A lógica é simples: como você pode maximizar os resultados de algum processo se você não sabe a situação atual?

Imagine você com um filho matriculado em uma escola. Você iria acompanhar os resultados dele mensalmente ou deixaria para descobrir tudo no final do ano? Claramente, se não acompanhar, no final pode aparecer a bomba que ele reprovou.

Portanto, todo o investimento anual seria desperdiçado, mas que poderia ser evitado se houvesse um acompanhamento. Da mesma maneira isso ocorre se não houver um monitoramento do sistema de alarmes.

A diferença entre as situações é que com seu filho eventualmente você descobrirá que ele reprovou. Já na segunda situação, você pode continuar tendo perdas financeiras e nem descobrir o motivo, pois não existe algo que te alerte sobre isso.

Logo, para que você tenha total controle sob o seu sistema de alarmes e descubra onde estão os pontos críticos de alarmes da sua indústria, é necessário começar a monitorar. Para isso, a melhor forma de monitorar o sistema de alarmes é através de um sistema de gerenciamento de alarmes.

O assunto trabalhado aqui tem como finalidade oferecer os insumos necessários para que você otimize o seu processo. Caso ainda não tenha um processo definido, também será útil para que você realize um diagnóstico da sua situação atual.

Apresentaremos então os padrões internacionais de normas como ISA 18.2 e EEMUA 191 para que você faça um benchmarking e compare com os resultados obtidos no seu diagnóstico.

1. Quanto um operador consegue suportar?

Se um operador conseguisse lidar com milhares de alarmes por dia, não teria necessidade de um gerenciamento de alarmes. Como eles não conseguem, a pergunta é: até quanto eles conseguem suportar?

Por isso, foram realizadas pesquisas para entender os problemas de fatores humanos envolvidos na resposta de alarmes. A resposta de alarmes não é um processo automatizado, é um processo que envolve pensar e analisar. As etapas envolvidas são:

1- Detectar o alarme;

2- Silenciar/Reconhecer o alarme;

3- Navegar para a tela apropriada para entender o contexto do processo no qual o alarme faz parte;

4- Verificar que o alarme está válido e não com mal funcionamento;

5- Analisar a situação do processo para determinar a causa do alarme e decidir a ação corretiva apropriada. Dependendo da situação pode ser necessário consultar alguém;

6- Implementar a ação escolhida, que pode ser de diversas maneiras, como implementar por si só ou pedir para que outros realizem a ação corretiva;

7- Continuar a monitorar o sistema e garantir que a ação tomada corrija a situação.

Dessa forma, claramente percebemos que essas etapas não podem ser realizadas instantaneamente. Por isso, todos os KPI’s e métricas do desempenho do sistema de alarmes levaram em consideração a capacidade humana do operador.

Além disso, também foram realizadas pesquisas nas grandes indústrias para entender melhor qual era o comportamento padrão deste processo. 

Por fim, a melhor maneira de calcular esses KPIs a fim de maximizar o desempenho do sistema de alarmes é através de um sistema de gerenciamento de alarmes. Pois o operador terá acesso a dados mais precisos que irão facilitar o seu trabalho.

2. Key Performance Indicators (KPIs)

Falamos da capacidade humana do operador para que vocês entendessem o que foi levado em consideração na hora de formular esses indicadores. Agora vamos falar realmente sobre o que vocês devem mensurar para maximizar o desempenho.

Key Performance Indicator significa indicador chave de desempenho. Os indicadores chaves impactam diretamente no desempenho do sistema de alarmes e mostram se a sua estratégia para determinado processo está seguindo conforme o planejado.

A seguir, a tabela sintetiza os principais KPIs que devem ser monitorados no sistema de alarmes. Essa tabela foi extraída da norma ISA 18.2.

Talvez, quando você diagnosticar a situação da sua indústria, tome um susto por encontrar um número bem mais elevado que o determinado. Tome cuidado, será que todos esses alarmes são realmente alarmes?

Entender o que de fato é um alarme industrial pode ser o começo de tudo para um saneamento do sistema de alarmes.

Agora vamos explicar o que consiste cada um desses indicadores. Vale lembrar que esses valores são com base em 30 dias e por cada operador. Imagine você ter que acompanhar todos esses dados manualmente?

É um trabalho exaustivo que seria facilitado para o operador através de um sistema de gerenciamento de alarmes.

Alarmes anunciados por dia

A análise mais importante também é a mais simples da performance do sistema de alarmes. Basta saber a quantidade de alarmes que são anunciados por dia por cada operador. É um ótimo indicador para saber o quão confiável é o seu sistema de alarmes.

Muitas indústrias costumam ter mais de mil alarmes por dia. Levando em conta que o máximo gerenciável são de 288, então com certeza o operador não conseguirá operar adequadamente o processo com as informações fornecidas.

Por isso, ele irá buscar informações de outras maneiras bem menos eficientes que não foram projetadas para tal. Consequentemente, isso acaba levando a uma atuação mais frequente do sistema de segurança (trip) causando perdas financeiras.

É nessa situação que um sistema de gerenciamento de alarmes pode auxiliar fornecendo as informações precisas através de cálculos eficientes dos KPIs.

Alarmes anunciados por hora/período de 10 minutos seguem o mesmo raciocínio, são apenas bases de cálculo diferentes. Porém, a base por período de 10 minutos é a mais importante e mais utilizada, por isso os outros KPI’s seguem ela.

Se você mensurar apenas a quantidade de alarmes por dia, você pode mascarar seu real resultado. Podem existir intervalos de 10 minutos dentro de um dia que a quantidade de alarmes foi excessiva, enquanto outros intervalos praticamente não teve alarmes.

A média final do dia pode estar dentro do limite gerenciável. Porém, pode existir pelo menos um período de 10 minutos dentro desse dia que ultrapassou o limite gerenciável. Dessa forma, esse alarme perdido pode causar grandes impactos negativos na indústria.

