報警和事件管理綜述

1、報警和事件管理2007年10月報警管理概論定義當前報警系統(tǒng)的問題問題產(chǎn)生的原因問題產(chǎn)生的后果報警管理實施生命周 期（階段）及軟件工 具報警管理項目的實施報警管理的定義報警管理是一個過程，通過這一過程實現(xiàn)報警的監(jiān)測、管理和工程化，從而保證安全、可靠的操作。每年200億美金損失生產(chǎn)損失（產(chǎn)品不合格、加工能力降低、設(shè)備磨損增加）造成工廠產(chǎn)值損失設(shè)備損壞造成損害人身健康和人身安全的嚴重后果環(huán)境污染挑戰(zhàn)造成不正常狀態(tài)的原因十分復雜并且同自動化密切相關(guān) 操作員負荷問題設(shè)備運轉(zhuǎn)時間延長問題異常情況管理協(xié)會（Abnormal Situation Management Consortium）估計不正常狀態(tài)（工藝

2、過程紊亂）造成的損失不正常狀態(tài)（工藝過程紊亂）造成的損失模量控制盤 Analog Panel Board單個的、固定的、相互鄰近的控制盤可以全覽整個工藝過程工藝過程紊亂的早期模式識別直接、快速地用控制器進行控制一個控制盤有50到150個報警CRT控制臺 CRT-Based Console4-6 屏幕、50-100個顯示畫面“顯示內(nèi)情的” 工藝過程畫面過程紊亂事件識別通過多次鍵擊才能訪問控制器一個控制臺有2,000到4,000個報警什么地方出了毛??？什么地方出了毛??？操作員不可能評估成千上萬個報警事件操作員不可能評估成千上萬個報警事件! !哪些報警是安全的、操作員可以不管？哪些報警是安全的、操作

3、員可以不管？Alarms Per Operator PositionConfigured 帶來的報警問題：數(shù)量急劇增加帶來的報警問題：數(shù)量急劇增加帶來的報警問題：界面復雜、不清晰帶來的報警問題：界面復雜、不清晰帶來的報警問題：大量不必要報警帶來的報警問題：大量不必要報警 令人厭煩的報警（Nuisance alarms） 被觸發(fā)的報警，但不需要操作員響應，一般一分鐘超過3個 分散操作員的注意力 降低了對真正報警的響應能力 通常是由于維護問題造成的 消除這種報警是改進報警系統(tǒng)的主要目標 常駐報警（Stale alarms） 出現(xiàn)后持續(xù)保持很長時間的報警 不需要操作員響應動作 操作員采取動作后仍然清

4、不掉 表明報警的配置設(shè)定可能有問題 報警泛濫（Alarm Flood） 在短時間內(nèi)發(fā)生許多報警，而且通常是由單一事件觸發(fā)的 是報警系統(tǒng)的危險問題 解決起來比較復雜，通常是在波動、擾動等不正常狀態(tài)時發(fā)生 是由事件驅(qū)動的 使得操作員束手無策，需要幫助 報警缺乏清晰度 操作員對報警根源以及應采取的行動不清楚加工行業(yè)中率先倡導解決這一問題的公司和組織加工行業(yè)中率先倡導解決這一問題的公司和組織 PAS提出的提出的“危急狀態(tài)管理的最優(yōu)方法危急狀態(tài)管理的最優(yōu)方法”Matrikon不正常狀態(tài)管理協(xié)會不正常狀態(tài)管理協(xié)會(ASM) 工程設(shè)備和材料用戶協(xié)會工程設(shè)備和材料用戶協(xié)會 (EEMUA) 報警管理的指導標準

5、EEMUA（Engineered Equipment and Materials Users Association ）1999年公布191號出版物-報警系統(tǒng)：設(shè)計、 管理和獲得指南 NAMUR（ User Association of Process Control Technology in Chemical and Pharmaceutical Industries）2003年公布 NA102報警管理建議書 2003年開始制定ISA SP18.2 2006年4月 PAS出版了報警管理手冊 綜合指南 2007年3月 ISA（Instrument，Systems and Automation

