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Sicherheitsinstrumentierte Funktionen: Ausfallwahrscheinlichkeit bei Bedarf und Testabdeckungsfaktoren

Das Verständnis der Testabdeckungsfaktoren ist von entscheidender Bedeutung, da sie Aufschluss darüber geben, wie effektiv Sicherheitsprüfungen potenzielle Probleme in komplexen Systemen, wie z. B. industriellen Prozessen oder kritischen Anlagen, erkennen können, was letztendlich zu einem sichereren Betrieb und zur Sicherheit aller Beteiligten beiträgt.

31. Oktober '23

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Sicherheitsgerichtete Funktionen (SIFs) sind kritische Komponenten eines sicherheitsgerichteten Systems (SIS). Sie sind dazu bestimmt, Risiken in industriellen Prozessen zu verringern oder abzuschwächen. Ein Maß zur Bewertung der Zuverlässigkeit einer SIF bei der Erfüllung ihrer Sicherheitsfunktion im Bedarfsfall ist die Ausfallwahrscheinlichkeit (Probability of Failure on Demand, PFD). Bei der Berechnung der PFD eines SIF müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter Ausfallraten, Systemkonfiguration, Diagnoseabdeckung, Proof-Test-Intervall und Testabdeckungsfaktoren. In diesem Blogbeitrag werden wir die Testabdeckungsfaktoren und ihre Bedeutung für die Berechnung der PFDs untersuchen.

Was ist ein Testabdeckungsfaktor?

Der Testabdeckungsfaktor spiegelt die Wirksamkeit der Test- und Wartungsaktivitäten bei der Erkennung und Verhinderung von Fehlern innerhalb des SIF wider. Er quantifiziert die Wahrscheinlichkeit, dass ein Diagnosetest einen gefährlichen Fehler entdeckt, bevor dieser die Leistung des SIF beeinträchtigt. Die Testabdeckung wird in der Regel als Prozentsatz ausgedrückt und reicht von 0% (keine Testabdeckung) bis 100% (perfekte Testabdeckung).

Auto-Analogie

Stellen Sie sich vor, Sie müssten Ihr Auto einmal im Jahr zur Inspektion in die Werkstatt bringen. Das ist wie ein routinemäßiger Gesundheitscheck für Ihr Fahrzeug, um sicherzustellen, dass es für Sie und Ihre Familie sicher ist. Bei dieser Inspektion überprüfen die Mechaniker verschiedene Sicherheitseinrichtungen Ihres Fahrzeugs, wie Sicherheitsgurte, Bremsen, Beleuchtung, Ölstand, Reifen und Blinker. Dabei wird überprüft, ob diese Sicherheitsmechanismen noch wie vorgesehen funktionieren und ob es keine versteckten Probleme gibt, die Ihre Sicherheit beim Fahren gefährden könnten.

Nehmen wir an, Ihr Auto verfügt über insgesamt 10 Sicherheitsmerkmale, die Sie schützen sollen, falls unterwegs etwas schiefgeht. Bei der Inspektion kann der Mechaniker die Funktionstüchtigkeit von 9 dieser Sicherheitsmerkmale testen und überprüfen. Es gibt jedoch ein Sicherheitsmerkmal, das er in der Werkstatt nicht überprüfen kann.

In diesem Szenario können wir sagen, dass der Testabdeckungsfaktor der jährlichen Inspektion, bei der 9 von 10 sicherheitsrelevanten Merkmalen auf versteckte Probleme überprüft werden, 90 % beträgt. Dieser Prozentsatz gibt an, wie umfassend die Inspektion die Sicherheitsmechanismen Ihres Fahrzeugs bewertet und dazu beiträgt, dass Sie unbesorgt fahren können.

Das Verständnis der Testabdeckungsfaktoren ist von entscheidender Bedeutung, da sie Aufschluss darüber geben, wie effektiv Sicherheitsprüfungen potenzielle Probleme in komplexen Systemen, wie z. B. industriellen Prozessen oder kritischen Anlagen, erkennen können, was letztendlich zu einem sichereren Betrieb und zur Sicherheit aller Beteiligten beiträgt.

Wie wirkt sich ein Testabdeckungsfaktor auf die SIF PFD-Berechnungen aus?

Wenn der Test Coverage Factor hoch ist (nahe 100 %), bedeutet dies, dass die Diagnosetests und Wartungsverfahren bei der Erkennung und Verhinderung gefährlicher Ausfälle sehr effektiv sind. In diesem Fall wird die PFD des SIF reduziert, da die Wahrscheinlichkeit, dass ein gefährlicher Fehler unentdeckt bleibt, gering ist. Ein hoher Test Coverage Factor führt zu einem niedrigeren PFD, was für die Sicherheit wünschenswert ist.

Umgekehrt deutet ein niedriger Testabdeckungsfaktor darauf hin, dass die Diagnosetests und Instandhaltungsverfahren weniger wirksam sind, um gefährliche Ausfälle zu erkennen und zu verhindern. In solchen Situationen ist der PFD des SIF höher, da die Wahrscheinlichkeit, dass ein gefährlicher Fehler unentdeckt bleibt, größer ist. Ein niedriger Test Coverage Factor führt zu einem höheren PFD, was für die Sicherheit unerwünscht sein kann.

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