Управление тревогами

Управление сигнализацией – это применение человеческого фактора и эргономики наряду с приборостроением и системным мышлением для управления конструкцией системы сигнализации и повышения ее удобства использования . Чаще всего основная проблема с удобством использования заключается в том, что при сбое в работе станции выдается слишком много сигналов тревоги, обычно называемых аварийным наводнением (похожим на штормовое прерывание ), поскольку оно очень похоже на наводнение, вызванное чрезмерным количеством осадков с в основном фиксированным количеством осадков. дренажа пропускная способность . Однако в системе сигнализации могут возникнуть и другие проблемы, такие как плохо спроектированная сигнализация, неправильно установленные точки сигнализации, неэффективное оповещение, нечеткие тревожные сообщения и т. д. Плохое управление сигнализацией является одной из основных причин незапланированных простоев, на которые приходится более 20 миллиардов долларов США. ежегодных производственных потерь и крупных промышленных аварий. Разработка эффективных методов управления сигналами тревоги — это не отдельный вид деятельности, а скорее непрерывный процесс (т. е. это скорее путешествие, чем пункт назначения).

История проблем с сигнализацией

С самого начала крупные химические, нефтеперерабатывающие, энергетические и другие перерабатывающие заводы требовали использования системы управления для обеспечения успешной работы процесса и производства продукции. Из-за хрупкости компонентов по сравнению с процессом этим системам управления часто требовалась диспетчерская для защиты их от элементов и условий процесса. На заре существования диспетчерских они использовали так называемые « панели управления », которые были загружены контрольными приборами и индикаторами. Они были привязаны к датчикам, расположенным в технологических потоках и снаружи технологического оборудования. Датчики передавали свою информацию на инструменты управления через аналоговые сигналы, такие как 4–20 мА токовая петля в виде витой пары. Поначалу эти системы просто предоставляли информацию, и хорошо обученному оператору требовалось вносить коррективы либо путем изменения скорости потока, либо изменения затрат энергии, чтобы поддерживать процесс в заданных пределах.

Были добавлены сигналы тревоги, чтобы предупредить оператора о состоянии, которое вот-вот превысит расчетный предел или уже превысило расчетный предел. Кроме того, системы остановки использовались для остановки процесса, который находился под угрозой превышения пределов безопасности, экологии или приемлемого с финансовой точки зрения процесса. О тревоге оператору сигнализировали сирены оповещателей и фонари разного цвета. (Например, зеленый цвет означал «ОК», желтый — «не в порядке», а красный — «ПЛОХО».) Распределение щитов обычно располагалось таким образом, чтобы воспроизводить технологический процесс на заводе. Поэтому приборы, показывающие работающие агрегаты на заводе, были сгруппированы вместе для узнаваемости и простоты решения проблемы. Было несложно осмотреть всю панель управления и определить, не работает ли какая-либо часть установки плохо. Это было связано как с конструкцией приборов, так и с реализацией сигналов тревоги, связанных с приборами. Приборостроительные предприятия уделяют большое внимание дизайну и индивидуальной компоновке выпускаемых ими инструментов. Для этого они использовали методы поведенческой психологии, которые показали, сколько информации человек может собрать с первого взгляда. Более сложные заводы имели более сложные панели управления и, следовательно, часто больше людей-операторов или контролеров.

Таким образом, на заре появления панельных систем сигнализация регулировалась как по размеру, так и по стоимости. По сути, они были ограничены количеством доступного места на плате, стоимостью прокладки проводки, а также подключением оповещателя (гудка), индикатора (света) и переключателей, которые можно перевернуть для подтверждения и сброса решенной тревоги. Часто случалось, что если требовалась новая сигнализация, от старой приходилось отказываться.

По мере развития технологий система управления и методы управления должны были с каждым годом продолжать повышать степень автоматизации предприятий. Очень сложная обработка материалов требовала очень сложных методологий контроля. Кроме того, глобальная конкуренция подтолкнула производственные операции к увеличению производства, используя при этом меньше энергии и производя меньше отходов. Во времена щитов от инженеров требовался особый тип инженеров, которые понимали сочетание электронного оборудования, связанного с измерением и контролем процесса, алгоритмов управления, необходимых для управления процессом (основы ПИД-регулирования), и реального процесса, который осуществлялся. используется для изготовления продукции. Примерно в середине 80-х мы вступили в цифровую революцию. Распределенные системы управления (РСУ) стали настоящим 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 попадала в аналоговые инструменты, можно было оцифровать, вставить в компьютер и манипулировать ею для достижения тех же управляющих действий, которые когда-то выполнялись с усилителями и потенциометрами.

