报警和事件管理

1、报警和事件管理2007年10月报警管理概论定义当前报警系统的问题问题产生的原因问题产生的后果报警管理实施生命周 期（阶段）及软件工 具报警管理项目的实施报警管理的定义报警管理是一个过程，通过这一过程实现报警的监测、管理和工程化，从而保证安全、可靠的操作。每年200亿美金损失生产损失（产品不合格、加工能力降低、设备磨损增加）造成工厂产值损失设备损坏造成损害人身健康和人身安全的严重后果环境污染挑战造成不正常状态的原因十分复杂并且同自动化密切相关 操作员负荷问题设备运转时间延长问题异常情况管理协会（Abnormal Situation Management Consortium）估计不正常状态（工艺

2、过程紊乱）造成的损失不正常状态（工艺过程紊乱）造成的损失模量控制盘 Analog Panel Board单个的、固定的、相互邻近的控制盘可以全览整个工艺过程工艺过程紊乱的早期模式识别直接、快速地用控制器进行控制一个控制盘有50到150个报警CRT控制台 CRT-Based Console4-6 屏幕、50-100个显示画面“显示内情的” 工艺过程画面过程紊乱事件识别通过多次键击才能访问控制器一个控制台有2,000到4,000个报警什么地方出了毛病？什么地方出了毛病？操作员不可能评估成千上万个报警事件操作员不可能评估成千上万个报警事件! !哪些报警是安全的、操作员可以不管？哪些报警是安全的、操作

3、员可以不管？Alarms Per Operator PositionConfigured 带来的报警问题：数量急剧增加带来的报警问题：数量急剧增加带来的报警问题：界面复杂、不清晰带来的报警问题：界面复杂、不清晰带来的报警问题：大量不必要报警带来的报警问题：大量不必要报警 令人厌烦的报警（Nuisance alarms） 被触发的报警，但不需要操作员响应，一般一分钟超过3个 分散操作员的注意力 降低了对真正报警的响应能力 通常是由于维护问题造成的 消除这种报警是改进报警系统的主要目标 常驻报警（Stale alarms） 出现后持续保持很长时间的报警 不需要操作员响应动作 操作员采取动作后仍然清

4、不掉 表明报警的配置设定可能有问题 报警泛滥（Alarm Flood） 在短时间内发生许多报警，而且通常是由单一事件触发的 是报警系统的危险问题 解决起来比较复杂，通常是在波动、扰动等不正常状态时发生 是由事件驱动的 使得操作员束手无策，需要帮助 报警缺乏清晰度 操作员对报警根源以及应采取的行动不清楚加工行业中率先倡导解决这一问题的公司和组织加工行业中率先倡导解决这一问题的公司和组织 PAS提出的提出的“危急状态管理的最优方法危急状态管理的最优方法”Matrikon不正常状态管理协会不正常状态管理协会(ASM) 工程设备和材料用户协会工程设备和材料用户协会 (EEMUA) 报警管理的指导标准

5、EEMUA（Engineered Equipment and Materials Users Association ）1999年公布191号出版物-报警系统：设计、 管理和获得指南 NAMUR（ User Association of Process Control Technology in Chemical and Pharmaceutical Industries）2003年公布 NA102报警管理建议书 2003年开始制定ISA SP18.2 2006年4月 PAS出版了报警管理手册 综合指南 2007年3月 ISA（Instrument，Systems and Automation

6、 Society）公布了PAS的手册 报警管理：性能优化的7个有 效方法 2007年底至2008年初，ISA将公布将公布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. 实施报警管理的内容实施报警管理的内容Alarm Philosophy 报警指导原则文档，定义报警管理的方法和步骤，报警管理软件提 供报警philosophy书写模版System Requir

12、ements 报警系统的需求分析Identification 报警辨识：用风险分析等方法确定需要的报警，列出各个报警、风险 分析报告、P&ID修改Rationalization 报警理性化：按照报警指导原则philosophy的规定审核各个报警，写出 报警理性化文档和报警设计需求。报警管理软件提供理性化文档书写 文档Basic Alarm Design 基本报警设计HMI Design 人机界面设计Advanced Alarming Techniques 先进报警技术Implementation & Initial Training 报警管理实施和初始培训,要给出对各个活动报警

13、的 响应办法，并培训操作员Operation 操作：使用报警系统Maintenance & Refresher Training 维护和培训：预防性维护，定期检测，修理有问题 的报警， 高级培训Monitoring & Assessment 监测和评价：检测报警数据并按照philosophy发现报警问题Reporting 报表Management of Change 变更管理：增加、修改、及删除报警Audit 审查维护 Maintenance继续改进继续改进Continuous Improvement标定和评估标定和评估Assessment，Benchmarking建立报警指导

