قائمة التحقق الخاصة بالصيانة الوقائية؟

وتعتمد المؤسسات التي تتعامل مع المواد الخطرة ضمن عملياتها الأساسية على أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لحماية العاملين وتقليل احتمالية وقوع حوادث كارثية، مثل الحرائق، والانفجارات، وانبعاث المواد الكيميائية السامة، والانصهار النووي.

ترتبط أنظمة السلامة المجهزة ارتباطًا وثيقًا بنوع آخر من أنظمة العمليات يُعرف باسم نظام التحكم الأساسي في العمليات (BPCS). إلا أنه في حين يركز نظام التحكم الأساسي في العمليات على الحفاظ على التشغيل الطبيعي للعمليات، يركز نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة حصريًا على السلامة. فعند اكتشاف ظروف خطرة، ينفذ نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة استجابة محددة مسبقًا، مثل تخفيف الضغط من أحد الصمامات أو تفعيل نظام الإيقاف الطارئ.

تُستخدم أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة بصورة رئيسية في قطاعات العمليات، وهي الصناعات التي تُنتج منتجاتها من خلال تحويل المواد الخام باستخدام عمليات كيميائية أو فيزيائية أو بيولوجية أو حرارية. وتشمل هذه الصناعات النفط والغاز، والصناعات الكيميائية، وتوليد الطاقة، والصناعات الدوائية، ومعالجة المياه. ولإدارة المخاطر، تنشر المؤسسات العاملة في هذه القطاعات أنظمة مرتبطة بالسلامة لاكتشاف الظروف الخطرة وإعادة الأنظمة إلى حالة آمنة.

ويتمثل الهدف الأساسي لنظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة (SIS) في إعادة النظام أو العملية إلى حالة آمنة، وهي الحالة التي تصبح فيها المنشأة أو المعدة آمنة مرة أخرى بعد وقوع حدث خطِر.

ويستند كل نظام من أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة إلى وظيفة واحدة أو أكثر من وظائف الأجهزة المرتبطة بالسلامة وهي الإجراءات التي ينفذها نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة عند اكتشاف ظروف خطرة. فعلى سبيل المثال، إذا اكتشف نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة مستويات خطرة داخل مفاعل كيميائي، فإنه يستطيع من خلال صمامات الإيقاف الطارئ وأدوات التحكم في المضخات أن يمنع تلقائيًا تدفق المزيد من المواد إلى المفاعل

وتخضع جميع أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لتنظيم دقيق وفقًا للمعايير التي وضعتها اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). ويوفر المعياران IEC 61508 وIEC 61511 أطرًا تفصيلية تسترشد بها المؤسسات عند تصميم بنية أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة.

ويعمل نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة (SIS) من خلال مراقبة الأنظمة والعمليات واتخاذ إجراءات محددة مسبقًا عند اكتشاف ظروف خطرة. وتختلف تصميمات هذه الأنظمة باختلاف التطبيق والقطاع، إلا أن معظم بنيات الأجهزة المرتبطة بالسلامة تتكون من ثلاثة مكونات رئيسية:

• المستشعرات
• وحدات المعالجة المنطقية
• عناصر التحكم النهائية

تتكون الطبقة الأولى من نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة (SIS) من أجهزة الاستشعار ووحدات الإرسال التي تقيس باستمرار التغيرات الدقيقة في الضغط ودرجة الحرارة والمنسوب ومعدل التدفق داخل النظام أو العملية وتوفر هذه الأجهزة الصغيرة بيانات آنية عن ظروف التشغيل، كما تكتشف الانحرافات التي قد تشير إلى وجود ظروف خطرة.

تعتمد معظم أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة الحديثة على عدة أجهزة استشعار لتوفير التكرار (Redundancy) وتقليل احتمالية الإنذارات الكاذبة. وتُسهم البنى المعتمدة على التكرار في خفض احتمال تعطل أحد الأجهزة دون اكتشافه، مما يعزز موثوقية الأنظمة المُزوَّدة بوظائف السلامة.

تُعد وحدات المعالجة المنطقية مكوّن اتخاذ القرار في نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة، إذ يتولى استقبال المدخلات الواردة من أجهزة الاستشعار ووحدات الإرسال، وتقييم ما إذا كانت البيانات تستوفي شروط السلامة المحددة مسبقًا. إذا أشارت البيانات التي تُقيِّمها وحدة المعالجة المنطقية إلى وجود حالة خطرة، فإنها تستطيع تنفيذ استجابة سلامة تلقائيًا.

