明確報(bào)警管理和過(guò)程安全管理之間的相互作用，可以確保生產(chǎn)制造過(guò)程的安全和高效。
在過(guò)程自動(dòng)化行業(yè)，兩個(gè)高度專業(yè)化的領(lǐng)域是報(bào)警管理和過(guò)程安全管理。盡管您可能認(rèn)為這些是單獨(dú)的主題，但它們實(shí)際上是密切相關(guān)的。本文將討論一下兩者的關(guān)系以及之間的相互作用。
報(bào)警管理是利用人為因素（人機(jī)工程學(xué)）設(shè)計(jì)和維護(hù)報(bào)警系統(tǒng)，以最大限度地發(fā)揮其有效性的一種應(yīng)用。報(bào)警管理是將人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用，用于設(shè)計(jì)和維護(hù)報(bào)警系統(tǒng)，以最大程度的提高其有效性。一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是在工廠發(fā)生故障時(shí)，會(huì)發(fā)出過(guò)多的報(bào)警，通常稱之為“報(bào)警泛洪”。但是，報(bào)警系統(tǒng)還可能存在其它問(wèn)題，例如優(yōu)先級(jí)低、報(bào)警點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)、無(wú)效報(bào)警、報(bào)警不清晰等等。不合適的報(bào)警管理是計(jì)劃外停機(jī)的主要原因之一，每年會(huì)造成超過(guò)200 億美元的生產(chǎn)損失，并會(huì)導(dǎo)致重大工業(yè)事故，例如2005 年美國(guó)德克薩斯城的煉油廠爆炸。
過(guò)程安全管理（PSM），是用于管理有害物質(zhì)處置的系統(tǒng)和過(guò)程的完整性規(guī)范框架。它依賴于良好的設(shè)計(jì)原則、實(shí)施良好的自動(dòng)化系統(tǒng)及工程、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)實(shí)踐。它負(fù)責(zé)預(yù)防和控制可能釋放有害物質(zhì)的事件發(fā)生。對(duì)于過(guò)程工業(yè)，重點(diǎn)放在過(guò)程安全上， 以防止可能導(dǎo)致重大事故有害物質(zhì)的排放，而意外事件通常是由危險(xiǎn)化學(xué)品意外釋放引發(fā)的。此外，結(jié)構(gòu)故障或穩(wěn)定性下降也可能成為重大事故的誘發(fā)因素。
風(fēng)險(xiǎn)分析的3個(gè)步驟
報(bào)警管理如何影響過(guò)程安全？除了確保更好的運(yùn)營(yíng)設(shè)施外，它還可以在確定給定過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)（或更確切地說(shuō)是剩余風(fēng)險(xiǎn)）時(shí)發(fā)揮作用。過(guò)程安全管理風(fēng)險(xiǎn)分析可以分為3 個(gè)步驟：
步驟1
首先，您必須系統(tǒng)地評(píng)估給定過(guò)程裝置運(yùn)營(yíng)中的危害（固有風(fēng)險(xiǎn)）。這通常由執(zhí)行過(guò)程危險(xiǎn)分析的團(tuán)隊(duì)完成，最常見(jiàn)的方法是危險(xiǎn)和可操作性（HAZOP）研究。識(shí)別危險(xiǎn)并進(jìn)行單獨(dú)評(píng)估，以確定發(fā)生危險(xiǎn)的可能性以及危險(xiǎn)的嚴(yán)重程度（如果識(shí)別為危險(xiǎn)的話）。在大多數(shù)公司中，總風(fēng)險(xiǎn)被定義為概率乘以嚴(yán)重程度。
步驟2
對(duì)于每個(gè)識(shí)別出的危害，團(tuán)隊(duì)必須評(píng)估減輕這些危害的任何防護(hù)措施（例如，報(bào)警系統(tǒng)），以確定在考慮防護(hù)措施后仍有多少剩余風(fēng)險(xiǎn)。這些防護(hù)措施稱為獨(dú)立保護(hù)層。獨(dú)立性很重要，因?yàn)槿绻豁?xiàng)保障措施失敗，獨(dú)立性可以確保其不會(huì)影響到任何其它保障措施降低風(fēng)險(xiǎn)的能力。有幾種方法用于評(píng)估安全措施，最常見(jiàn)的是保護(hù)層分析。
步驟3