14、原则建立报警指导原则Philosophy报警理性化报警理性化Rationalization实施和执行实施和执行Implementation & Execution报警管理不仅是产品，更重要的是一个过程通常将报警管理过程分为6个主要阶段或称生命周期 维护维护继续改进继续改进 建立报警指导原则建立报警指导原则报警理性化报警理性化实施和执行实施和执行标定和评估标定和评估ProcessGuardMOCCAProcessGuardMOCCA（ProcessGuard）实时报警阅览 报警和事件分析报警文档和理性化报警核查和强制执行实时报警管理先进报警策略基于操作状态的报警报警泛滥分析Process

15、GuardProcessGuardMOCCA报警指导原则文档报警指导原则文档报警理性化报警理性化实施和执行实施和执行l 安装软件工具和建立实施环境l 动态报警分析(运用ProcessGuard）l 确定报警系统性能的关键定量指标 操作员的工作负荷（报警数） 报警优先级分布 有问题的报警比例 比较装置的报警系统运行性能l 标定和差距分析是继续改进的基础l 标定的依据是最好的工业实践标准（如EEMUA）l 识别出不良报警l 修理报警系统：去除Nuisance（Annoying）报警l 根据基线估算出项目可以获得的效益维护维护连续改进连续改进 标定和评估标定和评估报警管理软件工具和实施环境DCS/P

16、LC/HMI历史数据库历史数据浏览事故评估报警系统性能测评实时报警和事件阅览报表和分析报警和时间历史数据库报警和时间历史数据库报警主数据库报警主数据库（DCS的报警配置、工程值和文档）报警配置报表和分析报警设计指导原则文档和配置变化管理操作员响应行动指南差距分析动态报警管理配置改变其它资源其它资源：P&ID、HMI、 HAZOP、操作规程其它工其它工业业9003518025/40/355能源能源20006535025/40/358石油化工石油化工150010018025/40/359油油气气12005022025/40/356EEMUA14491080/15/51工业调查情况你每天收到

17、多少你每天收到多少个报警个报警? ?平圴每日平圴每日报警报警次次数数平圴平圴驻驻留留报警报警次次数数每十分每十分钟钟最多最多报警报警次次数数平均每十分平均每十分钟报警次数钟报警次数优先级优先级分分布布 % ( (低低/ /中中/ /高高) )测定报警系统性能的报警次数KPI在一天的测试时间长度内，一个操作员在一个小时内遇到的平均报警数在一天的测试时间长度内，一个操作员在一个小时内遇到的最大报警数在一天的测试时间长度内，报警数超过10个的10分钟个数平均报警数/操作员/小时最大报警数/操作员/小时报警数超过10个的10分钟个数PredictiveRobustStableReactiveOverl

18、oaded在正常操作情况下用起来很困难 在装置运行紊乱时被抛在一边，不能应用在正常操作情况下比较稳定和有实用价值在装置运行紊乱时通常不能使用在正常操作情况下对报警有详细说明在装置运行紊乱时实用性降低，同有反应性级别相比，平均和高峰报警速率都有改进 在正常操作情况下可靠在装置运行紊乱时也可靠不管什么情况都保持稳定为避免运行紊乱和扰动或者为使运行紊乱和扰动的负面影响减少到最小提供有用信息报警管理性能等级过程和设备故障探测和诊断 研究不正常的过程或设备行为1 通过信息集成提高报 警的可视性，通过报 警分析揭示出报警根 源和需要严加注意的 加工区域2 提高加工的连贯性和 产品质量，通过报警 和事件分析

19、发现影响 产品质量的运行问题3 通过集成降低操作运 行风险，报警的集成 无疑会提高控制系统 的总可靠性，从而减 少事故发生和提高产 率每天的报警次数报警按优先级的分布每天的常驻（standing）报警次数每10分钟的报警数在标定阶段，为了解报警和事件情况，以便识别具最大风险或最大影响的区域经常使用的报表操作员回应行动次数Nuisance and standing报警限设置不当没有任何问题时产生的报警存在不必要的测量点设定报警点时不知道要求操作员做什么没有考虑过程变量的交互作用环境变化可能影响仪表小的扰动产生的报警报警重复单个报警设置，未考虑整个工艺过程控制回路有问题仪表维护问题输入数据有误在系