6、 Society）公布了PAS的手冊 報警管理：性能優(yōu)化的7個有 效方法 2007年底至2008年初，ISA將公布將公布ISA18.02Philosophy /System RequirementsAssessment & AuditRationalization / Design RequirementsIdentificationDesignImplementation & TrainingMaintenance& TrainingOperationManagement of ChangeMonitoring435110278691PhilosophyDefine

7、processes for alarm management and system requirementsPhilosophy templates, SP18 standard, trainingDefinitions, principles, processes, system requirementsIdentificationDetermine potential alarmsPotential alarms as identified by processes such as PHAs.Potential Alarm List, PHA report, P&ID Modifi

8、cations3RationalizationReview alarm against principles. Complete documentation and design requirementsAlarm philosophy, and potential alarmsDocumented alarms, design requirements4DesignComplete the basic design, HMI design, and advanced alarming designAlarm Design Guide and alarms with specified des

9、ign requirementsCompleted alarm configurations5Implementation & TrainingActivate alarm and train operators.Completed alarm design and documentationAlarm Response Procedures6OperationUse alarmsImplemented alarmsAlarm data7MaintenancePreventive maintenance, periodic testing, and repair of problem

10、alarmsAlarm monitoring reports and alarm philosophyFunctioning alarms8MonitoringMonitor alarm data for problems identified per the philosophyAlarm data and alarm philosophyAlarm reports and problem alarms9Management of ChangeProcess for additions, modifications, and deletions of alarms.Alarm philoso

11、phy, proposed changes and problem alarmsIdentified alarms for modification.10AssessmentPeriodic assessment of alarm management processes.Alarm philosophy and audit protocolRecommendations for improvement. 實施報警管理的內(nèi)容實施報警管理的內(nèi)容Alarm Philosophy 報警指導原則文檔，定義報警管理的方法和步驟，報警管理軟件提 供報警philosophy書寫模版System Requir

12、ements 報警系統(tǒng)的需求分析Identification 報警辨識：用風險分析等方法確定需要的報警，列出各個報警、風險 分析報告、P&ID修改Rationalization 報警理性化：按照報警指導原則philosophy的規(guī)定審核各個報警，寫出 報警理性化文檔和報警設(shè)計需求。報警管理軟件提供理性化文檔書寫 文檔Basic Alarm Design 基本報警設(shè)計HMI Design 人機界面設(shè)計Advanced Alarming Techniques 先進報警技術(shù)Implementation & Initial Training 報警管理實施和初始培訓,要給出對各個活動報警

13、的 響應辦法，并培訓操作員Operation 操作：使用報警系統(tǒng)Maintenance & Refresher Training 維護和培訓：預防性維護，定期檢測，修理有問題 的報警， 高級培訓Monitoring & Assessment 監(jiān)測和評價：檢測報警數(shù)據(jù)并按照philosophy發(fā)現(xiàn)報警問題Reporting 報表Management of Change 變更管理：增加、修改、及刪除報警Audit 審查維護 Maintenance繼續(xù)改進繼續(xù)改進Continuous Improvement標定和評估標定和評估Assessment，Benchmarking建立報警指導

14、原則建立報警指導原則Philosophy報警理性化報警理性化Rationalization實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行Implementation & Execution報警管理不僅是產(chǎn)品，更重要的是一個過程通常將報警管理過程分為6個主要階段或稱生命周期 維護維護繼續(xù)改進繼續(xù)改進 建立報警指導原則建立報警指導原則報警理性化報警理性化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評估標定和評估ProcessGuardMOCCAProcessGuardMOCCA（ProcessGuard）實時報警閱覽 報警和事件分析報警文檔和理性化報警核查和強制執(zhí)行實時報警管理先進報警策略基于操作狀態(tài)的報警報警泛濫分析Process

15、GuardProcessGuardMOCCA報警指導原則文檔報警指導原則文檔報警理性化報警理性化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行l(wèi) 安裝軟件工具和建立實施環(huán)境l 動態(tài)報警分析(運用ProcessGuard）l 確定報警系統(tǒng)性能的關(guān)鍵定量指標 操作員的工作負荷（報警數(shù)） 報警優(yōu)先級分布 有問題的報警比例 比較裝置的報警系統(tǒng)運行性能l 標定和差距分析是繼續(xù)改進的基礎(chǔ)l 標定的依據(jù)是最好的工業(yè)實踐標準（如EEMUA）l 識別出不良報警l 修理報警系統(tǒng)：去除Nuisance（Annoying）報警l 根據(jù)基線估算出項目可以獲得的效益維護維護連續(xù)改進連續(xù)改進 標定和評估標定和評估報警管理軟件工具和實施環(huán)境DCS/P

