比较传统和可持续的安全仪表系统

传统的工艺装置安全仪表系统(SIS)通常由一组软件黑盒组成，只有非常有限数量的高技术和专业人员才能访问。具有嵌入式功能安全管理(FSM)和安全性能监控的可持续SIS同样能够执行工厂安全战略，但更容易与包括控制室操作员在内的更广泛的工厂人员一起工作和理解。

这将提高整个过程的安全性，并在整个装置的生命周期内保持SIS的安全完整性。这是通过自动捕获过程故障和需求，并根据图1所示的安全性能指标(spi)分析它们来完成的，该指标在工厂的生命周期中连续地指示安全性能。

仪器仪表和安全部件供应商认识到传统SIS的局限性，使用各种方法来自动化数据收集和分析功能，以创建可持续的SIS。

可持续的SIS要素

可持续的SIS提供了一种整体的方法，并允许最终用户通过使过程安全环境可理解、可管理、合规和安全，重新获得过程安全环境的所有权，从而使过程工厂能够专注于其核心业务。可持续的SIS有助于实现最佳的工厂安全，并在项目实现和运营阶段提供安心。一个可持续的SIS由几个元素组成，旨在提高工厂的安全性，包括安全应用安全解决方案、安全性能监控解决方案和安全逻辑求解器(图2)。

• 安全应用保障方案:根据功能安全标准国际电工委员会(IEC) 61508:功能安全和安全，在整个工厂生命周期内，安全应用程序可以轻松地保持在所需的水平IEC 61511:过程工业部门的安全仪表系统．
• 安全性能监控解决方案:这为连接到分布式控制系统(DCS)的SIS和其他独立保护层提供了spi。它还提供了当前安全标准的合规性，这些标准定期要求根据设计的性能目标评估过程的实际安全性能，并在绕过安全功能时验证工厂的安全性。
• 安全逻辑求解器:这可以检测安全设备中的危险。例如，TÜV莱茵For可以根据IEC 61508认证一些安全逻辑求解器达到安全完整性级别(SIL) 3安全功能，并通过Exida认证为ISASecure EDSA一级网络安全。

为工厂人员提供常规的SIS问题

传统的SIS要求工厂人员执行繁重的工作流程，以保持整个工厂生命周期的安全完整性。传统SIS的其他挑战和问题包括:

• 由于实施的低可见性，工厂维护人员在理解SIS方面面临障碍。
• 安全要求规范和实施逻辑之间可能存在差距，在工厂运行阶段分析安全系统性能时产生挑战。
• 要了解常规SIS是如何运作的，需要大量的培训。
• 缺乏透明度使得更广泛的人员难以理解SIS设计目标，并从事故中有效地恢复。手工生成和分析安全状态报告是一项耗时的任务，因为对原始安全数据的解释是劳动密集型的。
• 来自传统SIS的安全状态报告记录了过去的事件和警报，其格式不便于用户使用，也不便于解释。
• 要分析的数据量随着时间的推移而增加，在安全数据必须在整个工厂生命周期内存储以用于审计的情况下，数据管理和存储成为一个主要挑战。

管理一个传统的SIS是很麻烦的。工厂维护人员有时会发现传统的SIS不能准确反映SIS的当前状态，这是由于记录变更不恰当和/或移交程序不完整。记录更改和遵守FSM通常是一个手动过程，这使得按时间顺序跟踪和编译修改变得困难。这些手动处理修改和管理FSM遵从传统SIS的过程在复杂环境中是不可持续的。

为工厂人员提供可持续SIS的优势

可持续的SIS通过解决使用传统SIS时发现的问题提供更好的流程(图3)。可持续的SIS提供自动化来管理安全应用程序和流程数据。

一个可持续的SIS提供更易于访问和用户友好的界面，可以由更广泛的人员组理解、配置和管理，从而减少对少数训练有素和经验丰富的工程师的依赖。其关键特性是在发生故障时改进的流程行为可视化(图4)、自动化的行程分析和风险缓解操作。可持续SIS的离线模拟功能可以在部署之前对安全功能进行功能检查，使SIS操作员[或设计人员]能够验证设计，并评估覆盖安全仪表功能(sif)所产生的后果。

可持续发展的SIS自动收集sif的安全统计数据，以促进改进，并自动捕获和记录安全性能和sif可用性所需的证据，以供监管机构审核。可持续的SIS能够通过动态优化sif来持续增强工厂的安全特性，分析预期和测量spi之间的差异。

数字化数据库管理系统确保记录和同步的一致更新。这种形式的自动化变更管理有助于维护安全系统信息的整体一致性，并允许顺利执行项目。方便地访问历史安全记录简化了监管审核过程。能够跟踪、识别和限制SIS上未经授权的更改对于减轻网络安全威胁至关重要。

通过可持续的SIS提高工厂安全

可持续的SIS以设计文档、因果矩阵和状态/转换图的形式表示过程安全函数。它使所有部门都易于理解功能，因此操作员、维护和流程工程师可以通过交互支持设计和解决问题来协助应用工程师。

设计文档可以动态模拟，允许在部署之前通过离线模拟对设计和修改进行广泛测试。此外，可持续的SIS有助于在实施前评估应用安全功能旁路的影响，包括它们可能对其他设备产生的影响。一个可持续的SIS可以提高潜在不安全情况的可见性，并通过帮助政策执行和可追溯性来提高安全合规性。

可持续发展的SIS自动收集SIF改进的安全统计数据，并记录安全性能和SIF可用性的证据，供监管机构进行审计。将设计的安全性能与实际运行安全性能进行比较，以突出问题，验证安全设计，优化测试调度，帮助用户提高工厂的安全性和可用性。

所有SIS信息都记录在可持续的SIS数据库中，因此很容易恢复与工程和已实施的变更相关的历史活动。最新的设计文档可以在任何时候自动生成，以确保与正在实现的应用程序不一致。修改可以在设计文件的基础上进行规划，没有任何顾虑。

可持续的SIS简化了工艺装置安全系统的设计、操作和维护。这个概念及其相关的软件元素可以应用于现有的和新的设计。

一些现有的工艺工厂可能配备了实施可持续SIS的工作人员，而其他工厂可能需要从最初设计到实施的协助，包括在可持续SIS的整个生命周期内持续提供支持。

Hidehito Shiratsu是ICSS的营销专家横河电力公司．由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:安全仪表系统(SIS)，安全仪表功能(SIFs)

• 可持续发展的SIS的好处
• 传统的姐姐的问题
• 工厂设施如何可以通过可持续的SIS改进流程。

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怎么能一个可持续的SIS提高工厂安全?

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Hidehito Shiratsu现任横河电机公司ICSS市场专员，负责公司安全控制系统业务和产品规划。在担任现职之前，他负责可编程逻辑控制器(PLC)和实时操作系统(RTOS)控制器的规划和开发。Shiratsu拥有电子工程学士学位。

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