Поток аварийных сигналов и заводские аварийные ситуации

Поток аварийных сигналов и их влияние в разрешение промышленных аварийных ситуаций может успешно контролироваться посредством использования всех состояний процесса.

Дастин Биб, Стив Феррер и Дарвин Ложеро, ProSys Inc

Большинство расследований причин аварийных ситуаций, проведённых Советом по химической безопасности США (CSB), указывают на то, что поток аварийных сигналов является существенной причиной, способствующей возникновению промышленных аварий. В самом деле, управление аварийной сигнализацией стали воспринимать в качестве одного из ключевых вопросов, перечисленных на обложке последних докладов о расследованиях CSB. Британская ассоциация производителей и потребителей оборудования для инженерно-конструкторских работ (EEMUA) пришла к тому же выводу в их докладе 1999 года, проанализировав крупные инциденты во всём мире, включая аварию на АЭС Три-Майл-Айленд, Бхопальскую катастрофу и  взрыв на НПЗ компании Texaco в г. Милфорд Хэйвен. Таким образом, связь потоков аварийных сигналов с аварийными ситуациями была точно задокументирована в течение более 12 лет. В целом, в течение этих двенадцати лет не было никакого развития в управлении потоками аварийных сигналов в промышленности. Многие компании и заводы предпринимали попытки начать разработки в этой области, но многие инженеры, включая поставщиков управления аварийными сигналами, не знают, что требуется для управления потоками в любых условиях эксплуатации. В этой статье приведены примеры эффективных программ управления аварийными сигналами и их успешный контроль потоков аварийных сигналов в любых условиях эксплуатации.

Понятие потока аварийных сигналов и его влияние

Понятие потока аварийных сигналов было определено стандартом ANSI/ISA 18.2 как десять или более оповещающих аварийных сигналов в течение любого десятиминутного периода на одного оператора. С тех пор, как ISA опубликовали стандарт 18.2, прошло более двух лет, недавние проверки администрации по вопросам безопасности и гигиены труда США (OSHA) сообщили, что во время проведения инспекций на заводе возникли вопросы по этой теме. Уполномоченный, представляя эту тему на Всемирной конференции по безопасности технологических процессов в 2012 году, заявил, что вопросы по аварийным сигналам и управлению аварийной сигнализацией в настоящее время часто возникают в ходе проверок.  Очевидно, что OSHA рассматривает стандарт ISA 18.2 как «признанную и общепринятую эффективную инженерную практику» (RAGAGEP). Таким образом, руководители предприятий должны быть готовы к тщательной проверке функционирования аварийной сигнализации. Очевидно, что промышленные предприятия, которые в настоящее время не отвечают нормативам ISA 18.2 в любых условиях эксплуатации, должны устранять недостатки или отвечать за последствия. Последствия, которые возникают не только при проверках, осуществляемых OSHA. Рассмотрим следующие пункты:

• Часто сообщается, что 70% аварий на заводах случаются при  пуске или останове. Во время останова возникают многочисленные потоки аварийных сигналов из-за внезапных изменений в рабочем режиме. Могут ли аварийные ситуации быть вызваны тем, что один или несколько критических аварийных сигналов "скрыто" в потоке сотен сигналов тревоги, которые типичны времени останова?  Что случается во время пуска после останова при возникновении потоков аварийных сигналов? Пока аварийные сигналы сбрасываются, операторы действуют вслепую до тех пор, пока сигналы тревоги не включаются повторно. Каковы шансы возникновения аварии при пуске установки без оповещающих сигналов?


• Застрахована ли ваша противоаварийная защита воздействию потоков аварийных сигналов? Даже специальные звуковые сигналы могут быть пропущены в какофонии звучания потока сотен аварийных сигналов.


• Пострадало ли качество продукции, рентабельность завода или оборудование когда поток аварийных сигналов стал отвлекающим фактором для оператора в процессе эксплуатации?

стр. 2

• Проводился ли на вашем предприятии обзор инцидентов, в котором выяснилось, что критический аварийный сигнал был потерян? Были ли приняты меры по отношению к оператору панели из-за низкой производительности? Стал ли поток аварийных сигналов отвлекающим фактором для оператора панели?


• Имеется ли на вашем заводе какая-либо информация о том, как много аварийных сигналов было утрачено из-за отвлекающих факторов? Сколько излишних оповещений - сигналов с небольшой или отсутствующей значимостью - существует на вашем промышленном предприятии? Сколько инцидентов, связанных с разгерметизацией, несчастными случаями или худшими последствиями, могут указывать на поток аварийных сигналов?