Percentual de períodos de 10 minutos com incidência superior a 10 alarmes

Esse indicador apresenta que do total de períodos de 10 minutos em uma base de 30 dias, apenas 1% pode ter uma incidência superior a 10 alarmes.

Ou seja, como 30 dias possui 4.320 intervalos de 10 minutos, no máximo aproximadamente 43 intervalos (1%) podem ter incidência superior a 10 alarmes.

O percentual de horas com incidência superior a 30 alarmes também segue o mesmo raciocínio.

Número máximo de alarmes em um período de 10 minutos

Para ter um bom sistema de alarmes, o número máximo de alarmes em um período de 10 minutos deve ser de no máximo 10. Pelas pesquisas realizadas, esse é o máximo que um operador consegue gerenciar nas suas limitações humanas.

Este indicador procura dimensionar a carga de alarmes aos operadores em situação de distúrbio na planta. Em distúrbio o número de alarmes costuma aumentar bastante.

Por isso, esse indicador complementa a taxa média de alarmes pois, de nada adianta que a média apresente um sistema de alarmes consistente se quando a planta entra em estado de distúrbio ela se torna ingerenciável.

Percentual de tempo que o sistema de gerenciamento de alarmes permanece em condição de avalanche

É considerado que o sistema está em condição de avalanche quando, em um período de 10 minutos, mais de 10 alarmes são sinalizados e só termina quando a taxa cai para menos de 5 alarmes por 10 minutos.

O recomendado é que apenas em 1% do tempo de funcionamento o sistema de alarmes esteja em condição de avalanche.

Uma condição de avalanche pode durar por horas e pode tornar situações de processos difíceis muito piores. Você pode ler mais sobre como evitar este tipo de problema na sua indústria aqui.

Contribuição percentual dos 10 alarmes mais frequentes em relação ao total de alarmes

Esse indicador apresenta que o total de alarmes dos 10 alarmes mais frequentes tem que ser no máximo 5% em relação ao total de alarmes de todo o sistema. O ideal é que se mantenha esse percentual com planos de ação para corrigir as deficiências.

Comparando a sua situação atual com esse indicador, permite que você identifique na hora quem são os principais bad-actors (vilões). Pois, comumente eles são responsáveis por uma parcela bem expressiva do total de alarmes.

Identificando os mais frequentes e ajustando-os, permite que você otimize em grande escala seu sistema.

Quantidade de alarmes intermitentes (chattering ou fleeting alarms)

Alarme intermitente é o tipo de alarme que transita entre o estado de anunciação e o estado normal em um período curto de tempo. Um bom parâmetro para classificá-lo como chattering é de sinalizar três vezes em apenas um minuto.

O ideal é que esse indicador seja zero, pois é um dos piores contribuidores para a carga de alarmes. Qualquer ocorrência desse tipo de alarme devem ser criados planos de ação para corrigir.

Quantidade de alarmes obsoletos (stale ou long standing alarms)

Alarmes obsoletos são alarmes que permanecem ativos continuamente por longos períodos de tempo, geralmente 24h. Na maioria das vezes esse tipo de alarme nem representa uma situação anormal de fato.

O ideal nesse indicador é que se tenha menos de cinco em qualquer dia, com planos de ação para corrigir qualquer ocorrência.

Distribuição da prioridade de alarmes

É muito comum nas indústrias que não gerenciam alarmes que a maioria dos alarmes se encaixem como prioridade alta, crítica ou até mesmo nem tenha o conceito de prioridade implementado.

Isso reflete em um péssimo desempenho do sistema de alarmes. Para rever esse problema, indicamos o nosso artigo sobre priorização de alarmes para que você entenda a melhor forma de priorizar seus alarmes.

As normas indicam que se deve trabalhar com três prioridades, apenas. O ideal é que aproximadamente 80% seja prioridade baixa, 15% média e 5% alta. É exatamente o contrário do que se observa normalmente.

Supressão não autorizada de alarmes

A supressão de alarmes é o ato de desligar temporariamente um alarme. Muitas vezes é realizada pela própria operação, quando por exemplo, um equipamento precisa ser desligado para manutenção.

No entanto, é importante que essas supressões sejam gerenciadas para evitar que os alarmes sejam suprimidos sem um plano e de forma descontrolada.

Alarmes suprimidos (shelving alarms) possuem ação iniciada pelo operador para suprimir temporariamente um alarme, com mecanismos de controle para remoção desta supressão.

É preciso tomar muito cuidado com essa supressão, pois ela deve ser temporária. Pode acontecer do equipamento ou sistema monitorado pelo alarme suprimido voltar a operar e o alarme ainda continuar suprimido para o operador.

Se isso acontecer, ele não identificará qualquer situação de anormalidade, podendo causar incidentes ou perdas financeiras, perda de especificação do produto e até perdas por paradas não programadas.

O ideal é que nenhum alarme seja suprimido sem um mecanismo de autorização e controle. Um procedimento/metodologia de supressão deve ser definido e documentado na filosofia de alarmes.

Mudança não autorizada de atributos de alarmes

Segue a mesma linha de raciocínio da supressão de alarmes. O recomendado é que nenhum atributo de alarme seja modificado sem ter um procedimento padrão de autorização ou gestão de mudança. Esse procedimento também deve constar na filosofia de alarmes.

Essa mudança deve ocorrer no processo de racionalização de alarmes que deve ser aplicado periodicamente, junto da auditoria, como forma de otimizar o processo de gerenciamento de alarmes.

3. Níveis de performance do sistema de gerenciamento de alarmes

Depois de entender mais sobre os KPIs para mensurar a performance do sistema de alarmes, você pode se perguntar: “Com todos esses dados, em qual contexto minha indústria se encaixa atualmente?”.

É com base nessa pergunta que a EEMUA 191 apresenta os níveis de performance de um sistema de alarmes. A figura abaixo, da EEMUA, leva em consideração 3 KPIs para você identificar o nível de performance da sua indústria de forma qualitativa.