16、LC/HMI歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)瀏覽事故評估報警系統(tǒng)性能測評實時報警和事件閱覽報表和分析報警和時間歷史數(shù)據(jù)庫報警和時間歷史數(shù)據(jù)庫報警主數(shù)據(jù)庫報警主數(shù)據(jù)庫（DCS的報警配置、工程值和文檔）報警配置報表和分析報警設(shè)計指導原則文檔和配置變化管理操作員響應行動指南差距分析動態(tài)報警管理配置改變其它資源其它資源：P&ID、HMI、 HAZOP、操作規(guī)程其它工其它工業(yè)業(yè)9003518025/40/355能源能源20006535025/40/358石油化工石油化工150010018025/40/359油油氣氣12005022025/40/356EEMUA14491080/15/51工業(yè)調(diào)查情況你每天收到

17、多少你每天收到多少個報警個報警? ?平圴每日平圴每日報警報警次次數(shù)數(shù)平圴平圴駐駐留留報警報警次次數(shù)數(shù)每十分每十分鐘鐘最多最多報警報警次次數(shù)數(shù)平均每十分平均每十分鐘報警次數(shù)鐘報警次數(shù)優(yōu)先級優(yōu)先級分分布布 % ( (低低/ /中中/ /高高) )測定報警系統(tǒng)性能的報警次數(shù)KPI在一天的測試時間長度內(nèi)，一個操作員在一個小時內(nèi)遇到的平均報警數(shù)在一天的測試時間長度內(nèi)，一個操作員在一個小時內(nèi)遇到的最大報警數(shù)在一天的測試時間長度內(nèi)，報警數(shù)超過10個的10分鐘個數(shù)平均報警數(shù)/操作員/小時最大報警數(shù)/操作員/小時報警數(shù)超過10個的10分鐘個數(shù)PredictiveRobustStableReactiveOverl

18、oaded在正常操作情況下用起來很困難 在裝置運行紊亂時被拋在一邊，不能應用在正常操作情況下比較穩(wěn)定和有實用價值在裝置運行紊亂時通常不能使用在正常操作情況下對報警有詳細說明在裝置運行紊亂時實用性降低，同有反應性級別相比，平均和高峰報警速率都有改進 在正常操作情況下可靠在裝置運行紊亂時也可靠不管什么情況都保持穩(wěn)定為避免運行紊亂和擾動或者為使運行紊亂和擾動的負面影響減少到最小提供有用信息報警管理性能等級過程和設(shè)備故障探測和診斷 研究不正常的過程或設(shè)備行為1 通過信息集成提高報 警的可視性，通過報 警分析揭示出報警根 源和需要嚴加注意的 加工區(qū)域2 提高加工的連貫性和 產(chǎn)品質(zhì)量，通過報警 和事件分析

19、發(fā)現(xiàn)影響 產(chǎn)品質(zhì)量的運行問題3 通過集成降低操作運 行風險，報警的集成 無疑會提高控制系統(tǒng) 的總可靠性，從而減 少事故發(fā)生和提高產(chǎn) 率每天的報警次數(shù)報警按優(yōu)先級的分布每天的常駐（standing）報警次數(shù)每10分鐘的報警數(shù)在標定階段，為了解報警和事件情況，以便識別具最大風險或最大影響的區(qū)域經(jīng)常使用的報表操作員回應行動次數(shù)Nuisance and standing報警限設(shè)置不當沒有任何問題時產(chǎn)生的報警存在不必要的測量點設(shè)定報警點時不知道要求操作員做什么沒有考慮過程變量的交互作用環(huán)境變化可能影響儀表小的擾動產(chǎn)生的報警報警重復單個報警設(shè)置，未考慮整個工藝過程控制回路有問題儀表維護問題輸入數(shù)據(jù)有誤在系