في معظم بيئات الأتمتة الصناعية الحديثة، تعتمد وحدات المعالجة المنطقية على وحدات تحكم متخصصة تُعرف باسم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الخاصة بالسلامة لاستقبال الإشارات وتقييمها وبدء تنفيذ وظائف السلامة. على عكس وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة التقليدية، التي تركز على تحسين الإنتاج، تقتصر وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الخاصة بالسلامة على التحكم في تطبيقات السلامة الوظيفية داخل أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة.

عناصر التحكم النهائية هي المكونات المادية الفعلية (تقنيات التشغيل) داخل نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة التي تُنفِّذ التغييرات في العملية التشغيلية وتُعيدها إلى حالة آمنة. ومن أمثلة عناصر التحكم النهائية الشائعة الصمامات وصمامات العزل ومشغلات المحركات والمرحلات والمخمدات والمشغلات. عندما تكتشف وحدة المعالجة المنطقية ظروفًا خطرة، تتخذ عناصر التحكم النهائية إجراءً وقائيًا محددًا مسبقًا.

فعلى سبيل المثال، عندما يشير أحد أجهزة الاستشعار إلى وحدة المعالجة المنطقية إلى أن مستويات مادة خطرة داخل أحد الأنابيب تجاوزت الحدود المحددة مسبقًا، تُفعِّل وحدة المعالجة المنطقية المشغلات لإغلاق الصمامات فعليًا وإيقاف تدفق المادة. وعند تنفيذ هذه العملية على النحو الصحيح، فإنها تعيد النظام إلى حالة آمنة.

إدارة دورة حياة السلامة هي عملية ذات هيكلية صارمة تعتمد عليها المؤسسات لضمان أن يعمل نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة ووظائف السلامة المرتبطة به على النحو الصحيح.

وتُعد ثلاثة مكونات رئيسية ضرورية لإدارة دورة حياة السلامة بفعالية وضمان كفاءة نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة:

• مستويات تكامل السلامة: تمثل مستويات تكامل السلامة مقدار خفض المخاطر المطلوب تحقيقه بواسطة وظيفة سلامة محددة داخل نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة. وتتراوح هذه المستويات من SIL 1 إلى SIL 4، حيث تشير المستويات الأعلى إلى درجة أعلى من الموثوقية. وبالنسبة لمعظم المؤسسات، يُعد المستويان SIL 2 وSIL 3 مناسبين، لأنهما يحققان خفضًا كبيرًا للمخاطر مع الحفاظ على الجدوى العملية والكفاءة من حيث التكلفة.
• مواصفات متطلبات السلامة: تحدد مواصفات متطلبات السلامة متطلبات الموثوقية والتشغيل الخاصة بوظيفة سلامة معينة داخل نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة. وعند إعداد نظام الأجهزة المرتبطة بالسلامة، تُجري المؤسسات عادةً أنواعًا مختلفة من تقييمات المخاطر والأخطار. ومن أكثرها شيوعًا دراسات المخاطر وقابلية التشغيل (HAZOPs) وتحليل طبقات الحماية (LOPA). وتساعد هذه المنهجيات المعترف بها على نطاق واسع مشغلي المعدات والفنيين في تحديد وسائل الحماية المناسبة الواجب تطبيقها حول العمليات التي قد تنطوي على مخاطر.
• اختبار الإثبات: وأخيرًا، يتعين على المؤسسات التي تُصمم نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة وتضعه قيد التشغيل أن تُجري اختبارات مستمرة للتحقق من أن وظائف السلامة تؤدي عملها على النحو الصحيح. يتضمن اختبار الإثبات إجراء عمليات فحص دورية لأنظمة الأجهزة المرتبط بالسلامة وتنفيذ اختبارات منسقة بعناية للتحقق من أن النظام سيعمل بصورة صحيحة عند نشوء حالة خطرة. وبالإضافة إلى اختبارات الإثبات، تتابع المؤسسات أيضًا مؤشرات رئيسية للمعدات المستخدمة في العمليات الخطرة، مثل معدل الفشل واحتمالية الفشل عند الطلب PFoD).

