你真的需要一份规范文档吗?

分布式控制系统(DCS)最常见的规范是写在餐巾纸上的IO列表。

这是一个老笑话，但它比人们意识到的更真实。许多最初的DCS报价请求(RFQ)仅仅基于大致的IO列表和所需操作站的数量。虽然这可以产生一个合理的“球公园”第一次通过估计，但第一次通过的准确性将取决于初始IO计数与完成系统所需的实际IO的接近程度。规范是告诉人们他们应该构建什么。没有规范，他们就不知道要做什么。经过全面审查和讨论的精心编写的设计规范可以极大地减少启动时的头痛和更改的数量。回想一下餐巾纸的规格。对于一个公司将拥有20年的东西，在没有书面理解功能需求的情况下就冒险进入一个复杂的项目，这不是一个相当大的风险吗?

正如我们所经历的，复杂控制项目的规范是有好处和价值的。在控件世界中，有两种基本类型的规范:功能设计说明书而且详细设计说明书．这些规范有助于解决项目的两个关键目标:设定和保持预算，以及设定和维护进度。

功能设计说明书

功能设计规范定义了系统执行成功项目所需的操作所需的总体设计和功能。它通常用于帮助制定项目或工厂的预算计划。它描述了工厂或单位将如何运作，并允许用户根据一套更详细的标准获得预算投标，而不是仅仅根据一列投入和产出来投标。

如果一个特定的平台已经被标准化了，那么规范的初始开发可能会更容易一些。它还缩小了您可以选择的集成商的数量，前提是您使用在所选平台上具有经验的集成商。

如果没有选择特定的平台，有一个功能设计规范将有助于确保选择平台的过程是基于一组定义好的标准。如果你要求投标基于你的餐巾纸，你会得到你一个广泛的出价。有些公司可能会为你提供“凯迪拉克”系统，而另一些公司则会提供“经济型汽车”，他们可能希望以后在你可能真正需要的功能上向你追加销售。

功能设计规范可以帮助您以书面形式确定您正在制造的产品，如何制造，工厂面积和单位，是批量生产还是连续生产，PLC还是DCS，远程机架或中央机架室，如果您将具有远程查看功能，以及您的报告要求。此外，该规范可以帮助您计划实际的测试方法和转换策略，以包括停机需求和关键组件。

通过在规范中列出这些和其他项目，您将创建一个坚实的基础，以便从您的提案请求中收到合理的类似报价，考虑到项目的所有方面。关于功能规格，我有两个客户的例子。一个好，一个不太好。

两个案例研究

我最近与一位客户合作，他需要升级一台设备的控制系统，该系统自20世纪80年代中期以来一直在使用。十年来，他们一直在使用类似EBay的网站来维持这个系统的运行。他们还让几名关键人员退休，带走了过去30年维持系统运行的庞大知识库。大多数DCS系统的设计寿命为20年，但很少设计能够在没有重大技术升级的情况下实际运行30年。

客户决定购买FEED(前端工程和设计)研究，这是功能设计研究的另一个名称。这项研究是为了帮助确定新系统究竟需要什么，并制定一份文件，使他们能够找到供应商并获得替换系统的投标。对于FEED研究，我们让4家公司花了一周的时间在现场研究系统的原始文档，并通过文档上的更新，以及在工厂中评估新系统的电气和机械需求。

幸运的是，他们在更新信息方面做得相当不错，但由于这些信息都是纸质的，所以没有电子文档可以很容易地录入数据库。在现场访问之后，大约花了2-3周的时间来制作最终的FEED研究文档。该文件允许他们为项目制定良好的预算，并对停机时间和升级生产所需的实施时间进行现实的评估。

几年前，我和另一个客户合作过，他正在用一个全新的设计建造一个基层工厂。他们选择不开发功能设计规范，因为他们想快速让工厂启动和运行。由于省略了这一步，他们吃了苦头。先前确定的两个项目目标都没有实现。

他们在匆忙地设计系统时超出了预算，并且不断地重做配置。这增加了项目的成本。由于缺乏清晰的设计和由此产生的修修补补，项目进度出现下滑，他们没有赶上启动日期。为了使项目恢复到预定的进度，我们采取了一些捷径，虽然它们确实有助于进度，但却导致了长期的支持问题。