20、統(tǒng)的標定和評價階段要把大部分令人厭煩的報警修理好頭20個產(chǎn)生壞報警的Tag: 找出那些產(chǎn)生大量噪音報警的變量是否報警一直響？找出壞報警（Nuisance and Standing Alarms)并搞清楚改變不良報警會產(chǎn)生什么影響常用的報標舉例或者只是一次性事件？報警次數(shù)最多的頭20個Tag報警數(shù)統(tǒng)計（2006年10月31日至2007年1月31日TPDBTPDB如果控制器死區(qū)（Deadband）太靠近TP就會產(chǎn)生很多次報警，是典型的Nuisance報警AreaAlarmsReduction% Reduction1339,521325,42395.8%2225,668133,30759.1%341

21、4,887333,39580.4%464,69546,74972.3%593,84871,37276.1%679,43472,93591.8%7482,375413,09485.6%8644,487593,90492.2%9183,31277,41742.2%10106,21238,56636.3%1191,68629,18831.8%1239,3058,62521.9%1333,11522,64668.4%1444,52724,88255.9%1558,04951,78289.2%1613598413830.4%1721071851640.4%18207391315263.4%1955672

22、24740.4%21127186868.3%l 識別不良報警識別不良報警 發(fā)生頻率高發(fā)生頻率高 喋喋不休喋喋不休 陳舊報警等陳舊報警等l 重新配置不良報警重新配置不良報警l 配置變更管理配置變更管理 文檔文檔 審批審批 培訓操作員培訓操作員l 實施變更實施變更l 增強操作員的信心增強操作員的信心識別和修理不良報警報警指導原則文檔報警指導原則文檔報警合理化報警合理化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評估標定和評估lPhilosophy是用于設(shè)計、實施、監(jiān)測DCS報警系統(tǒng)并涵蓋了大量實踐經(jīng)驗的綜合文檔l編制整個公司的報警指導原則文檔，規(guī)定：各個報警的目的、分派任務和責任、定義報警的工作規(guī)程、如何分配報警優(yōu)

23、先級、預期的操作員對報警的響應、對變更的管理等等l軟件提供Philosophy編寫模版維護維護連續(xù)改進連續(xù)改進Alarm Philosophy ContentsIntroductionDefinitionsPurpose of the Alarm SystemImportance of Alarm ManagementAlarm Management ProcessRoles and ResponsibilitiesAlarm Design PrinciplesAlarm Presentation StandardAlarm Rationalization ProcessAlarm Data

24、Collection SystemPerformance Metrics & TargetsAlarm System Maintenance PlanAdvanced Alarm TechniquesRequired Alarm DocumentationTraining & CommissioningManagement of ChangeRelated DocumentsReferences Alarm selection 如何選擇報警 Alarm priority determination 如何確定報警的優(yōu)先級 Alarm configuration 如何配置報警 Nu

25、isance alarm resolution 解決令人厭煩的報警 Alarm handling methods 處理報警的方法 Alarm system performance monitoring 如何監(jiān)測和評價報警系統(tǒng)的性能 Alarm detection, presentation and annunciation 報警發(fā)現(xiàn)、表述和公布 Operator interface for alarms 報警的操作員界面 Operator response to alarms 操作員如何響應報警 Alarm system Management of Change (MOC) 報警系統(tǒng)變化管理報

26、警指導原則（報警指導原則（PhilosophyPhilosophy）的關(guān)鍵問題）的關(guān)鍵問題報警優(yōu)先級的確定方法后果的嚴重性確定報警優(yōu)先級 可利用的響應時間 30 分鐘10 - 30 分鐘3 - 10 分鐘3 分鐘報警指導原則文檔報警指導原則文檔報警理性化報警理性化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評估標定和評估l 對DCS所有配置的/工程設(shè)計的可以產(chǎn)生報警的標簽（Tag)進行評估，包括對報警泛濫進行分析l 優(yōu)化報警的數(shù)量和質(zhì)量對典型的正在生產(chǎn)的工廠，一天可以修復50到100個報警l 可能要對某些報警重新進行配置l 編制報警理性化文檔并存入主報警數(shù)據(jù)庫l 報警理性化文檔是由實施組在軟件的幫助下完成的，軟

