Von Sergei Mukminov, Chefredakteur, Refindustry.com
In industriellen Ammoniak-Kälteanlagen sammeln sich über Jahre hinweg sicherheitsrelevante Dokumente an: P&IDs, Standardarbeitsanweisungen, Alarmlisten, Notfallpläne und Wartungsaufzeichnungen. Das Problem besteht nicht darin, dass diese Informationen nicht vorhanden sind, sondern darin, dass sie in getrennten Systemen liegen und die Menschen, die auf Anlagenebene Entscheidungen treffen, nur selten erreichen. Kushal Aurangabadkar, Engineering Manager bei Cargill mit fast 14 Jahren Erfahrung in der Lebensmittelproduktion und Prozesssicherheit sowie Autor des Refindustry-Beitrags Die ersten 90 Tage mit Ammoniak-Kälteanlagen, erkannte diese Lücke und entwickelte ein Framework, um sie zu schließen.
LOOP-BAR steht für Layered Operations Overlay with PSM Barrier Assurance Register. Dabei werden Schutzebenen direkt über die Diagramme von Kälteanlagen gelegt und jede Schutzmaßnahme mit einem definierten Verantwortlichen, einem Leistungsstandard und überprüfbaren Nachweisen für ihre Wirksamkeit verknüpft. In diesem schriftlichen Interview mit Refindustry erläutert Aurangabadkar, wie das Framework entwickelt wurde, worin es sich von bestehenden Sicherheitsinstrumenten unterscheidet und was für seine praktische Umsetzung erforderlich ist.
Hintergrund
Sie verfügen über fast 14 Jahre Erfahrung in der Lebensmittelproduktion und industriellen Ammoniak-Kältetechnik. Wie führte diese Erfahrung zur Entwicklung von LOOP-BAR?
Mein beruflicher Hintergrund umfasst die Systemauslegung, den Anlagenbetrieb und das Prozesssicherheitsmanagement. Daher habe ich diese Systeme sowohl aus technischer als auch aus betrieblicher Perspektive kennengelernt. Ich habe mich auf Ammoniak-Kältetechnik spezialisiert, weil sie an der Schnittstelle von Zuverlässigkeit, Effizienz und Sicherheit liegt. Im Laufe der Zeit konzentrierte ich mich zunehmend darauf, die Lücke zwischen der Auslegung dieser Systeme und ihrer tatsächlichen Betriebsweise und Absicherung vor Ort zu schließen.
Wann wurde Ihnen klar, dass der bestehende Ansatz nicht ausreichte?
Der Wendepunkt war die Erkenntnis, dass Teams Kälteanlagen als Strömungswege verstehen, Sicherheit jedoch häufig als eine Reihe voneinander losgelöster Checklisten vermittelt wird. Anlagen verfügen möglicherweise über solide technische Grundlagen wie P&IDs, Standardarbeitsanweisungen, Alarmprotokolle und Wartungsprogramme, doch diese Instrumente werden nur selten so zusammengeführt, dass das Betriebspersonal eine einheitliche, praxisnahe Übersicht über Gefahren, Schutzmaßnahmen, Verantwortlichkeiten und Überprüfungen erhält. Dadurch können Barrieren als vorhanden vorausgesetzt werden, anstatt sie zu bestätigen, Steuerungssysteme können irrtümlich für Schutzebenen gehalten werden und die Verantwortlichkeit für kritische Schutzmaßnahmen kann unklar werden. Bei meiner Arbeit in der Lebensmittelverarbeitung, wo sowohl Zuverlässigkeit als auch Sicherheit von entscheidender Bedeutung sind, hatte ich den Eindruck, dass dieser Ansatz für Entscheidungen des Personals vor Ort nicht ausreichte. Ich wollte ein Instrument entwickeln, das den Teams und insbesondere neuen Mitarbeitenden dabei hilft, den direkten Zusammenhang zwischen der Ammoniak-Kälteanlage und dem Prozesssicherheitsmanagementprogramm zu erkennen. Dieser Bedarf führte letztlich zu LOOP-BAR.
Wie lange dauerte die Entwicklung und wer war daran beteiligt?
LOOP-BAR wurde über mehrere Monate hinweg durch iterative Arbeit an realen Szenarien aus der Ammoniak-Kältetechnik entwickelt. Ich leitete diese Entwicklung vom Konzept bis hin zu einem praktisch einsetzbaren betrieblichen Framework. Obwohl Rückmeldungen von Betriebs- und Kältetechnikpersonal in das Framework einflossen, war ich für die Kernmethodik, den Visualisierungsansatz und die Barrierenstruktur verantwortlich.
Das Framework
Welches Problem löst LOOP-BAR, das bestehende Instrumente wie P&IDs, Standardarbeitsanweisungen und PHAs nicht lösen?
