報(bào)警管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案

作者 | Asad Malik

將戰(zhàn)略工程技術(shù)與集成管理軟件相結(jié)合，有助于開發(fā)出一流的報(bào)警解決方案。

在理想世界里，工廠永遠(yuǎn)不會出錯(cuò)，不需要報(bào)警來提醒和指導(dǎo)運(yùn)行人員，也不需要其它專家。不幸的是，過程會混亂，機(jī)器會出故障，甚至最優(yōu)秀的人員也會犯錯(cuò)。為了降低這些問題所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，并最終提高安全性和消除停機(jī)現(xiàn)象，工程師必須設(shè)計(jì)強(qiáng)大的報(bào)警解決方案，以提供對過程和設(shè)備健康的可見性。

必須對兩類主要報(bào)警（過程變化和機(jī)械變化）進(jìn)行全面管理，以實(shí)現(xiàn)最高的安全和性能。在很多情況下，這些報(bào)警由兩個(gè)獨(dú)立的、通常是孤立的工程師小組管理。此外，它們通常在兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的、斷開連接的應(yīng)用中進(jìn)行管理，導(dǎo)致工廠中的報(bào)警管理效率低下。當(dāng)過程工程師和機(jī)械設(shè)備工程師合作，使用集成控制和可靠性工具開發(fā)綜合報(bào)警策略時(shí)，他們可以創(chuàng)建一個(gè)綜合報(bào)警管理系統(tǒng)。

在為過程運(yùn)行人員開發(fā)更好的報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，專家工程師通常專注于三個(gè)主要方面：設(shè)計(jì)、情境信息和可見性。首先，他們確保運(yùn)行人員不會被大量的報(bào)警淹沒。接下來，他們對報(bào)警進(jìn)行優(yōu)先級排序和情境分析，以幫助運(yùn)行人員識別需要將注意力集中在哪里。最后，他們注重可見性，確保運(yùn)行人員無論身處何處，都能即時(shí)了解任何報(bào)警狀態(tài)。

01

設(shè)計(jì)數(shù)量更少和質(zhì)量更好的報(bào)警

專家工程師應(yīng)專注于呈現(xiàn)給操作員的警報(bào)數(shù)量，試圖盡可能減少數(shù)量。警報(bào)泛濫是危機(jī)期間操作員混亂的主要原因。當(dāng)成百上千個(gè)警報(bào)涌入時(shí)，有時(shí)只需幾秒鐘，即使是最有經(jīng)驗(yàn)的操作員也很難集中注意力，特別是當(dāng)收到同一事件的不同嚴(yán)重程度的多個(gè)警報(bào)時(shí)。

減少報(bào)警與其數(shù)量和質(zhì)量息息相關(guān)。如果只實(shí)施最有效的報(bào)警，工程師就可以減少報(bào)警數(shù)量。最簡單的策略是檢查創(chuàng)建的每個(gè)報(bào)警，以確保其滿足以下五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

1.異常：報(bào)警不是計(jì)劃內(nèi)或預(yù)期內(nèi)的，對運(yùn)行人員來說就是個(gè)意外。

2.可操作：操作員需要并可采取應(yīng)對警報(bào)的行動。

3.后果：如果未采取任何措施或采取措施不當(dāng)，可能會發(fā)生不理想的結(jié)果。

4.唯一性：只需一個(gè)報(bào)警即可確定異常偏差。

5.相關(guān)：操作員可以理解報(bào)警，并且在當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下需要該報(bào)警。

利用這五個(gè)指導(dǎo)原則，確保每個(gè)報(bào)警都是相關(guān)的，工程師可以顯著減少過程擾動造成的混亂。但要做到這一點(diǎn)，工程師還必須能夠使用合適的報(bào)警設(shè)計(jì)和管理工具。在設(shè)計(jì)最佳的報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，由于過程是動態(tài)的，因此報(bào)警管理工具也應(yīng)該是動態(tài)的。

動態(tài)警報(bào)管理使工程師能夠設(shè)置警報(bào)何時(shí)有效以及何時(shí)無效的場景。例如，在蒸餾塔啟動期間，操作員可能需要將蒸餾塔填充到特定水平，然后開始沸騰，這一過程會導(dǎo)致不同的流速和壓力。在運(yùn)行期間，靜態(tài)報(bào)警閾值遠(yuǎn)不如基于過程狀態(tài)觸發(fā)的動態(tài)報(bào)警有用。

