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      石化企業報警管理系統解決方案


      一、DCS系統報警管理現狀

      1.1          異構DCS系統的報警管理難題

            目前中國很多流程工業企業已經大量使用DCS系統提高生產的自動化,但是因為在初期規劃中缺少經驗等歷史原因,DCS系統的品牌、型號等往往比較混亂,沒有形成統一規劃,造成大量異構的DCS系統。DCS系統均具備報警模塊,但不同品牌DCS的報警模塊并不具備互相通信的功能,報警模型也各不相同,統一管理成為異構DCS系統的一個大難題。同一個企業,報警系統形成多個孤立的區塊,分散成多個信息孤島,人機界面無法統一,也無法對報警信息進行更深一步的挖掘和應用,只能應用于最基層的現場,對管理層形成了信息上的屏蔽,帶來很大的管理不便。

      1.2          報警數量激增帶來事故風險

            DCS系統的應用,使報警的設置非常方便,非常廉價,但方便和廉價也帶來了相應的問題——報警設置的隨意性。在很多企業,當前的問題不再是報警不足,而是報警過量和報警不當,而大量和低效的報警給企業生產帶來了巨大的潛在風險,不僅會降低生產利潤,更有可能造成生命和財產的巨大損失。

      1994年,英國Milford港的Texaco煉油廠發生爆炸起火事故,在發生爆炸前的11分鐘內,系統產生了275個報警,而這275個報警僅僅有兩個處理人員進行處理,而兩個工作人員根本無法在眾多的報警當中辨識出真正有意義的信息,結果導致了悲劇的產生。

      DCS報警設置數量不合理、優先級配置不當、參數配置不當、無法識別和阻止報警洪水等問題,是當前DCS系統報警普遍存在的問題。



      圖表  SEQ 圖表 \* ARABIC 1 報警數量過大造成潛在的事故危險

      1.3          對報警原始信息深加工的需求

            雖然大部分DCS系統具備報警功能,但是這些功能往往針對現場控制所設計,功能比較原始。報警歷史信息在經過長時間沉淀之后,實際上可以有更多的利用價值,經過統計分析和大數據挖掘,可以提供諸如發現設備故障隱患、預防潛在的生產事故、提高生產效率和對生產人員進行KPI管理等更多的管理方面的應用功能,為管理層提供生產決策的輔助信息,而這些往往是現有的DCS系統所不具備的。



      二、導構DCS報警的統一管理



            解決異構DCS報警統一管理的首要問題,是能夠對系統中存在的報警信息進行統一采集。力控科技的FAlarm工業智能報警管理平臺對此提供了解決的方案。大部分DCS系統提供OPC A&E Server,力控FAlarm能夠通過OPC標準協議采集DCS設備的報警信息;而對于不能提供OPC A&EDCS,力控則提供多種標準通信協議,甚至根據DCSAPI進行接口定制,以滿足各類DCS報警的采集需求。

             解決異構DCS報警統一管理的第二個問題,是對系統中報警信息的模型統一。力控FAlarm在系統內部建立了統一的報警模型,對于異構的DCS報警信息進行解析,將報警模型統一化,以方便后續的各類處理。

            解決異構DCS報警統一管理的第三個問題是人機界面的統一。力控FAlarm提供了基于Web瀏覽器的人機界面系統,可以將所有DCS系統的報警信息統一進行可視化,提供實時報警、歷史報警、報警維護、報警統計分析等可視化內容,提供各種報表圖表的可視化手段,并可以與現場的工藝流程畫面結合顯示,或者與GIS(地理信息系統)進行集成顯示。




      圖表  SEQ 圖表 \* ARABIC 2 統一的報警管理人機界面


      圖表  SEQ 圖表 \* ARABIC 3 統一的報警管理人機界面



      三、降低DCS系統報警造成的事故隱患



             為了減少工業報警不當造成的風險并提供工業報警管理的最佳實踐,國際組件ASM1992年成立,其建立的初衷就是推進DCS報警系統的改進,并在2009年推出正式的工業告警管理國際標準——ISA-18.2ANSI/ISA–18.2–2009 Management of Alarm Systemsfor the Process Industries)。

      該標準的內容涵蓋了報警管理的整個生命周期,而其核心正是報警系統本身的KPI,即如何對報警進行正確的持續的改進,從而減少無效和低效報警,減少報警洪水,從而降低發生生產事故的風險。



      圖表  SEQ 圖表 \* ARABIC 4 國際標準ISA-18.2涵蓋了報警管理的整個生命周期



       

      指標

      目標值

      單位時間報警數量

      最優值

      最大值

      每天每個操作人員處理報警數量

      150個報警

      300個報警

      平均每小時每個操作人員處理報警數量

      6個報警

      12個報警

      平均每10分鐘每個操作人員處理報警數量

      1個報警

      2個報警

      指標

      目標值

      一個小時超過30個報警的時間比例

      <1%

      10分鐘超過10個報警的時間比例

      <1%

      10分鐘為周期,報警最大數量

      10

      處于報警洪水狀態的時間占總時間比例

      <1%

      10個高頻報警點

      <1%~5%

      ChatteringFleeting報警的數量

      0

      陳舊報警

      每天均小于5%

      報警優先級分布

      3級:低80%,中15%,高5%

      4級:低80%,中15%,高5%,最高<1%

      未授權的報警抑制

      0

      未授權的報警參數修改

      0

      圖表  SEQ 圖表 \* ARABIC 5 報警系統KPI

       

      力控FAlarm系統是嚴格按照ISA-18.2所設計的,為企業提供了大量的報警分析工具,以降低無效報警數量,優化報警系統KPI

      (1)       報警數量統計和分析:通過數量和優先級的統計,分析報警數量和報警處理人員配比是否合理,分析報警優先級分布是否合理。

      (2)       報警洪水定位和分析:通過報警洪水統計功能,定位報警洪水的數量和相關測點,分析洪水產生的原因,從而可以通過解除報警洪水誘因,減少報警洪水數量。

      (3)       反復報警和瞬時報警的定位和分析:通過反復報警和瞬時報警統計功能,定位測點分析原因,通過解除報警誘因以減少反復報警和瞬時報警的數量。

      (4)       頑固報警定位和分析:定位頑固報警的測點并分析其原因,減少頑固報警的數量。

      (5)       報警維護功能:通過報警維護功能,可以將某些測點的報警掛起一段時間(在指定時間段內不再產生報警),例如在設備進行維護或者更換的時候,如果不掛起報警,可能產生大量無效報警,這種情況下采用報警維護功能,可以減少不必要的報警信息。

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

      (7)       報警KPI分析:FAlarm提供的報警KPI指標采用了ISA-18.2標準,通過統計系統KPI并和標準指標進行對比,為進一步優化報警系統提供決策數據。


           

      四、報警數據挖掘


            DCS系統所提供的原始報警信息雖然可以解決現場的很多問題,但是其利用價值并沒有被充分的挖掘出來,在大數據技術越來越成熟的今天,對海量歷史報警信息進行數據挖掘并為生產提供輔助決策信息成為可能。

            力控FAlarm平臺就提供了大量統計分析和數據挖掘的工具,配合行業中的生產模型和設備模型,可以完成設備故障預警、異常停機預警、生產事故預警、設備老化分析、人員KPI統計等。





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