Pannon Egyetem Mérnöki Kar Folyamat-biztonsági szakmérnöki szakirányú továbbképzési szak képesítési és kimeneti követelményei, képzési program Készítette: Dr. Chován Tibor Veszprém, 2011. február hó 19.
Tartalomjegyzék 1.) 2.). I. Adatlap 1. A kérelmező felsőoktatási intézmény neve, címe: Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Egyetem u. 10. 2. A kérelem tárgya: Szakirányú továbbképzési szak létesítése és indítása 3. Az intézmény bemutatása: 4. A képzés indoklása: Az olajipari, petrolkémiai és vegyipari technológiák rohamos változása, melynek eredményeképpen létrejövő technológiák magasabb hőmérsékleten és nagyobb nyomásokon valósulnak meg, komoly kihívást jelent a technológiák biztonságával, a technológiák kockázatelemzésével foglalkozó szakemberek számára. Új szabványok jelennek meg, melyek interpretálása, a gyakorlatba való átültetése újabb kihívás mind az iparban dolgozó szakemberek számára, mind a technológiák irányításának, karbantartásának, mind pedig beruházásának területén. A néhány éve, vagy még korábban végzett vegyész-, gépész- és villamos mérnökök olyan gyakorlati a technológiák biztonságával összefüggő kérdésekkel kerülnek szembe, amelyekre nem, vagy csak részben ismerik a választ. A Folyamat-biztonsági szakirányú továbbképzési szak azt tűzi ki célul, hogy ezt a szakismereti tudáshiányt pótolja, kiegészítve a tudás felfrissítésével. Tegye lehetővé, posztgraduális formában - egyéni vagy vállalati döntés eredményeként a mérnökök továbbképzését, megfelelő szemléletváltást generálva a technológiák tervezésének, irányításának és üzemeltetésének biztonsági megközelítésében. A Folyamat-biztonsági szakirányú továbbképzési szak hatása ebben a szemléletváltásban realizálódva várhatóan közvetlenül a vállalatok gazdasági eredményében fog megmutatkozni, mivel az üzemzavarok és balesetek számának és a termelés kiesések mértékének csökkenése mérhető és kalkulálható profitot hoz. II. Képzési és kimeneti követelmények 1. A szakirányú továbbképzési szak megnevezése: Folyamat-biztonsági 2. A szakképzettség oklevélben szereplő megnevezése: Folyamat-biztonsági szakmérnök 3. A szakirányú továbbképzés képzési területe: 4. A felvétel feltétele: 2/10. oldal
A) A folyamat-biztonsági szakmérnöki szakra további feltétel nélkül jelentkezhetnek a - biomérnöki, - energetikai mérnöki, - gépészmérnöki, - környezetmérnöki, - mechatronika, - mérnök informatikus, - vegyészmérnöki és - villamosmérnöki alap (BSc) vagy főiskolai diplomával rendelkezők. B) A folyamat-biztonsági szakmérnöki szakra meghatározott kritériumok teljesítése esetén jelentkezhetnek az A) pontban felsoroltakon túl, bármely további BSc vagy ill. főiskolai mérnöki diplomával rendelkezők az alábbi kritériumok teljesítése esetén: Kritérium tárgykörök és minimális kredit értékek: - matematikai és természettudományos alapismeretek min. 30 ebből matematika és számítástechnika vonatkozású min. 10 - mérés és irányítástechnika, géptan, művelettan min. 30 összesen: min. 60 További kritérium minimum 5 éves üzemeltetési gyakorlat, vagy folyamatirányítás területén megszerzett gyakorlat igazolása. 5. A képzési idő: A képzési idő: 4 félév. 6. A szakképzettség megszerzéséhez összegyűjtendő kreditek száma A képzésben 120 kreditet kell megszerezni. 7. A képzés során elsajátítandó kompetenciák, tudáselemek, megszerezhető ismeretek, személyes adottságok, készségek, a szakképzettség alkalmazása konkrét környezetben, tevékenység rendszerben A Folyamat-biztonsági szakmérnöki szak lényegében a folyamatirányított technológiák biztonságtechnikai aspektusainak kezelésére készíti fel a hallgatókat, a vonatkozó aktuális szabványok, eszközök és módszerek alkalmazási szintű tárgyalásával. A Folyamat-biztonsági szakmérnök képzés az alábbi fő területeket foglalja magába: általános folyamatmérnöki ismeretek (beleértve a modellezés és tervezés ismeretköreit), folyamatirányítás (folyamatdinamika, irányításelmélet és folyamatirányító berendezések), a biztonságtechnikai elemzésekhez elengedhetetlen valószínűség-számítási, megbízhatóság-elméleti és sztochasztikus folyamatokra vonatkozó ismeretek, a folyamatirányító berendezések biztonságtechnikai szabványai, 3/10. oldal
