糟糕的报警管理所造成的损失

　　过程自动化系统内的报警管理从来未曾像现在这样重要过。一项最近的研究发现：由于非计划停车所造成的损失每年超过了二百亿美圆。这些损失当中约40％与可以预防的人为错误有关。能够引起人为错误的重要因素包括报警的大量增殖以及操作人员在混乱的情况下作出快速、高效和正确的反应的能力。

糟糕的报警管理所造成的后果可能会在多个方面影响你所在公司的底线，例如产品损失、设备损坏、人员损失和对公司信誉的不良影响。就在去年，一件受到广泛报道的事故造成了15人丧生、100人受伤以及巨大的财产损失。此次事故被安全卫生署罚款的总数超过了两千万美圆。仅报警系统单独受到的罚款即超过了二百万美圆。另外公司的管理层也受到了关于渎职罪的详细调查。美国联邦调查报告发现：“尽管知道关键的报警参数正在报警，管理人员还是授权同意重要装置开车。”

DCS报警系统拉响警报

在一个自动化的过程控制系统里面，报警点并不是越多越好。在不久以前，当控制功能还是通过硬接线来连接到报警器盘上的时候，工程师们对于一个系统当中报警点的数量设定还是很有选择性的。在一个硬接线的系统里面，实现一个单一的报警点可能需要花费1000美元，因此通常每个过程单元的报警点数量一般不会超过30到50点。而在今天，报警经常被看成是“免费”的。一个单一的输入/输出点可能会被组态成可以激活多个报警。这些现代化的分散控制系统（DCS）可以在系统里面包括比被测的过程变量还要多的报警组态。

这种做法导致报警点越来越多，因此对这些报警进行管理就成了过程工厂操作人员的一项重要性不断增加的任务，因为操作人员必须和DCS进行非常紧密的互动。控制系统的任务是将过程参数保持在性能目标范围内。操作人员的任务是对过程进行干预，使其保持在正常性能范围里面。当过程走出正常范围的时候，就会出现混乱的情况。在混乱的情况下作出快速、有效和正确反应的能力就是与在高利润、非计划停车或者灾难性事故发生时的差别所在。

为了帮助确保操作人员处于随时可以应对任何报警局面的状态下，世界各国的公司都在利用现代化控制系统新的报警管理能力来达到这一目的。通过利用工业行业经过验证的最佳经验，诸如西门子公司PCS 7 DCS等系统帮助生产者最大限度的减少了非计划停车时间、提高了生产水平并且为工作人员带来了更加可靠的保护。

报警管理的最佳实践

要了解怎样提高报警管理水平，很重要的一点就是学习工业界的最佳实践。有很多优秀的参考资料记录了报警管理的最佳实践范例。其中最重要的就是EEMUA第191号出版物，《报警系统——设计、管理和采购导则》。它提供了关于报警管理的实用建议，这些建议都是基于许多终端用户的经验和关于人为因素研究的成果。根据EEMUA的建议，报警和报警系统应该始终依据一些基本原则进行组态。


表1 好的报警/报警系统的特征

一个良好的报警系统设计的最重要特点就是每一个报警都需要操作人员作出反应。如果一个报警条件并不是真的需要操作人员采取行动，那么这个条件就不应该被设为报警。

一个良好的报警子系统一个包含许多功能，它可以帮助终端用户贯彻实施报警管理的最佳实践以及遵从EEMUA的建议。典型的报警系统应该包含的功能有：

●将操作人员的注意力集中在最重要的报警上

●提供清楚的、容易理解的报警信息

●提供关于纠正错误的建议信息，并且允许将与所采取的行动有关或者与将来需要采取的行动有关的注释信息记录下来

●抑制来自一台现场设备的报警或者来自一个过程区域的报警，如果他们当时没有意义的话

●分析报警系统的性能规律，以便鉴别无用的报警或者需要额外培训的特定情节

糟糕的报警管理的表现

这里列举了几个低劣报警管理的表现或者“征兆”。许多制造业的操作包括一个或者更多这些征兆。最常见的一些包括：

无效报警－报警状态以一定的规律或者间歇性反复出现

报警溢出－异常情况下太多的报警涌向操作员

级联报警－特殊的报警总是同时涌现

无用的报警信息－报警信息不能对操作员提供问题的原因或者纠正动作的有用信息时

过量的高优先权报警－系统中太多的高优先权报警出现使得操作员把它们看作低优先权报警

长期报警－太多报警出现甚至在系统平稳运行期间(操作员一般忽略它们)

