Управление сигнализацией - Alarm management

Управление сигнализацией это применение человеческие факторы (или «эргономика») вместе с приборостроение и системное мышление к управлять то дизайн из аварийная система увеличить удобство использования. Чаще всего основная проблема удобства использования заключается в том, что при сбое в работе завода подается слишком много сигналов тревоги, обычно называемых тревога наводнения (аналогично прервать бурю ), так как это так похоже на наводнение, вызванное чрезмерным количеством осадков с фиксированной дренаж выходная мощность. Однако могут быть и другие проблемы с системой аварийной сигнализации, такие как плохо спроектированные аварийные сигналы, неправильно установленные точки аварийных сигналов, неэффективное оповещение, нечеткие аварийные сообщения и т. Д. Плохое управление аварийными сигналами является одной из основных причин незапланированных простоев, на которые приходится более 20 миллиардов долларов. в потерях производства каждый год, а также в крупных промышленных авариях, таких как инцидент в Техас-Сити. Разработка эффективных методов управления аварийными сигналами - это не отдельная деятельность, а, скорее, непрерывный процесс (т. Е. Это скорее путешествие, чем пункт назначения).[1]

История проблем с тревогой

По их замыслу, крупные химические, нефтеперерабатывающие, энергетические и другие перерабатывающие предприятия требовали использования системы управления для обеспечения успешного функционирования процесса и производства продукции. Из-за хрупкости компонентов по сравнению с процессом эти системы управления часто требовали диспетчерской для защиты их от элементов и условий процесса. В первые дни существования диспетчерских они использовали то, что называлось "щитовые доски "которые были загружены контрольными приборами и индикаторами. Они были связаны с датчиками, расположенными в технологических потоках и вне технологического оборудования. Датчики передавали свою информацию контрольным приборам через аналоговые сигналы, такие как 4-20 мА токовая петля в виде витой пары. Сначала эти системы просто давали информацию, и от хорошо обученного оператора требовалось внести коррективы, либо изменяя скорость потока, либо изменяя энергозатраты, чтобы поддерживать процесс в установленных пределах.

Были добавлены аварийные сигналы, чтобы предупредить оператора о состоянии, которое вот-вот превысит проектный предел или уже превысило проектный предел. Кроме того, системы аварийного останова (ESD) использовались для остановки процесса, который находился под угрозой выхода за пределы допустимого процесса с точки зрения безопасности, окружающей среды или с финансовой точки зрения. О тревоге оператору сообщали сигнальные рожки и световые индикаторы разных цветов. (Например, зеленый свет означал ОК, желтый - не ОК, а красный - ПЛОХО.) Панельные панели обычно выкладывались таким образом, чтобы копировать технологический процесс на заводе. Таким образом, контрольно-измерительные приборы, показывающие рабочие блоки с установкой, были сгруппированы вместе для распознавания и упрощения решения проблемы. Было несложно посмотреть на всю панель управления и определить, не работает ли какая-либо часть завода плохо. Это было связано как с конструкцией приборов, так и с реализацией сигналов тревоги, связанных с приборами. Приборные компании прикладывают много усилий к разработке и индивидуальной компоновке производимых ими приборов. Для этого они использовали методы поведенческой психологии, которые показали, сколько информации может собрать человек с первого взгляда. На более сложных заводах были более сложные панели управления, и поэтому часто было больше людей-операторов или контроллеров.

Таким образом, в первые дни существования систем щитовых систем сигнализации регулировались как по размеру, так и по стоимости. По сути, они были ограничены объемом доступного места на плате и стоимостью прокладки проводов, а также подключением сигнализатора (звукового сигнала), индикатора (светового индикатора) и переключателей, которые можно было повернуть для подтверждения и сброса разрешенного сигнала тревоги. Часто случалось так, что если требовалась новая сигнализация, приходилось отказываться от старой.

По мере развития технологий перед системой управления и методами управления стояла задача с каждым годом повышать уровень автоматизации предприятия. Сложная обработка материалов требовала очень сложных методик контроля. Кроме того, глобальная конкуренция подтолкнула производственные операции к увеличению производства при меньшем потреблении энергии и производстве меньшего количества отходов. Во времена панельных плат требовался особый инженер, чтобы понимать комбинацию электронного оборудования, связанного с измерением и контролем процесса, алгоритмы управления, необходимые для управления процессом (основы PID), и фактический процесс, который выполнялся. используется для изготовления продуктов. Примерно в середине 80-х мы вступили в цифровую революцию. Распределенные системы управления (РСУ) были благом для отрасли. Теперь инженер мог управлять процессом, не разбираясь в оборудовании, необходимом для выполнения функций управления. Панельные платы больше не требовались, потому что всю информацию, которая когда-то поступала с аналоговых инструментов, можно было оцифровать, загрузить в компьютер и обработать для достижения тех же действий управления, которые раньше выполнялись с усилителями и потенциометрами.