История аварийной сигнализации

За последние тридцать лет количество и частота срабатываний аварийной сигнализации изменились вследствие развития технологий. В прежние времена пневматического регулирования, установка новой сигнализации процесса влекла за собой значительные расходы. С использованием компьютеризированных систем управления, новые средства сигнализация ничего не стоят. В результате, количество и частота срабатываний аварийной сигнализации за последние годы значительно увеличились. Из-за этого возникла необходимость введения нового термина, характеризующего явление потокового возникновения многочисленных сигналов тревоги – поток аварийных сигналов. Сигнализация обычно настраивается для одного рабочего состояния – запуска. Поток аварийных сигналов, как правило, возникает при изменении состояния процесса. Это может быть процесс от запуска до останова или от запуска до сбоя, или даже может включать изменение из состояния 1 в состояние 2. Это возникает из-за того, что рабочие параметры изменяются при изменении состояния процесса и эти изменения могут спровоцировать появление потоков. Это явление может вызвать сотни или даже тысячи аварийных сигналов.  Таким образом, при изменении состояния процесса многие аварийные сигналы могут прозвучать через малые промежутки времени. Первые аварийные сигналы указывают на исходное событие, предупреждая оператора об изменениях. После этого большое количество ненужных и избыточных сигналов тревоги, возникающие из-за той же первопричины, оповещают оператора и отображаются на устройстве отображения. При возникновении другой ситуации, новые сигналы будут добавлены к уже существующему потоку сигналов без каких-либо различий между их причинами возникновения для оператора. Оператор сталкивается с оценкой аварийных сигналов, которые могли бы передать какую-либо информацию по процессу, а затем подтверждает их. Единовременно может отображаться такое большое количество сигналов, что такая работа может стать очень сложной. Действительно, по результатам наблюдения выяснилось, что срабатывает такое большое количество сигналов, причины и следствия, что подтверждение сигналов становится единственной реакцией оператора.

В чём проблема?

Организация EEMUA, говоря о влиянии потоков аварийных сигналов на катастрофические инциденты, объявили, что «они являются основными виновниками и в происшествиях, связанных с потерями, часто оператор оказывается перегружен потоками аварийных сигналов». В издании 191 EEMUA приводится несколько резонансных примеров, в которых неэффективная система сигнализации (возникновение потоков) явилась причиной финансовых потерь, нанесения ущерба окружающей среде, травм или смертельных случаев. Основываясь на этой информации, было предложено следующее тождество, для того, чтобы подчеркнуть важность надлежащего представления и приоритета проектов по управлению аварийной сигнализацией руководителям корпораций, руководителям производства и специалистам по промышленной безопасности, отделам по безопасности и охране окружающей среды:

потоки=аварии=потери

В свою очередь, контроль потоков аварийных сигналов приведет к уменьшению числа аварийных ситуаций, меньшему количеству потерь и, в результате, снижению риска. Промышленные предприятия сообщили о снижении страховых тарифов как результата снижения риска, возникшего благодаря высококачественному исполнению управления аварийной сигнализацией. Изменения состояния процесса это критические периоды времени, когда операторам необходимо чтобы система сигнализации была полностью работоспособна. К сожалению, именно в эти периоды возникают потоки аварийных сигналов. Возникновение потоков аварийной сигнализации в пункте управления технологическим процессом проблематично по четырём причинам:

• Поток аварийных сигналов может стать причиной того, что оператор пропустит критические аварийные сигналы.


• Потоки аварийных сигналов могут стать значительным отвлекающий фактором, в то время как оператор занимается устранением сбоев на установке. Время от времени, оператор вынужден подтвердить аварийные сигналы без проверки, чтобы отключить сигнализацию для того, чтобы подумать.


• Потоки сигналов могут быть признаками больших проблем с системной безопасностью.


• Зная, что стандарт ISA 18.2 является признанной и общепринятой эффективной инженерной практикой, руководители предприятия могут ожидать от OSHA просьб показать документацию, которая удовлетворяет нормативам ISA 18.2 в любых условиях эксплуатации.

После того, как потоки аварийных сигналов признаны основным источником аварий на заводах, организация OSHA, безусловно, будет искать реальные исходные параметры заводов для рекордных отметок (или при появлении потоков аварийных сигналов). Исключение условий сбоев и остановов из результатов не будут приемлемо.  Оговорка об обязанностях общего характера позволяет OSHA исследовать все, что угодно, включая поток аварийных сигналов в ходе инспекции или в результате разбора инспекции в беседе с оператором.