In der Ammoniak-Kältetechnik sind diese technischen Instrumente unverzichtbar, sie existieren jedoch isoliert voneinander. Es fehlt eine direkte, visuelle Verbindung zwischen der Kälteanlage und den Schutzmaßnahmen, die ihren sicheren Betrieb gewährleisten. LOOP-BAR löst dieses Problem, indem die Schutzebenen zusammen mit den an jedem Knoten identifizierten kritischen Gefahren direkt über das Diagramm der Kälteanlage gelegt werden und jede Barriere mit ihrer Funktion, ihrem Verantwortlichen und dem objektiven Nachweis ihrer Wirksamkeit verknüpft wird.
LOOP-BAR ersetzt weder P&IDs noch Standardarbeitsanweisungen oder PHAs. Es macht deren Sicherheitslogik an einer zentralen Stelle sichtbar und auditierbar. Es verwandelt Sicherheit von einer reinen Dokumentation in ein betriebliches Instrument. Teams können sofort erkennen, welche typischen Gefahren an jedem Knoten bestehen, welche Schutzmaßnahmen den jeweiligen Knoten absichern, ob diese Schutzmaßnahmen tatsächlich unabhängig sind und wie sie überprüft und getestet werden.
Wie sieht ein LOOP-BAR-Diagramm konkret aus?
Es handelt sich um einen vereinfachten Kältekreislauf, der in praxisbezogene Knoten gegliedert ist: Verdichtung, Verflüssigung, Sammler/Lagerung, Flüssigkeitsverteilung, Verdampfung und Rücklauf/Saugseite. Über jedem Knoten sind die Schutzebenen farblich gekennzeichnet und genau dort angeordnet, wo sie wirken: technische Barrieren, Verriegelungen und Abschaltungen, Alarme mit Bedienerreaktion, administrative Kontrollen sowie Notfall- oder Schadensbegrenzungsebenen. Jede Ebene ist entsprechend ihrer Funktion gekennzeichnet: verhindern, erkennen, isolieren, begrenzen oder wiederherstellen.
Hinter dieser visuellen Ebene steht das Barrier Assurance Register, das BAR. Dabei handelt es sich um einen strukturierten Datensatz, in dem für jede Barriere Auslöser, Maßnahme, Leistungsstandard, verantwortliche Person und Überprüfungsnachweis definiert sind.
Warum ist die Unterscheidung zwischen einem Regelkreis und einer Schutzebene wichtig?
Regelkreise sind dafür ausgelegt, den Prozess in Betrieb zu halten. Schutzebenen sollen die Sicherheit des Systems gewährleisten, wenn etwas schiefläuft. Nicht jede Schutzmaßnahme darf als unabhängige Schutzebene angerechnet werden, insbesondere wenn mehrere Ebenen denselben Sensor, dieselbe SPS oder dieselbe Stromversorgung nutzen. Wenn diese nicht voneinander getrennt werden, wird das vorhandene Schutzniveau überschätzt.
Eines der häufigsten Probleme ist die gemeinsame Abhängigkeit: Mehrere Schutzmaßnahmen hängen von demselben Sensor, derselben SPS oder derselben Stromversorgung ab. Bei der erstmaligen Anwendung von LOOP-BAR besteht ein erheblicher Teil der angenommenen Schutzmaßnahmen die Unabhängigkeitsprüfung nicht. Sie werden daher als unterstützende Ebenen und nicht als unabhängige Schutzebenen eingestuft. Diese Erkenntnis ist häufig eines der wertvollsten Ergebnisse des Frameworks.
In der Praxis
Führen Sie uns durch ein konkretes Szenario, ein Hochdruckereignis am Sammler. Wie verändert LOOP-BAR, was das Betriebspersonal sieht und wie es reagiert?
Nehmen wir ein Hochdruckszenario an einem Sammler, bei dem flüssiges Ammoniak während einer Ventilabsperrung unbeabsichtigt eingeschlossen wird. Wenn sich diese eingeschlossene Flüssigkeit erwärmt, kann die hydrostatische Ausdehnung einen schnellen Druckanstieg verursachen. Üblicherweise ist diese Gefahr möglicherweise in Standardarbeitsanweisungen oder der PHA-Dokumentation verborgen. Mit LOOP-BAR wird sie an dem Knoten, an dem sie relevant ist, für den Betrieb sichtbar.
Betriebs- und Ingenieurpersonal können sofort erkennen, welche Barrieren direkt auf dieses Szenario einwirken: korrekte Ventilstellungen und Absperrverfahren, die das Einschließen von Flüssigkeit verhindern, hydrostatische Druckentlastung oder ein technisch ausgelegter Expansionsschutz an Stellen, an denen Flüssigkeit eingeschlossen werden kann, Druckentlastung des Behälters sowie sämtliche Alarm- oder Abschaltfunktionen, die auf den Druckanstieg reagieren sollen. LOOP-BAR trennt diese direkten Überdruckbarrieren außerdem von Ebenen zur Begrenzung der Folgen, beispielsweise Gasdetektion, Lüftung und Notfallmaßnahmen, die im Fall einer Freisetzung relevant werden.
Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass jede Barriere nicht nur aufgeführt wird, sondern mit einem Leistungsstandard, einer verantwortlichen Person und einem objektiven Nachweis ihrer Funktionsfähigkeit verknüpft ist. Anstelle der Frage „Verfügen wir über Schutzmaßnahmen?“ lautet die Frage daher: „Welche Barrieren für dieses Szenario sind derzeit funktionsfähig?“ Wenn die Inspektion einer Druckentlastungseinrichtung überfällig, ein Alarm beeinträchtigt oder ein Detektor nicht mehr kalibriert ist, wird dieser Zustand sichtbar und löst bei Schichtübergaben, der Arbeitsplanung und betrieblichen Überprüfungen Maßnahmen aus.
Wer ist für das Barrier Assurance Register verantwortlich und wie wird es gepflegt?
Die Verantwortung ist verteilt, jedoch klar definiert. Für jede Barriere gibt es eine verantwortliche Funktion: Instandhaltung oder Engineering für mechanische Systeme, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik für Verriegelungen, Betrieb für Alarmreaktionen und Verfahren sowie EHS für Detektions- und Notfallsysteme. Das BAR wird gepflegt, indem es direkt mit bestehenden CMMS für Inspektionen und Prüfungen, Kalibriersystemen für die Instrumentierung, Schulungsunterlagen für die Reaktion des Betriebspersonals und Übungsdokumentationen für Notfallebenen verknüpft wird. Ist die Prüfung einer Barriere überfällig, wird dies zu einem Frühindikator, da der Zustand sichtbar gemacht, nachverfolgt und priorisiert wird, anstatt in getrennten Systemen verborgen zu bleiben.
Wo bietet LOOP-BAR den größten unmittelbaren Nutzen?
Der größte unmittelbare Nutzen zeigt sich in der Klarheit und der Geschwindigkeit der Entscheidungsfindung. In der Praxis können Anlagen Schwachstellen oder voneinander abhängige Schutzmaßnahmen vor Zwischenfällen besser identifizieren, den Zeitaufwand für PHAs reduzieren, ihre Auditbereitschaft und Rückverfolgbarkeit verbessern und die Gespräche bei Schichtübergaben stärken. Einer der aussagekräftigsten messbaren Indikatoren ist die Erfüllungsquote für den Barrierenzustand, also der Anteil der Überprüfungsaufgaben, die fristgerecht abgeschlossen werden. Anlagen verzeichnen hier eine spürbare Verbesserung, da Verantwortlichkeiten und Anforderungen klar definiert sind. Das Framework spielt auch bei der Schulung neuer Mitarbeitender eine wichtige Rolle, weil es dem Betriebspersonal hilft, die Kälteanlage im jeweiligen Kontext kennenzulernen.
Implementierung und Anwendungsbereich
Was benötigt eine Anlage, um LOOP-BAR von Grund auf zu implementieren, und zwar hinsichtlich Zeit, Ressourcen und Fachwissen?
LOOP-BAR wurde bewusst so konzipiert, dass es die bereits in den Anlagen vorhandenen Ressourcen nutzt. Die Implementierung umfasst in der Regel die Erstellung eines vereinfachten Kreislaufdiagramms, die Identifizierung kritischer Gefahrenszenarien für jeden Knoten, die Überlagerung bestehender Schutzebenen und die Erstellung des Barrier Assurance Register. Ein Pilotsystem kann innerhalb weniger Wochen mit einem kleinen funktionsübergreifenden Team aus Engineering, Betrieb und Instandhaltung implementiert werden, sofern die P&IDs und Prozesssicherheitsinformationen aktuell sind. Neue Software oder größere Investitionen sind dafür nicht erforderlich. Die wichtigste Voraussetzung sind nicht die Instrumente, sondern die Abstimmung zwischen den Fachbereichen.
Kann LOOP-BAR auf CO2-Systeme oder andere Kältemittel angewendet werden?
Ja. Das Framework basiert auf allgemeinen Grundsätzen der Prozesssicherheit, insbesondere der Layer of Protection Analysis. Dieselbe Struktur lässt sich auf CO2 oder andere Kältemittel anwenden. Die Gefahrenszenarien, Barrierenarten und Leistungsstandards würden sich unterscheiden, da bei CO2-Systemen möglicherweise andere Druckbereiche, Detektionsstrategien und anlagenspezifische Risiken im Vordergrund stehen. Das Konzept, Schutzebenen abzubilden und ihre Unabhängigkeit zu überprüfen, bleibt jedoch unverändert.
Vielen Dank, Kushal, dass Sie Ihre Erkenntnisse mit uns geteilt haben!
Kälteingenieure und Sicherheitsverantwortliche, die mehr über LOOP-BAR erfahren möchten, können sich gerne direkt über LinkedIn mit Kushal Aurangabadkar vernetzen.
