根据ANSI/ISA-18.2标准实现告警管理

在过程工业中，警报系统用于通知操作员和其他工厂人员异常的过程条件或设备故障。警报系统帮助操作员在正常和异常条件下安全操作过程，警报系统需要正确设计，以提供安全高效操作的最佳机会。

在广泛采用分布式控制系统(dcs)和其他基于pc的人机界面(HMIs)之前，工艺装置操作的视觉和听觉指示通常由面板提供，由于空间限制，警报的数量受到限制。此外，警报点的选择必须谨慎，因为这些点是硬连接的，更改成本很高。

但在现代自动化系统中，警报的数量实际上是无限的，因为只需重新配置软件就可以进行添加和更改。这种易用性为改进警报系统提供了机会，但也使警报管理更具挑战性。

特别是，对每一种可能的偏差都发出警报，即使这些偏差并没有出现需要立即关注的问题。在发生严重事件时，这种做法可以同时产生大量警报，通常称为警报泛滥。当发生这种情况时，操作人员可能无法确定重要警报并对其采取行动，导致事件的严重程度升级。

在最坏的情况下，警报洪水会造成严重的环境破坏、生产损失、人身伤害甚至工厂人员死亡。妥善管理警报系统对于处理警报泛滥和其他相关问题至关重要。

正如Douglas H. Rothenberg所著的《过程控制的报警管理》一书以及其他各种文件和出版物中所指出的那样，不良的报警管理可能会导致过程工厂的严重后果。

例如，警报管理不善导致了一起事故，造成了8000万美元的损失，26人受伤。另一起加工厂事故导致15人死亡，170人受伤，并造成重大经济损失。为了避免这类事件，适当的警报管理是必不可少的。

为了改善报警管理，国际自动化学会(ISA)发布了标准ANSI/ISA-18.2-2009，“过程工业报警系统管理”。在发布该标准时，ISA考虑了其他现有文件，包括工程设备和材料用户协会(EEMUA)标准191“报警系统:设计、管理和采购指南”。国际电工委员会(IEC)将ISA-18.2作为国际报警管理标准IEC-62682的基础。

本文概述了ISA18.2，并展示了如何使用它来改进流程工厂中新的和现有的报警系统。

告警的作用

ISA-18.2将警报定义为“向操作员指示设备故障、工艺偏差或需要响应的异常情况的声音和/或可见手段”。这意味着警报不仅仅是一条消息或事件，因为它指示了需要快速操作的条件。

理想情况下，每个警报将为操作员提供相关信息，如优先级、可能的根本原因和建议的响应程序。然后，操作员可以快速有效地对警报作出反应。限制告警、对告警进行优先级排序，并为告警提供必要的相关信息，可以减少操作员延迟响应告警，甚至忽略告警的可能性。

什么是告警管理?

告警管理是指正确实施文件编制、设计、使用和维护程序，以构建有效的告警系统。ISA18.2定义了创建有效的告警管理系统所需的流程和程序。图1显示了告警管理的ISA18.2生命周期模型。该模型可以应用于新的或现有的报警系统。

如图2所示，各个阶段的活动在逻辑上是一个接一个的，所有活动的正确完成将导致一个合理设计和有效运行的报警管理系统。生命周期模型还包括持续维护系统的各个阶段，这对于维持有效的运行是必不可少的。

生命周期模型中的10个阶段可以大致分为4个一般任务。为了完成这些任务，流程工厂必须创建一个跨职能团队，包括所有相关的工厂职能领域，包括但不限于管理、工程、安全、操作和维护。

任务1:优化系统设计

该任务包括生命周期模型阶段A到E:哲学、识别、合理化、详细设计和实现。当正确执行时，此任务支持警报系统的设计，以防止警报泛滥和其他不良的警报系统发生。它还为操作员提供了在发生警报时采取适当行动所需的信息。

此任务中的一个重要活动是指定当前有害警报的原因，并消除这些警报，或至少大大降低它们的频率。这是减少警报泛滥的重要一步。在许多情况下，警报可以被重新分类为由自动化系统记录的事件，以供以后检查，而不是需要操作员立即注意的项目。