a rendszerek tervezésében alkalmazott biztonságtechnikai módszerek és eszközök, esettanulmányok. A Folyamat biztonsági szakmérnök képzés célja, hogy a hallgatók mélyebb ismereteket kapjanak a technológiai folyamatokról, a folyamatokat megvalósító készülékekről, azok dinamikus viselkedéséről, a folyamatok irányítási és védelmi technikáiról és lehetőségeiről, továbbá ezen ismeretekre építve a folyamatok helyes működtetéséről, karbantartási kritériumairól valamint arról, hogy milyen események, tevékenységek, hiányosságok vezethetnek a rendszerek veszélyes működéséhez. Célunk, hogy a technológiai folyamatokkal kapcsolatba kerülő különböző végzettségű szakemberek folyamat-biztonsággal kapcsolatos ismereteit azonos szintre és azonos szemléletmódra hozzuk, megalapozva a közös ismeretek platformját, kialakítva a közös nyelvet és segítve egymás véleményének jobb megértését. Ezek a lépések már önmagukban is növelik a technológiák biztonságát. A képzés gyakorlati részében az önálló esettanulmányok formájában működő technológiák tényleges problémáinak az elemzése és megoldása szerepel. A diplomamunkában a hallgatók saját munkahelyük valamelyik üzemének biztonsági elemzését és értékelését végzik el önálló feladatként. 8. A szakképzettség szempontjából meghatározó ismeretkörök és a főbb ismeretkörökhöz rendelt kreditérték Alapozó tárgyak 20 % Szakmai törzsanyag 60 % Specializálódást szolgáló tárgyak 20 % A kötelező és választható tárgyak kreditértéke kötelező tárgyak 100 kredit választható tárgyak (szakirány) 10 kredit szakdolgozat 10 kredit 9. A szakdolgozat kreditértéke A szakdolgozat kreditértéke 10 kreditpont. III. Képzési program 4/10. oldal
1. A képzés minta tanterve Félév 1 2 3 4 Tantárgy Óra Számonkérékérékérékérés Kredit Óra Számon- Kredit Óra Számon- Kredit Óra Számon- 1 Rendszermodellek 30 K 12 2 Folyamatirányítás 35 K 14 3 Folyamattervezés 15 K 6 4 Folyamatirányító berendezések 20 K 8 5 Matematika 15 K 6 6 Biztonsági szabványok 15 K 6 10 K 4 25 Gy 10 7 Folyamat-biztonság 30 K 12 30 Gy 12 Biztonsági 8 szabványok 25 Gy 10 alkalmazása 9 Szakirány 25 Gy 10 10 Szakdolgozat 5 A 2 20 A 8 Összesen 75 30 75 30 75 30 75 30 (Megjegyzés: K= kollokvium; GY= gyakorlati jegy; A= aláírás) Kredit 2. Tantárgyi tematikák Mellékletben Szakdolgozat: A szakdolgozat témája egy ipari folyamat-biztonsági probléma elemzése és megoldása rendszertervezési szinten. A dolgozat legyen alkalmas annak igazolására, hogy a hallgató kellő jártasságot szerzett a tanult ismeretanyag gyakorlati alkalmazásában, képes a témához kapcsolódó információk feltárására, elemzésére és a kapott eredmények alapján megfelelő javaslatok ill. rendszerterv kidolgozására. A dolgozat kidolgozása két fázisban történik. Az első fázisban a folyamatbiztonsági probléma mélyebb megismerése és feltárása, a második fázisban pedig a megfelelő elemzések elvégzése és ezek eredményei alapján megfelelő javaslatok ill. rendszerterv kidolgozására. A maximum 60 oldal terjedelmű szakdolgozat benyújtása a vonatkozó kari szabályozás alapján nyomtatott és elektronikus formában történik. A záróvizsga: a) a záróvizsgára bocsátás feltételei - az abszolutórium megszerzése - a bíráló(k) által elfogadott szakdolgozat b) a záróvizsga; 5/10. oldal