стр. 3

Производственные перспективы

Снижение потоков аварийных сигналов в то время, как процесс запущен и стабилен, достаточно легко и не является значительной проблемой для многих заводов. Ключевым моментом в управлении аварийными сигналами является сохранение дееспособности системы в любых условиях эксплуатации, включая пуск, останов и любые другие эксплуатационные изменения режима работы, которые могут осуществляться. Перспективной разработкой в промышленности является внедрение программы управления аварийной сигнализацией, которая будет должным образом регулировать и сообщать о сигналах тревоги в любых условиях эксплуатации. Так же будут проанализированы несколько ключевых идей разработок в промышленности и сделан вывод, сделают ли они управление аварийной сигнализацией более эффективным:

• Сокращение ошибок оператора;


• Унифицированное и бесперебойное ведение отчётности параметров аварийных сигналов;


• Оптимизация документации об основных принципах аварийной сигнализации;


• Повышение качества аварийной сигнализации;


• Оперативное управление аварийной сигнализацией.

Сокращение ошибок оператора

Копания Honeywell, в докладе, представленном на конференции по безопасности Американского института инженеров-химиков (AIChE) в 1996 году, подсчитала, что общие потери из-за ошибок операторов составляют 10 миллиардов долларов в год только в США. Кроме того, часто сообщается, что 70% аварий на заводах случаются при  пуске или останове.  Отсюда вытекает, что логично, что большинство ошибок возникает во время перехода процесса из одного состояния в другое и наибольшей вероятности возникновения потоков аварийных сигналов.

Надлежащее управление аварийной сигнализацией –  это только первый шаг к снижению ошибок, совершаемых оператором. Приоритетной задачей должно являться сокращение ошибок во время существенных изменений в рабочем режиме, так как ошибка может весьма негативно повлиять на процесс в переходном режиме.

Значение ошибок и их последствия очень неблагоприятны в периоды повышенной вероятности сбоев из-за потоков аварийной сигнализации. И это является ещё одним обоснованием активных инвестиций в разработку способов ликвидации потоков аварийных сигналов.

Унифицированное и бесперебойное ведение отчётности параметров аварийных сигналов

Многие промышленные предприятия сообщили о наличии систем управления аварийной сигнализацией, сообщающих сведения, но требующих значительного времени инженера для регулярного оформления и отправления этих отчетов. Поскольку число параметров иногда ограничено, некоторые из них даже прибегают к расширению системы несколькими сводными таблицами, что занимает большую часть времени производственного задания.

Поскольку большое количество средств аварийного оповещения подразумевает возможность вмешательства оператора, некоторые руководители позволяют исключать из отчётов сбои и остановы, связанные с потоками аварийных сигналов.  Несмотря на то, что итоговые данные выглядят лучше, исключение этих показателей может на самом деле помешать решению проблемы, так как эти показатели не учитываются при разбирательстве. Многие руководители предпринимают подобные шаги, потому что не верят в то, что они смогут достичь лучших результатов, или не смогут оправдать вложенные средства. Первое мнение ложное, так как способ получения  итоговых результатов, соответствующее нормативам параметров ISA 18.2 при любых показателях работы, существует и существовало на протяжении многих лет. Во втором случае, если решение задач управления аварийной сигнализации не принесло нужного результата, то руководство должно знать об этом, чтобы видеть, что инвестиции необходимы для достижения желаемых результатов.

Представим реакцию инспекторов OSHA, когда они обнаружат, что неблагоприятные итоговые данные (наличие потоков аварийных сигналов) были исключены посредством вмешательства оператора на заводе. Эту ситуацию можно обнаружить в беседе с оператором и экспертизе исключенных данных по параметрам аварийных сигналов.

К сожалению, многие промышленные предприятия непоследовательны в сборе данных и генерировании отчетов из-за больших трудозатрат в человеко-часах, необходимых для составления отчетов. Кроме того, степень важности задач оповещения об авариях и аварийных ситуациях обычно низкая и оператор установки, назначенный на эту задачу, часто вынужден заниматься более важными мероприятиями.  И в большинстве случаев задача так и остаётся не выполненной.

В настоящее время последние разработки в области программных средств аварийного оповещения позволяют предприятию осуществлять полностью автоматизированный сбор данных и пересылку по электронной почте или публикацию в SharePoint. На этих предприятиях могут быть установлено множество распределенных систем управления (РСУ) различных производителей и версий, как на одном и том же заводе или нескольких предприятий страны, так и на предприятиях по всему миру. Главным является то, что по всему производству можно сформировать отчёт в зависимости от контрольных показателей ISA 18.2 без необходимости человеческого вмешательства.

