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在工業(yè)世界里，工藝報(bào)警系統(tǒng)是保證安全運(yùn)行的一道防線。功能良好的報(bào)警系統(tǒng)有助于一套工藝可以更接近其理想運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行使產(chǎn)出和質(zhì)量得到提升，生產(chǎn)成本更低，并獲得更大的利潤(rùn)。
然而，在許多其他工廠里，沒(méi)有正式的管理報(bào)警行為的策略。這些工廠自信的認(rèn)為他們的報(bào)警系統(tǒng)工作良好，且設(shè)備都得到了全面的保護(hù)，可是他們沒(méi)有意識(shí)到故障的潛在危險(xiǎn)。
缺少有效的報(bào)警管理可以帶來(lái)每年數(shù)十億美元的損失，包括事故、設(shè)備損壞、非計(jì)劃工廠或單元停工、非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品、管理部門罰款以及與環(huán)境和安全危害相關(guān)的巨大的無(wú)形費(fèi)用。
今日之安全挑戰(zhàn)
無(wú)論其業(yè)務(wù)的規(guī)模與性質(zhì)如何，所有的企業(yè)主都有責(zé)任維護(hù)其員工的日常健康、安全和福利。這些照看責(zé)任一般都在相關(guān)國(guó)家的職業(yè)健康與安全（OH&S）法律中有所規(guī)定。
公司以及從工頭到CEO的各個(gè)級(jí)別的責(zé)任人如果違反了相關(guān)OH&S規(guī)定都會(huì)被依法處理。照看責(zé)任一般要求自動(dòng)化工業(yè)的企業(yè)主們提供一套合適的報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)在發(fā)生異常狀況時(shí)為運(yùn)行員工提供充分的預(yù)警，因此他們有時(shí)間采取行動(dòng)防止混亂或者事故的發(fā)生。
關(guān)照責(zé)任也包括為生產(chǎn)設(shè)施提供一套合適的控制系統(tǒng)。總的來(lái)說(shuō)，分布式控制系統(tǒng)（DCS）報(bào)警系統(tǒng)是管理工業(yè)流程的一個(gè)關(guān)鍵的生產(chǎn)性工具，經(jīng)過(guò)配置，它可以識(shí)別工廠工作中發(fā)生的很多種不同異常狀況并通知到工作人員。報(bào)警為防止出現(xiàn)安全、環(huán)境或經(jīng)濟(jì)方面的損失而提供了一種獨(dú)特層面的保護(hù)。它將工廠員工的靈活性和適應(yīng)性與科技的力量結(jié)合在一起。然而，在實(shí)際情況中，不良的初期設(shè)計(jì)和有效報(bào)警管理的缺失經(jīng)常導(dǎo)致報(bào)警系統(tǒng)不適合其使用目的。
圖1 在報(bào)警系統(tǒng)評(píng)估中，經(jīng)常用于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和管理的模式是“瑞士奶酪”。圖片來(lái)源：Honeywell
為什么報(bào)警值得關(guān)注
在許多工業(yè)設(shè)施里，報(bào)警系統(tǒng)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。這可以理解，因?yàn)閳?bào)警看起來(lái)讓簡(jiǎn)單的工作變得讓人困惑。廠區(qū)經(jīng)常保持著在最初建設(shè)時(shí)期，工程公司所設(shè)計(jì)的報(bào)警邏輯。
判斷一個(gè)綜合報(bào)警管理系統(tǒng)的成本會(huì)是個(gè)困難的任務(wù)。生產(chǎn)和設(shè)計(jì)人員意識(shí)到報(bào)警系統(tǒng)的性能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，可是要想說(shuō)服高級(jí)別的工廠管理層將公司的有限的資源投入到先進(jìn)的報(bào)警技術(shù)上并不容易。
報(bào)警管理是那些很難在短期內(nèi)看到投資回報(bào)的領(lǐng)域之一。當(dāng)設(shè)計(jì)合理的報(bào)警幫助公司避免了生產(chǎn)損失的時(shí)候其回報(bào)才實(shí)現(xiàn)。這個(gè)概念在其他具有更高利潤(rùn)的改造項(xiàng)目面前經(jīng)常被忽視。為什么呢？資金來(lái)源可能有限。工藝優(yōu)化和業(yè)績(jī)監(jiān)控會(huì)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)收入。對(duì)于何為報(bào)警管理，也普遍存在著認(rèn)知的缺失。
異常情況每年會(huì)給工業(yè)企業(yè)帶來(lái)數(shù)十億美元的損失。一些部分由于報(bào)警管理的問(wèn)題導(dǎo)致的工廠事故很不幸的導(dǎo)致了人身傷亡以及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