Os cinco níveis são descritos de acordo com o que foi mensurado nos KPIs. No topo do gráfico avalia a % de tempo que a taxa de alarmes está fora da margem aceitável. Na lateral esquerda mede-se a taxa média de alarmes. Embaixo expressa a taxa máxima de alarmes.

Através do cruzamento desses KPIs primários a EEMUA 191 propõe uma avaliação do nível de performance da sua planta.

Para entender um pouco mais do que cada nível representa vamos apresentar as principais características de cada um. Os cinco níveis do menos estável para o mais estável, são: sobrecarregado, reativo, estável, robusto e preditivo.

4.1- Sobrecarregado (Overloaded)

Esse nível é o de pior desempenho do sistema de alarmes dentre os demais. Quando o sistema de alarme está sobrecarregado, ele se torna mais um obstáculo para o operador do que uma ferramenta de ajuda.

Esse nível de performance é caracterizado pelos seguintes fatores:

• Uma contínua alta taxa de alarmes, com rápido decaimento do desempenho durante perturbações no processo;
• O sistema de alarme é difícil de utilizar durante operação normal e na prática é ignorado quando a planta está em estado de distúrbio;
• Baixa confiabilidade do operador no sistema de alarme, o qual é frequentemente ignorado por longos períodos de tempo;
• Dificuldade/impossibilidade em distinguir alarmes importantes dos menos importantes. O sistema de alarme dá pouco ou nenhum aviso avançado de perturbações na planta;
• Muitos alarmes não tem sentido ou são pouco relevantes (bad-actors);
• Alarmes são frequentemente suprimidos pelo operador por serem incômodos e frequentemente esquecidos;
• A documentação e o controle de supressão de alarmes não é confiável.

4.2- Reativo

Um sistema de alarmes reativo apresenta uma melhora comparado ao sobrecarregado, porém a taxa de pico durante situações de distúrbio ainda é ingerenciável. O sistema de alarme ainda é uma distração para o operador na maior parte do tempo.

O nível reativo é caracterizado pelos seguintes fatores:

• É mais estável e utilizável durante operação normal, porém é praticamente inútil quando a planta está em estado perturbado;
• O operador reage mais para a taxa de novos alarmes ao invés dos detalhes de cada alarme;
• A priorização de alarmes é conhecida por não ser confiável, mas tem algum uso;
• O sistema de alarmes fornece algum aviso prévio de perturbação na planta;
• Alguns alarmes ainda são sem sentido ou pouco relevante, contribuindo para o nível geral de ruído;
• A supressão de alarmes é melhorada mas ainda não está sob controle sistemático.

4.3- Estável

O estável é um sistema de alarmes bem definido para operação normal, mas ainda possui problemas quando a planta está em estado de distúrbio. Os bad-actors são resolvidos e estão sob controle sistemático. O problema continua sendo picos de alta taxa de alarme.

O nível estável é caracterizado pelos seguintes fatores:

• O sistema de alarme é confiável em operação normal, fornecendo aviso prévio de distúrbio na planta iminente, mas é menos útil quando em estado de distúrbio;
• Os operadores estão confiantes na melhoria da priorização de alarmes, reagindo rápido e consistentemente à eles;
• Todos os alarmes são relevantes e possuem resposta definida;
• Supressão de alarmes e o gerenciamento de mudanças (etapa do gerenciamento de alarmes) são completamente controlados.

4.4- Robusto

Neste nível as taxas máxima e média de alarmes estão sob controle para cenários operacionais previsíveis da planta.

São utilizadas tecnologias para acompanhamento e melhora do desempenho do sistema de alarmes em tempo real, como um sistema de gerenciamento de alarmes.

O nível robusto é caracterizado pelos seguintes fatores:

• O sistema de alarmes é confiável em qualquer estado da planta, tanto normal quanto em perturbação;
• Os operadores possuem um alto grau de confiança no sistema de alarmes e possui tempo para detectar e entender todos os alarmes;
• A configuração do sistema de alarmes não está sujeita a mudanças sem aviso prévio. Qualquer mudança deve passar por um procedimento padrão previamente definido.

4.5- Preditivo

É o nível de performance ideal do sistema de alarmes, seguindo todas as considerações explícitas na ISA 18.2 e EEMUA 191. Aqui o sistema de alarmes consegue prever o futuro estado de planta e adaptar as configurações para a necessidade do momento.

Seria ótimo para qualquer indústria, porém precisaria de tecnologias que vão além de um sistema de gerenciamento de alarmes. O nível preditivo seria caracterizado pelos seguintes fatores:

• O sistema de alarmes seria estável em todos os momentos e forneceria ao operador a informação certa no tempo certo para evitar distúrbios na planta ou minimizar qualquer impacto;
• Alarmes avisariam potenciais situações adversas muito antes delas ocorrerem utilizando análises sofisticadas e algoritmos.
• Mecanismos automáticos garantiriam que alarmes importantes não seriam perdidos pelo operador.

5. Análise do sistema de alarmes a partir de um sistema de gerenciamento de alarmes

Como já discutimos anteriormente, é humanamente impossível conseguir gerenciar todos os alarmes de uma indústria manualmente. Por isso, é altamente recomendado o uso de ferramentas que otimizem o processo de gerenciamento de alarmes.

Uma dessas ferramentas é um sistema de gerenciamento de alarmes que permite que você consiga sair de um nível sobrecarregado para um de maior estabilidade.

Além disso, fornece ao operador maior segurança nas suas tomadas de decisões, pois ele terá acesso à informações mais precisas do seu sistema.

É possível também fazer uma consulta histórica da sua indústria com um sistema de gerenciamento de alarmes. Um software de gerenciamento de alarmes permite que você tenha acesso a dados de semanas, meses e até anos atrás.

Com todos os KPIs disponibilizados em uma única ferramenta, fica mais fácil para identificar os problemas da planta e tomar as medidas corretivas necessárias.