20、统的标定和评价阶段要把大部分令人厌烦的报警修理好头20个产生坏报警的Tag: 找出那些产生大量噪音报警的变量是否报警一直响？找出坏报警（Nuisance and Standing Alarms)并搞清楚改变不良报警会产生什么影响常用的报标举例或者只是一次性事件？报警次数最多的头20个Tag报警数统计（2006年10月31日至2007年1月31日TPDBTPDB如果控制器死区（Deadband）太靠近TP就会产生很多次报警，是典型的Nuisance报警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 识别不良报警识别不良报警 发生频率高发生频率高 喋喋不休喋喋不休 陈旧报警等陈旧报警等l 重新配置不良报警重新配置不良报警l 配置变更管理配置变更管理 文档文档 审批审批 培训操作员培训操作员l 实施变更实施变更l 增强操作员的信心增强操作员的信心识别和修理不良报警报警指导原则文档报警指导原则文档报警合理化报警合理化实施和执行实施和执行标定和评估标定和评估lPhilosophy是用于设计、实施、监测DCS报警系统并涵盖了大量实践经验的综合文档l编制整个公司的报警指导原则文档，规定：各个报警的目的、分派任务和责任、定义报警的工作规程、如何分配报警优

23、先级、预期的操作员对报警的响应、对变更的管理等等l软件提供Philosophy编写模版维护维护连续改进连续改进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 如何选择报警 Alarm priority determination 如何确定报警的优先级 Alarm configuration 如何配置报警 Nu

25、isance alarm resolution 解决令人厌烦的报警 Alarm handling methods 处理报警的方法 Alarm system performance monitoring 如何监测和评价报警系统的性能 Alarm detection, presentation and annunciation 报警发现、表述和公布 Operator interface for alarms 报警的操作员界面 Operator response to alarms 操作员如何响应报警 Alarm system Management of Change (MOC) 报警系统变化管理报

26、警指导原则（报警指导原则（PhilosophyPhilosophy）的关键问题）的关键问题报警优先级的确定方法后果的严重性确定报警优先级 可利用的响应时间 30 分钟10 - 30 分钟3 - 10 分钟3 分钟报警指导原则文档报警指导原则文档报警理性化报警理性化实施和执行实施和执行标定和评估标定和评估l 对DCS所有配置的/工程设计的可以产生报警的标签（Tag)进行评估，包括对报警泛滥进行分析l 优化报警的数量和质量对典型的正在生产的工厂，一天可以修复50到100个报警l 可能要对某些报警重新进行配置l 编制报警理性化文档并存入主报警数据库l 报警理性化文档是由实施组在软件的帮助下完成的，软

27、件提供一个方法，使报警理性化（Rationalization）文档编制更快和更有效维护维护连续改进连续改进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%报警泛滥分析阶段：重复报警: 多余报警、报警限太接近(如HI和HIHI）、报警泛滥分析喋喋不休的报警: 死区（Deadband）问题、给定点设置问题、报警限不正确等等报警系统性能分析报警系统性能分析报警泛滥周期Alarm Flood Periods每个报警类型的报警次数Alarms per Alarm Type装置的报警数Alarms by Uni

30、t每个时间周期内的报警数Alarms per Time Period频繁发生的报警Frequent Alarms喋喋不休的报警Chattering Alarms报警因果关系Consequential Alarms重复的报警Duplicate Alarms报警优先级分布Priority Distribution陈旧的报警Stale Alarms报警时间Time in Alarm认可时间Time to Acknowledge报警系统设置分析报警系统设置分析报警启用状态Alarm Enable State报警优先级Alarm Priorities报警启动点Alarm Trip Points每个时间周

31、期内的变更Changes per Time Period控制器模式Controller Modes控制设定点Control Set Points输出 模量Outputs - Analog输出 数字Outputs - Digital范围Ranges调节常数Tuning Constants工艺过程变更分析工艺过程变更分析按优先级的报警分布（Alarms by Priority）按类型的报警分布（Alarms by Type）配置的重复报警Configured Duplicate Alarms不启用/ 禁止的报警Disabled/inhibited AlarmsTags by Type Tags w

32、ith Alarms挑出前10个最不好的报警实施小组评估提交报警配置改变方案厂领导批准？将报警配置改变存入主报警数据库，并在DCS上实施报警理性化工作流程报警文档应包括的内容 Loop or Tag name（回路或Tag名） Basic Description（基本描述） Alarm Text Message（报警正文消息） Alarm Purpose（报警目的） Alarm Type（报警类型） Trigger，Setpoint, or Alarm Limit Rationale for the Alarm Trigger（引发报警的基本原理） Approved dead band（认可的

