为你年迈的DCS提供生活辅助

过程控制系统应该帮助工厂或过程装置以最少的人为干预进行操作。毕竟，这就是自动化背后的全部理念。如今的问题是，许多旧系统在20年甚至30多年后仍在运行，迟早这些系统会变得麻烦，以至于它们所需要的关注水平与它们所提供的服务不成比例。让我们把它与拥有一辆汽车进行比较。也许你真的很喜欢你那辆1992年的雪佛兰黑斑羚(Chevrolet Impala)，但在驾驶了22年、行驶了25万英里之后，它需要大量的关注。刹车，前端，减震器，变速器，甚至可能是一个全新的引擎。在某种程度上，是时候进行交易了。

如果你说的是一辆标准的乘用车，那还好。但是，假设你的车辆是一辆厢式货车，为你的业务配备了许多专门的设备。买一辆新货车意味着转移所有的架子和行李架，并进行许多其他修改。在这种情况下，由于涉及到其他成本，做出以旧换新的决定就不那么容易了。这是一个不同的情况，有不同的经济考量。

在任何一种情况下，你最不想看到的就是汽车在离家400英里的地方抛锚。考虑到你的车的年龄和性能历史，你知道任何时候你在路上都有可能出现故障，所以你在开车上路前会计算风险。如果它真的崩溃了，你可能会被困在压力下做出决定，可能不得不考虑一个不是最优的解决方案，只是为了权宜之计。

保留旧系统的风险

每一天，一个过时的DCS平台控制一个工厂，它将遭受故障和中断生产的风险就会增加。当然，全新平台也可能出现这种情况，但风险会随着时间的推移而增加。

为了便于讨论，我们将讨论范围限制在数字控制系统上。没有面板板，气动，电子模拟，或其他子集的那些。我们所讨论的大部分内容都被认为是从20世纪70年代末开始安装的第二代DCS平台，直到基于MS windows的系统的出现以及它们在20世纪90年代末的广泛部署。这些系统中很少有真正的“原创”，因为硬件会以各种方式出现故障，这取决于它是什么。寿命最短的设备一般在操作界面。没有一个已经使用了20多年的控制系统还保留着原来的键盘、显示器和硬盘驱动器。

似乎永远不会结束的部分是基本控制器、I/O和现场接线，但即使是这些也会结束。操作员可能会看到个别现场设备变暗，因为I/O卡丢失了一个通道，或者通过特定卡连接的所有设备都丢失了。希望有替代品，但总有一天，所有的备件库存将会消失，送去维修的电路板将会像OEM的遗憾一样被退回。然后，维护人员将被迫与运营商合作，对系统进行分类，以确保最关键的部件仍在运行，而其他部件则处于失修状态。最终，用户不得不开始在互联网上寻找囤积者、零件回收者，甚至可能尝试eBay。(最近在eBay上搜索“Bailey Infi90”，得到了495件商品。在“摩尔APACS”上搜索了186个项目。两家公司都找到了各种各样的电路板、模块和配件。)

系统年龄是相关的问题吗?

控制系统的使用年限本身不一定是个问题。一个老的DCS如果能很好地与流程相匹配，并且在其生命周期内进行了仔细的维护，那么它就能完成出色的工作。就像专门的货车一样，用户可能花费了大量的时间和精力来配置它，并通过专门的编程优化控制方法。旧平台具有非常复杂的功能，尽管与更现代的版本相比，旧平台的编程工具较少。至少在某种程度上，可以更新操作符接口，因此可以添加新的功能。

与过程相关的知识产权和多年来开发的知识产权可能很难转移到新的平台上，因此公司可能决定保留旧的系统并谨慎地维护它。它将储存关键部件以保持运行，但它也将有一个退出战略，以应对必要的改变。这种意图感是它与其他公司的区别所在，这些公司只是屈服于惯性，不想努力升级。

其他用户逐步进行改进，以降低他们的风险概况，并尽量减少与当前系统的技术差距。艾默生过程管理过程系统和解决方案生命周期服务副总裁Sean Sims说:“我们大量的客户正在对他们的DCS体系结构进行持续投资。“他们看到并意识到，在他们的设施中保持当前技术水平的运营价值和整个生命周期的成本效益。一些公司选择在设施全面运行时投资小的增量步骤，而一些公司选择将投资时间与重大维护事件(如工厂周转)相一致。无论采取何种时机策略，有意的增量投资都会减少零部件和技术过时的风险。”

一些较老的系统可能已经达到了它们的能力极限。如果一个工厂已经达到了一个平台可以处理的最大I/O点数量，那么就没有太多的选择来添加一些新的设备到还有十几台现场设备的流程中。

