Generische Erzeugung von Markov-Modellen zur Berechnung sicherheitstechnischer Kenngrößen in PLT-Schutzeinrichtungen

Internationale Normen wie die EN 61511 und EN 61508 beschreiben detailliert einen Sicherheitslebenszyklus für automatisierte Sicherheitssysteme (SIF — Safety Instrumented System) in der Prozessindustrie. Aus diesem Zyklus geht die Forderung nach einem numerischen Nachweis der sicherheitstechnischen Unverfügbarkeit (PFD — Probability of Failure on Demand) eines Schutzkreises hervor. Der SIL (Safety Integrity Level) als Maß der Sicherheit einer Schutzeinrichtung basiert auf der PFD der Teilsysteme Sensorik, Logikverarbeitung und Aktorik. In diesem Beitrag soll ein generischer Ansatz präsentiert werden, der, basierend auf der üblichen Beschreibungsterminologie von Schutzeinrichtungen, über funktionale Zusammenhänge passende Markov-Modelle zur PFD-Berechnung liefert. Der Ansatz beruht auf einem Formelgefüge, in das zusätzliche Randbedingungen wie beispielsweise betriebsspezifische Reparaturstrategien eingebracht werden können. Da die konkrete Erzeugung des Modells nach der Konfigurierung der Eingangsdaten rein formal abläuft, entfällt der bei händischem Modellieren notwendige Verifikationsprozess. Es werden sowohl die Berechnung der gewünschten Zielgrößen (PFD, aber auch die betriebstechnische Unverfügbarkeit PTS — Probability of Tripping Spuriously) aus den erzeugten Modellen, als auch eine einfache Validierung des präsentierten Ansatzes vorgestellt.