تعتمد المنشآت الصناعية الحديثة بصورة متزايدة على تقنيات الأتمتة المتقدمة، مثل الذكاء الاصطناعي (AI) وإنترنت الأشياء (IoT). ورغم أن هذه التقنيات تُحسِّن الكفاءة وتزيد الإنتاجية، فإنها تُدخل أيضًا مخاطر جديدة تتعلق بالبيئة والصحة والسلامة واستمرارية الأعمال. فعلى سبيل المثال، قد يتحول تعطل معدة واحدة في منشأة حديثة إلى حادث خطير إذا لم تكن وسائل الحماية المناسبة مطبقة.

يساعد تطبيق نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة المؤسسات على تعزيز موثوقية عملياتها، وتحسين سلامة العاملين، وحماية أصولها الأكثر أهمية على نحو أفضل. وفق تقرير حديث، يتزايد الطلب على حلول نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة، إذ يُتوقع أن ينمو حجم سوقها من 5.26 مليار دولار أمريكي حاليًا إلى 7.32 مليار دولار أمريكي خلال السنوات الخمس المقبلة.

وفيما يلي بعض أبرز الفوائد التي تحققها المؤسسات من تطبيق نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة:

يساهم نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة في تعزيز إدارة سلامة العمليات من خلال المراقبة المستمرة للعمليات والأنظمة التي قد تؤدي إلى نشوء ظروف خطرة. وفقا لأحد التقارير، يمكن لنظام نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة أن يُخفض حوادث مكان العمل بنسبة تصل إلى 80% بفضل قدراته على الكشف والاستجابة. ومن خلال التتبع الآلي للمتغيرات وبدء الإجراءات الوقائية تلقائيًا، تساعد أنظمة نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة على تقليل احتمالية وقوع الحوادث والإخفاقات الكارثية.

فعلى سبيل المثال، يتعامل العاملون في المنشآت الصناعية يوميًا مع مواد كيميائية خطرة وقابلة للاشتعال ضمن مهامهم الوظيفية. ويمكن لأنظمة الإيقاف الآمن، التي يبدأ نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة تشغيلها، أن تُنبههم إلى احتمالية التعرض لهذه المخاطر وتتخذ الإجراءات التصحيحية اللازمة. وعندما تتجاوز الظروف حدود التحمل المحددة، يستطيع نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة الاستجابة بسرعة واتساق أكبر من الاستجابة البشرية.

تُعد العديد من العمليات والأنظمة التي يراقبها نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة جزءًا أساسيًا من إدارة العمليات التشغيلية وهي عملية تصميم العمليات التشغيلية وتحسينها لتعزيز الكفاءة والمرونة التشغيلية. ولا تقتصر آثار تعطل الأصول على المخاطر المتعلقة بالسلامة، بل قد تؤدي أيضًا إلى خسائر مالية كبيرة.

ومن خلال منع تعرض المفاعلات وخطوط الأنابيب والضواغط والتوربينات وغيرها من الأصول الحيوية للتلف، يساعد نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة على خفض تكاليف الإصلاح وتقليل فترات التوقف غير المخطط لها. فعلى سبيل المثال، تُعد الضواغط الطاردة المركزية الكبيرة من أكثر الأصول أهميةً وارتفاعًا في التكلفة في صناعة الغاز الطبيعي. ويبرمج الفنيون ومشغلو المعدات أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لمراقبة معدل التدفق والضغط ومستويات الاهتزاز لمنع حدوث ظاهرة تُعرف باسم الاندفاع، وهي حالة يصبح فيها تدفق الغاز عبر الضاغط غير مستقر، مما قد يؤدي إلى إتلاف الأصل.

يساعد تصميم نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة وتشغيله المؤسسات على تعزيز قدراتها في مراقبة الامتثال بعدة طرق. أولًا، تخضع صناعات العمليات غالبًا للوائح ومعايير سلامة صارمة بسبب طبيعة المواد التي تعتمد عليها في عملياتها الأساسية. ويُظهر الامتثال للمعيارين IEC 61508 وIEC 61511 التزام المؤسسة بسلامة العاملين، كما يثبت أنها طبقت أفضل الممارسات الخاصة بإدارة السلامة الوظيفية على نحو صحيح.

ثانيًا، تشترط الجهات التنظيمية وشركات التأمين في كثير من الأحيان أن تحتفظ المنشآت ببرامج سلامة موثقة تشمل تصميم نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة، وسجلات اختبارات الإثبات، وأنشطة الصيانة الموثقة.