Windows入侵

大约在15年前，控制系统架构发生了很大的变化，当时控制系统供应商开始从专有硬件和软件转向使用更多现成设备的基于MS windows的平台。一些供应商认为这是一种入侵，他们失去了对自己命运的控制，突然发现自己不得不跟随微软。在随后的几年里，这些专有系统的所有者经常发现，最简单的升级方法是“安装”一个利用Windows灵活性的新系统。以这种方式未被触及的控制系统仍然存在，但已经不多了。

在更极端的情况下，公司试图保留一个已移至不再受支持类别的遗留系统，用户求助于在DCS之上放置实际上是第三方SCADA系统的系统，以支持用户界面，扩展系统使用Windows或OPC与其他设备通信的能力，并在整个系统中移动数据。这种方法需要大量的集成工作，但是如果公司坚持要在一个平台的使用寿命远远超过它的使用寿命时，它可能是唯一的选择。

迁移vs.应急改造

最终，任何控制系统都将被淘汰。它会达到这样的程度:故障会超过修复或更换关键部件的能力。根据计划和准备的水平，迁移可以很容易处理，也可以很有挑战性，但是当系统出现故障，大部分工厂都是手动运行时，迁移到一个新的平台确实是一场噩梦。

正如霍尼韦尔过程解决方案的首席应用顾问Rich Clark所指出的那样，有可能达到这样一个点，即迁移实际上为时已晚，因为执行该计划所需的人力资源完全忙于保持工厂的运行。他的建议是在你还有选择的时候计划。“在某些时期，你会看到你的风险曲线和机会曲线，两者都相当平坦。在这一点上你有很多选择。但最终你会到达一个临界点，很难确切地知道它在哪里。这就是你的选择变得有限，你不得不匆忙做事的时候。如果你是管理这个系统的人，你必须设置一些红线和黄线，每年至少检查一次你的系统，看看你在哪里。如果您不这样做，您可能会越过临界点，突然之间，您将不得不处理一系列事件，迫使您以一种成本更高、风险更大的方式进行迁移项目。你试图在一个被压缩的时间安排中使用有其他工作的人来做这件事，这种压力产生了更多的风险。

“在一些炼油和石化环境中，你可能每五年就会有一次停机或迁移的机会。所以当你在做计划时，你必须问自己，我的系统现在是可维护的吗?你可能会说是的，但五年后不是这样的可能性也不为零。因此，从现在起两年后有机会迁移，或者等待七年。如果你在做计划，你必须把这些事情都考虑进去。我们努力帮助客户了解他们真正的风险承受能力，并帮助他们发现机会。”

除了人为因素的限制外，试图采用速成程序的公司可能会发现其他令人不快的意外:

• 文档可能基本上不存在，或者没有保持最新。
• 关键信息和程序可能在旧的内存介质(如软盘、磁带机)上，这些介质已经不可读了。
• 参与系统设计的关键人物早就不在了。
• 允许控制系统在寿命结束后继续运行的公司通常会让工厂的许多部分同样恶化，因此启动一个升级计划可能会打开一个复杂的蠕虫，延伸到其他功能领域。

其他风险因素

与工厂意外关闭或操作员失去控制有关的风险是显而易见的，但还有其他与过度延长控制系统寿命有关的风险:

消失控制策略——在某些情况下，很难甚至不可能从旧的控制系统中获取知识产权。如果不能从旧的程序或文档中提取控制策略，则必须重新构建控制策略，这给迁移过程增加了另一层复杂性。

失去年轻的操作员——当千禧一代的工人不得不处理一个比他们年龄还大的控制系统时，他们几乎不可能愿意留下来，把时间花在护理一个老年平台上。即使不加上这个障碍，招聘也已经变得相当困难了。

给自己留下选择

如果一个工厂或生产单位预定在某个特定的日期关闭，就有一个合理的理由试图让旧系统继续工作。但从长远来看，总有一个点是必须做出某种改变的。迁移是一项重大的事业，如果经过深思熟虑和仔细的计划，它们需要几个月甚至几年的时间。

如果处理得当，迁移几乎是无痛的，但如果拖到最后一刻，在枪口下完成，体验可能会很可怕:

• 维持工厂生产的持续压力使这个过程更加复杂。
• 人力资源将达到极限。
• 知识产权的丧失可能会迫使重建工作。
• 强制迁移总是更加昂贵，并且降低了开发新平台新功能的潜力。

