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明確報警管理和過程安全管理之間的相互作用，可以確保生產(chǎn)制造過程的安全和高效。

在過程自動化行業(yè)，兩個高度專業(yè)化的領域是報警管理和過程安全管理。盡管您可能認為這些是單獨的主題，但它們實際上是密切相關的。本文將討論一下兩者的關系以及之間的相互作用。

報警管理是利用人為因素（人機工程學）設計和維護報警系統(tǒng)，以最大限度地發(fā)揮其有效性的一種應用。報警管理是將人機工程學的應用，用于設計和維護報警系統(tǒng)，以最大程度的提高其有效性。一個常見問題是在工廠發(fā)生故障時，會發(fā)出過多的報警，通常稱之為“報警泛洪”。但是，報警系統(tǒng)還可能存在其它問題，例如優(yōu)先級低、報警點設置不當、無效報警、報警不清晰等等。不合適的報警管理是計劃外停機的主要原因之一，每年會造成超過200 億美元的生產(chǎn)損失，并會導致重大工業(yè)事故，例如2005 年美國德克薩斯城的煉油廠爆炸。

過程安全管理（PSM），是用于管理有害物質(zhì)處置的系統(tǒng)和過程的完整性規(guī)范框架。它依賴于良好的設計原則、實施良好的自動化系統(tǒng)及工程、運營和維護實踐。它負責預防和控制可能釋放有害物質(zhì)的事件發(fā)生。對于過程工業(yè)，重點放在過程安全上，以防止可能導致重大事故有害物質(zhì)的排放，而意外事件通常是由危險化學品意外釋放引發(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。

風險分析的3個步驟

報警管理如何影響過程安全？除了確保更好的運營設施外，它還可以在確定給定過程中的風險（或更確切地說是剩余風險）時發(fā)揮作用。過程安全管理風險分析可以分為3 個步驟：

步驟1

首先，您必須系統(tǒng)地評估給定過程裝置運營中的危害（固有風險）。這通常由執(zhí)行過程危險分析的團隊完成，最常見的方法是危險和可操作性（HAZOP）研究。識別危險并進行單獨評估，以確定發(fā)生危險的可能性以及危險的嚴重程度（如果識別為危險的話）。在大多數(shù)公司中，總風險被定義為概率乘以嚴重程度。

步驟2

對于每個識別出的危害，團隊必須評估減輕這些危害的任何防護措施（例如，報警系統(tǒng)），以確定在考慮防護措施后仍有多少剩余風險。這些防護措施稱為獨立保護層。獨立性很重要，因為如果一項保障措施失敗，獨立性可以確保其不會影響到任何其它保障措施降低風險的能力。有幾種方法用于評估安全措施，最常見的是保護層分析。

步驟3

在確定獨立保護層后，團隊將比較剩余風險與公司定義的可承受風險水平，以確定是否需要采取其它措施。如果剩余風險大于可承受的風險，則需要重新設計過程或安裝其它防護措施。常見的安全措施是安裝安全儀表系統(tǒng)（SIS），以將剩余風險降低到可接受的水平。剩余風險和可容忍風險之間的差距，大小決定了安全完整性等級（SIL），該等級可以衡量SIS 系統(tǒng)需要達到的“安全”程度（見圖1）。

過程自動化

圖1 ：殘留風險超過此圖所示的可承受風險級別。剩余風險和可接受風險之間的的差距，將決定安全完整性等級（SIL）。

圖片來源：Maverick Technologies

在圖1 所示的情況下，即使在考慮了獨立保護層，例如基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）和機械保護（例如安全閥或破裂盤）之后，剩余風險水平仍超過了可承受的風險水平。為了填補保護方面的空白，可以實施SIS 系統(tǒng)，以將殘留風險降低到可接受的水平。

請注意，基本過程控制系統(tǒng)獨立保護層可觸發(fā)運行人員對危險事件的響應，或某種類型的自動控制，從而防止過程達到危險狀態(tài)，因此作為安全報警，一般是可信的。但是，您只能依靠基本過程控制系統(tǒng)為一個獨立保護層提供保障，因為報警和自動控制功能并不是真正獨立的。某些基本過程控制系統(tǒng)故障可能會導致這兩個功能同時喪失。