33、死区) Approved time delay（认可的时间延迟） Alarm Priority（报警的优先级） Specifics of Implementation （实施细节） Alarm Causes（报警起因） Potential Consequences（可能造成的后果） Safe Operating Conditions（安全操作条 Initial Response/Verification Steps（初始响应/证实步骤） Time Urgency（时间紧迫性） Expected Operator Action （操作员应采取的行动） Suppression Conditions

34、 and Duration（抑制条件和持续时间） Expected Alarm Frequency（预期的报警频率） Expected related or “correlated” alarms（预期的相关报警） Associated Equipment（关联的设备） Related P&IDs（关联的工艺过程和仪表流程图) Related PHAs（关联的工艺过程危险性分析） Related SIS Information（有关的安全仪表系统信息） Specific Field Location（特定位置） Alarm Testing instructions（报警测试说明） No

35、rmal operating conditions（正常操作条件） Special Instrumentation Considerations（特殊的仪表方面的考虑）快速查看变量标签（tag）信息推断原因、后果、并且分析报警产生的条件报警理性化：通过点击鼠标，帮助您进行报警理性化和建立文档工作报警指导原则文档报警指导原则文档报警理性化报警理性化实施和执行实施和执行标定和评估标定和评估在DCS上实施理性化报警策略实施先进报警策略 报警搁置 依据工艺过程具体情况，临时搁置某些报警 动态报警 依据工艺过程的操作状态（开工和停工、原料和产品变化、设备维护等）实施相应的报警 报警泛滥的抑制 报警屏蔽（

36、eclipsing） 如果达到HH报警，将H报警屏蔽维护维护连续改进连续改进维护维护报警指导原则文档报警指导原则文档报警合理化报警合理化实施和执行实施和执行标定和评价标定和评价l建立报警性能的定量计量方法和基础结构，用于控制回路、控制台、装置、一个或多个工厂报警性能的日常监测，并解决出现的问题维持报警系统改进后的效益：-建立主报警数据库-跟踪所作的变动-监测未授权的变更-报告所有的变更-防止未经审查认可的变动，强制执行理性化报警设置避免报警数回升-建立报警系统维护工作规程-实行自动审核和强制执行 -坚持不懈进行报警管理将报警管理集成进实际工作、融入公司文化连续改进连续改进Alarm Creep

37、Alarm SystemRe-engineeredMaintainedAlarm System报警随时间不断攀升报警随时间不断攀升连续改进连续改进维护维护报警体系报警体系报警合理化报警合理化实施和执行实施和执行标定和评价标定和评价 分析在扰动情况下的报警泛滥 探索监测工艺装置操作状态的有效方法 在工艺过程波动时帮助操作员操作 减少工艺过程故障停工 在工艺过程波动时避免控制系统超载 帮助及时发现问题 识别出可以改进的区域 及时发现需要维护的仪表 识别出在工艺过程、控制和操作方面需要改进的地方报警管理的重要性报警管理的重要性自动收集DCS报警和事件数据并存入报警和事件数据库自动收集DCS报警配置数

38、据以及工程数据，建立主报警数据库 系统检查DCS每一个已有报警的Tag，并写成文档（使用文档模板）系统研究DCS每一个没有配置报警的Tag，看是否应该设置报警？如果需要，报警TP和优先级如何设定？是否要考虑工艺过程模式？等等。建立文档，报警文档必需包括报警原因、可能的后果、应该采取的校正措施等等目标是在报警数目和报警质量两方面优化报警系统。重点是解决报警泛滥和报警不清晰问题，每一个报警必须同操作员的响应行动相联系。ProcessGuard:评估和分析实评估和分析实际发生的报警，这种报警称为际发生的报警，这种报警称为“实时实时” 或或“动态动态” 报警报警报警和事件历史数据库自动报警评估问题分析

39、报表Web可视性通用连接性ProcessGuard 报警问题分析报警问题分析所用报表举例：所用报表举例：按操作控制台统计报警数按变量标签（tag）统计报警数操作员的干预和响应时间无休止的（Chattering）报警数报警优先级的分布常驻报警报警和工艺实时数据结合与Excel集成的EEMUA 标准报表按变量标签的报警次数统计报警优先级分布，时间间隔为一周报警优先级分布喋喋不休和常驻（Chattering and Standing）报警分析按标签统计的操作员干预客户化报表从DCS来的事件顺序快速、方便的搜寻进一步查看搜寻到的事件附近的事件顺序实时阅览器取代打印机，并且提供快速在线事件/失误分析，以便迅速鉴别出发生事件的根源MOCCA报警配置变化管理报警配置变化管理：评估和分析在评估和分