在確定獨(dú)立保護(hù)層后，團(tuán)隊(duì)將比較剩余風(fēng)險(xiǎn)與公司定義的可承受風(fēng)險(xiǎn)水平，以確定是否需要采取其它措施。如果剩余風(fēng)險(xiǎn)大于可承受的風(fēng)險(xiǎn)，則需要重新設(shè)計(jì)過(guò)程或安裝其它防護(hù)措施。常見(jiàn)的安全措施是安裝安全儀表系統(tǒng)（SIS），以將剩余風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。剩余風(fēng)險(xiǎn)和可容忍風(fēng)險(xiǎn)之間的差距，大小決定了安全完整性等級(jí)（SIL），該等級(jí)可以衡量SIS 系統(tǒng)需要達(dá)到的“安全”程度（見(jiàn)圖1）。
圖1 ：殘留風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)此圖所示的可承受風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。剩余風(fēng)險(xiǎn)和可接受風(fēng)險(xiǎn)之間的的差距，將決定安全完整性等級(jí)（SIL）。
圖片來(lái)源：Maverick Technologies
在圖1 所示的情況下，即使在考慮了獨(dú)立保護(hù)層，例如基本過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCS）和機(jī)械保護(hù)（例如安全閥或破裂盤(pán)）之后，剩余風(fēng)險(xiǎn)水平仍超過(guò)了可承受的風(fēng)險(xiǎn)水平。為了填補(bǔ)保護(hù)方面的空白，可以實(shí)施SIS 系統(tǒng)，以將殘留風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。
請(qǐng)注意，基本過(guò)程控制系統(tǒng)獨(dú)立保護(hù)層可觸發(fā)運(yùn)行人員對(duì)危險(xiǎn)事件的響應(yīng)，或某種類型的自動(dòng)控制，從而防止過(guò)程達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，因此作為安全報(bào)警，一般是可信的。但是，您只能依靠基本過(guò)程控制系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立保護(hù)層提供保障，因?yàn)閳?bào)警和自動(dòng)控制功能并不是真正獨(dú)立的。某些基本過(guò)程控制系統(tǒng)故障可能會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)功能同時(shí)喪失。
獲得獨(dú)立性
如前所述，出于獨(dú)立性的原因，只能將基本過(guò)程控制系統(tǒng)視為一項(xiàng)可信的獨(dú)立保護(hù)層。但是，如果自動(dòng)控制已經(jīng)是可信的保護(hù)層，并且還想將安全獨(dú)立保護(hù)層報(bào)警視為可信的保護(hù)層，該怎么辦？有沒(méi)有一種方法可以實(shí)現(xiàn)將報(bào)警的實(shí)施與基本過(guò)程控制系統(tǒng)分開(kāi)？答案是肯定的。
下面是兩種常見(jiàn)方法
1
您可以將現(xiàn)場(chǎng)儀表直接連接到燈箱指示器。在過(guò)去的面板控制系統(tǒng)中，這是用于報(bào)警的傳統(tǒng)方法，如今仍在使用。由于信號(hào)和通知與基本過(guò)程控制系統(tǒng)保持分開(kāi)，因此除了基本過(guò)程控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制之外，您還可以從報(bào)警中獲得可信的獨(dú)立保護(hù)層來(lái)執(zhí)行運(yùn)行人員的操作。
2
為避免使用燈箱指示器所具有的局限性，可以將現(xiàn)場(chǎng)儀表連接到獨(dú)立于基本過(guò)程控制系統(tǒng)人機(jī)界面（HMI）的監(jiān)控系統(tǒng)。SIS 系統(tǒng)或?qū)Ｓ玫目删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）可以為獨(dú)立的HMI 供電。請(qǐng)注意，此獨(dú)立系統(tǒng)的整體可用性需要具有0.1 或更小的按需故障概率（PFD）。
關(guān)鍵是使獨(dú)立保護(hù)層安全報(bào)警功能與基本過(guò)程控制系統(tǒng)完全分開(kāi)，以使任何故障（包括網(wǎng)絡(luò)安全攻擊）不會(huì)同時(shí)危害到兩個(gè)系統(tǒng)的功能。這種獨(dú)立性包括不能與基本過(guò)程控制系統(tǒng)共享現(xiàn)場(chǎng)儀表。