提高报警管理系统性能和防止非计划停车的5种方法

虽然DCS报警管理系统的容量具有很多特点、带来了很多好处，但是如果过程制造商想要避免非计划停车的话，根据EEMUA的最佳实践总结出的5种方法更是能够为任何过程制造商带来立杆见影的好处。这些特点使得工厂人员可以：

I. 专注于最重要的报警

II. 根据需要抑制没有意义的报警

III. 根据清楚、一致、简明和内容丰富的信息迅速领会当前的状况

IV. 获得关于可能的问题原因的有用信息以及建议的纠正措施

V. 评估系统和操作人员的表现

I．专注于最重要的报警

表2所示，操作员每天面对许多报警(数以10计的)，这超过了他们的处理能力(基于EEMUA的推荐)。

由于存在报警过多的可能，一个DCS系统最重要的特点之一就是它使操作人员集中注意力于最重要的关键报警的能力。当一个新的报警发生时，提供多种有代表性的视觉和听觉方法来吸引操作人员的注意力，并且为操作人员指示出一种特定报警状态的重要程度。

系统内每一个单独的报警信息都能够分配一个报警优先级。EEMUA所作的研究已经表明：为了最大程度提高操作人员的效率，在整个系统里组态的不同报警优先级设定不应该超过3种。这种报警优先级属性可以用于确保最高优先级的未确认报警任何时间都会显示出来。它还可以提供一种过滤报警显示列表的手段，这样操作人员就能够据此推断获得特定的关键报警。


表2 制造业的报警基准情况

预先组态好的当前报警显示列表通常是操作人员监视报警状况的主要途径之一。从这个显示画面（图1）我们可以看到，一个操作人员可以根据任何列作为索引来过滤和分类报警信息，以便更好的调整显示画面使它只显示最重要的报警。

默认的HMI符号（图块、图标）应该被设计成能够有效的使操作人员的注意力集中在一个报警事件上面。例如当一个新的报警发生时，HMI符号当中的一个报警状态格可以改变颜色（通常会变成黄色或者红色），并且显示文本说明目前有一个报警发生。这种报警状态改变时的双重指示（颜色改变和文本改变）就是遵从HMI设计的最佳实践而作出的，这是为了确保即使是患有色盲的操作人员（在男性人口当中有极少数人患有色盲）也能够通过画面显示发现报警状态已经改变了。

拥有一只内置的报警蜂鸣器会使事情更加容易，在一个新的报警情况发生的时候蜂鸣器的声音能够引发用户立即作出反应。我们可以通过PC的声卡播放一个特别的.wav文件来做到这一点。例如我们可以根据一个报警的发生把喇叭组态成发出一种特别的声音，而这个报警可以是特定报警属性的任意组合，例如信息分类、优先级、位号、来源或者过程区域等（图2）。



图2 报警器构造工具


II．报警抑制

另一种减少无意义报警数量的途径就是使用一种报警“锁止”或者抑制功能。比较理想化的状态是，所有来自于一个独立设备的报警或者来自于一整块过程区域的报警都应该可以通过按一下按钮(锁止按钮)来得到抑制。这样来自于停运设备或者没在运行的过程区域的报警就可以从操作人员的视野当中消失。这个锁止按钮通常会受到标准安全访问程序的保护，需要拥有适当的权限才能够激活它。

当一个设备已经被锁止或者停止运行，在过程画面上相应的符号（图标块）应该反映它此时的停止状态。例如一个“X”被放在图3当中相应的报警状态格里。另外，一个“X”也会被放在工厂总貌按钮棒图上，以便显示在某个特定区域内至少有一个点已经处于停止运行状态（已经被锁止）（图4）。

报警“锁止”对于消除无意义报警是一个很有用的功能，它可以防止操作人员效率降低。但是如果这个功能处于不受监控的状态，有可能导致重要报警在设备已经投入使用以后仍然保持在“失能状态”。为了防止这种情况发生，应该准备一张目前处于“被抑制”状态的所有设备的清单（我们称之为“锁止”列表）。操作人员必须获得一张最新的清单来了解系统当中所有目前被“锁止”的报警，以便决定是否开车或者将设备投入运行（图5）。



图3 标准HMI符号以及报警抑制


图4 进程区域显示报警抑制的操作员界面


图5 抑制报警清单（锁定）


III．提供清楚和容易理解的报警信息