Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Решения, технологии, стандарты - статьи Ua.Automation.com

Операторские решения нового поколения

Операторские решения нового поколения

 

Рэнди Миллер, Honeywell
 
В разработку, внедрение и тестирование резервных центров управления вкладывается множество сил, с тем, чтобы обеспечить непрерывность бизнеса в случае мелких и крупных аварий. Конечно, в таких случаях резервные центры управления исключительно полезны, однако, полный операционный переход на него может быть ненужным в случае незначительных инцидентов, особенно, если их можно было избежать. В последнее время появилось несколько достижений в технологиях и эргономике, позволяющие создавать новое поколение центров управления для автоматизации различных отраслей. С их помощью можно достичь существенного уменьшения чрезвычайных ситуаций благодаря пониманию и контролю ключевых причин всех событий, которые включают людей, процессы и оборудование. Результатом является лучший в своем классе уровень доступности основного центра управления, а также адекватная и предсказуемая реакция на все события, включая редкие и с серьезным уровнем воздействия. Это не одноразовые «заплаты», а, скорее, продукты и технологии, интегрированные в корневые решения SCADA и в рабочие потоки.

Управление чрезвычайными ситуациями
 
Рассмотрим пример, связанный с трубопроводами. Сегодняшние нормы и правила, регулирующие их деятельность в США, такие как PIPES Act of 2006 и последующие изменения CFR вошли в силу между 2006 и 2011 гг. Еще до этого, в 1994 г., предвидя рост требований, был создан Консорциум по управлению чрезвычайными ситуациями (Abnormal Situation Management (ASM Consortium), на основе исследований, начатых еще в 1989 г. ASM Consortium – это группа лидирующих компаний и учебных заведений, связанных с обрабатывающими отраслями, которые совместно инвестировали в исследование и разработку соответствующих инструментов и продуктов, позволяющих предотвращать, обнаруживать и устранять чрезвычайные ситуации – в первую очередь те, что влияют на безопасность процессов в средах, управляемых SCADA и т.д. Совместная работа над пониманием и устранением чрезвычайных ситуаций позволила достичь фундаментальных улучшений в безопасности, надежности и эффективности – с незначительными затратами в целом по отрасли.

Анализ корневых причин на более чем 20 промышленных площадках показал, что фактор оборудования отвечает, в среднем, за 36% инцидентов. В их число входят деградация и отказы оборудования, которые часто можно предотвратить. Процессные факторы отвечают, в среднем, за 22% инцидентов – сюда входят и сложность процессов, и типы материалов, и состояние процессов – непрерывное производство, запуски-остановки, переходы между сменами. Эти отказы, преимущественно, тоже предотвратимы. На человеческий фактор приходится в среднем 42% инцидентов. Организационная структура, коммуникации, среда и документированные процедуры и практики – все это влияет на реакции оператора. Эти инциденты почти всегда можно предупредить. Большинство из них происходят из-за действий или бездействия людей.

В течение последних 20 лет исследований ASM, было создано 45 «лучших практик» в области принципов дизайна. Эти 45 принципов было создано, опубликовано и принято ведущими производителями и операторами, для наиболее эффективного устранения корневых причин инцидентов всех категорий – оборудование, процессы и люди. Honeywell использует эти принципы в своих системах SCADA и связанном с ними портфолио решений.

Подходы к разработке эффективных ЧМИ
 
ЧМИ, соответствующие требованиям ASM и API RP 1165, включают функции, сформулированные благодаря тщательным исследованиям человеческого фактора, в частности, когнитивным исследованиям. Оптимальная ситуационная осведомленность операторов, минимизация усталости, быстрые идентификация и реагирование на чрезвычайные ситуации – основные цели ЧМИ по требованиям ASM. В результате нескольких исследований было продемонстрировано, что интуитивные дисплеи ASM позволяют всем операторам работать с тем же уровнем реагирования и постоянства, что и лучшие операторы в отрасли. Это достигается благодаря таким функциям:
  • Использование ярких цветов исключительно для тревог и данных критических процессов – для привлечения внимания операторов только туда, где оно необходимо.
  • Анимация используется исключительно для выведения на передний план информации о критических процессах или безопасности, и гарантированного привлечения внимания операторов.
  • Навигация по закладкам, соединенная с графикой различного уровня детализации, с индикацией активных тревог.  
  • Прокрутка и масштабирование с закладками для ситуационной осведомленности с помощью активных тревог, видных на всех экранах.
  • Продвинутый «трендинг» и графика для раннего обнаружения различных событий.
  • Продвинутые графические формы и фигуры для индикации показателей температуры, давления, уровня, расхода, а также, их контроля.
  • Дисплеи и тренды, включающие текущие операционные «вилки», так что операторы всегда в курсе, какие значения должны быть у значимых переменных для оптимальной производительности – это более эффективно, чем ожидать сигнала тревоги в случае, если переменная переходит через границу допустимых значений.
Эффективные практики управления тревогами
 