В качестве побочного эффекта это также означало, что сигналы тревоги стало легко и дешево настраивать и развертывать. Вы просто вводите местоположение, значение для сигнала тревоги и устанавливаете его активным. Непредвиденным результатом стало то, что вскоре люди все встревожили. Первоначальные установщики просто по привычке устанавливают сигнализацию на уровне 80% и 20% рабочего диапазона любой переменной. Интеграция программируемых логических контроллеров, систем безопасности и контроллеров комплексного оборудования сопровождалась огромным увеличением количества связанных с ними сигналов тревоги. Еще одним неудачным моментом цифровой революции было то, что то, что когда-то занимало несколько квадратных ярдов панели, теперь приходилось помещать в 17-дюймовый компьютерный монитор. Таким образом, для воспроизведения информации на замененной панели управления было использовано несколько страниц информации. Сигналы тревоги использовались, чтобы попросить оператора просмотреть страницу, которую он не просматривал. Сигнализация использовалась, чтобы сообщить оператору о том, что резервуар наполняется. Каждая ошибка, допущенная в ходе операций, обычно приводила к новому сигналу тревоги. С введением в действие правил OSHA 1910 исследования HAZOPS обычно требовали нескольких новых сигналов тревоги. Сигнализация была повсюду. Инциденты начали накапливаться, поскольку слишком много данных сталкивалось со слишком малым количеством полезной информации.

История управления тревогами

Понимая, что аварийная сигнализация становится проблемой, пользователи промышленных систем управления объединились и сформировали Целевую группу по управлению сигнализацией , которая в 1990 году представляла собой консультативный совет клиентов, возглавляемый Honeywell. В состав AMTF входили представители химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий. Собрались и написали документ по вопросам, связанным с управлением сигнализацией. Эта группа быстро поняла, что проблемы с сигнализацией — это всего лишь часть более крупной проблемы, и сформировала Консорциум по управлению нештатными ситуациями (ASM — зарегистрированная торговая марка Honeywell). Консорциум ASM разработал исследовательское предложение и в 1994 году получил финансирование от Национального института стандартов и технологий (NIST). В центре внимания этой работы было рассмотрение сложного взаимодействия человека и системы и факторов, влияющих на успешную работу операторов технологических процессов. Решения по автоматизации часто разрабатываются без учета человека, которому необходимо взаимодействовать с решением. В частности, сигнализация предназначена для улучшения осведомленности оператора диспетчерской, но плохо настроенная система сигнализации не достигает этой цели.

Консорциум ASM подготовил документы по передовому опыту управления сигнализацией, а также по осведомленности операторов о ситуации, эффективности операторов и другим вопросам, ориентированным на операторов. Первоначально эти документы предназначались только для членов Консорциума ASM, но недавно ASMC опубликовал эти документы.

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

Несколько учреждений и обществ разрабатывают стандарты по управлению сигналами тревоги, чтобы помочь своим членам использовать передовые методы использования сигналов тревоги в промышленных производственных системах. Среди них ISA (ISA 18.2), API (API 1167) и NAMUR (Namur NA 102). Некоторые компании также предлагают пакеты программного обеспечения, помогающие пользователям решать проблемы управления сигналами тревоги. Среди них есть компании-производители РСУ и сторонние поставщики, предлагающие дополнительные системы.

Концепции

Основная цель аварийного оповещения – предупредить оператора об отклонениях от нормальных условий эксплуатации, т.е. о ненормальных рабочих ситуациях. Конечная цель состоит в том, чтобы предотвратить или, по крайней мере, минимизировать физические и экономические потери за счет вмешательства оператора в ответ на тревожное состояние. Для большинства пользователей цифровых систем управления потери могут возникнуть в результате ситуаций, угрожающих экологической безопасности, безопасности персонала, целостности оборудования, экономичности эксплуатации, контролю качества продукции, а также производительности предприятия. Ключевым фактором эффективности реагирования оператора является скорость и точность, с которой оператор может идентифицировать сигналы тревоги, требующие немедленных действий.

По умолчанию назначение точек срабатывания сигнализации и приоритетов сигнализации представляет собой базовое управление сигнализацией. Каждый отдельный сигнал тревоги предназначен для оповещения, когда показания процесса отклоняются от нормальных. Основная проблема базового управления тревогами заключается в том, что эти функции статичны. Возникающее в результате аварийное оповещение не реагирует на изменения режима работы или условий эксплуатации.