最终，客户有了一个可行的系统，但它超出了预算，而且姗姗来迟。这个场景本可以很容易地得到改进，只需在项目开始时花点时间并进行投资，以开发一个适当的规范。他们所产生的额外成本大大超过了设计研究的成本。

详细设计说明书

详细设计说明书一般分为硬件设计和软件设计两部分。

硬件设计涉及系统架构、机柜需求、机柜分布、机柜设计、PC需求、现场总线或传统IO以及网络需求等要素。系统架构决定了应该使用何种程度的冗余，以及是否需要安全系统或基本的过程控制系统就足够了。

• 机柜要求包括环境要求(室内或室外)，以及是否需要冷却以保持设备在要求的耐热和耐湿范围内。
• 机柜配电涉及到工厂是采用自主布线的集中式IO，还是采用分布式IO机柜布局，其中区域之间使用总线，需要更短的仪器电线。
• 机柜设计涉及设备如何在机柜内布局，配电和定义不同类型输入和输出的典型接线。
• PC的要求可以是标准的或工业硬化的PC。您是计划利用厚客户机体系结构(其中每个操作员和工程站都是一台完整的PC，拥有自己的本地许可证)，还是使用虚拟化系统(在每个位置使用瘦客户机)。

软件设计处理流程如何工作。它定义了流程中的各个元素如何作用和反应。软件文件将定义设备和每个特定设备的功能以及工厂的每个区域。设备被定义为控制模块(CM)。功能定义为设备模块(EM)。

通过开发和签署软件设计，在开始软件配置之前，您将为集成商提供配置系统的坚实基础。这将消除系统如何设计运行的混乱。软件设计也成为一个测试文档，在工厂验收测试期间，可以作为检查表来确认系统按预期工作。

此外，我们一次又一次地看到，同一工厂的多个部门实际上并不同意工厂目前在特定应用上使用的实际程序。通过讨论来创建设计规范的过程迫使工厂生产、管理、维护和工程意识到他们对工厂运行的理解存在真正的差异，这样他们就可以讨论并就如何处理特定操作达成一致。

我目前正在与一个客户合作，我们正在为其配置他们选择的DCS系统。他们正在现有工厂附近建造一个全新的新工厂，我们与他们合作，开发了软件设计规范(SDS)。他们的工程团队从未从零开始建造过一座工厂，这在他们决定使用哪些新技术以及从现有工厂保留哪些策略时出现了一些问题。

他们决定，尽管他们已经完善了现有工厂的工艺，但他们不想在没有利用新技术的情况下简单地完全复制它。在决定使用新技术时，需要与我们的工程师准确地沟通它需要如何操作。

这是一个中等规模的DCS系统，我们花了大量的时间共同开发软件设计规范。软件设计一直是项目的关键部分，并有助于减少系统具体元素如何操作的混乱。在项目的生命周期中，关于元素如何工作的一些初始想法已经发生了变化。

在配置项目后进行更改有时是必要的，无论计划如何，都会为项目增加时间。然而，由于我们有适当的SDS，它有助于快速识别所需更改对整个系统产生的涟漪效应，从而允许客户确定更改是否值得花费额外的时间。该文档不仅在硬件和软件检查期间充当测试文档，而且在项目完成后仍将作为系统文档的主要部分。

餐巾纸

回到本文的开头，你真的想从餐巾纸的方法开始吗?大多数控制系统的使用寿命超过20年，你可能不想冒险在前端犯一个错误，让你的下一代人都无法摆脱这个错误。对于名义上的投资，在项目开始时，您不仅可以节省您自己和您的公司的项目预算，还可以节省系统的生命周期成本。

有关规范文档的更多信息，请阅读“规范文档:立即付款或稍后付款”。

John Walker是总部位于田纳西州纳什维尔的集成系统集团Cross Company的客户经理。John在过程控制行业有超过20年的销售和销售管理经验。他成功地实施了化工、纸浆和造纸、电力、国防和食品饮料行业的项目．交叉公司集成系统集团是CFE媒体的内容合作伙伴。

Cross Company于2015年7月6日成为CSIA会员

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