Эффективное управление тревогами, особенно, когда их много («наводнение»), является ключевым аспектом эффективности оператора, и основой рекомендованных практик управления тревогами, таких как EEMUA Publication 191, ISA-18.2 и API RP 1167. Оптимальные процессы управления тревогами предполагают:
  • Способность фильтровать, сортировать и добавлять комментарии
  • Направление тревог другим пользователям через e-mail и SMS
  • Интерфейсы управления тревогами следующего поколения, включающие «врожденные» преимущества заранее заданных последовательностей реагирования, кардинально уменьшающих время необходимое на диагностику и устранение проблем.
  • Динамическое подавление тревог, основанное на заранее настроенных правилах.
  • Временная деактивация тревог, позволяющая избежать конфликтов с критически важными активностями.
  • Быстрый доступ к информации о причинах тревоги, потенциальных последствиях ситуации и рекомендуемых действиях.
Эффективные процедурные практики
 
Исследования ASM показывают, что неправильно выполняемые процедуры являются одной из ведущих причин чрезвычайных ситуаций. Процедуры часто являются сложными, что провоцирует ошибки в выполнении. Автоматизация или полуавтоматизация процедур позволяет решить проблемы с несогласованностью в их реализации. На сегодня наилучшей практикой является включение процедурных операций в соответственные экраны SCADA, что позволяет операторам их использовать с намного большей легкостью по сравнению с руководством по стандартным операционным практикам. Новые, продуманные процедуры основаны на лучшем опыте операторов, позволяя всем без исключения работать одинаково хорошо. Шаги включают ручные изменения, требующие подтверждения оператором, и переходы, которые требуют, чтобы процессы были в каком-либо конкретном состоянии.
Часть II
Смены
 
Одним из наиболее дезорганизующих ежедневных событий является переход между сменами в центре управления. Несоответствия в логах, коммуникациях и т.д. – обычное дело. Поэтому, неудивительно, что чрезвычайные ситуации часто происходят в период перехода между сменами – чаще, чем в другие периоды. Лучшая практика для этой ситуации основана на использовании электронного логбука, созданного для записи ключевой информации и облегчения коммуникаций на стыке смен. Тесная интеграция со SCADA-системой, управление тревогами и процедурные действия повышают уверенность в том, что ключевая информация не выпадет из внимания, и переход на другую смену произойдет плавно и безопасно.

 

Управление системами трубопроводов с помощью распределенной системной архитектуры
 
Классическая сложность для SCADA-систем трубопроводов заключается в необходимости управлять большими и сложными системами, и в их постепенном масштабировании по прошествии времени. Вполне возможна необходимость в использовании нескольких SCADA, по одному для каждого трубопровода и для каждой компрессорной станции. Зачастую, активы приобретаются или строятся на протяжении долгого периода времени, и предприятие получает в свое распоряжении наследство из нескольких систем SCADA различных поколений и от различных производителей. Попытки интегрировать SCADA различных поколений и происхождения, как правило, сдерживаются обобщенными промышленными протоколами и интерфейсами, такими как ОРС. С другой стороны, достижения в архитектуре распределенных систем обеспечивают мультисайтовую, тесную интеграцию кластеризованных SCADA-систем, так, что они функционируют и взаимодействуют с оператором как единая, стройная система. Распределенная системная архитектура (РСА) поддерживает интегрированную модель безопасности, сохраняющую индивидуальные настройки и разрешения пользователей; интегрированные тревоги и уведомления; эффективные алгоритмы публикации-подписки. Это все стало возможным благодаря настоящей глобальной базе данных тегов, тревог, функций и событий, которая, кроме того, поддерживает бесшовные экспансию и масштабирование от малых систем до наиболее масштабных в мире. РСА поддерживает все перестановки иерархических и одноранговых стратегий залов управления, а также резервных залов управления. РСА – лучшая основа для среды совместной работы и стратегий удаленной эксплуатации.

Повышая безопасность трубопроводов
 
Учитывая рост количества и сложности атак и угроз, очень важно иметь системы киберзащиты, встроенные в SCADA, а не заниматься ликвидацией последствий. Прежний подход создания «жестких» оболочек с «мягким» ядром создает слишком много вариантов для осуществления атак. Лучшие практики начинаются с ядра, с применением самых жестких процедур обеспечения безопасности. Более того, текущий подход подразумевает использование нескольких слоев решений, усиливающих промышленную информационную безопасность с помощью целого набора средств и подходов, поддерживаемых всеми или большинством глобальных вендоров.
 
