علل و عوامل موثر بر آسیبپذیری در ایستگاههای تقلیل فشار گاز با استفاده از مدل SVA و رویکرد مهندسی تابآوری
مصطفی یاری*[1]، عادل مظلومی2، علیاصغر حقبین3
چکیده
مقدمه: یک سیستم آسیبپذیر، ظرفیت بازیابی سریع پس از شوکها را نداشته و ممکن است قادر به ارائه خدمات در شرایط تغییریافته نباشد. لذا هدف از انجام این مطالعه، شناسایی نقاط آسیبپذیر ایستگاه تقلیل فشار گاز و ارتقاء سطح ایمنی آن در برابر بحرانهای صنعتی با رویکرد مهندسی تابآوری بود.
روش بررسی: این مطالعه توصیفی تحلیلی به صورت مقطعی و کاربردی در ایستگاههای تیپ تقلیل فشار گاز برونشهری انجام شد. قبل از انجام مطالعه نسبت به ترجمه و بومیسازی مستندات مربوط به روش ارزیابی SVA اقدام شد. پس از ترجمه فرمها و رفع اشکالات مربوط به ترجمه و اصلاح آنها توسط پنل خبرگان، مراحل مطالعه در 6 فاز جداگانه و بر اساس تکنیک SVA و الگوی مربوطه به نمرهدهی، توسط پنل خبرگان(تیم VA) انجام گرفت.
نتایج: نهایتاً مشخص گردید دو بحران صنعتی انفجار و آتشسوزی و افت فشار گاز با امتیاز 75/3 نسبت به سایر بحرانهای صنعتی ذکر شده اثرات سوء بیشتری بر ایستگاه، همسایگان و مصرفکنندگان گاز آن ایستگاه میتوانند داشته باشد. همچنین با اهمیتترین داراییهای ایستگاه CGS به ترتیب مربوط به Heater، شیرهای ورودی و خروجی با امتیازهای 8/2 و Turbine meter با امتیاز 6/2 و بزرگترین تهدیدات افت فشار گاز و انفجار و آتشسوزی با امتیاز 75/3در ایستگاهها تلقی شد و با عنایت به اعداد آسیبپذیری که امتیازات کمتر از 123 از 500 را کسب نمودند، 15 مورد راهکار ارائه گردید.
نتیجهگیری: به طور کلی میتوان گفت SVA در مقایسه با سایر روشهای مدیریت ریسک همچونHAZOP و QRA دیدی بازتر دارد و جهت جمعبندی دیدگاههای جذابیت، اهمیت، تهدید و حفاظهای سیستم را نیز در نظر میگیرد.
واژههای کلیدی: ایستگاه تقلیل فشار گاز، آسیبپذیری، مهندسی تابآوری، شرکت ملی گاز ایران
منابع انرژی در هر کشوری به عنوان پاشنه آشیل و از نقاط آسیبپذیر کشورها است بالاخص که این منابع نیز به خودی خود مستقل نیستند و جهت تولید به یکدیگر به شدت وابسته میباشند. همچنین روز به روز با افزایش وابستگی سایر صنایع به این منابع، شاهد وابستگی بیشتر خواهیم بود (1،2).
همانطور که گفته شد منابع تولید برق، یکی از واحدهایی است که به طور مستقیم با اکثر بخشهای مختلف یک کشور در ارتباط میباشد که این بخش در کشورمان به شدت به گاز وابسته است. همچنین که هر روزه بر مشترکین مستقیم گاز نیز افزوده میگردد.
لذا شناسایی نقاط آسیبپذیر صنعت عظیم گاز از لحظه برداشت از چاهها تا انتهای شبکه(شکل شماره 1)، امری اجتنابناپذیر در راه پایداری این صنعت مهم و حیاتی میباشد. در این میان شناخت صنعت و نقاط ضعف آن و همچنین تهدیدات پیرامونی آن در هر محل میبایست با در نظر گرفتن کلیه جوانب مورد مطالعه قرار گیرد تا اولویتبندی در خصوص هزینه نمودن جهت پایدارتر کردن گاز بدست آید. بدین منظور روشهایی همچون SVA که با در نظر گرفتن اهمیت داراییها، جذابیت دارایی، تهدیدات مفروض برای داراییها و اثربخشی حفاظهای موجود اولویتبندی سناریوهای مختلف آسیبپذیری را مشخص میسازد، میتواند گامهایی روشن پیش روی کارشناسان بررسیکننده(تیم VA) قرار دهد تا مزایایی همچون لزوم بهرهمندی از سایر روشهای کمی و کیفی، گنجاندن اهمیت و جذابیت دارایی در ارزیابی ریسک و غیره داشته باشند. لذا در این زمینه مطالعات مربوط به شناسایی آسیبپذیریها و ایجاد تابآوری مرور شد.