27、件提供一個方法，使報警理性化（Rationalization）文檔編制更快和更有效維護維護連續(xù)改進連續(xù)改進Flood Severity, by measuring the average and peak alarm rate during the flood event. Floods with 10-20 alarms in a 10 minute time period may be considered minor, floods with 20-30 as a peak rate are moderate, floods with more than 30 are major. A

28、single alarm flood event may last for many minutes or hours, with varying levels of intensity throughout. Alarm Flood Analysis 57 Days Number of Floods318Floods Per Day5.5Total Alarms in All Floods163,344Average Alarms per Flood514Highest Alarm Count in a Flood19368Percentage of Alarms in Floods vs.

29、 All Annunciated Alarms94.0%Total Duration of Floods, in Hours754Percentage of Time Alarm System is in a Flood Condition54.2%報警泛濫分析階段：重復報警: 多余報警、報警限太接近(如HI和HIHI）、報警泛濫分析喋喋不休的報警: 死區(qū)（Deadband）問題、給定點設(shè)置問題、報警限不正確等等報警系統(tǒng)性能分析報警系統(tǒng)性能分析報警泛濫周期Alarm Flood Periods每個報警類型的報警次數(shù)Alarms per Alarm Type裝置的報警數(shù)Alarms by Uni

30、t每個時間周期內(nèi)的報警數(shù)Alarms per Time Period頻繁發(fā)生的報警Frequent Alarms喋喋不休的報警Chattering Alarms報警因果關(guān)系Consequential Alarms重復的報警Duplicate Alarms報警優(yōu)先級分布Priority Distribution陳舊的報警Stale Alarms報警時間Time in Alarm認可時間Time to Acknowledge報警系統(tǒng)設(shè)置分析報警系統(tǒng)設(shè)置分析報警啟用狀態(tài)Alarm Enable State報警優(yōu)先級Alarm Priorities報警啟動點Alarm Trip Points每個時間周

31、期內(nèi)的變更Changes per Time Period控制器模式Controller Modes控制設(shè)定點Control Set Points輸出 模量Outputs - Analog輸出 數(shù)字Outputs - Digital范圍Ranges調(diào)節(jié)常數(shù)Tuning Constants工藝過程變更分析工藝過程變更分析按優(yōu)先級的報警分布（Alarms by Priority）按類型的報警分布（Alarms by Type）配置的重復報警Configured Duplicate Alarms不啟用/ 禁止的報警Disabled/inhibited AlarmsTags by Type Tags w

32、ith Alarms挑出前10個最不好的報警實施小組評估提交報警配置改變方案廠領(lǐng)導批準？將報警配置改變存入主報警數(shù)據(jù)庫，并在DCS上實施報警理性化工作流程報警文檔應包括的內(nèi)容 Loop or Tag name（回路或Tag名） Basic Description（基本描述） Alarm Text Message（報警正文消息） Alarm Purpose（報警目的） Alarm Type（報警類型） Trigger，Setpoint, or Alarm Limit Rationale for the Alarm Trigger（引發(fā)報警的基本原理） Approved dead band（認可的

33、死區(qū)) Approved time delay（認可的時間延遲） Alarm Priority（報警的優(yōu)先級） Specifics of Implementation （實施細節(jié)） Alarm Causes（報警起因） Potential Consequences（可能造成的后果） Safe Operating Conditions（安全操作條 Initial Response/Verification Steps（初始響應/證實步驟） Time Urgency（時間緊迫性） Expected Operator Action （操作員應采取的行動） Suppression Conditions

34、 and Duration（抑制條件和持續(xù)時間） Expected Alarm Frequency（預期的報警頻率） Expected related or “correlated” alarms（預期的相關(guān)報警） Associated Equipment（關(guān)聯(lián)的設(shè)備） Related P&IDs（關(guān)聯(lián)的工藝過程和儀表流程圖) Related PHAs（關(guān)聯(lián)的工藝過程危險性分析） Related SIS Information（有關(guān)的安全儀表系統(tǒng)信息） Specific Field Location（特定位置） Alarm Testing instructions（報警測試說明） No