Эффективная система безопасности подразумевает обеспечение, кроме всего, безопасности физической. Неинтегрированные системы безопасности трубопроводов представляют настоящую проблему для операторов, поскольку заставляют их получать информацию из целого ряда источников, в чрезвычайных ситуациях. Географически распределенные площадки, интегрированные в РСА, позволяют автономным системам безопасности передавать сигналы тревоги и другую информацию в нее, благодаря чему многочисленные локации могут эффективно и согласованно работать в рамках всей организации, и без ущерба для своей автономности. Эффективная интеграция в операторские ЧМИ повышает уровень обнаружения аварий и улучшает время реакции на них. Также, уменьшается нагрузка на операторов и их зависимость от ручных действий, благодаря использованию автоматизированных сценариев. Цифровое видение и аналитика, тесно интегрированные со SCADA, позволяют камерам работать как датчики процессов. Цифровое видео, специально разработанное для интеграции на уровне базы данных, включает тревоги, события и триггеры цифровой записи в систему управления, поднимая на новый уровень время реакции и процесс принятия решений.

Ни один трубопровод не будет по-настоящему безопасным без целостной системы безопасности. Последним уровнем защиты является оператор и система безопасности операторской станции. Уровни доступа и разрешений присваиваются каждому оператору трубопровода в зависимости от его уровня ответственности. Полная операционная интеграция систем предотвращения постороннего вмешательства на физическом и кибернетическом уровнях, контроля доступа и безопасности оператора на одной «приборной панели» является единственной действительно интегрированной системой безопасности для обрабатывающих отраслей, которая, к тому же, не слишком вмешивается в обычный ход производственных процессов.

Упрощение настройки SCADA
 
Расходы, график внедрения и управление изменениями – ключевые критерии при выборе системы SCADA, включая первоначальную настройку и дальнейшее развитие со временем. Эта тенденция прослеживается в документе API RP 1168, «Рекомендованные практики для залов управления трубопроводами», в которой глава 7 посвящена управлению изменениями в системе SCADA, включая логи конфигурационных аудитов. Шаблоны настроек оборудования радикально облегчают решение всех этих задач. Шаблоны могут включать все связанные со SCADA настройки самого разнообразного оборудования – любые расчеты, экранные элементы, определения трендов, отношения, ключевые параметры, фильтры, основанные на операционных задачах, а также, коммуникационные настройки для связи SCADA с RСУ или ПЛК. Затем становится возможным настроить систему при добавлении новой единицы оборудования, буквально в несколько шагов, вместо того, чтобы настраивать отдельные точки и операторские дисплеи. Работая с газовыми и нефтяными компаниями верхнего уровня, Honeywell следила за тем, как операторы работают со скважинами. Это очень тяжелый, энергозатратный процесс, и зачастую ради него операторам приходится жертвовать задачами, которые могли бы принести пользу производственному процессу. С помощью фильтров, основанных на задачах, сконфигурированных для конкретного оборудования, поиск скважин, требующих внимания, занимает буквально минуты – а не часы – мониторинга. По мере развития лучших практик, фильтры задач просто обновляются. Благодаря этому каждый оператор начинает действовать как наилучший представитель своей профессии.

RTU
 
Критический элемент автоматизации трубопроводов – интеграция с РСУ и другими полевыми устройствами. Многие РСУ, используемые сейчас в отрасли, давно устарели. Это стало поводом для Honeywell представить новую РСУ в 2014, лучшую в своем классе, и естественно дополняющую нашу высокодоступную и недорогую в долгосрочной перспективе владения платформу SCADA. Некоторые из задач, решенных при разработке, включают минимальное для своего класса энергопотребление, мощные вычислительные способности, температуру эксплуатации до 75С, встроенный ввод/вывод HART, очень гибкие коммуникации и автоматизированную настройку. Функция HART позволяет операторам трубопроводов использовать интеллектуальные средства КИПиА, которые могут быть диагностированы и обслужены удаленно. Кроме того, возможной становится реализация стратегий ТО, основанных на надежности.
 
Завершение
 
Мы обсудили некоторые технологические достижения, вдохновленные двумя десятилетиями фундаментальных исследований чрезвычайных ситуаций. В совокупности, эти современные технологии и практики в реальности доказали свою способность уменьшать количество ЧП на 30% и поддерживать безопасность и доступность оборудования. Более того, фиксация лучших операторских практик в процедурных рекомендациях и шаблонах настройки оборудования позволяет сохранять эти лучшие практики для следующих поколений операторов. Использование этих лучших практик с инфраструктурой, которая поддерживает массовую конфигурацию и масштабируется по мере роста бизнеса, позволяет минимизировать вмешательство в нормальную работу производственных активов на протяжении их жизни.

Об авторе:
 
Рэнди Миллер работает в Honeywell Process Solutions, Thousand Oaks, California, с 1998 г. В настоящее время занимает должность директора по глобальному маркетингу, отвечает за стратегическое развитие продуктового портфолио и развитие бизнеса в газовой отрасли.