獨(dú)立保護(hù)層安全報(bào)警需求
要將報(bào)警用作安全獨(dú)立保護(hù)層，需要滿足下面4 個(gè)要求：
專用：報(bào)警必須設(shè)計(jì)為可用于特定始發(fā)事件，該事件會(huì)導(dǎo)致您要預(yù)防的危險(xiǎn)。
可審計(jì)的：您需要以適當(dāng)?shù)念l率測(cè)試報(bào)警，包括相關(guān)的儀表，以驗(yàn)證報(bào)警是否可以正常工作。
獨(dú)立：報(bào)警必須獨(dú)立于其它獨(dú)立保護(hù)層，并且引發(fā)危險(xiǎn)的事件不能導(dǎo)致報(bào)警功能的喪失。
可靠：報(bào)警觸發(fā)以及運(yùn)行人員做出正確響應(yīng)的可能性，是否滿足要求，在設(shè)計(jì)獨(dú)立保護(hù)層時(shí)都需要加以考慮。完整報(bào)警功能（傳感器+ 邏輯控制器+HMI+ 運(yùn)行人員響應(yīng)）的按需故障概率必須小于或等于0.1。在化學(xué)過(guò)程安全中心（CCPS）相關(guān)的各種書(shū)籍中，例如“化學(xué)過(guò)程的安全自動(dòng)化和保護(hù)分析層指南”，都對(duì)此主題進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
過(guò)程危險(xiǎn)分析的團(tuán)隊(duì)職責(zé)
在執(zhí)行過(guò)程危險(xiǎn)分析時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員必須正確評(píng)估和記錄已指定用于獨(dú)立保護(hù)層的每個(gè)報(bào)警，這一點(diǎn)至關(guān)重要。
這包括以下職責(zé)
? 報(bào)警是否滿足上述獨(dú)立保護(hù)層安全報(bào)警定義的4個(gè)要求？
? 運(yùn)行人員是否有足夠的時(shí)間來(lái)識(shí)別報(bào)警，并在危險(xiǎn)發(fā)生之前采取必要的措施？
? 報(bào)警設(shè)定值應(yīng)該是多少？
? 測(cè)試頻率是多少？
? 為緩解危害，運(yùn)行人員需要采取哪些適當(dāng)行動(dòng)？
所有這些信息都需要根據(jù)安全獨(dú)立保護(hù)層報(bào)警的指定類別，輸入到報(bào)警管理系統(tǒng)中，以確保它們不會(huì)被修改，除非進(jìn)行了新的過(guò)程危險(xiǎn)分析分析。無(wú)論使用哪種報(bào)警管理系統(tǒng)，都需要明確指定獨(dú)立保護(hù)層報(bào)警，因?yàn)樗鼈冃枰厥馓幚怼?/span>
對(duì)報(bào)警管理的影響
將報(bào)警用作過(guò)程安全危險(xiǎn)的保障措施，增加了執(zhí)行報(bào)警管理的重要性。正確的報(bào)警管理變得比以往任何時(shí)候都至關(guān)重要。
保持報(bào)警系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，對(duì)于確保運(yùn)行人員及時(shí)、準(zhǔn)確地響應(yīng)至關(guān)重要。報(bào)警泛濫、抖動(dòng)或活動(dòng)報(bào)警過(guò)多，將減少安全獨(dú)立保護(hù)層報(bào)警受到關(guān)注的機(jī)會(huì)。報(bào)警響應(yīng)程序應(yīng)清晰易懂（最好在HMI 中），以便運(yùn)行人員可以快速有效地響應(yīng)。
審計(jì)是ANSI/ISA-18.2 生命周期的需求，要求對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估，包括評(píng)估報(bào)警系統(tǒng)性能和用于管理報(bào)警系統(tǒng)的工作實(shí)踐。定期檢查安全獨(dú)立保護(hù)層報(bào)警的觸發(fā)頻率，以及相關(guān)運(yùn)行人員響應(yīng)的時(shí)間和準(zhǔn)確性，將有助于發(fā)現(xiàn)常規(guī)監(jiān)控中尚不明顯的差距，并確定必要的改進(jìn)措施。
報(bào)警管理和過(guò)程安全管理之間存在許多相互作用。每個(gè)學(xué)科都需要采用嚴(yán)格的方法來(lái)正確實(shí)施，但是了解它們之間的相互作用，對(duì)于確保安全和高效的過(guò)程同樣重要。
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