35、rmal operating conditions（正常操作條件） Special Instrumentation Considerations（特殊的儀表方面的考慮）快速查看變量標簽（tag）信息推斷原因、后果、并且分析報警產(chǎn)生的條件報警理性化：通過點擊鼠標，幫助您進行報警理性化和建立文檔工作報警指導原則文檔報警指導原則文檔報警理性化報警理性化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評估標定和評估在DCS上實施理性化報警策略實施先進報警策略 報警擱置 依據(jù)工藝過程具體情況，臨時擱置某些報警 動態(tài)報警 依據(jù)工藝過程的操作狀態(tài)（開工和停工、原料和產(chǎn)品變化、設(shè)備維護等）實施相應的報警 報警泛濫的抑制 報警屏蔽（

36、eclipsing） 如果達到HH報警，將H報警屏蔽維護維護連續(xù)改進連續(xù)改進維護維護報警指導原則文檔報警指導原則文檔報警合理化報警合理化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評價標定和評價l建立報警性能的定量計量方法和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，用于控制回路、控制臺、裝置、一個或多個工廠報警性能的日常監(jiān)測，并解決出現(xiàn)的問題維持報警系統(tǒng)改進后的效益：-建立主報警數(shù)據(jù)庫-跟蹤所作的變動-監(jiān)測未授權(quán)的變更-報告所有的變更-防止未經(jīng)審查認可的變動，強制執(zhí)行理性化報警設(shè)置避免報警數(shù)回升-建立報警系統(tǒng)維護工作規(guī)程-實行自動審核和強制執(zhí)行 -堅持不懈進行報警管理將報警管理集成進實際工作、融入公司文化連續(xù)改進連續(xù)改進Alarm Creep

37、Alarm SystemRe-engineeredMaintainedAlarm System報警隨時間不斷攀升報警隨時間不斷攀升連續(xù)改進連續(xù)改進維護維護報警體系報警體系報警合理化報警合理化實施和執(zhí)行實施和執(zhí)行標定和評價標定和評價 分析在擾動情況下的報警泛濫 探索監(jiān)測工藝裝置操作狀態(tài)的有效方法 在工藝過程波動時幫助操作員操作 減少工藝過程故障停工 在工藝過程波動時避免控制系統(tǒng)超載 幫助及時發(fā)現(xiàn)問題 識別出可以改進的區(qū)域 及時發(fā)現(xiàn)需要維護的儀表 識別出在工藝過程、控制和操作方面需要改進的地方報警管理的重要性報警管理的重要性自動收集DCS報警和事件數(shù)據(jù)并存入報警和事件數(shù)據(jù)庫自動收集DCS報警配置數(shù)

38、據(jù)以及工程數(shù)據(jù)，建立主報警數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)檢查DCS每一個已有報警的Tag，并寫成文檔（使用文檔模板）系統(tǒng)研究DCS每一個沒有配置報警的Tag，看是否應該設(shè)置報警？如果需要，報警TP和優(yōu)先級如何設(shè)定？是否要考慮工藝過程模式？等等。建立文檔，報警文檔必需包括報警原因、可能的后果、應該采取的校正措施等等目標是在報警數(shù)目和報警質(zhì)量兩方面優(yōu)化報警系統(tǒng)。重點是解決報警泛濫和報警不清晰問題，每一個報警必須同操作員的響應行動相聯(lián)系。ProcessGuard:評估和分析實評估和分析實際發(fā)生的報警，這種報警稱為際發(fā)生的報警，這種報警稱為“實時實時” 或或“動態(tài)動態(tài)” 報警報警報警和事件歷史數(shù)據(jù)庫自動報警評估問題分析報表Web可視性通用連接性ProcessGuard 報警問題分析報警問題分析所用報表舉例：所用報表舉例：按操作控制臺統(tǒng)計報警數(shù)按變量標簽（tag）統(tǒng)計報警數(shù)操作員的干預和響應時間無休止的（Chattering）報警數(shù)報警優(yōu)先級的分布常駐報警報警和工藝實時數(shù)據(jù)結(jié)合與Excel集成的EEMUA 標準報表按變量標簽的報警次數(shù)統(tǒng)計報警優(yōu)先級分布，時間間隔為一周報警優(yōu)先級分布喋喋不休和常駐（Cha