В качестве побочного эффекта это также означало, что сигнализация была простой и дешевой в настройке и развертывании. Вы просто ввели место, значение для срабатывания будильника и установили его активным. Непредвиденным результатом стало то, что вскоре люди все встревожили. Начальные установщики по привычке устанавливают сигнал тревоги на уровне 80% и 20% рабочего диапазона любой переменной. Интеграция программируемых логических контроллеров, инструментальных систем безопасности и комплектных контроллеров оборудования сопровождалась значительным увеличением числа связанных аварийных сигналов.[2] Еще одна неприятная часть цифровой революции заключалась в том, что то, что раньше занимало несколько квадратных ярдов панельного пространства, теперь нужно было уместить в 17-дюймовом компьютерном мониторе. Таким образом, для воспроизведения информации на замененной панели управления использовалось несколько страниц информации. Сигнализация использовалась для указания оператору пойти посмотреть страницу, которую он не просматривал. Сигнализация использовалась, чтобы сообщить оператору, что бак наполняется. Каждая ошибка, допущенная в работе, обычно приводила к новой тревоге. С внедрением правил OSHA 1910, исследования HAZOPS обычно требовали нескольких новых сигналов тревоги. Сигнализация была повсюду. Инциденты начали накапливаться из-за того, что слишком много данных столкнулось со слишком небольшим количеством полезной информации.

История управления аварийными сигналами

Понимая, что сигнализация становится проблемой, пользователи систем управления производством объединились и сформировали Целевая группа по управлению аварийными сигналами, который был консультативным советом клиентов, возглавляемым Honeywell в 1990 году. В AMTF входили представители химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Они собрали и написали документ по вопросам, связанным с управлением сигнализацией. Эта группа быстро поняла, что проблемы с тревогой были просто подмножеством более крупной проблемы, и сформировала Управление нештатными ситуациями Консорциум (ASM - зарегистрированная торговая марка Honeywell). В Консорциум ASM разработал исследовательское предложение и получил финансирование от Национального института стандартов и технологий (NIST) в 1994 году. В центре внимания этой работы было рассмотрение сложного взаимодействия человека и системы и факторов, влияющих на успешную работу операторов процессов. Решения по автоматизации часто разрабатывались без учета человека, которому необходимо взаимодействовать с решением. В частности, сигнализация предназначена для повышения осведомленности оператора диспетчерской о ситуации, но плохо настроенная система сигнализации не позволяет достичь этой цели.

Консорциум ASM подготовил документы по передовой практике управления аварийными сигналами, а также по осведомленности оператора о ситуации, эффективности оператора и другим вопросам, ориентированным на оператора. Изначально эти документы предназначались только для членов Консорциума ASM, но недавно ASMC представила эти документы публично.[3]

Консорциум ASM также участвовал в разработке руководство по управлению сигнализацией опубликовано Ассоциацией пользователей инженерного оборудования и материалов (EEMUA) в Великобритании. Консорциум ASM предоставил данные своих компаний-членов и внес свой вклад в редактирование руководства. Результатом является EEMUA 191 «Системы сигнализации - Руководство по проектированию, управлению и закупкам».

Несколько организаций и обществ разрабатывают стандарты по управлению аварийными сигналами, чтобы помочь своим членам в передовых методах использования аварийных сигналов в промышленных производственных системах. Среди них ISA (ISA 18.2), API (API 1167) и НАМУР (Намюр NA 102). Некоторые компании также предлагают пакеты программного обеспечения, чтобы помочь пользователям справиться с проблемами управления сигналами тревоги. Среди них компании-производители DCS и сторонние поставщики, предлагающие дополнительные системы.

Концепции

Основная цель оповещения о тревоге - предупредить оператора об отклонениях от нормальных рабочих условий, то есть о ненормальных рабочих ситуациях. Конечная цель - предотвратить или, по крайней мере, минимизировать физические и экономические потери в результате вмешательства оператора в ответ на возникшее состояние. Для большинства пользователей цифровых систем управления убытки могут возникнуть в результате ситуаций, угрожающих экологической безопасности, безопасности персонала, целостности оборудования, экономичности эксплуатации и контролю качества продукции, а также производительности предприятия. Ключевым фактором эффективности реакции оператора является скорость и точность, с которой оператор может идентифицировать аварийные сигналы, требующие немедленных действий.

По умолчанию назначение точек срабатывания сигнализации и приоритетов сигнализации составляет базовое управление сигнализацией. Каждый отдельный сигнал тревоги предназначен для подачи сигнала тревоги, когда индикация процесса отклоняется от нормы. Основная проблема с базовым управлением сигналами тревоги заключается в том, что эти функции статичны. Возникающая в результате аварийная сигнализация не реагирует на изменения режима работы или рабочих условий.

