Diapositiva 1

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Università degli studi di Firenze
Gruppo 6 Analisi di sicurezza di un sistema di
controllo di pressurizzazione e sgancio delle
mascherine con ossigeno
Studenti Marco Montagni Alessio Farina Lorenzo
Giuseppi Jacopo Casini Alessandro Ussi
Firenze 21/10/2011
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Dati di partenza

• Le prestazioni richieste dal committente
  prevedono
• SIL3
• Tasso di guasto precalcolato di ogni
  sottosistema ?810(-3)
• Richiesta almeno una configurazione 1oo2D nel
  sistema

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La sicurezza per la respirazione
La respirazione degli esseri viventi
Con pressione atmosferica standard e percentuale
di ossigeno standard
Con pressione atmosferica ridotta e percentuale
di ossigeno maggiore
Sistema di pressurizzazione funzionante
Sistema di pressurizzazione guasto
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Descrizione del sistema

• Composizione
• N2 sensori allinterno della fusoliera uno a
  poppa e uno a prua
• N2 microprocessori per il logic solver
• N2 attuatori per il rilascio della mascherina
  per ossigeno

Guasto falla o pressurizzazione
Funzionamento
I sensori misurano la pressione allinterno della
fusoliera e non rientra nei margini di sicurezza
Regolare
I due sensori misurano la pressione allinterno
della fusoliera, monitorandolo continuamente, e
rientra nei margini di sicurezza
Il sistema risponde in un tempo ragionevole ed
espelle le mascherine per approvvigionamento di
ossigeno
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Architettura utilizzata
Implementazione dellarchitettura utilizzata
allinterno del sistema di diagnostica e sicurezza
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Ipotesi di lavoro

• Il sistema di sicurezza progettato presenta i
  seguenti caratteristiche
• Come suggerito dalla norma CEI 61508-6 2011-02
  si considera il sistema suddiviso nei tre
  sottosistemi Sensoristica, Logica controllo,
  Attuatori
• Si considera che la pressione sia uniforme
  allinterno della carlinga
• Si ipotizza che sia stata fatta unanalisi
  FMECA/FMEA
• La parte di logica di controllo costituita da 2
  microcontrollori posti in luoghi diversi
• Cavi divisi in canaline diverse
• Due attuatori in parallelo.
• Il vano che contiene il sistema logica è
  accessibile solo da personale qualificato
• Il sistema di sicurezza lavora con unalta
  frequenza dei test di diagnostica

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Valori del PFHSYS

• Valori di PFH Forniti dal committente
• SIL3 ? 110(-8) lt PFH lt 110(-7)
• Si considera caso proof test interval 25 ore
  (caso migliore)

PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS
? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore
DC MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h
\ 0,5 1 2 4 6 8 16
0,4 7,720E-04 8,113E-04 8,898E-04 1,047E-03 1,204E-03 1,361E-03 1,989E-03
0,5 6,677E-04 7,028E-04 7,730E-04 9,134E-04 1,054E-03 1,194E-03 1,756E-03
0,6 5,854E-04 6,154E-04 6,754E-04 7,953E-04 9,153E-04 1,035E-03 1,515E-03
0,65 5,526E-04 5,797E-04 6,339E-04 7,421E-04 8,504E-04 9,587E-04 1,392E-03
0,75 5,038E-04 5,244E-04 5,654E-04 6,475E-04 7,296E-04 8,117E-04 1,140E-03
0,85 4,774E-04 4,905E-04 5,165E-04 5,687E-04 6,208E-04 6,729E-04 8,814E-04
0,9 4,727E-04 4,816E-04 4,994E-04 5,351E-04 5,708E-04 6,065E-04 7,493E-04
0,95 4,735E-04 4,781E-04 4,873E-04 5,056E-04 5,239E-04 5,422E-04 6,155E-04
0,99 4,783E-04 4,792E-04 4,811E-04 4,848E-04 4,885E-04 4,923E-04 5,072E-04
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Analisi dei valori di PFH e SIL
Le richieste del committente non sono state
soddisfatte in termini di sicurezza. Il tasso di
guasto dei sottosistemi, non permettono di
ottenere il SIL3.
Possibile soluzione
Identificazione delle parti deboli del sistema
Valutazione dei parametri che influenzano in modo
significativo lanalisi
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Soluzioni
PER OTTENERE UN SIL3
Variare e diminuire il tasso di guasto
Variare larchitettura
Variare K
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La variazione di K il decisore
Il parametro K identifica la possibilità di
sbaglio del decisore
Con K 0,999 non sono adeguati alle richieste
PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS
? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 8 exp(-3) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore
DC MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h
\ 0,5 1 2 4 6 8 16
0,4 5,896E-04 6,289E-04 7,074E-04 8,645E-04 1,022E-03 1,179E-03 1,807E-03
0,5 4,397E-04 4,748E-04 5,450E-04 6,854E-04 8,258E-04 9,662E-04 1,528E-03
0,6 3,118E-04 3,418E-04 4,018E-04 5,217E-04 6,417E-04 7,616E-04 1,241E-03
0,65 2,562E-04 2,833E-04 3,375E-04 4,457E-04 5,540E-04 6,623E-04 1,095E-03
0,75 1,618E-04 1,824E-04 2,234E-04 3,055E-04 3,876E-04 4,697E-04 7,982E-04
0,85 8,984E-05 1,029E-04 1,289E-04 1,811E-04 2,332E-04 2,853E-04 4,938E-04
0,9 6,227E-05 7,119E-05 8,904E-05 1,247E-04 1,604E-04 1,961E-04 3,389E-04
0,95 4,032E-05 4,490E-05 5,406E-05 7,239E-05 9,071E-05 1,090E-04 1,823E-04
0,99 2,681E-05 2,775E-05 2,962E-05 3,336E-05 3,710E-05 4,084E-05 5,581E-05
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Cambio di configurazione
Calcolo del PFH con configurazione 1oo3
PFHSYS 1oo3 PFHSYS 1oo3
ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore
DC MRTMTTR h
\ 0,5
0,4 1,491E-04
0,5 1,174E-04
0,6 8,933E-05
0,65 7,646E-05
0,75 5,260E-05
0,85 3,069E-05
0,9 2,026E-05
0,95 1,006E-05
0,99 2,004E-06
SIL-1
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Tasso di migliore
Trovando componenti con tasso di guasto che ci
garantiscono un MTBF nellordine di 105 ore e
con un decisore di bassa qualità (K0,98)
PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS PFHSYS
? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore ? 1 10(-5) h-1 ßS/FE2 ßLS 1 T1 25 ore
DC MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h MRTMTTR h
\ 0,5 1 2 4 6 8 16
0,4 3,907E-07 3,908E-07 3,909E-07 3,911E-07 3,914E-07 3,916E-07 3,926E-07
0,5 4,255E-07 4,256E-07 4,257E-07 4,259E-07 4,261E-07 4,263E-07 4,272E-07
0,6 4,603E-07 4,604E-07 4,605E-07 4,607E-07 4,609E-07 4,610E-07 4,618E-07
0,65 4,778E-07 4,778E-07 4,779E-07 4,781E-07 4,782E-07 4,784E-07 4,791E-07
0,75 5,126E-07 5,127E-07 5,127E-07 5,129E-07 5,130E-07 5,131E-07 5,136E-07
0,85 5,476E-07 5,476E-07 5,476E-07 5,477E-07 5,478E-07 5,479E-07 5,482E-07
0,9 5,650E-07 5,650E-07 5,651E-07 5,651E-07 5,652E-07 5,652E-07 5,655E-07
0,95 5,825E-07 5,825E-07 5,825E-07 5,826E-07 5,826E-07 5,826E-07 5,827E-07
0,99 5,965E-07 5,965E-07 5,965E-07 5,965E-07 5,965E-07 5,965E-07 5,965E-07
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Ottenere un SIL 4
PFHSYS 1oo3 PFHSYS 1oo3
ßS/FE2 ßLS 1 ?10-5 T1 25 ore ßS/FE2 ßLS 1 ?10-5 T1 25 ore
DC MRTMTTR h
\ 0,5
0,4 1,500E-07
0,5 1,250E-07
0,6 1,000E-07
0,65 8,750E-08
0,75 6,250E-08
0,85 3,750E-08
0,9 2,500E-08
0,95 1,250E-08
0,99 2,500E-09
ßS/FE5 ßLS 2 ?1o-5 T1 25 ore ßS/FE5 ßLS 2 ?1o-5 T1 25 ore
DC MRTMTTR h
\ 0,5
0,4 3,600E-07
0,5 3,000E-07
0,6 2,400E-07
0,65 2,100E-07
0,75 1,500E-07
0,85 9,000E-08
0,9 6,000E-08
0,95 3,000E-08
0,99 6,000E-09
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Valori PFH con K0,999
DC
SIL1
SIL2
SIL3
SIL4
PFH
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Conclusioni
In base ai risultati ottenuti la richiesta del
committente può essere soddisfatta incorporando i
suggerimenti ottenuti con lanalisi migliorando
quindi i vari sottosistemi.