После того, как известны фактические результаты функционирования аварийной сигнализации и сопоставлены с требованиями, может быть обосновано корректирующее воздействие. Помимо финансирования, этим инженерным проектам должны быть присвоены соответствующие приоритеты с обязательством, необходимым для завершения проекта. К сожалению, без необходимого финансирования приоритеты и обязательства этих проектов не учитываются.

стр. 4

Оптимизация документации об основных принципах аварийной сигнализации

Некоторые производственные объекты ещё не разработали документацию об основных принципах аварийной сигнализации, в которой содержатся детали необходимые для исключения споров и разногласий в процессе совершенствования производства. В результате, потребность во времени для процесса совершенствования производства увеличивается, как и расходы по проекту.

Другой причиной пересмотра документации об основных принципах аварийной сигнализации является тот факт, что многие компании до сих пор не обновили свои плановые цифры темпов поступления сигналов тревоги в соответствии с нормативами ISA 18.2-2009. В результате, руководители предприятий не имеют возможности оправдать расходы для достижения лучшего функционирования темпов поступления сигналов тревоги, в частности, потоков аварийных сигналов, потому что целевые показатели не требует улучшения за исключением результатов, которые удовлетворяют требованиям, достигнутым в настоящий момент.

Повышение качества аварийной сигнализации

В промышленности существует распространенное заблуждение о том, что целью управления аварийной сигнализацией является сокращение количества сигналов тревоги, переданных оператору. В то время, как снижение темпов поступления сигналов тревоги почти всегда будет результатом хорошо продуманного и реализованного проекта по управлению аварийной сигнализацией, это не является главной целью. Целью управления аварийной сигнализацией является улучшение качества аварийной сигнализации. Кроме того, задача заключается в том, чтобы предоставить операторам унифицированный и надежный интерфейс аварийных сигналов, который будет способствовать достижению безопасного, надежного и эффективного управления процессом.

Каждый сигнал должен:

• быть понятным оператору;


• указывать на непредусмотренный режим производственного процесса или событие;


• иметь последствия бездействия;


• имеет установленный отклик;


• быть уникальным.

Вкратце, качественный аварийный сигнал – это оповещение о режиме процесса или о событии, после которого оператор может и должен предпринять корректирующее воздействие для того, чтобы вернуть процесс к стабильной и безопасной работе. Другой способ определения этих целей – это обеспечивать оператора значимыми и необходимыми сигналами и подавлять несущественные, непонятные или дублирующие сигналы.

Улучшение качества аварийного сигнала осуществляется путём полноценного и последовательного усовершенствования аварийной сигнализации. Каждое промышленное предприятия состоит из систем и подсистем. Внутренний регламент работы промышленного предприятия, схемы прокладки трубопроводов и расположения контрольно-измерительной аппаратуры, документация по  анализу опасных факторов технологического процесса и беседы с  персоналом по эксплуатации и  инженерно-техническими работниками – всё это важные составляющие общего процесса. Качество этого процесса возрастает и падает соответственно с квалификацией руководителя. Руководителем должен быть опытный и профессиональный инженер с обширным технологическим опытом и опытом в работе с управлением аварийными сигналами. Эта должность не должна быть аналогична должности секретаря, однако она должна учитывать при необходимости возможность проверки участников, направлять обсуждения для того, чтобы избежать ухода от темы, и вести беседу по пути к достижению общих целей.

Усовершенствование аварийной сигнализации это наиболее важный элемент управления аварийными сигналами, и методика, используемая в усовершенствовании, будет решающим фактором в успехе или провале общих усилий. Целый ряд методов работы появляется для того, чтобы снизить темп поступления сигналов тревоги. Большинство влияют только на средние темпы поступления сигналов тревоги. В самом деле, Консорциум по управлению нештатными ситуациями (ASM) сообщил, что после оценки 37 установок и более девяноста месяцев данных, сделан вывод, что максимальный темп поступления сигналов тревоги не полностью согласован со степенью усовершенствования. Только один процесс, оперативное управление аварийной сигнализацией, хорошо зарекомендовал себя в управлении потоками аварийных сигналов.

Оперативное усовершенствование – это усовершенствование аварийной сигнализации для различных состояний процесса. Статические усовершенствования могут стать оперативными, если вопрос "когда" задается каждый раз в обсуждении. В результате, увеличенная стоимость реализации оперативного усовершенствования по сравнению со статической не является столь значимой, как можно было бы подумать. Кроме того, использование ответов, полученных на вопрос "когда", позволяет инженерам надлежащим образом настроить программное обеспечение для управления аварийной сигнализацией, что позволит включать и отключать сигналы в соответствии с текущим состоянием технологического процесса. Ответ на вопрос "когда" связан с использованием опыта эксплуатации и знанием технологического процесса для определения регистрируемого рабочего состояния каждого участка завода. Бригада определяет ключевые эксплуатационные данные и логическую структуру, которая будет использоваться для идентификации текущего состояния. После того, как состояния и логика определены, следует прямой путь к определению того, когда (во время каких рабочих состояний) каждый сигнал должен быть включен или отключен.