Когда основное технологическое оборудование, такое как нагнетательный насос, компрессор или огневой нагреватель, отключается, многие аварийные сигналы становятся ненужными. Эти аварийные сигналы больше не являются независимыми исключениями из нормальной работы. В этой ситуации они указывают на вторичные некритические эффекты и больше не предоставляют оператору важной информации. Точно так же во время запуска или остановки технологической установки многие аварийные сигналы не имеют смысла. Это часто происходит из-за того, что условия статической сигнализации противоречат требуемым рабочим критериям для запуска и останова.

Во всех случаях отказа основного оборудования, пусков и остановов оператор должен искать дисплеи с предупреждениями и анализировать, какие из аварийных сигналов являются значительными. Это тратит драгоценное время, когда оператору необходимо принять важные операционные решения и предпринять быстрые действия. Если результирующий поток сигналов тревоги становится слишком большим, чтобы оператор мог его понять, тогда основная система управления сигналами тревоги не работает как система, которая позволяет оператору быстро и точно реагировать на сигналы тревоги, требующие немедленных действий. В таких случаях у оператора практически нет шансов минимизировать, а тем более предотвратить значительный ущерб.

Короче говоря, необходимо расширить задачи управления аварийными сигналами за пределы базового уровня. Недостаточно использовать несколько уровней приоритета, потому что сам приоритет часто является динамическим. Аналогично, отключение тревоги на основе ассоциации устройства или подавление звукового оповещения на основе приоритета не обеспечивает динамического избирательного оповещения о тревоге. Решением должна быть система управления аварийными сигналами, которая может динамически фильтровать аварийные сигналы технологического процесса в зависимости от текущей работы и условий предприятия, чтобы выдавались только актуальные важные аварийные сигналы.

Основная цель динамического оповещения о тревоге - предупредить оператора о соответствующих нештатных рабочих ситуациях. К ним относятся ситуации, требующие или возможной реакции оператора для обеспечения:

  • Кадровая и экологическая безопасность,
  • Целостность оборудования,
  • Контроль качества продукции.

Конечные цели не отличаются от предыдущих основных целей управления оповещением о тревоге. Управление динамическими сигналами тревоги фокусирует внимание оператора, устраняя посторонние сигналы тревоги, обеспечивая лучшее распознавание критических проблем и обеспечивая более быструю и точную реакцию оператора.[4]

Необходимость управления сигнализацией

Управление аварийными сигналами обычно необходимо в процесс производство среда, которая контролируется оператором с помощью системы диспетчерского управления, такой как DCS, а SCADA или программируемый логический контроллер (ПЛК). Такая система может иметь сотни отдельных аварийных сигналов, которые до недавнего времени, вероятно, проектировались с ограниченным учетом других аварийных сигналов в системе. Поскольку люди могут делать только одно дело за раз и могут платить внимание к ограниченному количеству вещей одновременно, должен быть способ гарантировать, что сигналы тревоги подаются со скоростью, которая может быть усвоена человеком-оператором, особенно когда завод не работает или находится в необычном состоянии. Сигнализация также должна быть способна направлять внимание оператора на наиболее важную проблему, которую он или она должен решить, используя приоритет, например, для указания степени важности или ранга. Чтобы обеспечить непрерывное производство, бесперебойное обслуживание и безупречное качество в любое время дня и ночи, должна быть организация, которая подразумевает, что несколько групп людей занимаются, одна за другой, происходящими событиями.

Это чаще называется управлением по вызову. Дежурное управление полагается на команду из одного или нескольких человек (менеджер объекта, обслуживающий персонал) или внешнюю организацию (охрана, центр телеканала). Чтобы избежать постоянного наблюдения за отдельным процессом или уровнем, передача информации и / или событий является обязательной. Такая передача информации позволит дежурному персоналу быть более мобильным, более эффективным и позволит ему одновременно выполнять другие задачи.

Некоторые методы улучшения

Методы для достижения снижения скорости варьируются от чрезвычайно простых методов уменьшения количества ложных и невысоких сигналов тревоги до перепроектирования системы сигнализации в целостный способ, который учитывает отношения между отдельными сигналами тревоги.

Руководство по дизайну

Этот шаг включает в себя документирование методологии или философия о том, как проектировать сигнализацию. Он может включать такие вещи, как то, что тревожить, стандарты для оповещения о тревоге и текстовых сообщений, как оператор будет взаимодействовать с тревогами.

Рационализация и документация

Этот этап представляет собой подробный обзор всех аварийных сигналов, чтобы документ цель их проектирования и гарантировать, что они правильно выбраны и настроены и соответствуют критериям проектирования. В идеале этот этап приведет к снижению количества тревог, но не всегда.