一旦尽可能减少了告警总数，下一步就是对剩余的告警进行优先级排序。确定优先级可能相当复杂，因为它要求工厂人员识别可能的异常操作条件，列出每种条件下可能发生的警报，然后对这些警报进行优先级排序。在减少告警并确定优先级后，可以为每个告警创建推荐的操作员操作。

执行生命周期模型阶段A到E中列出的这些步骤和其他步骤将创建一个有效的警报系统。

任务2:对操作员的高级支持

该任务包括生命周期模型阶段F和G:操作和维护。实现此任务的一个有效工具是在自动化系统中创建警报摘要窗口(参见图3)。现代自动化系统将包括在流程及其警报中创建这些窗口所需的功能。

告警汇总窗口通常显示当前活动告警的列表。对于大多数自动化系统，警报摘要窗口将提供排序、筛选、搁置和其他功能，以帮助改进对操作员的信息显示。这些功能可以防止高优先级告警被操作员忽略。

每个报警都需要操作员作出某种类型的响应。高级告警汇总窗口显示操作员在响应特定告警时应执行的操作顺序(参见图4)。显示这些操作的有效方法是流程图，可用于指导操作员执行响应顺序。

流程图是一种非常有效的工具，因为它可以包含if/then指令，指导操作人员根据流程对操作人员操作和其他条件的响应采取不同的操作。

任务3:绩效评估

此任务类似于生命周期模型阶段H，监视和评估。本任务的目的是评估现有报警系统的性能。在ISA18.2中，关键绩效指标(kpi)被建议作为执行这一阶段活动的有用工具。

KPI的示例是操作的固定时间内的告警数量。如图5所示，ISA 18.2列出了各种时间段内最可能接受的和最大可管理的告警数量。

报警系统将提供大量可用于评估性能的数据，包括但不限于报警频率、操作员响应时间和具体操作动作。这些数据可用于改进报警系统，并提供更有效的操作员培训。

从多个角度评估报警系统数据通常是有用的。例如，每个区域的告警数量和每小时的告警数量都是重要的数据点，可以单独评估，也可以一起评估。通过使用这些类型的数据，可以指定操作人员经常发生错误的条件，这些结果可以用于提高操作人员的响应。

现代自动化系统提供了创建报告的工具，这些报告对于评估报警系统性能特别有用(参见图6)。现代自动化系统可以配置为收集关于报警系统性能的大量数据。这些数据可以以各种格式呈现给工厂人员，从简单的kpi到图表和图形。使用这些信息，可以评估和改进警报系统的性能。

任务4:持续改进

此任务包括生命周期模型阶段I和J，变更管理和审核。通过对通常包含在报警主数据库中的大量报警相关数据进行统一管理，可以支持持续的报警系统改进。

例如，报警系统的设计参数可以与存储在数据库中的实际报警系统性能数据进行比较。当设计参数与实际数据存在显著差异时，可以建议采取纠正措施。建议的纠正措施可以根据需要通过全面的变更管理程序进行评审和实施。

告警管理入口

对于大多数警报系统，创建警报管理系统有三个典型的入口或起点。参考ISA 18.2生命周期模型，这些点是:a)理念，h)监控和评估，或j)审计。

对于新的工艺工厂，哲学是首选的切入点。对于现有的工厂，最好是监测和评估或审计。对于上面列出的四个任务，任务1是新工艺工厂的首选入口点，任务4是现有工厂的首选入口点。

对于现有的工厂，现有报警系统的性能是根据最近的工厂运行数据进行评估的。然后根据评估采取行动。这一行动方针允许有效的现有做法和程序保持到位，同时确定需要改进的领域。

对于新工厂，建议从任务1开始完整地遵循生命周期模型。这将确保采取所有必要的步骤来实施有效的报警管理系统。

正确的报警管理对于实现安全可靠的工艺装置运行是必不可少的。本文介绍并阐述了ISA18.2标准化的报警管理方法，并将其归纳为四项一般任务。遵循这一方法将产生一个最佳的警报管理系统，防止轻微警报和不安升级为严重事件。

Marcus Tennant是横河的首席系统架构师。

关键概念:

• 警报设计不佳的工厂会造成操作员反应混乱，导致多种危险情况。
• 现有标准为分析和设计报警管理程序提供了系统的方法。
• 通过适当的设计，警报系统可以提供有用的工厂性能数据并指导改进。

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