TÜV認證的功能安全專(zhuān)家和培訓師，Honeywell安全咨詢(xún)服務(wù)、顧問(wèn)張建國

   在以石油/天然氣開(kāi)采運輸、石油化工、發(fā)電、化工等為代表的過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域，緊急停車(chē)系統（ESD）、燃燒器管理系統（BMS）、火災和氣體安全系統（FGS）、高完整性壓力保護系統（HIPPS）等以安全保護和抑制減輕災害為目的的安全儀表系統（SIS），已廣泛應用于不同的工藝或設備防護場(chǎng)合，保護人員、生產(chǎn)設備及環(huán)境。隨著(zhù)自控技術(shù)和工業(yè)安全理念的發(fā)展，安全儀表系統已從傳統的過(guò)程控制概念脫穎而出，并與基本過(guò)程控制系統（如DCS）并駕齊驅?zhuān)蔀樽钥仡I(lǐng)域的一個(gè)重要分支。

   IEC61508/IEC61511標準的發(fā)布，使得安全儀表系統在各個(gè)行業(yè)的應用都有了統一的工程技術(shù)體系以及功能安全評價(jià)和管理體系，這也將SIS的應用提升到了新的層次。

   TÜV認證的功能安全專(zhuān)家和培訓師，Honeywell安全咨詢(xún)服務(wù)、顧問(wèn)張建國認為，IEC61508/IEC61511的發(fā)布，對安全儀表系統在過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域的應用具有劃時(shí)代的意義。首先，將儀表系統的各個(gè)特定應用都統一到了SIS的概念下；其次，提出了以SIL為指針，基于績(jì)效的可靠性評估標準；再者，以安全生命周期的架構，規定了各階段的技術(shù)活動(dòng)和功能安全管理活動(dòng)。這使得SIS的應用形成了一套完整的體系，包括：設計理念和設計方法、儀表設備選型準入原則、系統硬件配置和軟件組態(tài)編程規則、系統集成、安裝和調試、運營(yíng)和維護，以及功能安全評估與審計等。

   為了能夠將SIS系統在過(guò)程工業(yè)中的應用經(jīng)驗與業(yè)界分享交流，張建國花費四年時(shí)間，編著(zhù)了《安全儀表系統在過(guò)程工業(yè)中的應用》，他在前言中寫(xiě)道：“希望這本書(shū)對業(yè)界朋友理解IEC61508/IEC61511以及SIS的功能安全理念有所幫助。我的另一個(gè)心愿，是將這本書(shū)奉獻給大專(zhuān)院校工業(yè)安全、儀表、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的同學(xué)們，希望他們對SIS技術(shù)領(lǐng)域有所關(guān)注。”針對于此，記者也特別采訪(fǎng)了張建國老師，與他一同探討了SIS的前世今生。

   SIS的發(fā)展歷程

   工業(yè)領(lǐng)域何時(shí)開(kāi)始形成了SIS的概念？可否簡(jiǎn)要闡述一下SIS的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程？

   張建國：ESD、FGS、以及BMS等安全連鎖或保護系統在過(guò)程工業(yè)中的應用已經(jīng)有幾十年的歷史，邏輯單元從最初的氣動(dòng)邏輯、機電繼電器系統、固態(tài)邏輯、可編程電子控制器，到現在的安全邏輯控制器；從故障安全設計，到診斷技術(shù)的運用，技術(shù)和安全理念都有了長(cháng)足的進(jìn)步。

   從整個(gè)發(fā)展過(guò)程來(lái)講，首先是工業(yè)領(lǐng)域提出了需求。再者隨著(zhù)技術(shù)本身由簡(jiǎn)單到復雜的發(fā)展規律，功能也隨之強大，系統必然變得越來(lái)越復雜。如何通過(guò)系統本身識別系統的失效狀態(tài)？如何管理如此復雜的系統？這不僅要求系統首先要有高可靠性，同時(shí)一旦失效的話(huà)，它必須以一種可預見(jiàn)的、安全的方式使被控對象達到或保持在安全狀態(tài)。SIS就是沿著(zhù)這樣一種思路產(chǎn)生的。

   SIS的應用情況

   您認為目前國內工業(yè)領(lǐng)域SIS應用處在一個(gè)怎樣的水平上？

   張建國：SIS近些年在石化等過(guò)程行業(yè)中的應用已經(jīng)比較普遍。就SIS系統技術(shù)的先進(jìn)性來(lái)說(shuō)，已經(jīng)走處在了國際比較領(lǐng)先的位置。

   SIS應用的主要問(wèn)題有哪些？

    張建國：目前面臨的最大問(wèn)題是在貫徹IEC61508/IEC61511標準的要求下，如何應用SIS產(chǎn)品。IEC61508/IEC61511中有一個(gè)生命周期模型。在這個(gè)生命周期模型中。如何確認防護對象和需要的安全功能，以及要達到怎樣的安全等級等問(wèn)題，需要一套專(zhuān)業(yè)的危險和風(fēng)險分析方法來(lái)解決。只有經(jīng)過(guò)這個(gè)分析研究，得出的安全要求規格才能更加貼近實(shí)際需要。其實(shí)以往的工作中也形成了很多規范標準，這些規范標準多是基于現場(chǎng)的工作經(jīng)驗，形成的一些慣性“慣例”做法。SIS工程中雖然采用的是最基本的危險和風(fēng)險分析，但是這種基于“過(guò)程風(fēng)險”確定SIS有效性和可靠性的方法，較之傳統的單憑經(jīng)驗的做法，可有效避免SIS設計的過(guò)分保守或不足，合理地控制工程成本。