當(dāng)今先進(jìn)的控制系統(tǒng)，具有集成的動態(tài)報(bào)警管理軟件選項(xiàng)可監(jiān)控過程狀態(tài)，并在整個(gè)過程中改變報(bào)警規(guī)則，從而預(yù)防無用報(bào)警干擾操作員的判斷。

02

報(bào)警的情境信息很關(guān)鍵

當(dāng)今最好的報(bào)警系統(tǒng)與分布式控制系統(tǒng)（DCS）集成，不僅可以向運(yùn)行人員顯示報(bào)警，還可以幫助他們理解這些報(bào)警。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)與DCS集成時(shí)，報(bào)警信息從主報(bào)警數(shù)據(jù)庫中獲得信息并提供使用。這些情境化的報(bào)警，可以更容易地在正確的時(shí)間向合適的人發(fā)送可操作的報(bào)警。

例如，出現(xiàn)高振動報(bào)警可能意味著很多原因。如果顯示潤滑不足，則應(yīng)將相關(guān)報(bào)警發(fā)送給維護(hù)人員進(jìn)行檢查和補(bǔ)救（圖1）。但是，如果振動報(bào)警表明軸承出現(xiàn)故障，存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備即將停機(jī)，則應(yīng)將報(bào)警發(fā)送給運(yùn)行人員，以便他們能夠干預(yù)該過程。區(qū)分這些報(bào)警（手動或自動），需要DCS提供深度情境數(shù)據(jù)，并與內(nèi)置分析工具配合使用，以幫助消除干擾項(xiàng)并識別異常原因。

▲圖1：來自DCS的情境數(shù)據(jù)提供了對設(shè)備故障的洞察，可以更快地識別和補(bǔ)救。

由于存在數(shù)千或數(shù)十萬個(gè)潛在報(bào)警和報(bào)警組合，運(yùn)行人員需要訪問工具，以便在報(bào)警激活時(shí)更好地理解每個(gè)報(bào)警。最先進(jìn)的報(bào)警管理工具可以提供幫助，因此，如果操作員看到一個(gè)不熟悉的報(bào)警，只需點(diǎn)擊一下就可以提供前因后果以及糾正措施的詳細(xì)信息。

03

保持報(bào)警的可見性

如果沒有人看到，即使設(shè)計(jì)得再好的警報(bào)也沒有什么價(jià)值。如果警報(bào)出現(xiàn)在控制室里，錯(cuò)過重要警報(bào)的可能性就會增加，因?yàn)椴僮魅藛T一直在移動。即使操作員一直在控制室里，他們也可能錯(cuò)過眼前的警報(bào)，因?yàn)樗麄兊娜藱C(jī)界面（HMI）是復(fù)雜而擁擠的。

當(dāng)今的HMI軟件不僅使工程師能夠用HTML5設(shè)計(jì)可視、直觀的報(bào)警儀表盤，還提供了移動工具，使運(yùn)行人員和技術(shù)人員從工廠的任何地方，都能夠通過移動設(shè)備訪問報(bào)警。為工程師提供這些工具能釋放出更大的靈活性，以確保正確的人總是在正確的時(shí)間收到正確的報(bào)警和警示。

04

將可靠性與報(bào)警過程聯(lián)系起來

為了在最高安全和性能條件下運(yùn)行工廠，操作和技術(shù)人員除了監(jiān)視過程性能，還必須監(jiān)控其它的方方面面。當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重問題，影響性能或?qū)е聡?yán)重故障時(shí)，還必須通知相關(guān)工廠人員。

對于工廠中最關(guān)鍵的設(shè)備，報(bào)警設(shè)計(jì)需要遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。然而通常情況下，關(guān)鍵設(shè)備約占工廠資產(chǎn)的5%。如果工廠其他輔助設(shè)備發(fā)生故障，也可能會導(dǎo)致安全問題或停機(jī)。

工廠輔助設(shè)備通常依賴于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的報(bào)警配置指南和規(guī)定。盡管ISO標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)很好的起點(diǎn)，因此，在ISO標(biāo)準(zhǔn)之外，還有一些靈活性和理由對報(bào)警器進(jìn)行微調(diào)。