例如2005年發(fā)生在美國(guó)德克薩斯州的BP煉油廠爆炸，關(guān)鍵水平的報(bào)警沒(méi)有將存在于塔內(nèi)和排污罐內(nèi)的危險(xiǎn)和異常狀況通知到操作員。最終的爆炸和火災(zāi)導(dǎo)致了15人死亡以及超過(guò)170人受傷。
圖2 報(bào)警管理應(yīng)該是一個(gè)應(yīng)用分層保護(hù)概念的綜合過(guò)程。
可采用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
為了幫助工業(yè)制造系統(tǒng)更好地進(jìn)行報(bào)警管理，一些組織和機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了相關(guān)報(bào)警管理的標(biāo)準(zhǔn)。其中包括位于英國(guó)的國(guó)際工程設(shè)備及材料用戶協(xié)會(huì)（EEMUA）、位于美國(guó)的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）、國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）以及美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）。
國(guó)際工程設(shè)備及材料用戶協(xié)會(huì)（EEMUA）的第191期出版物（“報(bào)警系統(tǒng)– 設(shè)計(jì)、管理與采購(gòu)指導(dǎo)”）在1999年發(fā)行第一版，并被認(rèn)為是實(shí)際上的報(bào)警管理工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（第二版和第三版分別在2007年和2013年出版。）該標(biāo)準(zhǔn)為報(bào)警管理的各個(gè)方面需要的工具和技術(shù)提供了詳細(xì)的描述，例如合理化、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及圖形化設(shè)計(jì)等。
國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）在2009年6月批準(zhǔn)了ANSI/ISA-18.2-2009（“流程工業(yè)報(bào)警系統(tǒng)管理”）用于規(guī)定報(bào)警管理整個(gè)生命周期的各種方式。ISA-18.2與安全儀表系統(tǒng)（SIS）的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508/11有很多相似之處。
兩個(gè)法規(guī)對(duì)于報(bào)警系統(tǒng)的性能都有著相似的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）。那么流程工廠應(yīng)該怎樣保證他們可以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)并且避免與報(bào)警相關(guān)的故障或事故發(fā)生的可能性？
評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)
解決報(bào)警管理缺失的第一步是理解相關(guān)的問(wèn)題以及認(rèn)識(shí)到哪里存在著問(wèn)題。這要求對(duì)報(bào)警性能進(jìn)行全面的評(píng)估，以確定報(bào)警的需求并將潛在風(fēng)險(xiǎn)降到最低。
在報(bào)警系統(tǒng)評(píng)估中，有一個(gè)名為“瑞士奶酪”的事故起因的模型被廣泛應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)分析和管理。最初是由曼徹斯特大學(xué)的Dante Orlandella和James T. Reason一起開(kāi)發(fā)的，有時(shí)候也被稱為累積行為效果。
使用瑞士奶酪模型，將一個(gè)機(jī)構(gòu)的防御措施以一系列“奶酪片”的模型呈現(xiàn)。奶酪片上的洞代表系統(tǒng)里不同單個(gè)部分的弱點(diǎn)，其大小和位置在不同的奶酪片之間連續(xù)變化。在某一時(shí)刻，當(dāng)各個(gè)片上有一組洞正好可以重疊，那么系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生故障，那樣一個(gè)危險(xiǎn)會(huì)通過(guò)所有片上的洞最終導(dǎo)致故障（見(jiàn)圖1）。
這個(gè)模型既包括活躍的也包括隱藏的故障。活躍的故障包括直接導(dǎo)致事故的危險(xiǎn)行為，例如操作員失誤。隱藏的故障所包括的一些原因可能在引起事故之前休眠數(shù)日、數(shù)周甚至數(shù)月。
以下是一個(gè)利用瑞士奶酪風(fēng)險(xiǎn)模型分析的真實(shí)案例：
1.在接近每班12小時(shí)末尾的時(shí)候，工廠的運(yùn)行相對(duì)不穩(wěn)定（操作因素）。
2.裝有熱的物質(zhì)的儲(chǔ)罐達(dá)到高高液位（工藝因素）。
3.高高液位DCS泵的聯(lián)鎖條件因?yàn)樘鎿Q一個(gè)儀表而禁用，但沒(méi)有被重新啟用（變化管理因素）。
