes são contraditórios, desatualizados ou mesmo perdidos. Descobriu-se que as configurações de intertravamento do sistema de controle, por exemplo, não correspondem aos valores corretos nos documentos de projeto. Trata-se frequentemente de uma questão de gerenciamento de mudanças (MOC), que abordaremos em breve.
A visualização dos limites é essencial para operações seguras e lucrativas. Quando as faixas ideais são representadas, elas podem ser alcançadas. Os limites de segurança visíveis tornam-se evitáveis. Os desvios de limites em relação ao ideal podem não ser percebidos pelos operadores ou gerentes. Os processos podem ser executados por períodos consideráveis de tempo fora dos intervalos desejáveis.
Isso pode ser seguro, mas a máxima eficiência e rentabilidade não podem ser alcançadas sob tais circunstâncias.
Realizando o gerenciamento de limites
Um esforço único de pesquisa identifica e concorda com todas as informações relevantes sobre os limites do processo. As fontes dos dados incluem documentos de projeto de processos, P&IDs, especificações de equipamentos, análises de riscos de processos, procedimentos operacionais e documentação semelhante. Os dados corretos são colocados em uma nova seção do Banco de Dados Principal de Alarmes (MADB) existente, seguro e controlado, tornando-se a “melhor versão única da verdade”.
Em seguida, usamos a conexão de dados para monitorar continuamente o processo. Isso alimenta análises em tempo real, representação e relatórios automatizados de informações importantes sobre limites. Relatórios úteis e automatizados incluem:
- Desvios de limites mais frequentes Tempo de duração de cada desvio
- Desvios por unidade de processamento e tipo de limite Desvios classificados por importância e tempo
- Custo de oportunidade financeira calculado automaticamente ou perdas por desvio!
Um exemplo de exibição de rastreamento de limite
Usando PAS InBound® para realizar o gerenciamento de limites, é possível monitorar as condições à medida que o processo se aproxima ou sai das zonas ideais. A proximidade do processo com os limites de qualidade, produtividade, segurança ou ambientais pode ser representada em tempo real e até mesmo gerar alertas para pessoas como engenheiros e gerentes de operações. O sistema pode alimentar painéis de desempenho corporativo. Nunca foi tão fácil para os funcionários saberem exatamente o que a fábrica está fazendo!
O vídeo do webinar mencionado anteriormente sobre IHM de Alto Desempenho também inclui gerenciamento de limites. Para um estudo de caso breve, porém muito agradável, consulte aqui.
Gerenciamento de sistemas de segurança e riscos
Nossas fábricas são protegidas por Sistemas Instrumentados de Segurança (SISs). Seu projeto envolve um conjunto complexo de conhecimentos que suporta diversas normas internacionais, como IEC61511, Segurança Funcional – Sistemas Instrumentados de Segurança para o Setor da Indústria de Processos. Grande parte do trabalho e do conhecimento nesta área gira em torno da concepção do sistema, não da operação. Mas é na operação que ocorrem os acidentes.
Esses sistemas são frequentemente projetados por especialistas em segurança funcional e depois entregues a uma instalação operacional sem esse conhecimento. Há muitas tarefas e verificações que devem ser feitas nos sistemas de segurança durante a operação. Os sistemas de segurança podem estar sujeitos à mesma falta de documentação coerente encontrada na documentação dos limites do processo − nenhuma “fonte única da verdade”. Um procedimento operacional pode mencionar um ponto de ajuste para ativação da função de segurança, um documento de projeto especifica outro e um procedimento de teste de manutenção tem ainda outro. É comum que sistemas diferentes acumulem erros dessa forma. Os intertravamentos de segurança são frequentemente ignorados (como para testes), e o desvio pode ser controlado por procedimentos suscetíveis a erro humano.
Esses fatores significam que a eficácia do SIS operacional pode diferir significativamente da concepção. Os riscos podem estar bem escondidos e não serem óbvios.
Um sistema de segurança requer monitoramento de desempenho, manutenção, gerenciamento de desvios, MOC, testes periódicos de prova e verificação contínua de adequação. As taxas de demanda da função de segurança e os tempos de resposta assumidos na fase de concepção devem ser verificados pelos números reais de desempenho em operação. Essa tarefa é muitas vezes esquecida. Se uma suposição estiver errada, a função pode ser subprojetada, superprojetada, excessivamente complexa ou testada com mais frequência do que o necessário, desperdiçando dinheiro. Essas tarefas exigem atenção, tempo e esforço de engenheiros e técnicos – e muitas vezes são realizadas usando uma variedade de métodos inconsistentes, propensos a erros e não confiáveis, como planilhas não controladas, notas e desenhos e esboços marcados manualmente. O gerenciamento dos sistemas de segurança geralmente varia de acordo com o local. A automação pode melhorar muito a execução dessas tarefas!
Como no Gerenciamento de Limites, um esforço único de pesquisa de documentação consolida as configurações corretas para todas as funções instrumentadas de segurança em uma nova seção do MADB.
Essas configurações são monitoradas automaticamente. As alterações são relatadas automaticamente para garantir o MOC adequado. Os cálculos necessários são feitos automaticamente. Cada ativação de função de segurança é analisada, rastreada e um relatório resumido é elaborado automaticamente. Os desvios são exibidos, rastreados e controlados. Os custos de teste podem ser minimizados. Os principais indicadores de desempenho do sistema de segurança estão agora sob controle, com muito menos esforço do pessoal do que era necessário no passado.