شکل 1. طرح شماتیک صنعت گاز از لحظه برداشت تا مصرف
مطالعه بر روی شبکههایی همچون شبکه اینترنت شباهت زیادی میتواند به شبکه گاز (از تولید توسط پالایشگاهها تا توزیع آن به مصرفکنندگان) داشته باشد. شبکهها در حالت کلی(اینترنت جهانی به عنوان نمونه) برای عملکرد طبیعی تجارت و اقتصاد جهانی مهم و ضروری هستند و معمولاً در مواردی همچون دستیابی به اطلاعات، تهیه کالا و خدمات، اداره منابع مالی، برقراری ارتباط با یکدیگر و غیره مورد استفاده قرار میگیرند. پایداری این شبکهها نیز باعث حفظ آبرو و ارائه خدمات به مشتریان خود میشود. اوروک(O'Rourke ) عقیده دارد سیستمهای تابآور، ویژگیهایی همچون کاهش احتمال بروز شکست، پیامدهای حاصل از شکست (مانند از بینرفتن حیات، پیامدهای اجتماعی، آسیب و اقتصاد منفی)، زمان بازسازی و بازیابی سیستم را دارند. ایشان تابآوری را نقطه مقابل کاهش ارائه خدمات در اثر وارد شدن شوک به سازمان میداند و این مهم را با رابطه زیر و نمودار1 تعریف مینماید (3،4).
نمودار1. شماتیک مفهوم تابآوری
در این راستا ایستگاههای تقلیل فشار گاز به عنوان یکی از نقاط با اهمیت و نزدیک به مصرفکننده نقش بسزایی در خدماترسانی پایدار به مشترکین پایین دست خود دارد لذا در این مطالعات تمرکز مطالعات بر ارزیابی آسیبپذیری این ایستگاهها خواهد بود. ضمناً تعاریف، روش مطالعه و چگونگی در نظر گرفتن اقدامات کنترلی با رویکرد مهندسی تابآوری غنای بیشتری به مطالعات و گزینههای بهتری در اختیار تیم VA جهت پیشنهاد قرار داد که این مهم از طریق مرور مطالعات گذشته بدست آمد. از این جمله تعاریف میتوان به موضوعات ذیل اشاره کرد:
مبحث تابآوری برای اولین بار در علوم فیزیک و برای مطالعه رفتار یک فنر استفاده شده است. این واژه برگرفته از رفتار فنر در مقابل فشار وارده بر روی آن میباشد که در زمان فشار بر روی فنر پایداری آن و در هنگام برداشتن فشار برگشتپذیری آن قابل تعریف است.
دو واژه تابآوری(Resilience) و پایداری( قابلیت بقا Survivability) همیشه در کنار یکدیگر به کار رفتهاند و ارتباطی همچون نمودار شماره 2 با یکدیگر دارند، همانطور که مشخص است هر چقدر آسیبپذیری سیستم و زمان بازیابی کمتر (قابلیتبقاء و برگشتپذیری بیشتر)، تابآوری بیشتر خواهد بود. پس میتوان عنوان کرد که پایداری(قابلیت بقا) زیرمجموعهای از تابآوری و نوع مشخصی از آن است (5).
نمودار.2 ارزیابی آسیب پذیری امنیتی
گفتنی است مطالعات صورت گرفته در زمینه تابآوری طیف گستردهای از رشتههای علوم پایه و مهندسی، روانشناسی، اقتصاد، مهندسی مکانیک، تئوری سیستمها و زیرساختهای حیاتی را شامل میشود. در سالهای 1970 تا 1980، تابآوری توسط جوامع دانشگاهی مطالعه و از دیدگاههای مختلف تعریف گردید تعاریف تابآوری در حوزههای مختلف و بسته به موضوع مورد تجزیه و تحلیل از قبیل دارایی، سیستم و جامعه تغییر پیدا کرد. در ذیل به برخی از این موارد اشاره میگردد:
تابآوری سیستم انرژی(4)
- ارائه خدمات پس از بروز اختلال یا شکست
- پیشگیری از بروز حوادث و بحرانها
- تبدیل ایمنی واکنشی به کنشی
- پیشگیری، آمادگی و مقابله با حوادث جهت توسعه و بازگشت به شرایط ارائه خدمات
- پایداری داراییها، شبکهها و سیستمها با استفاده از پیشبینی، جذب و بازیابی سریع در مقابل بحرانها
- پایداری خدمات در برابر بحرانها
تابآوری در فیزیک (6)
- سرعت بازگشت سیستم بحالت تعادل بعد از تکانههای شدید
پرواضح است با عنایت به موارد مطروحه، هر شرکتی در هر اندازه و با هر نوع مقتضیات به دنبال تابآور نمودن خود باشد. در این راستا مطابق با شکل شماره 2، بر اساس پتانسیل موجود در شرکتها برای مقابله با بحرانها و نوع تهدیدات پیش روی شرکتها استراتژیهای متفاوت مقابله تعریف میشود (7).