стр.5

Другие способы усовершенствования

Другие общеизвестные методологии совершенствования производства не улучшают качество аварийной сигнализации. Фактически, некоторые как раз ухудшают его. Большинство из этих подходов используются в качестве средства для снижения стоимости проекта. К сожалению, в каждом случае эти способы гарантируют, что завод не сократит количество потоков аварийных сигналов до уровней, требуемых стандартом ISA 18.2:

• Управление вредными факторами

Эта методология направлена на группу аварийных сигналов с самым высоким уровнем оповещения. Процесс, как правило, неоднократно повторяется. Риск в том, что важные аварийные сигналы могут отменить, не принимая во внимание процесс в целом. Этот метод может снизить средний темп поступления сигналов тревоги, но никак не влияет на потоки аварийных сигналов.

• Частичное усовершенствование производства

Частичное усовершенствование производства направлено на аварийные сигналы, возникшие за последние три-шесть месяцев. Эта методология, во многом схожая с управлением вредными факторами, ориентирована на ряд параметров совокупности аварийных сигналов и не воспринимает технологический процесс как целостную систему.

• Статическое усовершенствование производства

Это усовершенствование аварийных сигналов для одного состояния процесса –

обычно для рабочего состояния. Большинство технологических процессов могут находиться в нескольких состояниях, таким образом, когда процесс находится в нерабочем состоянии, может прозвучать множество сигналов тревоги. Такое случается из-за того, что показания системы не совпадают с уставками рабочего процесса. Этот метод усовершенствования производства, как правило, приводит к снижению среднего темпа поступления сигналов тревоги, но доказано, что он не влияет на потоки аварийных сигналов (см. выше комментарий Консорциума ASM).

Оперативное управление аварийной сигнализацией

Большинство методов управления аварийной сигнализацией формируют необходимые результаты только в области средних темпов поступления сигналов тревоги. Несомненно, снижение среднего количества аварийных сигналов является положительным эффектом; однако, сокращение потоков (рекордных показателей) гораздо более важно для всех - операторов, руководителей и общества. Причиной этого, несомненно, является то, что именно из-за рекордных отметок операторы пропускают критический аварийный сигнал. Если оператор пропустит хотя бы один сигнал тревоги, могут произойти катастрофы, которые повлияют на жизни, имущество и окружающую среду. Оперативная аварийная сигнализация не является сигнализацией определенных состояний, хотя многие практикующие специалисты используют эти термины как равноправные. Разница между ними очень малая, но чрезвычайно важная:

• Сигнализация определенных состояний

Это сигнализация, при которой оператор разрешает изменение или система регулирования автоматически изменяет уставки сигнализации на соответствующие уставки с учётом изменения состояния. К сожалению, это изменение может быть скачкообразным из-за практически полного отсутствия управления переходными процессами. Кроме того, если отсутствует управление этим переходным процессом, изменение может фактически самостоятельно спровоцировать поток аварийных сигналов. Момент изменения состояния технологического процесса является опасным и возможно наихудшим для оператора, который разбирается с потоком аварийных сигналов. Многие производители программного обеспечения ограничены количеством случаев, с которыми может справиться их ПО. В результате, общее количество точек ограничивается примерно до тридцати при работе с сигнализацией определенных состояний.

• Оперативная сигнализация

Хотя и оперативная сигнализация схожа с сигнализацией определенных состояний, существенным отличием является то, что автоматические уставки аварийной сигнализации при их изменении проходят через систему управления переходным процессом. Это обеспечивает каждому сигналу более сглаженный, индивидуальный переходный процесс и устраняет причину возникновения потоков. Реальное программное обеспечение по оперативному управлению аварийной сигнализацией в состоянии обрабатывать более семисот динамических точек на оператора. Оперативное управление аварийной сигнализацией наиболее эффективная форма управления аварийными сигналами, и в итоге, многие компании требуют введения оперативного управления, но в действительности лишь немногие могут этого достичь. Потоки аварийных сигналов могут быть сокращены до минимально возможных уровней. Промышленные предприятия, использующие оперативное управление аварийными сигналами, без труда соответствуют и даже перевыполняют стандарты ISA 18.2 о параметрах аварийных сигналов.