Monitoramento de riscos
O risco operacional aumenta quando uma função de segurança é ignorada, quando os testes estão ocorrendo ou atrasados e quando outros fatores de desempenho do sistema de controle causam problemas. No passado, era impraticável ou mesmo impossível determinar o atual nível de risco em tempo real de um processo resultante de combinações destes fatores. A fábrica pode estar operando em um nível de risco mais elevado do que o pretendido. O conhecido modelo de segurança que mostra que “os buracos nas fatias de queijo suíço estão se alinhando” se aplica e é mais provável que ocorram acidentes.
Ao monitorar todos esses fatores, o perfil de risco atual pode ser exibido em um painel, aparecer em relatórios automáticos e gerar notificações imediatas. A administração pode tomar decisões operacionais levando em consideração os riscos.
Um webinar muito mais detalhado sobre Gerenciamento de Sistemas de Segurança pode ser acessado aqui.
Gerenciamento de mudanças do Sistema de automação
O MOC de sistemas de automação é essencial. É fácil descartar o MOC como um simples preenchimento de formulários e obtenção de assinaturas, de modo que apenas pessoas autorizadas façam alterações. Mas isso ignora uma necessidade subjacente significativa das pessoas “autorizadas” que trabalham com esses sistemas. É saber disso:
“Com minhas melhores intenções, essa mudança que estou prestes a fazer irá atrapalhar alguma coisa?”
A resposta não é simples. Os sistemas de automação modernos são extremamente complexos e o seu funcionamento interno não é facilmente examinado. Uma pequena alteração no sistema de controle pode ter ramificações importantes e ocultas. Por exemplo, um engenheiro de controle que simplesmente altera um tagname pode causar perda de função em:
- Diversos gráficos e tendências diferentes de controle de processo
- Cálculos de compensação para um medidor de vazão usado para fins de faturamento
- Pontos lógicos ou pontos de intertravamento usados para fins de proteção
- Histórico de processos, rastreio e cálculos incorretos de relatórios de eficiência em outras aplicações
O engenheiro precisa aprender tudo isso antes de uma mudança “simples”, em vez de juntar as peças depois. O problema é agravado quando um único local possui sistemas de controle de vários tipos diferentes, cada um com suas próprias idiossincrasias.
Um mapa de controle “muito simples”, mostrando como a mudança de uma entidade do sistema de controle pode afetar muitas outras, de maneiras que podem não ser previstas.
A solução: Gerenciamento de configuração do Sistema de automação multiplataforma
O PAS Automation Integrity® da Hexagon importa automática e regularmente a configuração de mais de 75 tipos diferentes de sistemas de controle e dispositivos conectados em uma única ferramenta de engenharia. Os detalhes são agregados, contextualizados e tornados visuais, como no mapa de controle mostrado.
Cliente vendo mapas de controle pela primeira vez: “Isso é muito complicado! Tem muita coisa acontecendo. Como vou entender isso?!”
Hexagon: “Ele está mostrando como seu sistema está configurado atualmente. Você criou essa complexidade, não nós! E agora você pode ver quais mudanças potenciais afetarão antes de realizá-las.”
Todas as conexões e referências para cada componente ou entidade de dados são reveladas. Relatórios de MOC automatizados podem ser gerados e o histórico de MOC de qualquer componente ou entidade é rastreado. Alterações não autorizadas são detectadas automaticamente. Os engenheiros podem garantir que uma mudança planejada lide com todas as ramificações que surgirão e inclua-as no projeto. E foi comprovado que a produtividade da engenharia aumenta significativamente com essa ferramenta.
A Arquitetura do Automation Integrity e esses outros recursos discutidos.
Consulte este folheto para obter mais informações sobre o PAS Automation Integrity.
Visualização de engenharia e gerenciamento
Muitos fatores relacionados ao risco podem ser combinados em uma única exibição quase em tempo real. KPIs de desempenho de circuito e alarme, desvios nos limites do processo, taxas de produção, alterações não autorizadas e status do sistema de segurança podem ser combinados em exibições para engenheiros e gerentes. Vários locais podem ser comparados.
Nunca foi tão fácil para a engenharia e a gestão corporativa entender o que realmente está acontecendo na fábrica. Isto pode ter um efeito profundo e positivo na segurança, produção e rentabilidade.
Um exemplo de visualização multilocal de vários KPIs operacionais
Sumário
Os riscos associados à segurança, emissões, qualidade e rentabilidade são inerentes às indústrias de transformação. Gerenciar esses riscos é uma prioridade máxima dos gerentes de operações. Novas tecnologias e abordagens estão permitindo a visualização e monitoramento de KPIs e riscos de operações em tempo real.
A infraestrutura desenvolvida para gerenciamento de alarmes funciona muito bem para abordar a maioria dos outros aspectos relacionados ao sistema de automação de segurança de processo e produção. Com base em ferramentas de gerenciamento de alarmes, uma convergência de tecnologias permite que operadores, engenheiros e gerentes de fábricas conheçam e compreendam, em todos os momentos, exatamente como está o desempenho das suas fábricas e onde residem os seus riscos atuais.
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