شکل 2. طبقه بندی شرکت ها و راههای مقابله با بحرانها
لذا شرکتها برای ایمنسازی در وهله اول به دنبال یکی از راههای شکل3 بر اساس نوع و ذات بحران خواهند بود و نهایتاً با ایجاد تغییرات در قابلیت بقاء، ایمنی، حراست و قابلیت اعتماد باعث تابآور شدن سیستم خود میشوند (8).
اگر بخواهیم بطور اجمالی به اقدامات کنترلی بپردازیم میتوان به نتایج مطالعات خانم صالحی و همکارانشان اشاره نمود. ایشان در مطالعات خود 4 روش تابآوری شامل " ایجاد قابلیت اطمینان، مقاومت، بازسازی سریع و ایجاد طرحهای موازی با تأسیسات "(شکل 4) را بررسی نموده و اعتقاد دارند مقاومسازی و بازیابی سریع (Flexibility) بهتر از دو روش دیگر پاسخگو هستند.
شکل 3. ارتباط بین نوع ، ذات بحران و راههای مقابله با بحرانها
شکل 4. ارتباط بین نوع، ذات بحران و راههای مقابله
با عنایت به موارد گفته شده هدف کلی از این پژوهش تعیین علل و عوامل مؤثر بر آسیبپذیری با استفاده از مدل SVA و رویکرد مهندسی تابآوریResilience Engineering در یکی از ایستگاههای تقلیل فشار گاز شرکت ملی گاز ایران تعریف گردید تا بتوان با ارتقاء سطح ایمنی و تابآوری، ارائه خدمات پایدار این نعمت الهی را باعث شویم (9).
روش بررسی
این مطالعه توصیفی تحلیلی در سال 1395 با همکاری کارشناسان و نخبگان منتخب شرکت ملی گاز ایران(تیم VA) صورت گرفت. در این راستا جمعآوری اطلاعات گذشته مربوطه به حوادث، نقشههای P&ID، نتایج ارزیابی ریسک گذشته تاسیسات مشابه، بر اساس گامهای مدل SVA شکل گرفت و در اختیار تیم VA قرار داده شد. اعضای تیم VA نیز سعی شد با توجه به نیاز به تجربه و دانش در حوزههای بهرهبرداری، طراحی و مهندسی، ایمنی و محیط زیست انتخاب شوند. همچنین با عنایت به مشکل شدن جمعبندی نظرات در صورت زیاد شدن اعضای VA، اولویت در انتخاب افراد با چند تخصص مطابق با جدول 1 صورت گرفت.
جدول 1. لیست اعضای تیم VA
متخصص |
تجربه(سال) |
سطح تحصیلات |
سن (سال) |
تجربه کاری |
E1 |
9 |
دانشجوی دکتری محیط زیست |
38 |
عمران- محیط زیست |
E2 |
25 |
کارشناس ارشدمهندسی پدافندغیرعامل - طراحی |
48 |
ایمنی- پدافندغیرعامل و مدیریت بحران |
E3 |
15 |
کارشناس ارشد مکانیک |
44 |
طراحی و اجرا- ایمنی |
E4 |
13 |
کارشناس ارشد- مهندسی شیمی |
40 |
بهره برداری- ایمنی |
E5 |
26 |
کارشناس ارشد- مهندسی شیمی |
49 |
بازرسی- بهره برداری- آموزش HSE |
فازهای مطالعه بر اساس مدل SVA
روش SVA به عنوان یک روش توصیفی، تحلیلی و با استفاده از استنتاج گروهی، نسبت به شناسایی و اولویتبندی آسیبپذیریهای داراییها در برابر تهدیدات مختلف مطابق با فلوچارت (نمودار2) راهنمایی میکند.