Продвинутые методы

Вышеупомянутые шаги часто по-прежнему не могут предотвратить аварийный поток при нарушении работы, поэтому в этом случае необходимы передовые методы, такие как подавление аварийных сигналов при определенных обстоятельствах. Например, отключение насос всегда будет вызывать сигнал тревоги о низком расходе на выходе насоса, поэтому сигнал о низком расходе может быть подавлен, если насос был отключен, поскольку он не добавляет ценности оператору, потому что он или она уже знает, что это было вызвано остановкой насоса вниз. Этот метод, конечно, может быть очень сложным и требует значительного внимания при проектировании. Например, в приведенном выше случае можно утверждать, что аварийный сигнал низкого расхода действительно увеличивает ценность, поскольку он подтверждает оператору, что насос действительно остановился. Границы процесса (Boundary Management) также должны быть приняты во внимание.

Управление аварийными сигналами становится все более и более необходимым по мере того, как сложность и размер производственных систем увеличивается. Большая потребность в управлении аварийными сигналами также возникает из-за того, что аварийные сигналы могут быть настроены на РСУ с почти нулевыми дополнительными затратами, тогда как в прошлом на физических панель управления системы, состоящие из отдельных пневматический или же электронный аналог инструменты, каждая сигнализация требовала затрат и площади панели управления, поэтому необходимость в сигнализации обычно приходила в голову больше. Многочисленные бедствия, такие как Три Майл Айленд, Чернобыльская авария и Глубоководный горизонт установили явную потребность в управлении аварийными сигналами.

Семь шагов к управлению сигнализацией

[5]

Шаг 1. Создайте и примите философию сигнализации

Выпускается всеобъемлющий проектный и руководящий документ, который определяет заводской стандарт с использованием передовой методологии управления аварийными сигналами.

Шаг 2: сравнительный анализ производительности сигнализации

Проанализируйте систему сигнализации, чтобы определить ее сильные и слабые стороны, и эффективно наметьте практическое решение для ее улучшения.

Шаг 3. Разрешение тревоги «Плохой актер»

Из опыта известно, что около половины всей нагрузки по тревогам обычно исходит от относительно небольшого количества тревог. Способы обеспечения их правильной работы задокументированы и могут применяться с минимальными усилиями и максимальным повышением производительности.

Шаг 4: Документирование и рационализация аварийных сигналов (D&R)

Полный ремонт системы сигнализации, чтобы гарантировать, что каждая сигнализация соответствует философии сигнализации и принципам эффективного управления сигнализацией.

Шаг 5: Аудит и контроль системы охранной сигнализации

Системы охранной сигнализации DCS, как известно, легко заменить и, как правило, не имеют должной защиты. Необходимы методы, гарантирующие, что система сигнализации не отклонится от своего рационализированного состояния.

Шаг 6: Управление тревогами в реальном времени

Часто необходимы более совершенные методы управления аварийными сигналами, чтобы гарантировать, что система аварийной сигнализации должным образом поддерживает, а не мешает оператору во всех сценариях работы. К ним относятся технологии стеллажа аварийных сигналов, аварийных сигналов на основе состояния и подавления аварийных сигналов.

Шаг 7: Контроль и поддержание работоспособности системы охранной сигнализации

Правильное управление изменениями и более долгосрочный анализ и мониторинг KPI необходимы, чтобы гарантировать, что выгоды, достигнутые в результате выполнения вышеуказанных шагов, не уменьшатся со временем. В противном случае они будут; принцип «энтропии» определенно применим к системе охранной сигнализации.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Стауффер, Тодд; Пески, Николас П .; Данн, Дональд Г., СИГНАЛИЗАЦИЯ ТРЕВОГИ И ISA-18 - ПУТЕШЕСТВИЕ, А НЕ НАЗНАЧЕНИЕ, Селлерсвилл, Пенсильвания: exida
  2. ^ «Подводные камни проектирования сигналов тревоги и сравнительного анализа». www.prosys.com. Архивировано из оригинал на 2016-04-15. Получено 2016-04-01.
  3. ^ Консорциум ASM «Рекомендации по эффективному управлению аварийными сигналами».
  4. ^ Дженсен, Лесли Д. «Динамическое управление аварийными сигналами на заводе по производству этилена» В архиве 2016-03-04 в Wayback Machine. Проверено 22 мая 2008.
  5. ^ Холлифилд, Билл Р. и Хабиби, Эдди (2010). Справочник по управлению сигналами тревоги (2-е изд.). Хьюстон, Техас: PAS, Inc., стр. 35–182. ISBN  978-0-9778969-2-9.

Рекомендации

внешняя ссылка