Um dos softwares no mercado que atua como sistema de gerenciamento de alarmes é o da Logique Sistemas, compatível com todos os indicadores apresentados neste artigo, como sugerem as normas ISA 18.2 e EEMUA 191, além de uma série de outras análises.

Você pode conhecer mais sobre o BR-AlarmExpert aqui.

Conclusão

Se você leu até aqui, com certeza está mais preparado para otimizar a performance do seu sistema de alarmes. O nosso objetivo é que você tenha mais conhecimento sobre o que mensurar e possa fazer um diagnóstico atual da situação da sua indústria.

Podemos concluir que o trabalho de um operador pode ser facilmente otimizado com um sistema de gerenciamento de alarmes. Claramente, softwares realizam cálculos exaustivos com maior eficiência que a capacidade humana.

Quer se aprofundar ainda mais na prática de gerenciamento de alarmes? Não deixe de acessar o nosso ebook gratuito sobre o Guia Completo de Gerenciamento de Alarmes.

Enfim, se ficou qualquer dúvida sobre o desempenho de um sistema de alarmes pode falar comigo através do matheus.romano@logiquesistemas.com.br. Ficarei muito feliz em ajudar! Caso queiram conhecer como um sistema de gerenciamento de alarmes funciona na prática, também posso ajudá-los! 

Se você conhece algum colega que adoraria ler esse conteúdo, compartilhe com ele, pois acreditamos que conteúdo de valor deve ser compartilhado.

Assim, você pode ler as principais ideias de uma norma de quase 200 páginas de maneira rápida.

A EEMUA 191 é o principal guia base sobre sistemas de alarmes industriais, desde o seu projeto, até o gerenciamento e aquisição. Assim, o objetivo dela é tornar os sistemas de alarmes melhores, mais fáceis de utilizar, seguros e com melhor custo benefício.

O guia foi criado pela EEMUA (Engineering Equipment and Materials Users Association). A associação auxilia na melhora da segurança, meio ambiente e desempenho de operações industriais de maneira viável e com o mais baixo custo.

Este guia foi então produzido baseado no que algumas indústrias líderes estão fazendo, uma vez que os sistemas de alarmes possuem um papel importante para as mesmas. Eles atuam na prevenção, controle e na atenuação dos efeitos de situações de anormalidade no processo.

Sistemas que não funcionam bem podem causar danos muito sérios. O maior exemplo é o da refinaria Milford Haven (Reino Unido), que causou prejuízo estimado em 48 milhões de euros por danos na planta, além do prejuízo pela perda de produção.

Para uma melhor compreensão do blog post, indicamos que você leia também este artigo sobre alarme industrial. Isso porque o conceito será bem trabalhado durante a norma.

Aqui você poderá ler os seguintes tópicos sobre sistemas de alarmes:

• O que é a filosofia
• O processo de planejamento
• Como reduzir riscos e aumentar a confiabilidade
• Como configurar e priorizar corretamente
• Mensurando o desempenho

Filosofia do Sistema de Alarmes de acordo com a EEMUA 191

Para um excelente planejamento de sistema de alarmes, deve-se começar no planejamento da  filosofia de alarmes da sua indústria. Não é por menos que é o primeiro tópico apresentado pela EEMUA 191. Por isso, explicaremos no que se trata essa filosofia.

A filosofia de alarmes é a estrutura base que serve para estabelecer critérios, definições, princípios e responsabilidades para todo o ciclo de vida do gerenciamento de alarmes.

Essa estrutura pode ser definida por meio de métodos para identificação de alarmes, racionalização, monitoramento, gerenciamento de mudanças e auditorias de desempenho para serem seguidas.

Por isso, nessa seção iremos abordar uma breve introdução sobre o que deve constar na filosofia de alarmes, o papel do operador e também os princípios chaves de um projeto.

O que é um Sistema de Alarmes?

Antes de tudo, precisamos apresentar o que é um sistema de alarmes. Isso porque ele é o elemento central de praticamente todas as interfaces de operação modernas em plantas industriais.

Tradicionalmente, era constituído por circuitos de indicação por lâmpadas, mas hoje sistemas mais modernos trabalham com computadores e representações gráficas dos alarmes.

Quando falamos de sistema de alarmes, estamos nos referindo ao sistema completo para geração e manipulação dos alarmes. Isso inclui equipamentos, condições de sinal e transmissão, processamento e interface de alarmes.

Sendo assim, eles são uma forma muito importante de monitorar as condições da planta e de trazer a atenção do operador para o que é mais relevante, auxiliando em:

1. Manter a planta em condições de operação seguras, ajudando o operador a corrigir situações de perigo antes que os sistemas automatizados de emergência atuem.
2. Reconhecer desvios das condições de operações desejadas que podem levar a uma perda financeira por produtos fora das especificações. Ou seja, produtos que vão para recirculação ou até mesmo são descartados.
3. Entender melhor condições complexas do processo. Para isso, os alarmes devem ser importantes ferramentas de diagnóstico e uma das principais fontes de informação que um operador deve utilizar durante uma perturbação.

Qual o papel do operador de acordo com a EEMUA 191?

A EEMUA 191 gosta de enfatizar o papel do operador numa planta industrial, pois engloba uma gama de diferentes atividades. Por exemplo: operação da planta, otimização da produção, identificação de problemas, coordenação de manutenções entre outros.

Além disso, seu papel depende do estado da planta. Seja em condições normais, de distúrbio, ou shutdown de emergência. Vamos então observar a figura abaixo para entender melhor como funciona esse papel.

Possíveis estados da planta e o papel do operador

A condição ideal de operação, onde a planta alcança seu melhor rendimento, é o “Target” (alvo). Já a região “normal” é onde a operação é controlada por sistemas automáticos de controle, a fim de minimizar as perturbações para manter a planta próxima a condição ideal.

