Diseño de sistemas de seguridad en sistemas de trabajo

2. Marco de referencia

2. 1 Sistema de trabajo

La Real Academia Española [2] define sistema como “Conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto”. Seguidamente, Chapanis citado por Haro y Kleiner [3] define un sistema de trabajo como una interacción combinada a cualquier nivel de complejidad de las personas, materiales, herramientas, máquinas, software, instalaciones y procedimientos diseñados para trabajar juntos con algún propósito común. Finalmente, el autor señala que un sistema puede tener una combinación de subsistemas.

En este contexto en la fig. 1, se modela la estructura base de un sistema de trabajo donde existen un número determinado de componentes, niveles o subsistemas (letras) en constante interacción internas y externas.

Fig. 1. Sistema de trabajo, desarrollado por Barón W.G.

2. 2 Interacción

-Interfaz es definida por la Real Academia Española (2016) [4] como “conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes”; es decir, aquel espacio material o inmaterial donde se establece la relación directa entre componentes, niveles o subsistemas.

-Interacción es definida por la Real Academia Española (2016) [4] como “Acción que se ejerce recíprocamente entre dos o más objetos, personas, agentes, fuerzas, funciones, etc.”, es decir mutuo intercambio de acciones en la interfaz.

Por consiguiente, como lo manifiesto en mi trabajo La ergonomía participativa y su implicación en la seguridad industrial (2010) [3] “es importante tener en cuenta la o (as) interfaz y la o (as) interacción (es) entre cada uno de los elementos, es decir, la afectación positiva o negativa generada por las relaciones entre sí”.

2.3 Fiabilidad

El término fiabilidad es definido por la Real Academia Española [2] como “la probabilidad de buen funcionamiento”, es decir durante un tiempo, espacio y condiciones específicas para el cual fue diseñado un sistema cuales quiera sea su fin propuesto. Leveson [5] en su artículo Applying systems thinking to analyze and learn from events publicado en 2011, la fiabilidad en ingeniería se define como la probabilidad de que un componente cumpla sus requisitos de comportamiento especificados en el tiempo y en las condiciones dadas, es decir, no falle.

Zio (2007) citado por Johansson y cols [6] expresa la fiabilidad como la capacidad de un sistema, subsistema o componente para realizar una función requerida, en condiciones ambientales y operativas dadas y por un período determinado de tiempo. Desde esta perspectiva, se puede afirmar que un sistema tiene implícito fiabilidades individuales intrínsecas a cada componente y de interacción entre componentes, niveles y subsistemas, condición relevante en el diseño de sistemas de seguridad al ser finalmente este el resultado de la sinergia de un N número de fiabilidades como se muestra en la fig. 2.

Fig. 2.  Fiabilidad en los sistemas de trabajo y seguridad, desarrollado por Barón W. G.

En particular, el análisis de la fiabilidad se aplica en un sistema de trabajo en fase diseño o en etapa de reestructuración para obtener su comportamiento probable e identificar disfuncionamientos, la información obtenida se utiliza para proyectar las características de estructura y funcionamiento del sistema de trabajo y de seguridad, en otras palabras, se incluyen como parámetros de diseño para el control de las interacciones de componentes, niveles o subsistemas que crean estos disfuncionamientos.

2. 4 Resiliencia

Etimológicamente proviene del latín “resilire” que significa saltar, rebotar o replegarse y en diferentes lenguas como el inglés resilience, francés résilience, alemán resilienz significa lo mismo. El término resiliencia es definido por la Real Academia Española [2] como “la capacidad de un material, mecanismo o sistema para recuperar su estado inicial cuando ha cesado la perturbación a la que había estado sometido”.

Hosseini y cols [7] realizaron una exhaustiva revisión del término resilience en diversas disciplinas para el periodo comprendido entre los 2000 a 2015, de su trabajo extraemos algunas definiciones.  Allenby y Fink  en su trabajo Social and Ecological Resilience: towards inherently secure and resilient societes la definen como la capacidad de un sistema para mantener sus funciones y la estructura de cara a los cambios internos y externos y poder funcionar fácilmente cuando se debe. De otro lado Vugrin y cols en su libro A Framework for Assessing the Resilience of Infrastructure  and Economic Systems definen resiliencia dada la ocurrencia de un evento disruptivo en particular (o un conjunto de eventos), como la capacidad de ese sistema para reducir de manera eficiente tanto la magnitud y la duración de desviación con respecto a los niveles de rendimiento del sistema elegidos. Por otro lado Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos - ASME por sus siglas en inglés la resiliencia se define como la capacidad de un sistema para sostener las interrupciones externas e internas sin discontinuidad de la realización de sus funciones como sistema o, si se desconecta la función, para recuperarse completamente lo más rápido posible.