Когда основное технологическое оборудование, такое как подпиточный насос, компрессор или пламенный нагреватель, отключается, многие сигналы тревоги становятся ненужными. Эти сигналы тревоги больше не являются независимыми исключениями из нормальной работы. В этой ситуации они указывают на вторичные, некритические эффекты и больше не предоставляют оператору важной информации. Аналогичным образом, во время запуска или остановки технологического агрегата многие сигналы тревоги не имеют смысла. Часто это происходит потому, что статические аварийные условия противоречат требуемым рабочим критериям запуска и остановки.

Во всех случаях серьезного отказа оборудования, его запусков и остановок оператор должен просмотреть дисплеи с сигналами тревоги и проанализировать, какие сигналы тревоги являются значимыми. Это приводит к потере драгоценного времени, когда оператору необходимо принять важные эксплуатационные решения и предпринять быстрые действия. Если результирующий поток сигналов тревоги становится слишком большим, чтобы оператор мог его понять, значит, базовая система управления сигналами тревоги вышла из строя 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 значительные потери.

Короче говоря, необходимо расширить цели управления тревогами за пределы базового уровня. Недостаточно использовать несколько уровней приоритета, поскольку приоритет сам по себе часто является динамичным. Аналогичным образом, отключение сигналов тревоги на основе ассоциации устройств или подавление звукового оповещения на основе приоритета не обеспечивает динамическое избирательное оповещение о сигналах тревоги. Решением должна стать система управления аварийными сигналами, которая может динамически фильтровать технологические аварийные сигналы на основе текущей работы и условий предприятия, чтобы выдавались только значимые на данный момент аварийные сигналы.

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

• Безопасность персонала и окружающей среды,
• Целостность оборудования,
• Контроль качества продукции.

Конечные цели ничем не отличаются от предыдущих основных целей управления оповещением о тревогах. Управление динамическим оповещением о тревогах концентрирует внимание оператора, устраняя посторонние сигналы тревоги, обеспечивая лучшее распознавание критических проблем и гарантируя более быстрое и точное реагирование оператора.

Необходимость управления сигнализацией

Управление сигнализацией обычно необходимо в производственной , которая контролируется оператором с помощью системы диспетчерского управления, такой как РСУ SCADA среде , или программируемый логический контроллер (ПЛК) . Такая система может иметь сотни отдельных сигналов тревоги, которые до недавнего времени, вероятно, проектировались с лишь ограниченным учетом других сигналов тревоги в системе. Поскольку люди могут делать только одно дело одновременно и уделять внимание ограниченному числу вещей одновременно, должен быть способ гарантировать, что сигналы тревоги подаются со скоростью, которая может быть усвоена человеком-оператором, особенно когда растение расстроено или находится в необычном состоянии. Сигналы тревоги также должны быть способны направлять внимание оператора на наиболее важную проблему, которую ему или ей необходимо решить, используя, приоритет для указания степени важности например, или ранга. Чтобы обеспечить непрерывное производство, бесперебойное обслуживание, безупречное качество в любое время дня и ночи, необходима организация, предполагающая наличие нескольких команд людей, занимающихся одна за другой происходящими событиями.

Чаще это называют управлением по вызову. Дежурное управление опирается на команду из одного или нескольких человек (руководитель объекта, обслуживающий персонал) или на внешнюю организацию (охрана, центр теленаблюдения). Чтобы избежать постоянного присутствия человека для мониторинга отдельного процесса или уровня, 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 достижения снижения скорости варьируются от чрезвычайно простых способов уменьшения помех и сигналов тревоги низкой значимости до комплексного изменения конструкции системы сигнализации , учитывающего взаимосвязи между отдельными сигналами тревоги.

Руководство по дизайну

Этот шаг включает в себя документирование методологии или философии проектирования сигналов тревоги. Он может включать в себя такие вещи, как сигналы тревоги, стандарты оповещения о тревогах и текстовые сообщения, а также то, как оператор будет взаимодействовать с тревогами.

Рационализация и документация

Этот этап представляет собой подробный анализ всех сигнализаций для документирования их проектных целей, а также для обеспечения того, чтобы они были выбраны и настроены правильно и соответствовали критериям проектирования. В идеале этот этап приведет к снижению количества тревог, но это не всегда так.