Nas condições normais, o principal papel do operador é monitorar a operação e fazer pequenos ajustes. Por exemplo, controlar setpoints ou equipamentos da planta manualmente. 

Caso os distúrbios sejam significativos, a planta passará para o estado de “upset”. Ou seja, estado no qual os sistemas de controle não são mais capazes de recuperar efetivamente sem intervenção do operador. Dessa forma, os alarmes precisam indicar a necessidade para o operador.

O intervalo entre o limiar do anel “normal-upset” e “upset-shutdown” é o tempo que o operador tem para corrigir os distúrbios no processo. Caso contrário, a planta entra em estado de “shutdown”.

Esse estado ocorre se o operador não conseguir corrigir satisfatoriamente o estado de distúrbio e a planta está na iminência de causar dano. Assim, o sistema automatizado de emergência deve agir e levar a área afetada para o estado seguro.

Dessa forma, o principal papel do operador nesta situação é certificar que o shutdown está ocorrendo de maneira segura. Além disso, ele ainda pode tomar qualquer ação complementar para diminuir o tamanho da perturbação.

Caso o shutdown não ocorra de maneira segura, o operador deve trazer a planta para um estado seguro. Neste caso, os alarmes devem notificar falhas nos sistemas de shutdown.

A tabela abaixo apresenta o papel principal do operador para cada estado.

Os princípios chaves de projeto segundo a EEMUA 191

Antes de qualquer coisa, precisamos ter bem claro em nossa mente a principal função de um sistema de alarmes. Por isso, segundo a EEMUA 191:

O propósito de um sistema de alarmes é direcionar a atenção do operador para as condições da planta, exigindo uma avaliação ou uma ação em um tempo específico.

 

Dessa forma, um sistema de alarmes está dizendo para o operador: “faça algo acerca disso urgentemente”, “veja isso em breve”, “não esqueça esse problema” e afins. Ele então auxilia o operador a gerenciar atividades, recursos e a focar nas questões mais importantes.

Os princípios listados a seguir norteiam toda a atividade. São eles:

Cada alarme deve alertar, informar e guiar

Ou seja, não só emitir um sinal audível ou visível, mas informar qual problema está ocorrendo. Além disso, é claro, precisa ainda guiar como deve ser a resposta a ser tomada. Por fim, o ideal é ainda prover um feedback para o operador sobre o sucesso das ações tomadas em resposta aos alarmes.

Todo alarme apresentado ao operador devem ser útil e relevante para o operador

Também devemos assegurar que para um sistema de alarmes efetivo no suporte ao operador, todos os alarmes devem ser úteis. Se existem alarmes que são ignorados, o sistema perderá sua efetividade. 

Todo alarme deve ter uma resposta (ação) definida

Para assegurar que todo alarme seja útil, certifique-se que isso seja cumprido. O ponto chave é que todos os alarmes devem ter uma resposta clara definida por quem está projetando o alarme. Se não for possível definir uma resposta, então esse sinal não deve ser considerado um alarme.

Em decorrência disso, um problema comum é que informações de eventos são confundidas com frequência com alarmes.

Definir um intervalo de tempo suficiente que permita o operador realizar a resposta definida

Isso implica então que o alarme deve ocorrer cedo o suficiente para o operador corrigir o problema, mas não o suficiente a ponto dele não ser priorizado. Além disso, a taxa de alarmes não pode exceder a capacidade que o operador é capaz de gerenciar.

O sistema de alarmes deve ser projetado levando em conta as limitações humanas

Para facilitar sua vida, a EEMUA 191 apresenta a tabela abaixo com as características de um bom alarme.

Por fim, um sistema de alarmes também deve possuir uma função secundária de promover o registro de alarmes. Isso pode ser utilizado, por exemplo, para otimização da operação da planta, análise de incidentes e para melhoria do desempenho do próprio sistema.

Princípios do planejamento do sistema de alarmes pela EEMUA 191

Após definir com clareza uma filosofia de sistema de alarmes, vamos compreender melhor questões sobre o planejamento de fato.

Aqui será abordado sobre como deverá ser o processo de planejamento. Além disso, como as configurações de alarmes são escolhidas, como prioridades devem ser definidas e como os alarmes devem ser processados para torná-los tão significativos quanto possível.

Considerações acerca processo de planejamento

Para uma operação segura e eficiente da planta, é necessário que o papel do operador seja projetado para que ele desempenhe com eficiência e com as ferramentas necessárias para auxiliá-lo.

Para garantir que o planejamento saia da melhor forma, a EEMUA 191 apresenta o que deve ser levado em consideração na hora do projeto e o que fazer. Abaixo seguem as considerações:

Avaliação de risco

• Desenvolvimento do safety case da planta;
• Identificação do papel de segurança do operador;
• Avaliação de risco para identificar alarmes para proteger contra riscos de segurança, ambientais ou econômicos;
• Revisão para identificar alarmes que promovem riscos de segurança significativos.

Ergonomia

• Identificação do número de operadores e seus respectivos papéis;
• Projeto geral da interface do operador (exemplo: número de telas, uso das cores, ajudas de informação);
• Projeto da interface de alarme (exemplo: métodos de exibição, anunciação).

Projeto de alarmes individuais

• Revisão dos alarmes propostos não derivados da avaliação de risco;
• Identificação de alarmes com integridade especial ou requisitos de exibição;
• Produção de procedimentos de resposta de alarme;
• Projeto de sensores de alarme da planta;
• Projeto do hardware para sinais de alarmes individuais condicionais;
• Instalação dos sensores de alarme da planta e condicionamento de sinal.

Projeto de integração

• Racionalização da lista de alarmes propostos;
• Revisão do projeto geral do sistema para adequar aos princípios chaves do projeto (tópico anterior);
• Identificação da funcionalidade de processamento de alarme necessária.

Configuração do sistema de alarme

• Instalação do hardware do sistema de alarme;
• Configuração de instalações de hardware/software do sistema de alarme;
• Construção de banco de dados de informações de alarme;
• Configuração do hardware/software para alarmes individuais;
• Configuração da lógica combinatória de alarme.