Pregenzer [8] define la resiliencia como una medida de la capacidad de un sistema para absorber el cambio continuo e impredecible y todavía mantener sus funciones vitales. Haimes [9] la presenta como la capacidad del sistema para soportar una interrupción importante dentro de los parámetros aceptables de degradación y recuperación dentro de un tiempo aceptable y costos y riesgos razonables. Steen y Aven [10] consideran la resiliencia como la capacidad intrínseca de un sistema para ajustar su funcionamiento antes o después de los cambios y alteraciones, de modo que pueda sostener las operaciones, incluso después de un accidente grave o en la presencia de estrés continuo.

Ahora bien, la resiliencia tiene acercamientos desde diversas disciplinas como la psicología, sociología, ecología, derecho, ingeniería, entre otras, y, de acuerdo con Hosseini y cols [7] se destacan cuatro dominios, el organizacional, el social, el económico y el dominio de la ingeniería. Por otro lado, cabe resaltar cómo la resiliencia es asumida como una propiedad emergente de los sistemas y de carácter preventivo, es así como Haimes [11] cita el concepto generado por Hollnagel, Woods y Leveson el cual define la resiliencia como una capacidad del sistema para prever, reconocer y anticipar las formas cambiantes de los riesgos y poder defenderse antes de que ocurran consecuencias adversas. De modo similar Lundgerg y cols [12]manifiestan que desde la ingeniería de resiliencia es común referirse a la anticipación, monitoreo, respuesta y aprendizaje como parte de la capacidad intrínseca del sistema que demanda la resiliencia para adaptase de manera proactiva y reactiva ante disfuncionamientos.

Finalmente, Dihn y cols [13] nos proponen seis principios que contribuyen a la implementación de la resiliencia en los procesos siendo estos: flexibilidad, capacidad de control, detección temprana, reducción de la insuficiencia, limitación de los efectos y controles administrativos / procedimientos.

2. 5 Seguridad como propiedad emergente

En la literatura de acuerdo con Johnson [14] existen dos puntos de vista respecto a las propiedades emergentes en los sistemas complejos, el primero está relacionado con la inesperada propiedad que surgen de la interacción entre componentes y, el segundo, se refiere a estas como comportamientos que no pueden ser identificados a través de la descomposición funcional en componentes individuales, es decir, el sistema es más que la suma de sus partes. En la teoría de sistemas, se contempla que las propiedades emergentes surgen de las interacciones entre componentes, niveles o subsistemas, entre ellas se destaca la seguridad como se muestra en la fig.3., situación que hace relevante Leveson [15], citando como ejemplo: la determinación de si una planta es aceptablemente segura, por ejemplo, no es posible mediante el examen de una sola válvula en la planta. De hecho, las declaraciones sobre la seguridad de la válvula sin información sobre el contexto en el que ella se utiliza, no tienen sentido. Por lo tanto, no es posible tomar un único componente del sistema de forma aislada y evaluar su seguridad.

Fig. 3.  Espacio de surgimiento de la seguridad, desarrollado por Barón W.G.

Igualmente, vinculada a esta idea Leveson [16] manifiesta que la seguridad como propiedad solo tiene sentido cuando las interacciones entre los componentes, niveles y subsistemas se consideran en conjunto.