当迁移终于开始的时候

以合理的速度和充分的计划进行的迁移计划允许客户确定哪些新功能可以用于最大的优势，以及培训操作人员的最佳方法。另一方面，强制迁移几乎没有时间进行这样的分析，而这些客户会推动新的平台供应商将需要对任何人进行再培训的更改最小化。OEM或系统集成商可能不得不付出巨大的代价，使当前系统看起来和工作起来像旧系统。

“在迁移过程中，一些客户要求对他们的操作员界面进行类似的升级，以最大限度地减少对操作员的再培训，”Sims说。“作为一种概括，我们认为这种方法通常是不必要的或不可取的。新的操作环境所固有的性能和效率优势远远超过了对操作人员进行新方法再培训所需要的临时努力，特别是考虑到在过去10年里，低保真操作人员培训模拟器的成本降低和性能提升。”

克拉克说，这种要求过去更常见，但现在不像以前那么频繁了。他指出:“要求新系统看起来像旧系统的公司越来越少。”“同类产品很难从财务上证明其合理性。你想要利用那些能给你带来经济回报的功能。”

这都是关于计划

那些有意做自己想做的事情并愿意在此过程中进行适当投资的公司很少发现自己不得不进行紧急升级。另一方面，那些允许自动化系统因忽视而退化的公司可能会在工厂的所有部分看到相同的问题。如果不维护DCS，其余设备可能也会受到影响。在某种程度上，运营将达到一个临界点，即失败的成本和风险超过了工厂的盈利能力。

克拉克补充说:“对于那些认为自己可能已经接近临界点的客户来说，什么都不做的决定并不意味着什么都不做。”“你必须有一个计划。在这个时候，公司需要什么?如果我的系统正在老化，我需要储存零件吗?我能获得一些知识吗?在我到达可以进行迁移的点之前，我可能必须采取哪些特殊措施来保持系统的健壮性?做这种计划的客户很少(如果有的话)在他们的某个控制系统上达到临界点。”

看着一个失败的控制系统的衰落

那些坚持让控制系统在过时之后长期运行的公司通常会经历五个恶化阶段，这对风险和成本构成了严重影响。艾默生过程管理公司过程系统和解决方案生命周期服务副总裁肖恩·西姆斯这样解释这个过程:

我们的一些客户选择了一种逐渐过时的策略，随着资产老化和当前技术差距的扩大，这种策略的成本和风险迅速变得更高。对于那些选择在官方产品报废时间线之后运行的客户，在DCS资产的这一阶段通常会经历以下阶段:

1.在供应商宣布平台或技术过时之前，客户会意识到即将进行的生命周期转换，但会有意地决定通过这个生命周期阶段来扩展资产的生命周期。运营成本/风险乘数仍为1。

2.供应商宣布一种产品过时，但在有限的时间内以扩大的价格点向市场提供有限的可持续性服务。运行成本/风险乘数现在变成了2。工厂中为适应运行需求而进行的任何系统扩展通常仅限于此时系统中已经存在的已安装的备件。

3.一旦OEM可持续性模式到期，客户就只能从自己的组织内部采购硬件备件和技术支持。这从本地开始，然后在全球范围内(如果有的话)，但运营成本/风险乘数现在提高到3。扩展系统以支持更大的工厂容量现在通常已经不可能了。

4.一旦内部供应耗尽，客户就开始依赖于从公开市场或eBay购买备件，或从第三方供应商那里购买有限范围内提供此类服务的翻新部件。运营成本/风险乘数现在是5。随着合格的人员退休，市场上对产品的任何来源的技术支持都变得极其有限，并且升级系统的价格开始大大超过如果在生命周期的这个阶段之前执行的升级计划的成本。

5.一旦来自公开市场的备件质量下降到可用性的20%以下，并且对产品的技术支持下降到极低的水平，客户最终会经历无法在现有架构上下文中纠正的灾难性故障。最后，由于系统可用性、可靠性和性能下降导致持续的生产影响，在这种时间压力极大的环境中升级系统，运行成本/风险乘数达到10。

我们的目标是防止我们的客户过渡到最后两个阶段，这可能会对他们的底线产生真正的影响。我们的首要信息是在迁移过程中降低风险，结合未来的生产改进机会，并为下一个20年周期定位自动化基础设施。

彼得·韦兰德是一位有贡献的内容专家控制工程。

关键概念:

• 随着控制系统平台的老化，发生故障的可能性也在增加。
• 许多工厂仍在使用过时的平台，面临生产中断的风险。
• 随着问题的复杂化，实施迁移计划变得更加复杂和昂贵。

在线

欲了解更多信息，请访问:

www.emersonprocess.com

www.honeywellprocess.com

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