يساعد نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة الموثوق على تقليل احتمالية حدوث عمليات إيقاف غير مبررة، إذ لا يوقف المعدات إلا عندما تكون الظروف خطرة بالفعل. وفي غياب نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة، يضطر مشغلو المعدات إلى الاعتماد على الإيقاف اليدوي، مما يزيد من احتمالية حدوث عمليات إيقاف غير مبررة لأن الإجراءات اليدوية أقل موثوقية من الأنظمة المؤتمتة.

كما أن تشغيل المعدات في ظروف غير آمنة يزيد من احتمالية تعطلها. ويمنع نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة المصمم على نحو سليم وقوع أضرار كارثية للمعدات، ويساعد على تقليل عدد الإصلاحات الطارئة، والأعطال المتسلسلة، والانقطاعات غير المخطط لها.

تساعد أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة على تعزيز مبادرات إدارة المخاطر من خلال توفير طبقة حماية مستقلة ضد الأحداث الخطرة. ورغم أن الإجراءات الصحيحة وتدخل المشغلين يسهمان في الحد من المخاطر أثناء التشغيل، فإن نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة مراقبة الحالات بصورة مستمرة والتدخل تلقائيًا عند تحولها إلى ظروف غير آمنة.

وفيما يلي بعض الأمثلة الشائعة للأحداث الخطرة التي تساعد أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة على منعها:

• فشل صمامات التحكم في تنظيم مستويات المواد الكيميائية السامة
• فشل أنظمة التحكم في العمليات في الحفاظ على الظروف الآمنة
• فشل المشغلين في التعرف على الظروف الخطرة عند وجودها
• تعطل المحامل، وخطوط الأنابيب، والمحركات، وغيرها من المكونات المادية

تُستخدم أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة بصورة رئيسية في صناعات العمليات لحماية العمليات التي تحول المواد الخام، مثل النفط والمياه والمواد الكيميائية، إلى منتجات. وفيما يلي خمسة من أبرز استخداماتها:

• النفط والغاز: يعتمد قطاع النفط والغاز على أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لمراقبة المصافي، ومنصات الحفر البحرية، وخطوط الأنابيب، ومنشآت المعالجة. وتنفذ هذه الأنظمة، المصممة خصيصًا لقطاع النفط والغاز، عمليات الإيقاف عند الضغط المرتفع، وتكشف المواد الكيميائية الخطرة، وتنفذ عمليات العزل الآلي للمعدات.
• التصنيع الكيميائي: يعتمد مصنعو المواد الكيميائية على أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لمراقبة السوائل والغازات التفاعلية أو السامة أو القابلة للاشتعال. ففي مصانع الكيماويات، يراقب نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة درجات حرارة المفاعلات، وضغوط السوائل والغازات، وتركيزات المواد الكيميائية، بما يضمن سلامة العاملين ويمنع وقوع الأعطال الكارثية.
• محطات توليد الطاقة: يستخدم مشغلو محطات توليد الطاقة أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لحماية الأصول الحيوية، مثل التوربينات، والغلايات، والأنظمة المساندة. وتشمل وظائف السلامة التي يؤديها نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة في محطات الطاقة الحماية من تجاوز سرعة التوربين للحدود المسموح بها، وإيقاف تشغيل الغلايات، ومراقبة أنظمة التبريد.
• تصنيع المستحضرات الصيدلانية: في صناعة المستحضرات الصيدلانية، تساعد أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة على ضمان التشغيل الآمن لمعدات الإنتاج والأنظمة الحيوية. وتستخدم العديد من مصانع الأدوية مذيبات قابلة للاشتعال، ومواد كيميائية سامة، وأنظمة تعمل تحت ضغط مرتفع. ويساعد نظام الأجهزة المرتبط بالسلامة المصمم لبيئات تصنيع الأدوية على تنظيم عمل مفاعلات التخليق، وأنظمة تخزين المذيبات، ووحدات التقطير، والمفاعلات عالية الضغط.
• منشآت معالجة مياه الصرف الصحي: تستخدم منشآت معالجة مياه الصرف الصحي تقنية أنظمة الأجهزة المرتبطة بالسلامة لإدارة أنظمة جرعات المواد الكيميائية، وخزانات التخزين، ومحطات الضخ بدقة. وتساعد وظائف السلامة في هذه المنشآت على منع مجموعة واسعة من الحوادث المحتملة الخطورة، مثل أعطال أنظمة السيور الناقلة، وتسرب الغازات والمواد الكيميائية السامة، واندلاع الحرائق، وحدوث الانفجارات.