1DCS系統(tǒng)報(bào)警管理現(xiàn)狀

1.1異構(gòu)DCS系統(tǒng)的報(bào)警管理難題

    目前中國很多流程工業(yè)企業(yè)已經(jīng)大量使用DCS系統(tǒng)提高生產(chǎn)的自動(dòng)化，但是因?yàn)樵诔跗谝?guī)劃中缺少經(jīng)驗(yàn)等歷史原因，DCS系統(tǒng)的品牌、型號(hào)等往往比較混亂，沒有形成統(tǒng)一規(guī)劃，造成大量異構(gòu)的DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)均具備報(bào)警模塊，但不同品牌DCS的報(bào)警模塊并不具備互相通信的功能，報(bào)警模型也各不相同，統(tǒng)一管理成為異構(gòu)DCS系統(tǒng)的一個(gè)大難題。同一個(gè)企業(yè)，報(bào)警系統(tǒng)形成多個(gè)孤立的區(qū)塊，分散成多個(gè)信息孤島，人機(jī)界面無法統(tǒng)一，也無法對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行更深一步的挖掘和應(yīng)用，只能應(yīng)用于最基層的現(xiàn)場，對(duì)管理層形成了信息上的屏蔽，帶來很大的管理不便。

1.2報(bào)警數(shù)量激增帶來事故風(fēng)險(xiǎn)

    DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，使報(bào)警的設(shè)置非常方便，非常廉價(jià)，但方便和廉價(jià)也帶來了相應(yīng)的問題——報(bào)警設(shè)置的隨意性。在很多企業(yè)，當(dāng)前的問題不再是報(bào)警不足，而是報(bào)警過量和報(bào)警不當(dāng)，而大量和低效的報(bào)警給企業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，不僅會(huì)降低生產(chǎn)利潤，更有可能造成生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。

    1994年，英國Milford港的Texaco煉油廠發(fā)生爆炸起火事故，在發(fā)生爆炸前的11分鐘內(nèi)，系統(tǒng)產(chǎn)生了275個(gè)報(bào)警，而這275個(gè)報(bào)警僅僅有兩個(gè)處理人員進(jìn)行處理，而兩個(gè)工作人員根本無法在眾多的報(bào)警當(dāng)中辨識(shí)出真正有意義的信息，結(jié)果導(dǎo)致了悲劇的產(chǎn)生。

    DCS報(bào)警設(shè)置數(shù)量不合理、優(yōu)先級(jí)配置不當(dāng)、參數(shù)配置不當(dāng)、無法識(shí)別和阻止報(bào)警洪水等問題，是當(dāng)前DCS系統(tǒng)報(bào)警普遍存在的問題。

圖表 1 報(bào)警數(shù)量過大造成潛在的事故危險(xiǎn)

1.3對(duì)報(bào)警原始信息深加工的需求

    雖然大部分DCS系統(tǒng)具備報(bào)警功能，但是這些功能往往針對(duì)現(xiàn)場控制所設(shè)計(jì)，功能比較原始。報(bào)警歷史信息在經(jīng)過長時(shí)間沉淀之后，實(shí)際上可以有更多的利用價(jià)值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析和大數(shù)據(jù)挖掘，可以提供諸如發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患、預(yù)防潛在的生產(chǎn)事故、提高生產(chǎn)效率和對(duì)生產(chǎn)人員進(jìn)行KPI管理等更多的管理方面的應(yīng)用功能，為管理層提供生產(chǎn)決策的輔助信息，而這些往往是現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)所不具備的。

2異構(gòu)DCS報(bào)警的統(tǒng)一管理

    解決異構(gòu)DCS報(bào)警統(tǒng)一管理的首要問題，是能夠?qū)ο到y(tǒng)中存在的報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)一采集。力控科技的FAlarm工業(yè)智能報(bào)警管理平臺(tái)對(duì)此提供了解決的方案。大部分DCS系統(tǒng)提供OPC A&E Server，力控FAlarm能夠通過OPC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議采集DCS設(shè)備的報(bào)警信息；而對(duì)于不能提供OPC A&E的DCS，力控則提供多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，甚至根據(jù)DCS的API進(jìn)行接口定制，以滿足各類DCS報(bào)警的采集需求。

    解決異構(gòu)DCS報(bào)警統(tǒng)一管理的第二個(gè)問題，是對(duì)系統(tǒng)中報(bào)警信息的模型統(tǒng)一。力控FAlarm在系統(tǒng)內(nèi)部建立了統(tǒng)一的報(bào)警模型，對(duì)于異構(gòu)的DCS報(bào)警信息進(jìn)行解析，將報(bào)警模型統(tǒng)一化，以方便后續(xù)的各類處理。

