徐志杰，韓雪峰，邵西林

(1. Kenexis咨詢公司， 天津 300270；2. 南京工業(yè)大學 安全科學與工程學院，江蘇 南京 211816；3. 中沙(天津)石化有限公司，天津 300271)

眾所周知，化工生產裝置多涉及高溫、高壓以及易燃易爆和有毒工況，鑒于此，企業(yè)一方面需要花費大量的精力和高昂的費用來分析工藝操作帶來的風險，另一方面還需要確保在裝置設計時融入適宜的安全措施，例如，安全儀表系統(tǒng)、火災檢測系統(tǒng)、氣體檢測系統(tǒng)以及釋放系統(tǒng)。確定該類安全措施需求和設計屬性的分析過程，重點關注處于穩(wěn)定狀態(tài)和自動控制條件下的裝置。然而，無論工藝(過程)的自動化程度如何，與工藝及設備的人工互動始終都會存在，這種互動包括但不限于開車程序、停車程序、間歇操作程序、維護程序、檢驗程序、測試及校準程序等。

上述程序有可能需要由將自己置于和工藝過程及其所包含的危害近距離接觸的人員來執(zhí)行。很多事故調查結果表明，某些重大事故均系簡單的人為錯誤操作所致，例如： 在錯誤的管道上進行焊接作業(yè)，該類錯誤若發(fā)生在流程工業(yè)中，則可能導致災難性的后果。人為錯誤可以通過提升人員能力和管理控制加以改善，也可以借助編制明確人員與工藝設備正確互動方式的書面操作程序來控制。盡管上述做法的確能夠改進過程安全，但絕非萬無一失。作業(yè)人員可能會因疲倦、壓力或受到脅迫等因素而遺漏或在錯誤的位置執(zhí)行程序步驟。使該問題進一步惡化的是，隨著工藝操作專家的退休、勞動能力下降或跳槽等原因，機構記憶(即，企業(yè)儲備的知識[1])會逐漸喪失。換句話講，在短時間內檢索和記錄人員專業(yè)知識能力的欠缺，有可能致使企業(yè)在安全方面處于“脆弱”的境地。

程序的使用是改善程序執(zhí)行人員活動能力從而提升過程安全的第一步，可通過移動云計算工具來協(xié)助程序的執(zhí)行，相比簡單的紙質文件這是一大進步。移動云計算工具可以借助圖片、視頻、GPS位置跟蹤[2]，通過標簽掃描設備，以及在需要時搜索任務和設備信息等手段，提升紙質程序中簡單文字的表述能力。因此，移動云計算工具除了能夠增強程序的執(zhí)行之外，其云端特性還可以輸出針對整個活動的儀表板，即所有程序可以從單一位置進行跟蹤，從而能夠使管理層知曉各程序執(zhí)行的確切步驟、位置和狀態(tài)。此外，程序執(zhí)行的歷史記錄還能夠提供重要的“洞察力”，提高程序后期執(zhí)行的安全性和效率。

1 程序的基本屬性

就其本質而言，程序只是對一系列需要人工執(zhí)行步驟的口頭描述，這些步驟以純文本形式依次進行說明。程序通常遵照預定的格式進行編寫并歷經廣泛深入的審查和批準過程，最終只有在讀者充分理解編寫者對每個步驟的描述時才會真正有效。盡管程序步驟的描述看似簡單，但實際上有諸多信息必須從編寫者那里傳遞給程序的執(zhí)行者，故也存在信息被誤解或遺漏的可能。程序步驟需要用簡單的文本語句傳達如下信息： 當前步驟要執(zhí)行什么內容？如何開展活動？步驟應該在哪里執(zhí)行？應對哪些設備(項目)采取行動？在采取行動之前必須具備何種條件？表明該步驟已成功完成的標準是什么等。

對于傳統(tǒng)的紙質程序，某一步驟的上述屬性需要以口頭方式傳達，若將移動式設備和云計算技術用作傳統(tǒng)程序的補充，便可形成一種能夠傳遞上述信息的全新“工具箱”，其具有以下特點：

1)文字描述可以借助智能手機或智能手表等移動式設備在特定的時間和步驟中呈現(xiàn)。

2)進行的活動可以通過(步驟)視頻來加強。

3)借助GPS技術來測繪要執(zhí)行步驟的位置，即，將任務所在位置與人員所處位置進行比較。

4)通過設備和步驟位置的照片以及掃描包含二維碼[3]或條形碼在內的設備標簽并對照數(shù)據(jù)庫條目進行主動確認，能夠大幅增強對正確設備(項目)的辨識。

5)掃描設備代碼，獲取更多有關設備規(guī)格和危險性的信息。

6)在步驟完成之前或之后獲取并查看源自DCS的工藝條件。

移動云計算工具[4]和基于云的處理能夠讓程序的執(zhí)行得以增強，從而使與化工過程互動有關的人為錯誤大幅降低。

2 程序步驟的描述

有的時候，甚至在程序實際執(zhí)行之前，移動式工具便已經開始工作，這會促使操作更加有效。傳統(tǒng)上，操作人員需要在作業(yè)前獲得一份最新版的程序打印文本，如果不借助程序來避免額外工作，或者使用陳舊且過時的程序，則有可能導致作業(yè)出現(xiàn)問題。使用移動云計算工具時，所有最新和已批準程序的完整清單可以直接從使用的移動式設備，或者從桌面瀏覽器中獲取。