- részei az Ftv. 95. (3) szerint; 1. a diplomadolgozat megvédése, 2. záróvizsga letétele két záróvizsga tárgyból. - a szóbeli záróvizsga tárgyai; 1. Folyamatmérnöki ismeretek, 2. Folyamat-biztonsági ismeretek - eredményének kiszámítási módja A diplomadolgozat védés valamint a záróvizsga egyes tárgyainak értékelése külön-külön érdemjegyekkel történik, az 1-5 fokozatú skálán. A záróvizsga eredményességének feltétele, hogy mindhárom érdemjegy legalább kettes (2) minősítésű legyen. Az oklevél minősítése, eredményes záróvizsga esetén, egyszerű számtani átlagolással és a kapott érték egész értékre kerekítésével (számtani kerekítés) történik. A záróvizsga részei: (A szakdolgozat megvédése Ennek az eredménye a védésen alakul ki a bíráló véleményének figyelembevételével. A szóbeli vizsga tartalma: komplex szóbeli számonkérés a szakképzés tárgyaiból, megadott tételsor alapján.) Az oklevél minősítése: Az oklevél minősítését (M) a szakdolgozat védés eredményének (SZ) és a komplex szóbeli vizsgának (V) a számtani átlaga adja: M=(Sz+V)/2 A minősítés: 4,51-5,00: kiváló 3,51-4,50: jó 2,51-3,50: közepes 2,00-2,50: elégséges Az oklevél kiadásának feltétele: A záróvizsga eredményes letétele. 4. A korábban szerzett ismeretek, gyakorlatok beszámítási rendjéről: 6/10. oldal
1. Melléklet Tematikák A tantervben szereplő modulok további tantárgyi bontását a tényleges képzési órák (oktatási periódusok) során sem tervezzük, így a megfelelő ismeretköröket is ezen bontásban ismertetjük. RENDSZERMODELLEK Rendszertechnikai áttekintés, verbális és formális rendszerdefiníciók, rendszertulajdonságok. A priori (fehér doboz) modellek, az a priori modellezés technika. Az a posteriori (fekete doboz) modellek, bemenet-kimenet modellek, állapottér modellek, időben folytonos ill. időben diszkrét rendszerek, időtartomány ill. transzformált tartománybeli modellek, lineáris ill. nem lineáris modellek, neurális hálózati modellek, fuzzy modellek, sztochasztikus modellek. Az a posteriori modellezés technika, identifikáció. Absztrakt automaták, létradiagram, SFC. Rendszeranalízis, stabilitás, megfigyelhetőség, irányíthatóság. A Matlab/Simulink használata a rendszer analízisben. (Irodalom: B. W. Bequett: Process Dynamics: Modeling, Analysis, and Simulation, K. M. Hangos and I. T. Cameron: Process Modelling and Model Analysis) FOLYAMATIRÁNYÍTÁS A technológia irányítási rendszerének struktúrája, ábrázolás technika, szabványok. A korszerű irányítás generáló elemei, sorrendi vezérlés, előrecsatolás, visszacsatolás. Lokális irányítási struktúrák, kaszkád, split-range, közvetett mérésen alapuló szabályozás, holtidő kompenzáció. Az előrecsatolás tervezése, a priori és a posteriori modellek alapján. Visszacsatoláson alapuló szabályozók tervezése, PID és módosított PID szabályozók hangolása. Modell alapú szabályozótervezés, a közvetlen szintézis módszer, tervezés a belső modell elve (IMC) alapján. Digitális szabályozó algoritmusok. Több változós irányítási rendszerek (MIMO), modell predikciós szabályozás (MPC). Fuzzy és neurális hálózati szabályozók. Adaptív rendszerek. A koordináló szintű irányítás, dekompozíciós technikák. Teljes üzemirányítás. Az összetett irányítási rendszerek tervezése, az irányítási megoldások minősítése. A Matlab/Control Toolbox használata. (Irodalom: D. E. Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp: Process Dynamic and Control, C. Stephanopulos: Chemical Process Control) FOLYAMATTERVEZÉS A tervezési feladat megfogalmazása, a tervezés szintjei. Előzetes analízis és folyamat értékelés, hálózat szintézis, tömeg és energia mérlegek, berendezés méretezés, gazdasági értékelés. Szakaszos folyamatok tervezése, ütemezés, batch szabványok (S88). Rigorózus (részletes, a priori) modellek alkalmazása a tervezésben. Hő és energia integráció. Korszerű vegyipari műveletek. Flowsheeting szimulátorok (Aspen, ChemCad) alkalmazása a tervezésben. (Irodalom: M. S. Peters and K. D. Timmerhaus: Plant Design and Economics for Chemical Engineers, Coulson & Richardson's Chemical Engineering, Volumes 3 & 6, J. M. Douglas: Conceptual Design of Chemical Processes ) FOLYAMATIRÁNYÍTÓ BERENDEZÉSEK 7/10. oldal