Testando e implementando

• Teste de instalações do sistema de alarmes;
• Teste de sensores de alarme e condicionamento de sinal;
• Teste de configuração de hardware/software de alarme individual;
• Avaliação da aceitabilidade ergonômica geral;
• Medição de desempenho do sistema de alarmes;
• Determinação da necessidade de testes em andamento;
• Otimização da performance operacional.

O processo de planejamento

Como visto acima, para que o sistema de alarmes amenize situações de perigo ou perdas financeiras, é então importante que as boas práticas do projeto sejam seguidas em todas as atividades listadas.

Dessa forma, para garantir que essas boas práticas sejam estabelecidas e sustentadas, a EEMUA 191 recomenda que a estratégia do sistema de alarmes seja definida por uma equipe multidisciplinar. Além disso, deve ainda ser documentada formalmente.

Documento de estratégia do projeto de alarme

Desse modo, os seguintes tópicos devem ser abordados no documento de estratégia do projeto de alarme:

• Alocação dos papéis e responsabilidades para projeto do sistema de alarme;
• Identificação dos usuários do sistema de alarme e suas necessidades;
• A definição do que um alarme deve ser;
• A definição do papel de segurança do sistema de alarme;
• Uma lista de alarmes alegados para contribuir com casos de segurança;
• Definição dos alvos de performance do sistema de alarme (exemplo: taxas máximas);
• Regras de priorização de alarmes;
• Glossário de termos e abreviações para ser usado em mensagens de alarmes;
• Orientação sobre conteúdo e estrutura de procedimentos de resposta de alarme;
• Orientação sobre padrões de interpretação de alarmes e seu agrupamento, mascaramento e aceitação;
• Cálculos de frequências de teste de equipamentos de alarme.

Documento da estratégia de gerenciamento de alarmes locais

Depois do documento de estratégia e antes que a planta comece a operar, um novo documento deve ser desenvolvido. Nele deve constar a estratégia de gerenciamento de alarmes locais.

Juntos, esses dois documentos estratégicos vão garantir que toda informação valiosa de manutenção e do projeto seja mantida durante todo o tempo de vida da planta.

No documento da estratégia de gerenciamento de alarmes locais deve conter:

• Alocação dos papéis e responsabilidades para manter e gerenciar o sistema de alarme;
• Definição do procedimento de revisão de alarme;
• Metas de desempenho para garantir a conformidade com a estratégia do projeto de alarme (exemplos: taxa média de alarme, número de alarmes após incidentes, etc.);
• Medição de rotina a serem tomadas do desempenho de alarme;
• Requisitos para registro de alarmes e para armazenamento de registro;
• Procedimentos de testes e manutenção;
• Listas de documentação relacionado ao sistema de alarme que o local deve manter;
• Descrição de procedimentos de modificação para serem seguidos quando mudanças são feitas para alarmes, seja quando são introduzidos novos alarmes ou quando a documentação muda;
• Treinamento e competência.

Por fim, o projeto de alarmes individuais e sua configuração é um processo complexo de vários estágios. Para alcançar uma alta performance, as boas práticas devem ser aplicadas em todos os alarmes, logo:

O projeto de cada alarme deve seguir um procedimento de estrutura padrão onde as decisões do projeto são documentadas.

Ao final, deve haver uma revisão de todos os alarmes propostos e checar se estão de acordo com os princípios chaves de projeto discutidos aqui neste artigo no tópico anterior. Portanto, certifique-se que:

Todo o projeto de sistema de alarmes tem que estar de acordo com os princípios chaves de projeto.

Redução de Riscos e Reivindicações de Confiabilidade pela EEMUA 191

Agora vamos falar um pouco sobre como podemos aumentar a segurança da nossa planta com a redução de riscos através dos alarmes.

A redução através de alarmes vai depender da confiabilidade do equipamento (tanto da instrumentação, quanto do sistema de processamento de alarmes) e da confiabilidade do operador em responder os alarmes com a ação apropriada.

A EEMUA 191 reitera que a confiabilidade do operador vai depender dos seguintes fatores:

• A forma como os alarmes estão apresentados;
• O tempo disponível para o operador decidir o que fazer e implementar a decisão;
• O nível de estresse;
• A falta de confiança humana em fazer determinadas atividades por distração, esquecimento ou negligência.

Apesar da redução de riscos poder ser tanto por equipamento quanto por decisões humanas, esse último merece uma atenção especial. Isso porque a história apresentaa maioria das falhas com sistema de alarmes derivadas de falhas humanas.

A integridade do hardware do alarme é importante. Entretanto, na prática os benefícios da redução de riscos são mais facilmente derivados da otimização da usabilidade do que a integridade do hardware. Portanto, em todo sistema de alarmes:

• O operador não deve ficar sobrecarregado com alarmes apresentados pela interface, seja em condições normais ou de distúrbio;
• O desempenho do sistema de alarmes tem que ser checado regularmente a fim de garantir que não está ocorrendo uma sobrecarga de alarmes;
• Os alarmes apresentados precisam ser relevantes, com poucos anúncios de falsos alarmes ou de baixo valor;
• Os operadores precisam ser treinados para o uso do sistema de alarmes;
• Os alarmes precisam ser priorizados de maneira correta.

Para você ter uma noção maior da importância que o gerenciamento de alarmes traz para a segurança, confira este artigo que mostra 5 lições aprendidas de segurança em gerenciamento de alarmes com o incidente de Milford Haven.

Selecionando a configuração dos alarmes

Ainda sobre redução de riscos e confiabilidade, vamos tratar agora sobre como configurar os alarmes corretamente. Esse assunto é tão importante que decidimos separar o conteúdo em um só tópico.

E para facilitar a compreensão, vamos apresentar a imagem abaixo que mostra a diferença entre um sistema de alarmes efetivo e um inefetivo.

