張建國(guó)

在現(xiàn)代化的化工企業(yè)，報(bào)警已經(jīng)是十分重要的安全措施之一。這些報(bào)警裝置究竟如何管理？企業(yè)又該怎樣設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，以達(dá)到最佳的報(bào)警目的？

報(bào)警作為工藝操作輔助手段和重要的安全措施之一，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中扮演著不可或缺的角色。不過(guò)由于報(bào)警的用途非常廣泛，人們對(duì)報(bào)警的認(rèn)知又千差萬(wàn)別，在生產(chǎn)過(guò)程中報(bào)警往往達(dá)不到應(yīng)有的作用，甚至糟糕的報(bào)警系統(tǒng)不僅對(duì)操作員沒(méi)有正面支持，還對(duì)操作造成負(fù)面干擾。

什么是報(bào)警

由于報(bào)警的用途和實(shí)現(xiàn)形式很多，很難用一個(gè)定義涵蓋所有的應(yīng)用場(chǎng)景。國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）出版的《The Automation，Systems， and Instrumentation Dictionary（自動(dòng)化、系統(tǒng)，以及儀表辭典）》，在“報(bào)警（Alarm）”詞條下匯總了不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范給出的9個(gè)定義。

2016年，國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-18.2-2016《過(guò)程工業(yè)中的報(bào)警系統(tǒng)管理》，將報(bào)警定義為：將設(shè)備功能異常、工藝偏差，或者非正常狀態(tài)，采用聲和/或光的措施告知操作員，并要求及時(shí)作出響應(yīng)。國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)的這一定義，具有廣泛的代表性，也是我們討論報(bào)警設(shè)計(jì)和管理的基礎(chǔ)。

報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題

報(bào)警系統(tǒng)存在的典型問(wèn)題包括：缺乏整體的報(bào)警管理體系與策略，設(shè)計(jì)之初對(duì)報(bào)警的意圖沒(méi)有很好的定義和分類；在技術(shù)層面上存在報(bào)警設(shè)置隨意，造成報(bào)警泛濫、報(bào)警系統(tǒng)可靠性差，導(dǎo)致誤報(bào)警頻繁發(fā)生，沒(méi)有考慮人機(jī)工程學(xué)原理及忽視操作人員的響應(yīng)能力；對(duì)報(bào)警系統(tǒng)沒(méi)有有效的管理體系，如隨意屏蔽報(bào)警或修改報(bào)警設(shè)定限、對(duì)報(bào)警響應(yīng)不及時(shí)、疏于維護(hù)管理等。

對(duì)過(guò)程工業(yè)發(fā)展歷史上曾發(fā)生的那些重大意外事故進(jìn)行調(diào)查分析，幾乎都能發(fā)現(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)存在問(wèn)題。1994年7月24日，德士古在英國(guó)米爾福特·海溫（Milford Haven）煉油廠發(fā)生爆炸事故，英國(guó)HSE的調(diào)查報(bào)告就指出：存在報(bào)警設(shè)置過(guò)多并且沒(méi)有很好地進(jìn)行優(yōu)先級(jí)管理，報(bào)警顯示不能有效地幫助操作員了解工藝異常工況的準(zhǔn)確狀態(tài)，操作員對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的針對(duì)性培訓(xùn)缺乏等問(wèn)題。甚至在爆炸發(fā)生前的11 min涌入了275個(gè)報(bào)警，使得2個(gè)操作員無(wú)力確認(rèn)并作出適當(dāng)響應(yīng)。

報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理，難點(diǎn)在于人員因素的影響，包括心理和生理，以及行為能力的限制。

操作人員的心理反應(yīng)和行為能力的生理限制，是報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理的關(guān)鍵考量。首先，報(bào)警聲光信號(hào)應(yīng)該易于區(qū)分，例如要考慮色盲等因素的影響。其次，報(bào)警的含義清晰明確，不需操作員作過(guò)多的復(fù)雜思考判斷，例如當(dāng)報(bào)警X產(chǎn)生并滿足狀態(tài)Y時(shí)，操作人員被授權(quán)并要求執(zhí)行動(dòng)作Z，清楚明確地表達(dá)操作規(guī)程。

另外，還需給操作員留出足夠的時(shí)間作恰當(dāng)響應(yīng)。特別要考慮，當(dāng)報(bào)警信號(hào)大量涌入并處在精神高度緊張狀態(tài)時(shí)，操作員判斷和操作能力將大大降低，甚至?xí)霈F(xiàn)誤判。若化工企業(yè)在大型附操臺(tái)上，密集安裝了多個(gè)類似工藝單元（如多個(gè)裂解爐）的報(bào)警指示燈和操作按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，要用顏色醒目區(qū)分，避免工作人員的誤操作。