A folyamatirányítás általános sémája, helye az integrált irányítási rendszerben. Jeltranszformációk a számítógéppel irányított kémiai technológiai rendszerben. A folyamatirányítás fejlődésének rövid története, generációk. Folyamatirányító rendszerek szervezése: közvetlen digitális irányítás (DDC), felügyelő irányítás, elosztott irányítási rendszerek (DCS). Folyamatirányító berendezések hardver komponensei. Folyamatirányító berendezések szoftver komponensei. Ember-gép kapcsolat kialakításának eszközei, módszerei a folyamatirányító rendszereknél. Intelligens irányítástechnikai elemek (érzékelők, beavatkozók, vezérlő és szabályozó berendezések) jellemzői, típusai. Adatgyűjtők (DA), programozható logikai vezérlők (PLC). Egy és több körös programozható szabályozók (SLC). Osztott szabályozási rendszerek (DCS), mini számítógépes folyamatirányító rendszerek. Ipari PC-k. A folyamatirányító rendszerek és a vállalati információs rendszerek kapcsolata. Folyamatirányító rendszerek minőségbiztosítása. Szakaszos technológiák irányításának kérdései. Laboratóriumi és üzemi technológiák PC-bázisú irányítófelügyelő rendszerei. Az irányítási stratégia kialakítása és realizálása blokkorientált rendszerben. Néhány elterjedt folyamatirányító berendezés bemutatása. (Irodalom: Moore: Digital Control Devices, Moore-Herb: Understanding Distributed Process Control, T. G. Fisher: Batch Control Systems) MATEMATIKA Valószínűségszámítás: esemény; valószínűségi változó; eloszlásfüggvény; diszkrét valószínűségi változó; folytonos valószívűségi változó; eloszlásfüggvény tulajdonságai; sűrűségfüggvény tulajdonságai; valószínűségi változó jellemző számértékei: kvantilis, várható érték, momentum, szórás; Csebisev egyenlőtlenség; nevezetes eloszlások: binomiális, hipergeometrikus, egyenletes, poisson, geometriai eloszlás, exponenciális, normál eloszlás, sztenderd normál eloszlás. Matematikai statisztika: statisztikai sokaság; kísérlet; sokasági paraméterek: minta, minta átlaga, módusz, medián terjedelem, tapasztalati szórás, korrigált tapasztalati szórás; statisztika; momentumok, a-ra vonatkozó momentumok, r-ed rendű centrális momentumok; ferdeség, csúcsosság; Glivenko tétele; pontbecslés (a mintaközép, a szórás, és sokasági arány torzítatlan becslése); Intervallumbecslés; centrális határeloszlás tétel; Valószínűségi változó standardizáltja; sokasági arányra adott intervallumbecslés; khi-négyzet eloszlás; Hipotézis vizsgálat: statisztikai próba; nullhipotézis; első és másodfajú hiba; kétoldalú és egyoldalú próba. Mintavételezési eljárások és becslések: egyszerű mintavétel; rétegzett mintavétel; optimális mintavétel; sokasági becslés rétegzett minta esetén. Többdimenziós eloszlások: valószínűségi változók együttes eloszlása; eloszlásfüggvény tulajdonságai, peremeloszlás; várható érték; kovariancia, korrelációs együttható; események függetlensége; feltételes valószínűség, feltételes várható érték, regressziós függvény; nevezetes többdimenziós eloszlások: polihipergeometrikus, polinomiális. (Irodalom: J. Hefferon: Linear Algebra (elektronikus könyv), C.M. Grinstead and J.L. Snell: Introduction to Probability (elektronikus könyv), J. Abonyi, Adatbányászat a hatékonyság eszköze) BIZTONSÁGI SZABVÁNYOK A 2000-es évek elején életbe lépett biztonsággal kapcsolatos szabványokat, EN/IEC 61508 és EN/IEC 61511 megelőzték egyéb a Folyamatok biztonságát érintő szabványok, mint az ATEX, mely a robbanás veszélyes terekben alkalmazott villamos gyártmányokra ad kötelező előírásokat mind a gyártó, felhasználó és a tervező számára, valamint a SEVESO direktívák (jelenleg a SEVESO II van kötelezően érvényben), melyek a veszélyes anyagok kezelésére, tárolására vonatkozóan adnak előírásokat és kritériumokat. 8/10. oldal