程序的首個也是最重要的部分是程序步驟的文本描述。采用移動式計算設備時，雖然實際內容并無明顯變化，但卻具有一定的優(yōu)勢。首先，智能手機或智能手表等移動式設備的外形允許以更加符合人體工程學的方式查看數(shù)據(jù)；其次，移動式設備能夠查看當前步驟的描述，繼而防止操作人員讀錯行和錯誤地執(zhí)行步驟。移動式設備的程序步驟描述，如圖1所示。

圖1 移動式設備的程序步驟描述示意

除了對步驟的簡單描述之外，最為強大且有效的工具或許是教學視頻。操作人員可以使用移動式設備來檢索如何執(zhí)行任務的演示視頻，指導或提醒自己如何遵循正確的流程。此外，移動式設備還可以隨時錄制先前沒有的視頻。雖然操作人員難以錄制自己執(zhí)行的任務，但可將其視作新員工正在接受培訓的案例。通常情況下，新員工會首先觀看或協(xié)助有經驗的操作人員執(zhí)行任務。對于受訓者來說，用自持的移動式設備錄制其他操作人員執(zhí)行任務的視頻并將其導入程序數(shù)據(jù)集并不困難。這種方法是記錄并傳遞企業(yè)記憶和知識的絕佳方式，而且無需額外付出過多努力。

3 程序步驟所處的位置

單就傳統(tǒng)的程序而言，所執(zhí)行任務的位置僅采用文字進行描述容易被錯誤地理解，也沒有辦法確認操作人員是否處于正確位置，或者在無法找到正確位置時提供任何指導。移動式設備的使用不但能夠協(xié)助操作人員找到正確位置并確認其身在何處，而且還能夠將步驟執(zhí)行位置的GPS坐標導入程序數(shù)據(jù)庫。上述坐標可通過桌面(界面)手動輸入，也可通過使用GPS的移動設備輸入。一旦坐標被確認，移動式設備的GPS功能便可告知操作人員當前位置與(程序)步驟所指位置的關系，甚至可以提供步驟位置的逐向導航。該類信息還可以通過移動式設備的地圖應用程序在地圖上進行顯示。為了進一步增強位置的準確性，還可以將位置照片導入程序數(shù)據(jù)庫，只需點擊一下便可以在移動式設備上查看。如果位置圖像不可用，操作人員或受訓者可以使用自持的移動式設備拍攝照片，然后將其上傳至程序數(shù)據(jù)庫。移動式設備的步驟位置信息，如圖2所示。

圖2 移動式設備的步驟位置信息示意

該定位程序對于標準操作程序而言固然重要，但對非常規(guī)任務可能更具意義。移動云計算技術可以輕松用于特定的非重復性工作，例如，維護/維修工單。以技術人員在某罐區(qū)偏遠處的一段管道上維修焊縫為例，若提出要求的工程師能夠使用移動式設備拍下需要進行焊接的位置，并通過觸摸界面檢索出該位置的GPS坐標，這將是多么有價值的一件事情！如此一來，在錯誤位置執(zhí)行工單的概率將會大幅降低。

4 設備(項目)的確認

通常情況下，企業(yè)往往擁有多組或多臺幾乎完全相同的設備(如閥門)，因此，即便給閥門貼上標簽，從諸多相似的閥門中區(qū)分出哪一臺是正確的閥門會非常困難。使用傳統(tǒng)的紙質程序時，操作人員需要從程序當中讀取標簽，然后再與現(xiàn)場設備上的標簽比對，這一活動出現(xiàn)人為錯誤的概率較高。采用移動式云技術處理程序時，移動式設備可通過讀取設備條形碼或二維碼等標簽確認設備正確與否。此外，上述應用程序還可以設置成只有掃描的代碼正確才會允許操作人員執(zhí)行下一步驟的方式。

作為程序一部分的每臺設備都可以配備一個標簽，其中包括一個機器可讀代碼。該代碼可以作為移動式云計算程序的確認，也可以用作指向相關設備(項目)更多信息的鏈接。此外，二維碼也可以基于網(wǎng)址，當輸入瀏覽器時，該網(wǎng)址便會顯示相關設備(項目)的信息，例如，設備規(guī)格或操作設備時與危險性有關的PHA數(shù)據(jù)鏈接[5]。大多數(shù)移動式設備都會在其相機應用程序當中包含讀取二維碼的功能，一旦二維碼解析為網(wǎng)址，便會打開移動設備的網(wǎng)絡瀏覽器并導航至該頁面。