Perceba que, no sistema de alarmes efetivo, todos os alarmes estão configurados no limite entre a condição normal e de distúrbio. Dessa forma, permite que o operador só invista sua atenção nos alarmes que realmente estão começando a trazer consequências para a planta.

Fatores para configuração de alarmes

Na prática, a escolha da configuração do alarme é complicada. Segundo a EEMUA 191, deve -selevar em conta os seguintes fatores:

1- A dinâmica da planta. Por exemplo, a amplitude e a duração das condições de oscilação operacionais aceitáveis;

2- O limite em que o sistema de proteção automático irá operar ou onde perdas financeiras vão começar a ocorrer caso o sistema automático não intervenha;

3- A taxa que a variável alarmada pode estar mudando durante uma perturbação muito grave;

4- O tempo necessário para o operador responder e corrigir os problemas gerados pelos alarmes.

Uma forma de observar uma relação entre esses fatores pode ser observada na figura abaixo para um limite alto de ação automática de emergência.

A diagonal que está cruzando as três retas paralelas é a variável do processo (PV). Ao passo que que a diagonal vai aumentando com o tempo (eixo horizontal), o valor da PV também aumenta.

A primeira reta é o limite do estado normal da planta. Já a segunda reta é o setpoint do alarme. Quando a variável do processo passa do segundo limite, a planta entra em estado de distúrbio. Por fim, a terceira reta é o limite para que a planta entre em estado de shutdown.

No exato momento que a diagonal PV atravessa o setpoint do alarme, o operador tem até a reta tracejada para responder o alarme e evitar a falha. Caso ele não consiga evitar, ao atravessar o terceiro limite, a planta entra em estado de shutdown.

Portanto, para garantir que se tenha configurações de alarmes efetivas devido à importância operacional deles, a EEMUA 191 recomenda que:

Todas as configurações de alarmes precisam ser determinadas de maneira uniformizada e documentada durante o projeto da planta, comissionamento e operação. Qualquer mudança deve ser documentada com as justificativas.

Priorização de alarmes

Sabemos que, em escalas industriais, mais de um alarme pode sinalizar na mesma hora, não é verdade? Por isso, em sistemas de alarmes que possuam um tamanho significativo, é extremamente útil priorizar alarmes.

Dessa forma, o sistema auxilia o operador a decidir quais alarmes ele deve lidar quando vários ocorrem ao mesmo tempo. Em vez de precisar estruturar uma resposta, o operador já atua nos alarmes essenciais, mais importantes e de maior urgência.

A EEMUA 191 apresenta que os fatores para uma priorização efetiva podem variar dependendo do tipo de indústria. Normalmente, leva-se em consideração os dois fatores abaixo:

• A severidade das consequências (segurança, ambiental e econômica) que o operador pode prevenir exercendo a ação corretiva associada ao alarme;
• O tempo disponível de resposta comparado ao tempo necessário para a ação corretiva ser realizada e atingir o efeito desejado.

A figura abaixo apresenta um exemplo de possibilidade de como definir uma priorização para as consequências econômicas de um alarme. Acesse este artigo para conferir detalhadamente mais metodologias de priorização de alarmes.

Observe que a priorização depende tanto do tempo de resposta disponível quanto da gravidade da consequência. Sendo assim, quanto maior a consequência, maior a prioridade.

No caso de dois alarmes na mesma casa de prioridade, a prioridade maior é daquele que tem menor tempo de resposta. Isso pode ser observado na adiferença de elevação das setas, sendo a “time critical” um pouco mais elevada que a “not time critical”.

A dica que a EEMUA 191 apresenta é que a regra de priorização conste na filosofia de alarme e seja aplicada consistentemente para todos os sistemas de alarme. Por isso, na hora de projetar os alarmes cada um deve ser encaixado na sua prioridade específica.

Mensurando o Desempenho de acordo com a EEMUA 191

Depois de toda essa conversa sobre a melhor forma de projetar os alarmes, como vamos ter certeza que estão funcionando com eficiência? É por isso que a EEMUA 191 tem um tópico só para falar sobre mensuração de desempenho. Abaixo, seguem os principais pontos.

Key Performance Indicators (KPIs)

KPIs são os indicadores chave de desempenho. Ou seja, são os principais indicadores que vão determinar a eficiência do seu sistema de alarmes. É recomendado que eles sejam calculados em um período de 30 dias (mensalmente).

Os três principais KPIs sugeridos são:

1 - Taxa média de alarmes;

2 - Taxa máxima de alarmes;

3 - Porcentagem de tempo que a taxa de alarmes está fora da margem aceitável.

Esses indicadores são expressos em um período de tempo. Sendo assim, o mais indicado é em um período de 10 minutos, devido ao fornecimento de uma visão melhor das condições do operador. A seguir, vamos explicar melhor agora cada um deles.

1- Taxa média de alarmes por período de 10 minutos

É o cálculo simples da quantidade média de interrupções impostas ao operador. Pode ser mensurado da seguinte forma:

Taxa média = número total de alarmes anunciados ao operador / número total de períodos de 10 minutos

2- Taxa máxima de alarmes por período de 10 minutos

É a pior situação que pode ocorrer durante um período de 10 minutos. Se calcula dividindo o tempo em parcelas de 10 minutos consecutivas e registrando o máximo de alarmes que são anunciados para o operador nesse período.

3- Porcentagem de tempo que a taxa de alarmes está fora da margem aceitável

É uma simples mensuração da proporção de tempo que os alarmes estão fora da margem aceitável. Essa métrica é então muito útil para ver o progresso após a racionalização de alarmes.

Pode-se calcular da seguinte forma:

% fora da margem = quantidade de períodos de 10 minutos acima do limite / quantidade total de períodos de 10 minutos.