2. 6 Seguridad Redundante

Redundante significa que tiene redundancia, es decir se hace referencia a la abundancia de algo en cualquier línea de acuerdo con la Real Academia Española [2], por ejemplo, tener seis vías de evacuación en un complejo industrial cuando un estudio de seguridad humana bajo norma estableció únicamente la necesidad de cuatro vías. En la literatura se encuentra principios que para efectos de este documento serán sinónimos de la seguridad redundante como la seguridad a prueba de fallos y defensa profunda. Respecto al primero de ellos Moller y cols [17], en su trabajo Principios de la ingeniería de seguridad realizan una categorización de los principios de la seguridad y denominan a uno de ellos como seguridad a prueba de fallos (safe fail) cuyo objetivo es que la seguridad de los sistemas se mantenga incluso si una parte o incluso todo el sistema falla, para tal fin esta conceptualización la dividen en dos vertientes. La primera es la falla silenciosa que significa que el sistema se detiene cuando se detecta un fallo previniendo que cualquier daño se produzca, como actúa cualquier fusible en un sistema eléctrico. La segunda se denomina falla operativa, relacionada con las restricciones operativas parciales como el daño en un motor de un avión, donde apagar el sistema no es la opción.  

Más aún, la aplicación de los principios de la seguridad a prueba de fallos implica el uso de múltiples capas de seguridad, es decir, que todo el sistema de seguridad está diseñado para tener un alto grado de redundancia, con el fin de blindar al sistema ante un disfuncionamiento cuales quiera que él sea con la capacidad suficiente para superar una o varias capas de seguridad, las restantes capas serán suficientes para que en una de ellas el disfuncionamiento sea controlado evitando el colapso del sistema.

Por otro lado, el principio de defensa profunda en el sector nuclear [18] se ha desarrollado como eje fundamental de su seguridad industrial y destaca por la idea de multiniveles de control (superposición de capas de seguridad) siendo esta la característica central de este principio, de modo tal que si fuese a ocurrir o tuviera lugar un disfuncionamiento en un componente, nivel o subsistema estos serían compensados o corregidos. Más aún, la defensa profunda estructura el sistema de seguridad para contrarrestar una posible combinación de disfuncionamientos; incluso su estrategia apunta en dos direcciones: en primer lugar, evitar eventos adversos (accidentes) y, en segundo lugar, si el o los disfuncionamientos superan las capas de seguridad limitar los posibles daños. La fiabilidad de las capas de seguridad se soporta en especificaciones inherentes al diseño, diseño conservador, límites de funcionamiento, márgenes de fracaso, factores de seguridad, comprobaciones de calidad, controles administrativos, cualificación y formación del personal, cultura de seguridad, exámenes de seguridad, regulaciones estatales e independientes, retroalimentación. Otro punto es que la existencia multinivel de capas de seguridad (defensa profunda) no es justificación para operar un sistema de trabajo en ausencia o daño de una de ellas. 

Finalmente, Haimes y cols [11] asocian la redundancia como una característica que fortalece o apoya la resiliencia de los sistemas y Moller y cols [17] consideran la redundancia como un medio importante para lograr la fiabilidad de los sistemas, dos conceptos previamente tratados en este documento.

3. Modelo de seguridad en sistemas de trabajo

Sobre la base de los conceptos expuestos, la aplicación de los mismos se puede entender bajo las siguientes premisas y el modelado de las mismas se observa en la fig. 4.: (i)El sistema de seguridad es un supra componente o supra subsistema. (ii) La seguridad es una propiedad emergente en las interfaces e interacciones de los componentes, niveles y subsistemas del sistema. (iii) Estructura multinivel de seguridad (capas multinivel de seguridad) – redundancia – defensa profunda. (iv)La fiabilidad y resiliencia se diseña como un componente inmaterial del sistema de seguridad a partir de los componentes, niveles, subsistemas y capas multinivel de seguridad.

Fig. 4. Modelo para el diseño de sistemas de seguridad, desarrollado por Barón W.G.

Donde C representa un componente, N representa un nivel, S representa un subsistema, i representa interacción y F representa la fiabilidad. El modelo se descompone en jerarquías siendo la más baja el componente C individual cuya fiabilidad es representada por FC; la siguiente jerarquía se genera por la interacción i entre componentes C cuya fiabilidad es representada por Fi.

A continuación, se genera el nivel N cuya fiabilidad se representada por FNi producto de sumatoria de fiabilidades de interacción entre componentes; luego tenemos el subsistema S con una fiabilidad FS producto de la interacción entre niveles N; acorde con esta estructura jerárquica como resultado se obtiene un sistema de seguridad redundante (defensa profunda), fiable y resiliente donde el todo es más que la suma de las partes como supra componente del sistema.