5 程序步驟許可/驗證/計時器

許多程序都有在執(zhí)行程序步驟前必須滿足的許可條件，或者確認該程序步驟已正確完成的驗證活動。例如，在打開閥門將水從某容器排出之前，可能需要確認該容器是否已從其運行的高溫條件下冷卻；同理，程序還可能要求使用氮氣來吹掃容器，直至易燃介質的濃度充分低于其爆炸下限。這可以通過測量可燃物的濃度來實現(xiàn)，或者通過設定的時間變化來確保該項活動的完成。對于傳統(tǒng)的紙質程序，該過程主要依賴操作人員目視檢查就地儀表或者通過對講機與控制室溝通接收來自DCS的信息，核實許可參數(shù)是否得以滿足。然而，上述做法很容易發(fā)生跳過確認或假定滿足許可條件的情況，尤其是在信息確認過程繁瑣或困難的時候。此外，操作人員在匆忙的情況下還可能希望縮短吹掃任務的建議持續(xù)時間。總之，上述失誤均有可能導致災難性的后果。

使用移動云計算工具既可以改善操作人員的體驗，又可以落實關鍵的安全規(guī)則。每個步驟都可以用許可/驗證標準來擴充，該類標準可以簡單到只包括1臺儀器(例如，壓力表)，在執(zhí)行該步驟之前應檢查相關儀器及其狀態(tài)的輸出。移動云計算工具能夠提供更多的功能，若將移動云計算程序設置為與DCS歷史數(shù)據(jù)庫進行通信，則關鍵測量參數(shù)的數(shù)值便可以直接轉送至操作人員手持的移動式設備。此外，移動云計算程序還可以設置成在所關注的DCS關鍵測量參數(shù)的數(shù)值轉為安全值之前，操作人員無法進入程序的下一步驟。類似的功能也可以進行編程，以確認程序步驟是否完成，即檢索能夠表明該步驟已成功完成的 DCS 歷史測量數(shù)據(jù)。

步驟計時器可以納入增強的移動云計算程序當中。例如，若程序步驟要求打開某1臺可將循環(huán)水引入容器的閥門，并在冷卻過程中延遲15 min，則該程序的手機視窗會允許操作人員按下按鈕，同時啟動倒計時計時器并防止操作人員進入下一個步驟，直至計時器計時結束。

6 程序狀態(tài)儀表板化

盡管移動云計算工具針對程序簡化所提供的有效性提升顯而易見，但基于云計算工具的共享數(shù)據(jù)性質為企業(yè)運營提供了另外一種實質性改進。通常情況下，程序的執(zhí)行一般由操作人員進行審查和批準的工單驅動，可能會有多個程序同時執(zhí)行。參與執(zhí)行程序的人員和負責確保所有同時進行的工作安全執(zhí)行的操作人員對任何時間正在發(fā)生的全部活動或程序的狀態(tài)了解甚少，這種情況并不罕見。此時，可能會導致在同一時間執(zhí)行相互沖突的程序，如果程序不按順序執(zhí)行且設備在作業(yè)前準備不當，則可能導致危險的作業(yè)活動。例如，某企業(yè)雖然編寫了從管線中去除烴類物質的程序和執(zhí)行動火作業(yè)的獨立程序，但如果清除烴類物質的過程被推遲且未在動火作業(yè)前完成，則有可能導致火災或爆炸事故。

采用移動云計算程序，所有程序的狀態(tài)均可從某一中央位置進行查看。如果移動云計算程序中包含對每項任務持續(xù)時間(即，最長時間、最短時間和預計時間)的估計，則可以估算整個過程的持續(xù)時間，并將該時間與實際情況進行比較。如此一來，該“運行管理”模式便成為了解任意時刻正在發(fā)生的全部工作的高價值工具。

中央儀表板可以顯示當前正在執(zhí)行的所有程序，還可以查詢每個程序以獲取更多信息，例如，何人正在作業(yè)？作業(yè)人員處在哪一步驟？程序是否如期進行？程序預計何時完成等。該種類型的儀表板對操作而言非常具有意義，不但可以讓管理層了解哪一個程序所花費的時間比預期時間長，并且有可能會影響到即將執(zhí)行的其他相關程序。已執(zhí)行程序的歷史記錄對于評估實際性能和預期性能也頗具價值，該過程能夠識別超出預期時間過長的程序，從而使管理人員和工程師發(fā)現(xiàn)問題并提出旨在優(yōu)化執(zhí)行的建議。此外，還可以識別未予正確執(zhí)行程序的情況。

7 結束語

人員與工藝流程的互動是化工行業(yè)事故原因的重要一環(huán)。目前，人員與工藝流程的互動主要通過書面操作程序和相應的培訓來實現(xiàn)，通過使用移動云計算工具來補充傳統(tǒng)的書面操作程序方法，可以顯著改善當前的管理控制。該工具可以幫助操作人員在適宜的時刻執(zhí)行適當?shù)牟襟E，為即將要執(zhí)行的程序任務正確定位，確認是否正在操作正確的設備，以及確保所需的許可和活動確認得以批準。此外，該類工具的集中特性還可以使計算機將諸多并行發(fā)生的程序狀態(tài)儀表板化，從而確保及時發(fā)現(xiàn)問題并迅速處理，解決程序之間的沖突，并對已完成的程序進行事后審查，最終實現(xiàn)對整個過程的優(yōu)化。因此，使用移動云計算工具來增強操作程序能夠大幅提升化工過程的安全性。