Além disso, a EEMUA 191 mostra também outras métricas de valor secundário que são interessantes. Elas apresentam outros aspectos para gerenciamento do sistema de alarmes. Como:

Número de períodos de intensa atividade de alarmes

Essa métrica captura os picos de atividade de alarmes. Assim sendo, o objetivo dela é de identificar e reduzir o número de picos.

Shelved alarms

Shelved alarms são os alarmes que são suprimidos manualmente pelo operador. Aqui existem duas métricas: número de shelved alarms e a duração de cada um.

O recomendado é ter menos de 30. A estratégia de gerenciamento de alarmes deve definir a periodicidade que eles precisam ser revistos.

Alarmes vencidos

Aqui também existem duas métricas: número total de alarmes vencidos e a duração de cada um. O recomendado é ter menos de 10. Na filosofia deve ser definido o que caracteriza um alarme permanente. Por exemplo: um alarme que está anunciando por 24h ininterruptas.

Top 10 porcentagem de carga

Indica como está a distribuição dos alarmes e identifica se a maioria deles é causado por poucos “bad-actors” (vilões). É então calculado pela porcentagem de ocorrência dos 10 alarmes mais frequentes no determinado período de tempo.

Níveis de performance

A partir dos três KPIs definidos acima, é possível assim descrever de forma qualitativa, em uma perspectiva da sala de controle do operador, cada nível de performance. Observe os níveis apresentados pela EEMUA 191:

Os cinco níveis são descritos de acordo com o que foi mensurado nos KPIs. No topo do gráfico, avalia a % de tempo que a taxa de alarmes está fora da margem aceitável. Na lateral esquerda, mede-se a taxa média de alarmes. Por fim, a parte inferior expressa a taxa máxima de alarmes.

Juntando os três, classifica-se a planta em um nível de performance. Sendo numa ordem do pior para a melhor performance: sobrecarregado, reativo, estável, robusto e preditivo.

Nível 1 - Sobrecarregado

Nesse nível, a taxa de alarmes é extremamente elevada e a confiabilidade do sistema de alarmes é mínima.

Nível 2 - Reativo

Existe uma melhora considerável em relação a taxa de alarmes, mas poucos “bad-actors” são os responsáveis pela maioria dos alarmes. Além disso, a taxa de picos em situações de distúrbio ainda é incontrolável.

Nível 3 - Estável

Consegue controlar os problemas relacionados aos “bad-actors”, mas quando a planta está em situação de distúrbio o sistema ainda deixa a desejar com altas taxas de alarme.

Nível 4 - Robusto

É o nível que se consegue alcançar hoje em dia com a tecnologia disponível. Tanto a taxa de alarme médio quanto pico de alarmes estão sob controle. Já existem tecnologias que permitem acompanhar a performance em tempo real, como falaremos posteriormente.

Nível 5 - Preditivo

É o nível ideal, mas ainda não existem tecnologias para isso. Aqui o sistema de alarmes conseguiria prever o futuro estado da planta e ajustar suas configurações para a necessidade do momento.

Se você quer ler um artigo ainda mais técnico e detalhado, não deixe de conferir nosso artigo sobre os KPIs essenciais para um alto desempenho de sistema de gerenciamento de alarmes.

Ferramentas para análise de dados de acordo com a EEMUA 191

Agora que sabemos o que deve ser mensurado na indústria, como vamos fazer isso? A EEMUA 191 defende que a primeira aquisição necessária, e que também traz mais retorno, é justamente uma ferramenta para análise e registro de dados.

Esse tipo de ferramenta auxilia a entender a escala de qualquer problema que exista com o sistema de alarmes. Isso é a base de qualquer projeto de racionalização e gerenciamento de alarmes. É então recomendado que ferramentas sejam fornecidas para a análise estatística de rotina dos alarmes.

Existem dois componentes principais que formam uma ferramenta de análise de dados. O primeiro é reunir e armazenar os dados de alarmes e eventos. Já o segundo é ser capaz de analisar todo o dado armazenado.

Alguns sistemas efetivamente realizam a análise de dados conforme os dados de alarme são reunidos, mas não se baseiam em dados historicamente armazenados.

Atualmente já existem pacotes de software disponíveis e que são conectados via OPC/OPC UA. Eles pegam a saída que é direcionada ao alarme e classificam os dados para que sejam analisados.

Um desses softwares é o BR-AlarmExpert, desenvolvido por nós da Logique Sistemas e baseado na EEMUA 191. Você pode conhecer mais sobre como ele funciona e suas funcionalidades clicando aqui.

Também é importante lembrar que, para consultas longas de semanas ou meses atrás, o arquivo de alarme deve ser grande o suficiente para segurar os dados necessários. Para que isso seja possível, é necessário um dispositivo que tenha grande capacidade de armazenamento.

Conclusão

Ufa! Até que enfim chegamos ao fim deste blog post, hein? Se você leu até aqui, você adquiriu conhecimento sobre os principais pontos abordados na EEMUA 191. Além disso, pode começar a identificar pontos de melhorias na própria indústria.

Vamos então recapitular agora o que foi visto. Nesse post você aprendeu:

1- A como estruturar uma filosofia de alarmes, estar ciente da importância do papel do operador e também como projetar alarmes eficientes;

2- O processo do planejamento de um sistema de alarme e a estratégia que deve ser seguida para manter a consistência entre os alarmes;

3- Como reduzir os riscos e aumentar a confiabilidade do sistema de alarmes;

4- Como configurar e priorizar de maneira correta seus alarmes.

5- O que mensurar e como mensurar o desempenho do seu sistema de alarmes.

Quer se aprofundar ainda mais na prática de gerenciamento de alarmes? Então não deixe de acessar o nosso ebook gratuito sobre o Guia Completo de Gerenciamento de Alarmes.

Caso ainda esteja com dúvidas em como tudo isso pode ser aplicado e/ou quer saber mais sobre a EEMUA 191, fico feliz em poder lhe ajudar. Pode entrar em contato comigo através do matheus.romano@logiquesistemas.com.br.

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