Kontrola ryzyka podstawą optymalizacji inspekcji

Nowoczesne podejście do inspekcji, w tym optymalizacja terminów badań, ich zakres oraz rodzaj, jest przedmiotem analiz prowadzonych przez ekspertów UDT. Znaczącym elementem było w 2014 r., pionierskie w tej części Europy, wdrożenie do inspekcji metodologii RBI (planowanie inspekcji na podstawie analizy ryzyka) w firmach Orlen i Lotos, a w 2016 r. w PERN.

Dotychczasowe analizy prowadzone są w odniesieniu do uznanych amerykańskich standardów, m.in. z uwagi na ich rozpoznawalność, skuteczność oraz udokumentowane zastosowanie w przemyśle rafineryjnym. Dodatkowo w 2017 r. UDT opublikował Warunki Urzędu Dozoru Technicznego, znane jako WUDT-RBI, w których określono zasady wdrożenia i funkcjonowania programu RBI.

Nowością w zakresie prowadzenia analiz RBI jest opublikowana w maju 2018 r. europejska norma EN 16991:2018 "Risk Based Inspection Framework - RBIF", opracowana w ramach grupy roboczej europejskiego komitetu normatywnego CEN TC 319/WG12, w której pracach uczestniczył również ekspert UDT.

Norma RBIF jest kolejnym osiągnięciem w zakresie prowadzenia analiz RBI. Czy okaże się wielkim krokiem dla przemysłu? Z pewnością kryje w sobie znaczny potencjał.

Zgodnie z założeniami twórców norma RBIF to odpowiednik amerykańskich standardów API RBI. Ma stanowić narzędzie wsparcia, efektywnego planowania inspekcji i konserwacji w różnych gałęziach przemysłu.

Norma przedstawia ramy inspekcji, której podstawą jest kontrola ryzyka, i ma zapewnić skuteczne wytyczne dotyczące optymalizacji inspekcji i obsługiwania, jak również zarządzania integralnością zasobów. Ma też wspomagać zarządzanie ryzykiem, tym samym bezpieczeństwem zakładów i eksploatowanych systemów, instalacji oraz urządzeń technicznych, a także zarządzanie środowiskowe oraz biznesem. RBIF może stanowić przydatne narzędzie dla menedżerów i służb nadzoru, opracowujących zasady inspekcji i obsługi, których podstawę stanowi analiza ryzyka w odpowiednich zastosowaniach i procesach.

W październiku 2018 r. w Stuttgarcie, odbyły się warsztaty eksperckie, zorganizowane przez twórców normy EN 16991, w których czynny udział wzięli także przedstawiciele UDT. Celem warsztatów było przedstawienie bardziej szczegółowych informacji na temat zawartości i zasad stosowania normy oraz możliwości obecnego i przyszłego zastosowania w przemyśle. Ponadto omówiono podstawy metodologii kontroli ryzyka w myśl nowej normy, rozumienie jej zasad i implikacji oraz zaprezentowano praktyczne zastosowania w wybranych opracowaniach technicznych, jak również przepisach prawnych.

OBSZARY STOSOWALNOŚCI

Norma EN 16991 odnosi się przede wszystkim do przemysłu rafineryjnego i petrochemicznego, ponadto obejmuje przemysł energetyczny, konstrukcje stalowe oraz inne sektory, w których RBI może mieć potencjalnie zastosowanie.

Poniżej przedstawiono w formie graficznej porównanie obszarów stosowalności standardów amerykańskich i europejskich.

PRZEMYSŁ RAFINERYJNY

Aktualnie na świecie stosowane są dwa standardy techniczne. Pierwszy - amerykański, zwany API RBI, funkcjonujący w przemyśle od ponad dwóch dekad. API to standard dobrze udokumentowany, sprawdzony, rozpoznawalny w na całym świecie. Drugi, europejski - RBIF - jest stosunkowo młodym standardem, jednakże z dość bogatą historią;znany był poprzednio jako RIMAP (Risk Based Inspection andMaintenance Procedures for European Industry). Dokument ten pełni w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym raczej formę przewodnikai określa podstawy metodologii RBI. Poniższa grafika przedstawiakrótką historię obu metodologii.

>

Biorąc pod uwagę wysoki stopień zaawansowania prowadzonych pod nadzorem UDT analiz RBI w polskich firmach, tj. Orlen i Lotos, obecnie analizy kontynuowane są z wykorzystaniem amerykańskich standardów API RBI, w tym specjalistycznego oprogramowania, opracowanego na ich podstawie. Jednocześnie UDT uważnie analizuje nowe możliwości wynikające z zapisów normy europejskiej RBIF.