Результаты оперативного управления аварийной сигнализацией

Хорошо продуманные, спланированные и реализованные системы оперативного управления аварийными сигналами выдают как минимум уникальные результаты. Некоторые операторы сообщают, что эти особенности потрясающие. Далее описан конкретный случай, который иллюстрирует несколько ключевых особенностей оперативного управления аварийными сигналами, которые могут наблюдаться в рабочей операторной.

стр. 6

В центральной диспетчерской крупной американской НПЗ, аварийный останов сжатого воздуха, снабжающего промышленное предприятие, вызвало полную остановку завода. К счастью, около половины этой центральной диспетчерской занималось внедрением полномасштабной программы оперативного управления  аварийными сигналами.  В течение нескольких минут останова, эта часть операторной пребывала в относительно спокойном состоянии. Операторы были уведомлены о необходимых мероприятиях при останове, и группа была хорошо осведомлена о состоянии производства и о том, какие действия необходимо предпринять. Они не столкнулись с явлением возникновения потоков аварийных сигналов.

Другая же часть операторной была в смятении. Аварийные сигналы возникали сотнями, кому-то отводилась обязанность подтверждения сигналов так, чтобы остальные могли прояснить ситуацию и понять какие действия необходимо предпринять. Аварийные сигналы продолжали возникать так быстро, что экран отображения сводки аварийных сигналов не мог своевременно справляться. Фактически, большое количество аварийных сигналов было полностью потеряно и не подлежало восстановлению. Старшему оператору было очень сложно оценить ситуацию. Со временем, он, в конце концов, смог собрать информацию по тому, в каком состоянии находился завод, хотя и он по-прежнему не знал всей ситуации до конца.

Руководитель производства оказался в комплексе операторной во время остановки производства. Этот руководитель пронаблюдал действия каждой части операторной в одних и тех же условиях останова. Увидев отличительные особенности оперативного управления аварийной сигнализацией, проявленные в полевых условиях, руководитель настоял на внедрении такого типа управления в остальной части операторной как можно скорее, не дожидаясь следующего года.

Сравнение методов усовершенствования аварийной сигнализации

Таблица 1 – Сравнение результатов методов усовершенствования

Примечание: показатели, выделенные красным цветом (в переводе курсивом), не удовлетворяют нормативам ISA 18.2

Информация, приведенная в Таблице 1, была получена из трех различных площадок, в которых использовались различные методологии усовершенствования. Остановы и сбои возникали в каждом из пунктов в течение установленного периода.

Фактические результаты, полученные при управлении вредными факторами, показывают очень небольшое улучшение как средних, так и максимальных темпов поступления сигналов. Ни один из этих показателей даже близко не удовлетворяет требованиям нормативов ISA 18.2. Статическое управление улучшает средние темпы поступления сигналов так, что они удовлетворяют параметрам ISA 18.2, но максимальные темпы поступления аварийных сигналов (потоки) показывают очень небольшое улучшение до и после введения статического усовершенствования. Оперативное усовершенствование является единственным успешным средством контроля, как средним, так и максимальным темпом поступления аварийных сигналов, соответствующих или превосходящих требования нормативов ISA 18.2.

Результаты, представленные в Таблице 1, показывают, какое значение может иметь оперативное усовершенствование для технологического процесса.

стр. 7

Результаты работа промышленного предприятия

Рисунок 1 – Сравнение оперативного и обычного управления аварийной сигнализацией

Данные, которые могут быть получены путем использования оперативного усовершенствования процесса, могут устранять значительное количество избыточных аварийных сигналов, тем самым снижая помехи, нагрузку и потенциальные ошибки операторов.  На Рисунке 1 представлено сравнение данных об аварийных сигналах одного и того же периода и технологического процесса. Однако зеленая линия описывает поведение оперативно усовершенствованной системы. Красная линия была воссоздана в то же время и сроки. Она показывает аварийные сигналы, которые могли бы возникнуть, если бы не была реализована оперативная сигнализация. На Рисунке 1 красная линия показывает, что без оперативной сигнализации поток из 150 аварийных сигналов возник между 8ч 48 мин и 9 ч 03 мин или в течение примерно пяти минут. В тот же пятиминутный период, зеленая линия показывает фактически темп поступления сигналов тревоги. Обратите внимание, что около 8 ч 58 мин, прозвучало три аварийных сигнала, один из которых был критическим сигналом, не относящимся к исходному событию, что могло бы привести к серьезной аварии, если бы операторы пропустили этот сигнал. Критический аварийный сигнал был сигналом системы безопасности (SIS) о переводе клапана газового горючего в состояние "нормально-закрытый". В результате малого количества несущественных аварийных сигналов, руководитель предприятия сделал вывод, что оперативное управление аварийной сигнализацией сыграло важную роль в оказании помощи в предотвращении крупных, потенциально катастрофических событий.