4.控制室的操作員們漏掉了報(bào)警，原因是他們太忙了，并且被鋪天蓋地的報(bào)警分散了注意力（報(bào)警管理因素）。
5.安全完整性等級(jí)（SIL）回路上的用于切斷注入泵供電的安全液位開(kāi)關(guān)已經(jīng)有兩年多沒(méi)有測(cè)試過(guò)，并且無(wú)法操作（維護(hù)因素）。
6.當(dāng)工人正在儲(chǔ)罐旁邊時(shí)，儲(chǔ)罐發(fā)生溢出（事故結(jié)果）。
獲得更好業(yè)績(jī)的關(guān)鍵
這些年來(lái)，許多慘痛的安全事故都在提醒我們，缺少一套有效的報(bào)警管理策略對(duì)于工廠運(yùn)行、業(yè)績(jī)、利潤(rùn)和安全有著直接的負(fù)面影響。
有些工廠并不重視報(bào)警管理，工廠設(shè)置完過(guò)程報(bào)警的性能后并忘記了這些報(bào)警的情況并不少見(jiàn)。這是愚蠢的做法，因?yàn)楣S流程是動(dòng)態(tài)的并且報(bào)警的狀況是不斷變化的。
一套報(bào)警管理系統(tǒng)的所有權(quán)常常是歸屬于控制系統(tǒng)部門，而真正擁有該系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)理并沒(méi)有所有權(quán)。這是因?yàn)殇佁焐w地的報(bào)警或沒(méi)有正確通知的情況一般都會(huì)被看做控制或者儀表方面的問(wèn)題。
操作人員需要認(rèn)識(shí)到工藝控制系統(tǒng)歸屬于他們，系統(tǒng)的功能怎么樣是由他們的要求所決定的。DCS部門可以根據(jù)要求對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行修改，但是其要求必須是來(lái)自于運(yùn)行部門。報(bào)警是操作員使用的一個(gè)工具，因此對(duì)于這個(gè)工具是否正常工作并滿足操作員的要求來(lái)說(shuō)，操作員才是最大利益相關(guān)者。
報(bào)警管理是一套綜合的過(guò)程，報(bào)警通過(guò)它進(jìn)行設(shè)計(jì)、監(jiān)控以及管理以確保安全、可靠的運(yùn)行。這個(gè)流程的核心是分層保護(hù)的概念，在有害工藝周圍提供了各個(gè)獨(dú)立的保護(hù)層，用于減少引起例如火災(zāi)、有害物質(zhì)泄漏等等的不想看到的后果的風(fēng)險(xiǎn)。報(bào)警被認(rèn)為是保護(hù)的一層并經(jīng)常用于SIL分析（見(jiàn)圖2）。
教育是改善或保持報(bào)警系統(tǒng)性能的一劑良藥。包括控制室操作員、現(xiàn)場(chǎng)操作員、工藝工程師以及儀表技術(shù)人員在內(nèi)的工廠里各個(gè)領(lǐng)域的人員都應(yīng)該學(xué)習(xí)正確的報(bào)警管理。這是面對(duì)報(bào)警的一種主動(dòng)方式。
一些自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商在客戶現(xiàn)場(chǎng)舉辦培訓(xùn)班，幫助他們實(shí)施更加有效的報(bào)警管理措施。這項(xiàng)培訓(xùn)可以先對(duì)所有工廠的利益相關(guān)者進(jìn)行通用的情況介紹，接下來(lái)根據(jù)工作分工不同使用已經(jīng)被批準(zhǔn)的報(bào)警規(guī)范文件來(lái)進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)。作為一個(gè)有價(jià)值的工具，培訓(xùn)可以幫助工人們明白他們應(yīng)該怎樣去設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)他們的報(bào)警系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）。
圖3 一些自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商通過(guò)到客戶現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)辦培訓(xùn)班的形式，來(lái)幫助他們進(jìn)行更加有效地報(bào)警管理。
困惑會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)
對(duì)于過(guò)程報(bào)警的評(píng)估、改善以及優(yōu)化，報(bào)警管理都是必不可少的。如果沒(méi)有有效的管理，討厭的報(bào)警、鋪天蓋地的報(bào)警和優(yōu)先級(jí)不合適的報(bào)警可以導(dǎo)致操作員的困惑并增加事故的風(fēng)險(xiǎn)。
然而，更重要的是要記住報(bào)警管理不是一次性的項(xiàng)目；它是一個(gè)再設(shè)計(jì)/再實(shí)施的全生命周期過(guò)程。所有新的報(bào)警都根據(jù)它們適合工藝的方式以及它們給操作員帶來(lái)的好處而設(shè)計(jì)出來(lái)的，這樣，報(bào)警系統(tǒng)的性能才能被持續(xù)不斷地改善和優(yōu)化。
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