ENERGETYKA ZAWODOWA

Bezpieczeństwo energetyczne to jeden z podstawowych filarów systemu bezpieczeństwa państwa. Zapotrzebowanie na energię nieustannie wzrasta niemal we wszystkich krajach europejskich, jednocześnie nowe inwestycje nie pokrywają tego zapotrzebowania. Stąd powstaje konieczność optymalizacji programów inspekcyjnych i remontowych aktualnie użytkowanych bloków, których czas eksploatacji nierzadko przekracza już 200 tys. godzin pracy. Potrzeba czy wręcz konieczność dalszej eksploatacji tych bloków, przy jednoczesnym zachowaniu poziomu bezpieczeństwa stanowi wyzwanie dla większości krajów unijnych.

Europejski standard EN 16991 odpowiada na oczekiwania tej gałęzi przemysłu, umożliwiając i opisując sposób wdrożenia metodologii RBI w energetyce. RBIF odwołuje się w tym zakresie bezpośrednio do niemieckiego standardu VGB S-506-R:2012 "Condition Monitoring and Inspection of Components od Steam Boiler, Plants, Pressure Vessel Installations and High Pressure Water and Steam Pipes", który obecnie jest modyfikowany pod kątem wprowadzenia zasad normy EN 16991:2018. Standard poza ogólną koncepcją metodologii RBI odnosi się także do istotnych dla tej gałęzi przemysłu mechanizmów degradacji, tj. pełzania i zmęczenia.

Przedstawiona metodologia została pozytywnie odebrana przez dostawców energii, m.in. w takich europejskich krajach jak Finlandia, czy Niemcy. W obu tych państwach prowadzone są pilotażowe analizy bloków energetycznych. W Finlandii to elektrociepłownia, która przepracowała ponad 200 tys. godzin, natomiast w Niemczech to blok kogeneracji z ponad 150 tys. godzinami pracy.

Co ciekawe, bardzo dużym zainteresowaniem norma EN 16991 cieszy się w RPA. Firma Eskom, będąca głównym dostawcą energii, wprowadziła metodologię RBI dla 14 bloków energetycznych, co daje ponad 500 tys. poddanych analizie komponentów.

Na rys. 1 przedstawiono graficznie ilość wiedzy zdobytej przez firmę Eskom w trakcie wykonywania analiz RBI. Zakładając, że jeden analizowany komponent odpowiada monecie o nominale 1 € (mającej grubość około 2 mm), to filar zbudowany z tej wiedzy miałby wysokość około 1 km. [Jovanovic, Husta, Peters, Nevuwari, Mkhabela, Singh, Experiences from recent industrial applications of RBI in power plants in the light of the new European standards and regulation].

Rys. 1 Źródło: Experiences from recent industrial applications of RBI in power plants in the light of the new European standards and regulation

Wdrażanie metodologii RBI w energetyce zyskało również uznanie południowoafrykańskiej jednostki akredytacyjnej SANAS. Metodologię RBI uznano za niezwykle cenne narzędzie w zakresie zarządzania bezpieczeństwem w przemyśle energetycznym. Postanowiono powiązać akredytację jednostek certyfikujących systemy zarządzania RBI z obowiązującymi w RPA przepisami prawnymi dla urządzeń ciśnieniowych.

ŻYWOTNOŚĆ INSTALACJI I KONSTRUKCJI STALOWYCH

Stopniowa degradacja konstrukcji stalowych, elementów instalacji czy urządzeń jest faktem. Okresowe przeglądy urządzeń technicznych wynikające np. z zapisów instrukcji eksploatacji czy też obowiązujących przepisów prawa są rzeczą naturalną. Jaką natomiast wagę przywiązujemy do konstrukcji stalowych, na których zainstalowane są eksploatowane urządzenia? Czy stan techniczny np. estakady (konstrukcji stalowej) stanowiącej bazową konstrukcję dla rurociągów przemysłowych wpływa na bezpieczeństwo ich eksploatacji? Jak często i przy użyciu jakich metod badawczych prowadzimy weryfikację zużycia takich konstrukcji?

Norma RBIF przedstawia koncepcję określania stopnia zużycia i jednocześnie prognozowania pozostałej żywotności elementów konstrukcyjnych.

Uproszczony model starzenia, przedstawiony na rys. 2, jest załącznikiem do normy EN 16991 - "A.13 Example of formulation and degradation of components, structures and systems".

Rys. 2 Uproszczony model starzenia. Źródło: EN 16991:2018

Przedstawiony w normie sposób szacowania cyklu życia przedmiotowej instalacji czy konstrukcji bazuje na porozumieniu warsztatowym "CWA 63: 2012 Ageing Behaviour of Structural Components with regard to Integrated Lifetime Assessment and Subsequent Asset of Constructed Facilities". Jednocześnie trwają prace nad opracowaniem i wdrożeniem europejskiego dokumentu normatywnego.

