專案背景：

近年來由於環安議題高漲，尤其自台塑集團六輕屢傳工安事故，台塑化OL-1廠起火意外後，又有一套重油加氫脫硫設備疑因重油外洩發生也發生起火意外，石化廠除原先針對複雜製程所需之分散式控制系統功能外，如何架構一套功能安全之監控系統也成為各相關單位努力達到之迫切工作，其中尤以 

（一）如何提高系統可靠性，以增加控制穩定性，避免誤跳車產生工安及廢氣排放之環保問題。

（二）如何在有效成本之環境下，降低系統之誤動作率，減少系統失敗率（Failure Rate），以增加工廠及人員之安全性，減低重大工安發生機會。

 

專案目標與範圍：

新建產能為每年二十二萬噸乙二醇工廠，本案主要目標包括以下兩點：

（一）石化廠一般使用DCS（Distributed Control System）做為其主要控制系統，其意為分散風險避免一台電腦當機，全部功能喪失造成程序失控，把功能分散由許多獨立控制單元來執行，規劃可靠性高，符合業主操作習慣並能妥善監控乙二醇廠各反應區之控制系統。

 

（二）緊急停車系統為控制失效後之安全保障系統，結合IEC-61508／61511標準數字化各項安全保護等級（SIL-1 ／ SIL-2 ／ SIL-3），以降低重大危害發生率，達到保護人員及製程之任務。

控制系統與緊急停車系統採運作功能分離設計將可降低於同時間發生兩系統同時失效之機率及單一系統發生錯誤變更影響功能安全運作之機率。

 

工程專案管理運用：

（一） 先期作業：

1. 依據專案合約要求，公司預算導入相關可靠度法規要求，製定基本工程規範要求，俾使專案能並顧符合業主要求，創造公司利潤，並符合最新安全標準之三贏局面。

2. 規劃相關監控方式及位置，劃分系統區分，建立系統架構以利後續系統及廠商之選定。

針對可能發生之危害，分析可能風險及相關系統安全需求要求。若一個產品或是系統考慮到安全功能需求面，則必須要有明確且清楚的安全需求。分別是安全功能需求以及安全完整性需求。由危害分析可以分析並獲得明確的安全功能，由風險評估則可分析並制訂量化的安全完整性等級。如下圖安全相關產品系統架構所示，展現出具有完整安全功能的產品或系統，在正常輸入的情況下，確定能得到的風險結果是初始所訂定且可以被接受。

 

（二）規劃作業：

1.　訂定不同人員傷害程度，環境衝擊大小，相關財產損失及事件發生頻率，做為危害程度估算基準，依此基準建立不同危害需提供之明確的安全功能及制訂量化的安全完整性等級之標準，做為專案執行依據。

2.進行工廠之製程危害分析報告及危害事件（Hazardous Events）之LOPA（Layer of Protection Analysis）風險評估：

a. 決定系統與相關設備的潛在危害與危害事件。

b. 決定導致發生危害事件之續發性多重事件。

c. 決定危害事件的潛在發生風險。

d. 決定危害風險降低量需求。

e. 擬定可達成危害風險降低量需求之安全功能。

3. 進行工場安全監控迴路的概念設計，並根據BCR／NPV計算找出符合草案要求的最適設計，並決定實際需求之安全功能至保護層：

a. 系統加入規劃工作所建議的安全功能設計。

b. 對每一個安全監控迴路功能，給定安全整合等級（Safety Integrity Level，SIL）。

 

（三）執行作業：

1. 依據規劃階段之相關設計，擬定安全監控迴路的之安全各項細部需求規格：

a. 依據安全系統功能的邏輯運作需求之SIL等級的要求，給定每一個安全監控迴路的功能安全需求規格書。

b. 功能安全需求規格書必須能完全達成功能安全的需求目的。

2. 執行安全系統的細部工程設計，藉以符合功能安全需求規格書要求：

a. 安全系統功能的邏輯運作需求。

b. 全監控迴路功能的安全整合等級。

 

（四）設備維護策略的擬定建議，確認以制度上標準程序要求操作與維護階段，監控系統的功能性安全仍保持有效運作

1. 建立制度以確保每一安全迴路的完整性（SIL等級），相關儀錶及控制器必須依照驗算時所假設的測試方法及是否通過測試的條件來執行”定期測試”（Proof Test），如不能通過測試的儀錶必須在驗算條件所規定的時間內修復。

2. 建立制度使廠內建立與保存”安全迴路相關儀錶及控制器每次測試（包括異常跳車）的紀錄”，以驗證”SIL驗算引用的可靠度資料”。

3. 每一安全迴路的”定期測試”資料必須在維修主機內建智能功能可自動開立工單。

4. 訂定每一安全迴路的驗算結果綱要及”定期測試”週期。

 

（五）測試及驗收：

1. 導入製程相關公用系統，使各項儀器元件作動正常。

2. 利用自動參數設定軟體（Auto-Tuning Software）決定控制參數初始值（P.I.D）。

3. 製程工程師導入實際製程條件（試車），微調各項參數，使製程控制於Stable-State。

4. 模擬相關警報狀況，測試保護系統是否正常執行。

 

（六）成果及效益

完成本工程執行之總體目標：產出安全儀控迴路的”功能安全需求規格書（Safety Requirement Specification，SRS）”及擬定其安全整合等級（Safety Integrity Level，SIL），同時完成SIL驗算，Proof Test Interval的設定及Proof Test Procedures的指引，來決定安全儀控系統的定檢實施頻率與方法，達到防護並減低危害發生機率之主要目標。

導入系統功能安全的主要目的為：

1. 使用一種基於風險分析來確定安全完整性等級的方法使安全要求和安全設計定量化、規範化；

2. 提供一個在系統設計時，可以從整體安全生命週期、硬體安全生命週期以及軟體安全生命週期的各階段確定安全相關系統安全功能要求的方法；

3. 透過共同討論，建立一個協調一致的安全標準，以增進各單位人員對系統的安全功能之了解，以制度化之安全程序執行程序確保相關安全防護有效執行達成系統安全一致性服務。

 

結論：

對製程產業而言，由於過去大部分的企業主在興建工程只會考慮產能以及生產成本，很少有人意識到，功能性安全其實已經是一個製程安全的行業標準；尤其是現在的製程越趨複雜，代表製程的危害風險也跟著一起複雜；工廠的公安事件時有耳聞，大型的工廠危害更是不曾間斷，在當下安全已變成比以往還更需要關注的重點。

從初始構思、設計、執行、運轉以及維護的所有安全相關系統的安全需求，以提供達到安全需求的標準與方法來執行，並可藉此規範將可能之危害、風險降到最低程度，從而帶來安全和經濟兩方面的好處。

 

 

 

 


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