根據(jù)設(shè)備的安裝位置和方式，運(yùn)營環(huán)境會發(fā)生變化。大氣溫度、設(shè)備位置（室外或室內(nèi)）、制成品的腐蝕性、濕度水平，甚至設(shè)備基礎(chǔ)都是影響報(bào)警閾值的一些環(huán)境因素（圖2）。

▲圖2：配置報(bào)警閾值時(shí)，應(yīng)考慮外部因素，如環(huán)境和溫度等。

資產(chǎn)監(jiān)控軟件提供了微調(diào)報(bào)警的選項(xiàng)，以更好地考慮環(huán)境因素。這些應(yīng)用使用統(tǒng)計(jì)報(bào)警計(jì)算，利用傳感器和DCS的歷史數(shù)據(jù)來確定特定機(jī)器的報(bào)警限值。最先進(jìn)的資產(chǎn)監(jiān)控工具包括內(nèi)置分析，幫助用戶識別工廠旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的常見故障，并在其導(dǎo)致性能混亂或安全風(fēng)險(xiǎn)之前進(jìn)行干預(yù)。

一家北美電力供應(yīng)商使用嵌入式分析軟件進(jìn)行無線振動監(jiān)測，并配置了報(bào)警，以識別關(guān)鍵冷卻水泵電機(jī)的任何問題。啟動后不久，報(bào)警不僅識別出泵中的高振動，而且通過嵌入式分析，識別出問題可能是電機(jī)軸承因缺乏潤滑油而造成的結(jié)果。該報(bào)警滿足了有效報(bào)警的所有五個(gè)要求，操作和技術(shù)人員有足夠的時(shí)間在故障發(fā)生前做出反應(yīng)，同時(shí)提供可操作的信息以加快解決速度。軸承潤滑后，報(bào)警停止，技術(shù)和運(yùn)行人員可以看到：泵運(yùn)行在最高性能狀態(tài)下。

05

將報(bào)警管理元素結(jié)合在一起

改進(jìn)報(bào)警管理的一個(gè)關(guān)鍵方法，是簡化狀態(tài)監(jiān)測和控制系統(tǒng)之間的連接。在報(bào)警綜合管理計(jì)劃方面做的最成功的過程制造商，通常使用同一生態(tài)系統(tǒng)中的狀態(tài)監(jiān)測和控制技術(shù)。來自同一供應(yīng)商的強(qiáng)大解決方案，旨在為協(xié)同工作而設(shè)計(jì)的，通常更易于集成。

集成解決方案的好處不僅僅是更好的報(bào)警，還包括在生命周期內(nèi)提供更好的保護(hù)。當(dāng)集成系統(tǒng)因更新和補(bǔ)丁而發(fā)生變化時(shí)，這些變化不會破壞系統(tǒng)之間的連接。集成系統(tǒng)還使用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議進(jìn)行更高效和有效的通信，并且通常為移動連接提供更廣泛的工具。這些工具內(nèi)置在軟件中，不必在事后單獨(dú)安裝。

使用單一生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)營的最大優(yōu)勢可能是運(yùn)營效率的提升。操作員在幾乎所有職能中都使用一個(gè)工具集，提高了可見性和意識性，同時(shí)還可以減少培訓(xùn)時(shí)間。經(jīng)綜合考慮后選擇、設(shè)計(jì)和工程實(shí)施工具時(shí)，確保在某個(gè)系統(tǒng)上可以高效運(yùn)行的人員，在其它系統(tǒng)上也是高效運(yùn)行的人員。

最高效的工程師在設(shè)計(jì)報(bào)警解決方案時(shí)會考慮運(yùn)行和技術(shù)人員的需求。他們必須開發(fā)出能夠在各種條件、技術(shù)和用例中向用戶發(fā)出報(bào)警的系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要從工程初期就擁有最好的報(bào)警設(shè)計(jì)和管理工具。直觀、動態(tài)的報(bào)警管理工具可與控制系統(tǒng)更好地集成，以提高可視性和情境化，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的信息，在關(guān)鍵時(shí)刻到來時(shí)，這些信息將發(fā)揮巨大作用。

編輯：黃飛