Расширенные методы

Вышеупомянутые шаги часто не могут предотвратить лавину сигналов тревоги при сбое в работе, поэтому в этом случае необходимы продвинутые методы, такие как подавление сигналов тревоги при определенных обстоятельствах. Например, выключение насоса всегда будет вызывать сигнал тревоги о низком расходе на выходе насоса, поэтому сигнал тревоги о низком расходе может быть подавлен, если насос был остановлен, поскольку он не приносит никакой пользы оператору, поскольку он или она уже знает это произошло из-за отключения насоса. Конечно, этот метод может оказаться очень сложным и требует значительной тщательности при проектировании. Например, в приведенном выше случае можно утверждать, что сигнализация низкого расхода действительно повышает ценность, поскольку подтверждает оператору, что насос действительно остановился. Границы процесса (Boundary Management) также должны быть приняты во внимание.

Управление сигнализацией становится все более необходимым по мере увеличения сложности и размера производственных систем. Большая потребность в управлении сигнализацией также возникает, поскольку сигналы тревоги могут быть настроены на РСУ практически с нулевыми дополнительными затратами, тогда как в прошлом в системах физических панелей управления , которые состояли из отдельных пневматических или электронных аналоговых приборов , каждый сигнал тревоги требовал затрат и панели управления. районе, поэтому больше внимания обычно уделялось необходимости установки сигнализации. Многочисленные катастрофы, такие как Три-Майл-Айленд , Чернобыльская авария и Deepwater Horizon, выявили очевидную необходимость управления сигналами тревоги.

Семь шагов к управлению сигнализацией

Шаг 1. Создайте и примите философию сигнализации.

Создается комплексный проектный и руководящий документ, определяющий заводские стандарты с использованием передовой методологии управления сигналами тревоги.

Шаг 2. Сравнительный анализ производительности сигналов тревоги

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

Шаг 3. Устранение тревоги «злоумышленник»

Из опыта известно, что около половины всей нагрузки по тревогам обычно приходится на относительно небольшое количество тревог. Методы обеспечения их правильной работы документированы и могут применяться с минимальными усилиями и максимальным улучшением производительности.

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

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

Шаг 5: Аудит и обеспечение соблюдения требований системы сигнализации

Системы сигнализации DCS, как известно, легко заменить и, как правило, не имеют должной безопасности. Необходимы методы, гарантирующие, что система сигнализации не выйдет из рационализированного состояния.

Шаг 6: Управление тревогами в режиме реального времени

Часто необходимы более совершенные методы управления сигнализацией, чтобы гарантировать, что система сигнализации должным образом поддерживает, а не мешает оператору во всех рабочих сценариях. К ним относятся технологии хранения сигналов тревоги, сигнализации на основе состояния и подавления потока сигналов тревоги.

Шаг 7: Контроль и поддержание работоспособности системы сигнализации

Необходимо правильное управление изменениями, долгосрочный анализ и мониторинг ключевых показателей эффективности, чтобы гарантировать, что выгоды, достигнутые в результате выполнения вышеуказанных шагов, не исчезнут с течением времени. В противном случае они это сделают; принцип «энтропии» определенно применим к системе сигнализации.

См. также

• Список тем взаимодействия человека и компьютера , поскольку большинство систем управления основаны на компьютере.
• Дизайн , особенно дизайн взаимодействия
• Теория обнаружения
• Физическая безопасность
• Панель оповещения
• Усталость от тревоги
• Управление неисправностями

Ссылки

• SSM InfoTech Solutions Pvt. ООО - Система управления сигнализацией
• EPRI (2005) Усовершенствованная система сигнализации диспетчерской: требования и рекомендации по внедрению. Пало-Альто, Калифорния. Отчет EPRI 1010076.
• EEMUA 191 Системы сигнализации. Руководство по проектированию, управлению и закупкам. Издание 3 (2013 г.) ISBN   978-0-85931-192-2
• PAS - Справочник по управлению сигнализацией - Второе издание (2010 г.) ISBN   0-9778969-2-7
• Консорциум ASM (2009 г.) - Эффективные методы управления сигнализацией ISBN   978-1-4421-8425-1
• ANSI/ISA–18.2–2009 – Управление системами сигнализации для перерабатывающих отраслей промышленности
• МЭК 62682 Управление системами сигнализации для перерабатывающих производств.
• Ako-Tec AG - Описание современной системы управления сигнализацией
• Управление сигнализацией и ISA-18: путешествие, а не пункт назначения
• RFC8632 Модель данных YANG для управления сигналами тревоги

Внешние ссылки

• «Принципы проектирования систем сигнализации» YA-711 Норвежское нефтяное управление