獲得獨立性

如前所述，出于獨立性的原因，只能將基本過程控制系統(tǒng)視為一項可信的獨立保護層。但是，如果自動控制已經(jīng)是可信的保護層，并且還想將安全獨立保護層報警視為可信的保護層，該怎么辦？有沒有一種方法可以實現(xiàn)將報警的實施與基本過程控制系統(tǒng)分開？答案是肯定的。

下面是兩種常見方法

您可以將現(xiàn)場儀表直接連接到燈箱指示器。在過去的面板控制系統(tǒng)中，這是用于報警的傳統(tǒng)方法，如今仍在使用。由于信號和通知與基本過程控制系統(tǒng)保持分開，因此除了基本過程控制系統(tǒng)中的自動控制之外，您還可以從報警中獲得可信的獨立保護層來執(zhí)行運行人員的操作。

為避免使用燈箱指示器所具有的局限性，可以將現(xiàn)場儀表連接到獨立于基本過程控制系統(tǒng)人機界面（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）可以為獨立的HMI 供電。請注意，此獨立系統(tǒng)的整體可用性需要具有0.1 或更小的按需故障概率（PFD）。

關鍵是使獨立保護層安全報警功能與基本過程控制系統(tǒng)完全分開，以使任何故障（包括網(wǎng)絡安全攻擊）不會同時危害到兩個系統(tǒng)的功能。這種獨立性包括不能與基本過程控制系統(tǒng)共享現(xiàn)場儀表。

獨立保護層安全報警需求

要將報警用作安全獨立保護層，需要滿足下面4 個要求：

專用：報警必須設計為可用于特定始發(fā)事件，該事件會導致您要預防的危險。

可審計的：您需要以適當?shù)念l率測試報警，包括相關的儀表，以驗證報警是否可以正常工作。

獨立：報警必須獨立于其它獨立保護層，并且引發(fā)危險的事件不能導致報警功能的喪失。

可靠：報警觸發(fā)以及運行人員做出正確響應的可能性，是否滿足要求，在設計獨立保護層時都需要加以考慮。完整報警功能（傳感器+ 邏輯控制器+HMI+ 運行人員響應）的按需故障概率必須小于或等于0.1。在化學過程安全中心（CCPS）相關的各種書籍中，例如“化學過程的安全自動化和保護分析層指南”，都對此主題進行了詳細介紹。

過程危險分析的團隊職責

在執(zhí)行過程危險分析時，團隊成員必須正確評估和記錄已指定用于獨立保護層的每個報警，這一點至關重要。

這包括以下職責

? 報警是否滿足上述獨立保護層安全報警定義的4個要求？

? 運行人員是否有足夠的時間來識別報警，并在危險發(fā)生之前采取必要的措施？

? 報警設定值應該是多少？

? 測試頻率是多少？

? 為緩解危害，運行人員需要采取哪些適當行動？

所有這些信息都需要根據(jù)安全獨立保護層報警的指定類別，輸入到報警管理系統(tǒng)中，以確保它們不會被修改，除非進行了新的過程危險分析分析。無論使用哪種報警管理系統(tǒng)，都需要明確指定獨立保護層報警，因為它們需要特殊處理。

對報警管理的影響

將報警用作過程安全危險的保障措施，增加了執(zhí)行報警管理的重要性。正確的報警管理變得比以往任何時候都至關重要。

保持報警系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，對于確保運行人員及時、準確地響應至關重要。報警泛濫、抖動或活動報警過多，將減少安全獨立保護層報警受到關注的機會。報警響應程序應清晰易懂（最好在HMI 中），以便運行人員可以快速有效地響應。

審計是ANSI/ISA-18.2 生命周期的需求，要求對報警系統(tǒng)進行全面評估，包括評估報警系統(tǒng)性能和用于管理報警系統(tǒng)的工作實踐。定期檢查安全獨立保護層報警的觸發(fā)頻率，以及相關運行人員響應的時間和準確性，將有助于發(fā)現(xiàn)常規(guī)監(jiān)控中尚不明顯的差距，并確定必要的改進措施。

報警管理和過程安全管理之間存在許多相互作用。每個學科都需要采用嚴格的方法來正確實施，但是了解它們之間的相互作用，對于確保安全和高效的過程同樣重要。