解決異構(gòu)DCS報(bào)警統(tǒng)一管理的第三個(gè)問題是人機(jī)界面的統(tǒng)一。力控FAlarm提供了基于Web瀏覽器的人機(jī)界面系統(tǒng)，可以將所有DCS系統(tǒng)的報(bào)警信息統(tǒng)一進(jìn)行可視化，提供實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、報(bào)警維護(hù)、報(bào)警統(tǒng)計(jì)分析等可視化內(nèi)容，提供各種報(bào)表圖表的可視化手段，并可以與現(xiàn)場的工藝流程畫面結(jié)合顯示，或者與GIS（地理信息系統(tǒng)）進(jìn)行集成顯示。

圖表 2 統(tǒng)一的報(bào)警管理人機(jī)界面

圖表 3 統(tǒng)一的報(bào)警管理人機(jī)界面

3降低DCS系統(tǒng)報(bào)警造成的事故隱患

    為了減少工業(yè)報(bào)警不當(dāng)造成的風(fēng)險(xiǎn)并提供工業(yè)報(bào)警管理的最佳實(shí)踐，國際組件ASM在1992年成立，其建立的初衷就是推進(jìn)DCS報(bào)警系統(tǒng)的改進(jìn)，并在2009年推出正式的工業(yè)告警管理國際標(biāo)準(zhǔn)——ISA-18.2（ANSI/ISA–18.2–2009 Management of Alarm Systemsfor the Process Industries）。

    該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容涵蓋了報(bào)警管理的整個(gè)生命周期，而其核心正是報(bào)警系統(tǒng)本身的KPI，即如何對(duì)報(bào)警進(jìn)行正確的持續(xù)的改進(jìn)，從而減少無效和低效報(bào)警，減少報(bào)警洪水，從而降低發(fā)生生產(chǎn)事故的風(fēng)險(xiǎn)。

圖表 4 國際標(biāo)準(zhǔn)ISA-18.2涵蓋了報(bào)警管理的整個(gè)生命周期

圖表 5 報(bào)警系統(tǒng)KPI

力控FAlarm系統(tǒng)是嚴(yán)格按照ISA-18.2所設(shè)計(jì)的，為企業(yè)提供了大量的報(bào)警分析工具，以降低無效報(bào)警數(shù)量，優(yōu)化報(bào)警系統(tǒng)KPI：

（1）報(bào)警數(shù)量統(tǒng)計(jì)和分析：通過數(shù)量和優(yōu)先級(jí)的統(tǒng)計(jì)，分析報(bào)警數(shù)量和報(bào)警處理人員配比是否合理，分析報(bào)警優(yōu)先級(jí)分布是否合理。

（2）報(bào)警洪水定位和分析：通過報(bào)警洪水統(tǒng)計(jì)功能，定位報(bào)警洪水的數(shù)量和相關(guān)測點(diǎn)，分析洪水產(chǎn)生的原因，從而可以通過解除報(bào)警洪水誘因，減少報(bào)警洪水?dāng)?shù)量。

（3）反復(fù)報(bào)警和瞬時(shí)報(bào)警的定位和分析：通過反復(fù)報(bào)警和瞬時(shí)報(bào)警統(tǒng)計(jì)功能，定位測點(diǎn)分析原因，通過解除報(bào)警誘因以減少反復(fù)報(bào)警和瞬時(shí)報(bào)警的數(shù)量。

（4）頑固報(bào)警定位和分析：定位頑固報(bào)警的測點(diǎn)并分析其原因，減少頑固報(bào)警的數(shù)量。

（5）報(bào)警維護(hù)功能：通過報(bào)警維護(hù)功能，可以將某些測點(diǎn)的報(bào)警掛起一段時(shí)間（在指定時(shí)間段內(nèi)不再產(chǎn)生報(bào)警），例如在設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或者更換的時(shí)候，如果不掛起報(bào)警，可能產(chǎn)生大量無效報(bào)警，這種情況下采用報(bào)警維護(hù)功能，可以減少不必要的報(bào)警信息。

（6）多工況報(bào)警功能：多工況報(bào)警可以令報(bào)警在不同的工況下采用不同的報(bào)警屬性，從而提高報(bào)警信息的有效性，降低無效報(bào)警產(chǎn)生的幾率。

（7）報(bào)警KPI分析：FAlarm提供的報(bào)警KPI指標(biāo)采用了ISA-18.2標(biāo)準(zhǔn)，通過統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)KPI并和標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，為進(jìn)一步優(yōu)化報(bào)警系統(tǒng)提供決策數(shù)據(jù)。

4報(bào)警數(shù)據(jù)挖掘

    DCS系統(tǒng)所提供的原始報(bào)警信息雖然可以解決現(xiàn)場的很多問題，但是其利用價(jià)值并沒有被充分的挖掘出來，在大數(shù)據(jù)技術(shù)越來越成熟的今天，對(duì)海量歷史報(bào)警信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘并為生產(chǎn)提供輔助決策信息成為可能。

    力控FAlarm平臺(tái)就提供了大量統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘的工具，配合行業(yè)中的生產(chǎn)模型和設(shè)備模型，可以完成設(shè)備故障預(yù)警、異常停機(jī)預(yù)警、生產(chǎn)事故預(yù)警、設(shè)備老化分析、人員KPI統(tǒng)計(jì)等。