روش SVA
همه داراییهای بحرانی شناسایی شده دارای اهمیت برابر نیستند لذا تیم VA اهمیت هر دارایی بحرانی را با عنایت به موارد ذکر شده در روش SVA، جدول راهنمای 2 و کاربرگ جدول شماره3 درجهبندی میکند.
جدول 2. راهنمای طبقهبندی اهمیت داراییها
مولفههای دارایی |
اهمیت |
دارایی با ارزش بسیار بالا، تاسیسات کاملا وابسته به دارایی است، میتواند سبب کشتار بسیار گردد، در ارائه خدمات وقفه طولانی ایجاد مینماید، پتانسیل زیان مالی بسیار سنگینی دارد، به یک تامین کننده وابسته است. |
4 |
دارایی با ارزش بالا، تاسیسات وابسته به دارایی است، میتواند سبب کشتار بسیار گردد، در ارائه خدمات وقفه نسبتاً طولانی ایجاد مینماید، پتانسیل زیان مالی بالایی دارد، تامینکنندگان محدودی دارد. |
3 |
دارایی با ارزش متوسط، تاسیسات وابستگی نسبی به دارایی دارد، نسبتاً میتواند سبب کشتار و وقف در ارائه خدمات گردد، پتانسیل زیان مالی متوسط دارد. |
2 |
دارایی با ارزش کم، تاسیسات وابستگی اندکی به دارایی دارد، نمیتواند سبب کشتار گردد، ارتباط نسبتاً کمی با ارائه خدمات دارد، پتانسیل زیان مالی کمی دارد. |
1 |
جدول 3. کاربرگ تعیین اهمیت دارایی
در این راستا تعیین وظایف بحرانی تجهیزات و تاسیسات مورد مطالعه، آنالیز پیامد حوادث، داراییهای فرآیندی، مواد سمی بسیار خطرناک، مواد فعالکننده یا پیشرانهای سلاحهای شیمیایی، سیستمهای بدون افزونگی (Redundancy)، نتایج آنالیز پیامد حوادث و حوادث بزرگ، مواردی که بتوانند باعث بروز خطاهای آبشاری، خطاهایی که کارایی کل سیستم را از بین میبرد، خطاهای معمول شوند، به شکل کلی سیستمهایی همچون سیستم الکتریسیته، سوختهای نفتی، گاز طبیعی، سیستمهای ارتباط از راه دور، سیستمهای حمل و نقل، منابع دادهها و اطلاعات آب آشامیدنی و فرایندی، خدمات اضطراری، سیستمهای کامپیوتری، سیستمهای مربوط به هوا، سیستمهای آتشنشانی و... از جمله اطلاعاتی است که لازم است در اختیار تیم VA قرار گیرد یا توسط ایشان بررسی گردد تا بتوان به درستی کاربرگ تعیین اهمیت داراییها را تکمیل نمود.
به مانند شناسایی داراییها و زیرساختهای بحرانی، لازم است فاکتور جذابیت داراییها در کاربرگ تعیین جذابیت داراییها (جدول شماره4) منعکس شده و نتیجتاً امتیاز دارایی با استفاده از رابطه زیر مشخص شود.
جدول 4. کاربرگ تعیین جذابیت دارایی ها
هدف بسیار جذاب- 5 هدف جذاب- 4 جذابیت متوسط برای حمله - 3 جذابیت کم- 2 بدون جذابیت- 1
لازم به ذکر است امتیاز جذابیت دارایی به نوع اثر(پتانسیل بیشترین تلفات، پتانسیل بیشترین آسیب و زیان اقتصادی به تاسیسات و شرکت، پتانسیل بیشترین آسیب و زیان اقتصادی به ناحیه جغرافیایی و پتانسیل بیشترین آسیب و زیان اقتصادی به زیرساختهای ملی) و نوع هدف (مناسب بودن مواد فرآیندی هدف برای یک اسلحه یا آسیب به مردم عادی و مطرح بودن نماد یا دارایی ملی) وابسته میباشد.
پس از تعیین امتیاز داراییها، میبایست تهدید هر دارایی جفت شود. بدین منظور ماتریس تعیین تهدیدات مرتبط با داراییها مطابق با جدول 5 در نظر گرفته شده و مشخص میسازد هر بحران بر کدام دارایی میتواند تاثیرگذار باشد.