Ezek a szabványok különböző, de egyelőre nem harmonizált megközelítéseket és fogalmakat használnak, melyek megértése a Folyamat Biztonsági Szakmérnökök számára nélkülözhetetlen. A Biztonsági szabványok modul oktatási célkitűzése a szabványok megismertetése, interpretálási és a harmonizálási lehetőségek felvázolása gyakorlati példákon keresztül. Fontos hangsúlyozni, hogy a biztonság és így a szabványok együttesen is egy komplex rendszert alkotnak, függetlenül attól, hogy a villamos mérnököknek vagy a EBK-s szakembereknek adnak kötelező vagy ajánlott előírásokat. A tárgy megközelítése interdiszciplináris alapon történik, mely lehetővé teszi, hogy a biztonságért felelős team tagok közös nyelven beszéljenek és megértsék egymást. (Irodalom: EN/IEC 61508-es szabvány, EN/IEC 61511-es szabvány, SEVESO II. Direktiva, ATEX szabvány) FOLYAMAT-BIZTONSÁG A Folyamat-biztonság modul fókuszában a megbízhatósági analízis áll, részletesen tárgyalva azokat a technikákat, melyek segítségével különböző megközelítésben és különböző pontossággal lehet meghatározni a veszélyforrásokat, ezekhez tartozó kockázati faktorokat és a kockázat csökkentésének a módszereit. Elemezzük a folyamatok biztonságát növelő technikákat (technológiai, műszeres és emberi), különös figyelmet fordítva minden esetben az emberi tényezők szerepének a biztonságban. A Folyamat-biztonság modul az IEC 61508-as szabvány teljes élet ciklusára vonatkozóan elemzi a tennivalókat és technikákat ezzel biztosítva, hogy a technológiai folyamatok a teljes élettartamuk során azonos biztonsággal üzemeljenek. Kitérünk a technológiai folyamatok előkészítési fázisaiban szükséges megbízhatóság növelését célzó technikákra, a realizálás fázisában, valamint a működtetési és karbantartási fázisban használatos technikákra. Mivel a technológia módosítása és megszüntetése a teljes élet ciklus nagyon kritikus elemei közé tartozik szintén kiemelten elemezzük az ekkor alkalmazandó technikákat, mint például MOC (Management of Change), stb. (Irodalom: W. M. Goble: Control Systems Safety Evaluation and Reliability, J. Börcsök: Electronic Safety Systems, P. Guhn and H. L. Cheddie: Safety Shutdown Systems: Design, Analysis and Justification) BIZTONSÁGI SZABVÁNYOK ALKALMAZÁSA A Biztonsági szabványok alkalmazása modul célja az előző félévekben elsajátított tudásanyag alkalmazási készségének a kifejlesztése és gyakorlása. A hallgatók létező technológiák problémáival foglalkoznak önállóan esettanulmányok formájában, hogy le tudják mérni a saját interpretációs képességüket és az egyes tárgyak megértését. A modul része egy komplett technológia teljes körű vizsgálatát tartalmazóa esettanulmány önálló kidolgozása, ami már átvezet a szakdolgozat készítés fázisába,. (Irodalom: az előző két modulban megadott irodalmak) SZAKIRÁNY A Szakirány modul a Folyamatirányító berendezések, a Biztonsági szabványok, a Folyamat-biztonság és a Biztonsági szabványok alkalmazása modulokban bemutatott ismeretkörök egy-egy konkrét iparágban való megvalósítását tárgyalják, ideértve a tervezési, biztonsági és irányítási aspektusokat is. Három szakirány kialakítására merült fel konkrét igény: 9/10. oldal
- Vegyipari - Gépipari - Energetikai Ezen szakirányok közül jelen fázisban a Vegyipari szakirány indítását tervezzük. Ez a szakirány a szűken vett vegyipari területeken túl az olaj és petrolkémiai ipar, a gyógyszer és finomkémiai iparok, és további rokon iparágak alkalmazástechnikai kérdéseivel foglalkozik. A további szakirányok indítását hasonló elvek alapján, a későbbiekben tervezzük csak. (Irodalom: a megfelelő moduloknál megadott irodalmak) SZAKDOLGOZAT A diplomadolgozat kidolgozásának célja az egyes modulok anyagának önálló alkalmazására való készség megszerzése és bemutatása. A diplomadolgozat témája egy ipari folyamat-biztonsági probléma részletes bemutatása és analízise, majd megoldása rendszertervezési szinten. A dolgozat kidolgozása két fázisban történik. Az első fázisban a folyamat-biztonsági probléma mélyebb megismerése és feltárása, a második fázisban pedig a megfelelő elemzések elvégzése és ezek eredményei alapján megfelelő javaslatok ill. rendszerterv kidolgozására. (Irodalom: az eddig megadott irodalmakon túl, a vizsgált technológiai rendszer szakirodalma és ipari dokumentációi) 10/10. oldal