Innowacyjne działania UDT w zakresie badania resursu urządzeń transportu bliskiego potwierdzają, jak istotną rolę w zarządzaniu bezpieczeństwem odgrywa prawidłowe określenie czasu eksploatacji urządzenia czy konstrukcji stalowych.

NIE POPRAWISZ OSIĄGÓW, JEŻELI ICH NIE MIERZYSZ

Innym ciekawym rozwiązaniem poruszanym w standardzie jest innowacyjne podejście do monitorowania kluczowych wskaźników efektywności, KPI's (Key Performance Indicators). Właściwie zdefiniowane wskaźniki mają pełnić funkcję drogowskazu czy też kompasu, wskazującego odpowiednią drogę do bezpiecznego zarządzania instalacjami procesowymi. Aby były efektywne, muszą być precyzyjnie zdefiniowane, istotne, mierzalne oraz osiągalne w założonym czasie.

Rys. 3 Piramida kluczowych wskaźników. Źródło API 754

Przedstawione w normie zapisy oparte są na amerykańskim standardzie API 754: 2010 "Process Safety Performance Indicators for the Refining and Petrochemical Industries". Kluczowym elementem jest tzw. piramida wskaźników efektywności (rys. 3).
Wskaźniki dzielą się na dwie podstawowe grupy. Pierwsza to wskaźniki przewidywalne, zwane wiodącymi (leading indicators), zwykle powiązane z atrybutami organizacyjnymi, które potencjalnie mogą mieć wpływ zarówno na bezpieczeństwo osób, jak i bezpieczeństwo procesowe danej instalacji. Druga grupa to wskaźniki podążające (lagging indicators), czyli reaktywne, uzyskiwane na podstawie historycznych danych czy zdarzeń, np. rozszczelnienie, wyciek medium na zewnątrz. Wskaźniki wiodące mogą przyczynić się do zwiększenia pewności w zakresie optymalizacji inspekcji i przeglądów opartych na analizie ryzyka. Szczególne znaczenie może mieć identyfikacja słabych ogniw w naszych systemach zabezpieczających, które mogą być skorygowane lub wyeliminowane, zanim nastąpi zdarzenie o potencjalnie katastrofalnych konsekwencjach.

DOKĄD ZMIERZAMY?

Zapisy normy PN-EN 16991: 2018 z reguły przedstawiają ogólną koncepcję, natomiast metodologia i narzędzia do wdrażania znajdują się w pozycjach bibliograficznych, często trudno dostępnych lub wymagających znacznych nakładów finansowych. UDT uważnie analizuje dotychczas pozyskane materiały bibliograficzne i możliwości ich wdrażania w polskim przemyśle.

Przedstawione dotychczas przykłady to tylko wybrane elementy opisane w normie PN EN 16991:2018. Intencją autorów było opracowanie dokumentu normatywnego, będącego odpowiedzią na standardy amerykańskie z zakresu analiz RBI. Czy cel został osiągnięty? Odpowiedź nie jest jednoznaczna. Z pewnością na uwagę zasługują innowacyjne metodologie wdrożone do normy RBIF, w tym możliwość stosowania RBI w energetyce, model starzenia konstrukcji czy wreszcie monitorowanie kluczowych wskaźników - KPI's.

Ciekawie przedstawia się innowacyjna koncepcja zarządzania ogromną ilością danych pozyskanych z przeprowadzonych analiz i płynąca z nich wiedza. Zdobywanie wiedzy to jedno, umiejętne jej wykorzystanie to odrębna kwestia. Jak mawia chińskie przysłowie "wiedza to uczenie się czegoś nowego każdego dnia, a mądrość to korzystanie z tej wiedzy w życiu codziennym". Twórcy normy RBIF przewidują wykorzystanie najnowszych narzędzi do analizowania danych, zaczerpniętych z przemysłu 4.0, takich jak metoda rozmytej analizy skupień (fuzzy c-mean clustering) czy metody sztucznej sieci neuronowej (neural network), w uproszczeniu odpowiadającej działaniu ludzkiego mózgu... ale to już temat na oddzielny artykuł.

Bibliografia:

1. PN-EN 16991:2018 Risk Based Inspection Framework (RBIF).
2. VGB S-506-R:2012 Condition Monitoring and Inspection of Components od Steam Boiler, Plants, Pressure Vessel Installations and High Pressure Water and Steam Pipes.
3. Workshop - Risk Based Inspection (RBI) and new EU Standard EN16991 - Concept and application, Stuttgart 2018.
4. API 754: 2010 Process Safety Performance Indicators for the Refining and Petrochemical Industries.
5. Batlica X - International Conference on Life Management and Maintenance for Power Plants, Helsinki/Stockholm 2016.
6. CWA 63: 2012 Ageing Behaviour of Structural Components with regard to Integrated Lifetime Assess of Constructed Facilities.