شناسایی و ارزیابی تهدیدات به تشخیص تهدیدات واقعی و ارزیابی کنترلهای لازم برای مدیریت تهدیدات کمک میکند. بدین منظور جدول شماره 6 با در نظر گرفتن مرگ و میر، توقف یا آسیب به تاسیسات، محیط زیست و نیز احتمال بروز تهدید امتیاز مزبور را میسنجد.
جدول 5. ماتریس جفتسازی دارایی و تهدید
Heater |
شیرآلات قطع و وصل جریان |
پکیج بودرا کننده(Oderaizer) |
Turbine meter |
Safety valve |
Regulator |
Shut off valve |
Filter Separator |
Header و خطوط لوله روزمینی |
شیر ورود و خروجی به ایستگاه |
Isolation joint (i.g) |
دارایی ها
تهدیدات |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
بهرهبرداری در شرایط خاص (مانند افت شدید فشار گاز)، |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
انفجار/ آتشسوزی |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
قطع برق |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
نشت مواد خطرناک |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
از دست رفتن مواد اولیه یا ورودیها |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
کمبود منابع انرژی یا سوخت |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
فرو ریختن، نشست و سقوط ساختمان ها یا تاسیسات |
جدول 6. کاربرگ نمرهدهی تهدیدات صنعتی
شرکت ملی گاز ایران |
واحد:تقلیل فشار گاز |
امتیاز |
احتمال رخداد |
میانگین
|
خسارت زیست محیطی |
خسارت مالی |
توقف تولید |
مرگ و میر |
تهدید |
|
|
|
|
|
|
|
بهرهبرداری در شرایط خاص (مانند افت شدید فشار گاز)، |
|
|
|
|
|
|
|
انفجار/ آتش سوزی |
|
|
|
|
|
|
|
قطع برق |
|
|
|
|
|
|
|
نشت مواد خطرناک |
|
|
|
|
|
|
|
از دست رفتن مواد اولیه یا ورودیها |
|
|
|
|
|
|
|
گرفتگی یا مسدود شدن خطوط |
با عنایت به اینکه در این مقاله رویکرد تنها تهدیدات صنعتی در نظر گرفته شده بود، بجای کار برگ شناسایی تهدیدات ( که عمدتاً برداشت از آن تهدیدات امنیتی و انسان ساز میباشد) کاربرگ شناسایی تهدیدات صنعتی پس از ترجمه فرمها و رفع اشکالات مربوط به ترجمه و اصلاح آنها توسط پنل خبرگان بومی شده، تکمیل گردید.
جهت آنالیز آسیبپذیری، آخرین امتیاز مربوط به کنترلهای موجود نیز شناسایی و به محاسبات امتیاز تهدیدات و داراییها اضافه میگردد.
از نظر SVA کنترلهای حفاظتی لازم است رفتارهای زیر را دنبال کنند:
- بازداشتن (DETER) هر بحران تا جایی که امکان دارد.
- شناسایی کردن (DETECT) هر بحران اگر رخ داد.
- به تاخیر انداختن (DELAY) منشا بحران تا آگاهی یافتن گروههای مقابله با بحران .
- پاسخ دادن (RESPOND) خنثی نمودن بحران با تخلیه، رفتن در پناهگاه، تماس با مراکز معین و امدادرسان، کنترل نشت و...
با توجه به موارد گفته شده ارزیابی آسیبپذیری با استفاده ازکاربرگ ارزیابی آسیبپذیری (جدول شماره7) تکمیل میگردد. گفتنی است به منظور ارزیابی اثربخشی کنترلهای موجود در صورتی که کنترلها کاملا موثر 1،کنترلها موثر2، کنترلها نسبتا موثر 3، کنترلها کمیموثر 4 و بدون کنترلهای موثر را 5 امتیازدهی شدند و نهایتاً امتیاز نهایی آسیبپذیری با استفاده از رابط ذیر بدست آمد (8).
همانطور که در مقدمه اشاره گردید با عنایت به راهکارهای معرفی شده در مطالعات استربنز(Sterbenz)، کستت(Castet)، مدل ارائه شده دفتر نخست وزیر انگلستان و... و نیز با استفاده از نظر و تجارب خبرگان، راهکار ارتقای ایمنی سیستم بر اساس رویکرد مهندسی تابآوری مطابق با نمودار 3 تعیین شد و مقرر گردید تیم VA از آنها جهت کاهش ریسک آسیبپذیری تجهیزات استفاده کند (10).