Рисунок 2 –  Пример управления потоком аварийных сигналов, при использовании оперативно управляемого темпа поступления сигналов тревоги, над аварийным остановом энергоблока: данные представлены в двенадцатичасовом временном цикле.

На Рисунке 2 приведены данные о темпах поступления сигналов тревоги в двенадцатичасовом формате примерно за один месяц. Ближе к концу месяца, на установке был произведен аварийный останов, и в результате, установка совершенно прекратила работу. Такое изменение состояния процесса, как правило, вызывает сотни и, в некоторых случаях, тысячи аварийных сигналов в течение очень короткого периода времени. Устранение избыточных и стандартных сигналов тревоги об останове решает многие задачи, в том числе повышает эффективность работы оператора. В этом случае, во время первого двенадцатичасового периода останова возникает только 50 аварийных сигналов. Значительное снижение сигналов оповещения в течение останова увеличивает возможность выявления критических сигналов тревоги, делая их более очевидными для оператора. Кроме того, сокращение помех предоставляет оператору больше времени, чтобы заранее позаботиться о технологическом процессе и избежать возможных проблем, прежде чем они возникнут.

На Рисунке 3 крупным планом изображено время останова, выделенное на Рисунке 2. Обратите внимание, что фактические максимальные скорости сигналов тревоги ни разу не приближались к пределу в 60 сигналов/час по нормативам ISA 18.2.

Рисунок 3 –  Пример управления потоком аварийных сигналов, при использовании оперативно управляемого темпа поступления сигналов тревоги, над аварийным остановом энергоблока: данные представлены в часовом временном цикле.

стр. 8

Практические шаги по управлению потоками аварийных сигналов

Далее перечислены ключевые факторы, которые могут поспособствовать достижению результатов удовлетворяющих или превосходящих показатели ISA 18.2:

• Определение обязанностей руководства является важным ключом к успеху. Без этого не будет необходимых ресурсов для проекта. Держите их в курсе успехов посредством обмена информацией о ходе работ. Подготовьте количественные отчеты с необходимой степенью детализации, которые они периодически запрашивают.  Если ваше средство регистрирования параметров аварийных сигналов не выполняет такую работу, найдите такое, которое выполняет и запросите поддержку руководства в приобретении необходимых средств. Без автоматической и надежной отчетности в масштабе завода, аудиторская проверка организации OSHA может стать очень неприятным событием для вашего начальства:

• Средство регистрирования параметров аварийных сигналов должно иметь следующие функциональные возможности:

-        Автоматический сбор информации и формирование отчетности для нескольких систем регулирования различных производителей и версий

-        Сравнение полученных данных о параметрах аварийных сигналов непосредственно с контрольными показателями стандарта ISA 18.2.

-        Отправка плановых отчетов по аварийной сигнализации требуемым пользователям.

-        Отправка управленческих отчетов руководителям по расписанию.

• Средство регистрирования параметров аварийных сигналов имеет решающее значение при подтверждении дальнейших инвестиций в этот проект. Эти данные важны; однако, убедитесь, что инженеры не работают до полного изнеможения для того, чтобы их достать.


• Наймите консультанта с опытом работы в управлении технологическими процессами и аварийной сигнализацией для проведения на предприятии усовершенствования документации об основных принципах аварийной сигнализации. Эта документация должна иметь свою специфику для решения вопросов, которые могут стать предметом разногласий в ходе следующего этапа. Решение этих вопросов в этом документе упрощает и сводит к минимуму стоимость следующего шага - оперативного усовершенствования производства.


• Не поддавайтесь искушению сэкономить деньги во время этапа усовершенствования, выполняя только ряд указаний из общего числа, тем самым не осуществив усовершенствование полностью и оставляя систему уязвимой для потоков аварийных сигналов. Тогда в результате вы получите усовершенствование, которое потребует доработки, дополнительных инвестиций и времени.


• Бригада, осуществляющая усовершенствование, должна состоять из оперативного отдела,  отдела проектирования технологических процессов и  отдела автоматического регулирования и управления, во главе с опытным координатором усовершенствования производства.


• Руководителем процесса оперативного усовершенствования должен быть дипломированный инженер с большим опытом работы в управлении технологическими процессами  и аварийной сигнализацией. Наём приглашенного консультанта обычно помогает уменьшить проблемы политики со штатными специалистами.