有分析表明，操作人員的失誤是排在設(shè)備老化之后，導(dǎo)致意外事故的第二大原因。當(dāng)操作人員處在緊急狀態(tài)下卻被要求快速作出重要決定，或人員未經(jīng)過(guò)針對(duì)操作規(guī)程的專業(yè)培訓(xùn)，或面對(duì)相互矛盾、混亂的顯示信息時(shí)最容易出現(xiàn)人為失誤。

因此，操作人員發(fā)現(xiàn)報(bào)警、判斷問(wèn)題所在、準(zhǔn)確地進(jìn)行響應(yīng)等一系列動(dòng)作，需要足夠的時(shí)間并且無(wú)特別的干擾因素存在。人員的行為能力受到信息源刺激、工作負(fù)荷、身體狀況、精神狀態(tài)、培訓(xùn)以及動(dòng)機(jī)等諸多因素的影響。

報(bào)警系統(tǒng)本身的性能表現(xiàn)也是造成操作人員承受精神壓力過(guò)大的影響因素之一。如果操作人員持續(xù)地遭受誤報(bào)警的困擾，其情緒肯定會(huì)受到不良影響。2010年，位于美國(guó)西佛吉尼亞州的杜邦貝勒（Belle）工廠曾發(fā)生的意外事故，就是由于頻繁的誤報(bào)警導(dǎo)致真實(shí)的安全關(guān)鍵報(bào)警被忽略，使得危險(xiǎn)狀態(tài)沒(méi)有被及時(shí)處置。

在大型化工企業(yè)生產(chǎn)裝置中，報(bào)警點(diǎn)設(shè)置非常多，一旦出現(xiàn)大規(guī)模的控制不穩(wěn)定，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)有大量的報(bào)警涌入，使操作員難以應(yīng)對(duì)。因此要消除不必要報(bào)警、進(jìn)行報(bào)警的合理化設(shè)置、優(yōu)化和分級(jí)，并使其不超過(guò)操作員的承受能力。

國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的IEC 61511《過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》對(duì)人員的行為能力以及操作員對(duì)報(bào)警的響應(yīng)，給出了參考值（見(jiàn)表1）。

從表1中可以看出，當(dāng)人員對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)培訓(xùn)，并且在沒(méi)有精神壓力（即每小時(shí)的平均報(bào)警數(shù)在6個(gè)以下）的正常的操作狀態(tài)下，可達(dá)到10～100倍的風(fēng)險(xiǎn)降低能力（1/PFDavg）；而在精神高度緊張（即每小時(shí)的平均報(bào)警數(shù)超過(guò)12個(gè)）時(shí)，操作人員對(duì)報(bào)警無(wú)力一一響應(yīng)，其行為能力的有效性幾乎為零。

ANSI/ISA-18.2-2016《過(guò)程工業(yè)中的報(bào)警系統(tǒng)管理》中給出了建設(shè)報(bào)警管理系統(tǒng)的生命周期設(shè)計(jì)架構(gòu)，報(bào)警管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括10個(gè)階段，即目標(biāo)、原則及策略階段、辨識(shí)階段、合理化分析階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、工程執(zhí)行階段、操作階段、維護(hù)階段、監(jiān)控和評(píng)估階段、變更管理階段及審核階段。各階段的工作內(nèi)容、需要的輸入資料，以及要實(shí)現(xiàn)的工作目標(biāo)，簡(jiǎn)述如下（見(jiàn)表2）。

若要生成有效的報(bào)警管理體系，對(duì)于在役的控制系統(tǒng)，應(yīng)該從監(jiān)控和評(píng)估階段，或者審核階段開(kāi)始，并有必要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置進(jìn)行合理性分析。而對(duì)于新建項(xiàng)目的控制系統(tǒng)，應(yīng)該首先確定報(bào)警的目標(biāo)、原則及策略，并獲得管理層批準(zhǔn)。

另外，化工企業(yè)的報(bào)警系統(tǒng)，還要求其在設(shè)計(jì)時(shí)滿足聲光指示和排布易于區(qū)分并發(fā)現(xiàn)；在報(bào)警代表的危險(xiǎn)狀態(tài)解除前，報(bào)警可以持續(xù)存在，不能被人為消除；操作員應(yīng)進(jìn)行過(guò)專門的培訓(xùn)，且有清晰明了的書面操作規(guī)程供員工參閱。

報(bào)警管理是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程。對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的性能化水平要進(jìn)行周期性審查，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)跟蹤改進(jìn)。

〔本文作者：中石化-霍尼韋爾（天津）有限公司安全咨詢服務(wù)顧問(wèn)〕

編輯 畢文婷