• Выбор оперативного управления аварийной сигнализацией очень важен для успеха всего проекта. Прежде чем будет сделана любое приобретение, исполняющий обязанности руководитель должен поговорить как минимум с тремя рекомендателями других промышленных предприятий, в которых осуществляется обеспечение безопасности технологических процессов (PSM), которые соответствуют или превосходят нормативы ISA 18.2 в любых условиях эксплуатации. Программное обеспечение управлением аварийной сигнализацией должно быть добавлено к возможностям системы регулирования, а не заменять что-либо. Одним из особенностей, необходимых для осуществления оперативного управления аварийной сигнализацией является надлежащее управление переходными процессами. Этот процесс должен быть настраиваемым посредством сигнала и не требовать нескольких сигналов тревоги, запущенным одновременно. Логическое устройство в составе программного обеспечения должно предусматривать изменение конфигурации для того, чтобы  разрешить мажоритарное голосование (например: 2 из 3, 3 из 5) с целью изменения состояния процесса.


• Средство отсрочки аварийных сигналов оснащено программным обеспечением, которое должно быть сконфигурировано с учетом автоматического повторного включения.  Одно из популярных средств отсрочки аварийных сигналов также оснащено интеллектуальным повторным включателем, который автоматически включает сигнал после того, как это уже не вызовет проблемы.

Заключение

Несмотря на то, что сообщается об успехах в снижении средних темпов поступления сигналов тревоги, только в некоторые предприятиях предпринимаются необходимые преобразования усовершенствования в области потоков аварийных сигналов. По итогам расследования происшествий за последние двенадцать лет было выявлено, что аварии зачастую случаются по вине оператора, перегруженного потоками аварийных сигналов. Следовательно, если это правда, то тождество "потоки=аварии=потери" верно. В результате, справедливо утверждать, что управление потоками аварийных сигналов приведет к уменьшению аварий и, в итоге, меньшее количество происшествий в области промышленной безопасности, охраны труда и окружающей среды и связанных с ними потерь и расходов.

Некоторые случаи показали, что потоки аварийных сигналов могут успешно контролироваться при учёте всех состояний процесса. Руководители должны подчеркнуть важность управления потоками и предоставить ресурсы для того, чтобы добиться результатов, соответствующих нормативам ISA 18.2. Когда промышленные предприятия способны последовательно достигать необходимых показателей потоков аварийных сигнализаций, потенциальный риск происшествий и потерь будет лучше контролироваться.

Перечень документов, на которые даны ссылки

1. Appendix 16 - The Cost of Poor Alarm Performance, Alarm Systems, A Guide to Design, Management and Procurement


2. EEMUA Publication 191, Edition 2, 2007, ISBN 0 85931 155 4, Imprint Reference 7-2007.


3. ANSI/ISA 18.2 - 2009, Management of Alarm Systems for the Process Industries.


4. Cochran E, Bullemer P, Abnormal Situation Management: Not by New Technology Alone, AIChE 1996 Safety Conference.


5. Andow P, Zapata B, Reducing Alarm Flood Severity, Highlights from the ASM Consortium 2008. Additional reference not cited:


6. US Chemical Safety Board (CSB) Investigations, www.CSB.gov/investigations/default.aspx.

Дастин Биб – главный исполнительный директор компании ProSys, Батон-Руж, штат Луизиана. Он получил степень бакалавра в области химической технологии Университета Арканзаса и является зарегистрированным дипломированным инженером. Он является членом комитета ISA 106 и предоставляет работу по найму членам 101 и 106 комитетов ISA 18.2. Также является членом комиссии экспертов по химической технологии в Университете Арканзаса и Государственном университете Луизианы, и часто выступает с презентациями по управлению аварийными сигналами и человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ) и по другим темам управления технологическими процессами.

Стив Феррер – управляющий отдела коммерческого развития в компании ProSys. До прихода в компанию ProSys, он 25 лет проработал в области предоставления консалтинговых услуг химическим, нефтеперерабатывающим, бумажным и текстильным промышленным предприятиям. Он получил степень бакалавра микробиологии в Государственном университете Луизианы и явялется членом AIChE, ISA и LCIA.

Дарвин Ложеро – старший инженер-консультант в компании ProSys и один из лидеров компании в областях управления на основе прогнозирующих моделей и управления аварийными сигналами. У него более, чем тридцатипятилетний опыт работы в химической промышленности. Он получил степень бакалавра химической технологии в Государственном университете Луизианы и является зарегистрированным дипломированным инженером в Луизиане; член AIChE и ISA.

Другие статьи из следующих категорий: Автоматизация и управление технологическими процессами