   IEC61508/IEC61511標準是以安全生命周期為架構的。SIS的整個(gè)安全生命周期可分為分析、工程實(shí)施及操作維護三個(gè)階段。在分析階段，要辨識工藝過(guò)程的潛在危險，并對其后果和可能性進(jìn)行分析，以便確定過(guò)程風(fēng)險及必要的風(fēng)險降低要求。工程實(shí)施階段主要完成SIS的工程設計、儀表選型，安全邏輯控制器的硬件配置、軟件組態(tài)以及系統集成，完成操作和維護人員的培訓，完成SIS的安裝和調試，以及SIS的安全驗證。操作維護階段在整個(gè)安全生命周期中時(shí)間區間最長(cháng)，包括操作和維護、修改，和SIS的停用。

   在SIS設計選型后，要根據可靠性數據和操作模式，對安全儀表功能的危險失效概率或危險失效頻率進(jìn)行計算，評定是否滿(mǎn)足目標安全儀表的功能安全要求。這是保證必要的風(fēng)險降低和功能安全儀表功能安全的重要環(huán)節。同時(shí)，在SIS運行后，日常維護、修改管理、周期性檢驗測試、功能安全審計等也是功能安全的核心工作。

   由此可見(jiàn)，IEC61508/IEC61511標準的特點(diǎn)是在建立一個(gè)技術(shù)體系的同時(shí)，也建立了一個(gè)管理體系。
另外，我認為應該在整個(gè)行業(yè)內建立一種安全文化，這一點(diǎn)非常重要。被動(dòng)接受和主動(dòng)想要滿(mǎn)足要求，在未來(lái)工廠(chǎng)管理或裝置管理等方面的效果會(huì )相差很多。

   霍尼韋爾SIS產(chǎn)品的與眾不同

   霍尼韋爾在SIS的研發(fā)中最注重哪些？

   張建國：不同的供貨商有不同的產(chǎn)品研發(fā)思路。實(shí)際上從產(chǎn)品本身來(lái)講，我認為不論采用怎樣的技術(shù)路線(xiàn)，首先要遵循IEC61508/IEC61511這些標準。產(chǎn)品必須要通過(guò)第三方的認證，這是最基本的品質(zhì)量保證。

    就霍尼韋爾來(lái)講，其SIS系列產(chǎn)品研發(fā)均基于IEC61508等功能安全標準來(lái)研發(fā)。這一點(diǎn)在系統產(chǎn)品手冊中就有體現。在FSC和SM的系統產(chǎn)品手冊中時(shí)，特別是其安全手冊，詳細描述了發(fā)現霍尼韋爾安全系統在介紹產(chǎn)品功能、理念的同時(shí)，也會(huì )介紹如何遵循根據IEC61508等功能安全標準具體做了哪些工作。

   除此之外，霍尼韋爾非常注重與TÜV之間的深入合作。我們的安全系統均獲得了T?V SIL3的不僅有產(chǎn)品認證；我們的工廠(chǎng)、銷(xiāo)售、工程和服務(wù)等相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)獲得了T?V關(guān)于遵循IEC61508等相關(guān)要求的組織機構認證；我們HSMS(霍尼韋爾安全管理系統)業(yè)務(wù)中的市場(chǎng)、銷(xiāo)售、工程和服務(wù)等團隊中擁有大批T?V認證的功能安全工程師。我們在向用戶(hù)提供一流安全系統的同時(shí)，努力踐行IEC61508/IEC61511等技術(shù)和管理理念，用強大的技術(shù)保障體系，為用戶(hù)提供全生命周期的安全解決方案和技術(shù)支持服務(wù)。

   值得一提的是，除了我們自己擁有大批經(jīng)過(guò)培訓并認證的T?V功能安全工程師以外，霍尼韋爾作為T(mén)?V功能安全工程師認證程序的合作者之一，亦是目前國內唯一用中文授課的課程提供者?；裟犴f爾與國內合作伙伴一道，已經(jīng)面向國內許多的大學(xué)、研究機構、設計院、研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)、供貨商、SIS的最終用戶(hù)等不同領(lǐng)域和行業(yè)的相關(guān)人員，提供了多批次的T?V FSEng 功能安全工程師認證培訓和考試，有近百位獲得了證書(shū)。目前，在T?V萊茵和霍尼韋爾的共同努力下，霍尼韋爾已經(jīng)為臺灣地區用戶(hù)提供了相應的中文培訓和認證課程。 

    霍尼韋爾SIS產(chǎn)品有哪些技術(shù)亮點(diǎn)？

   張建國：從IEC61511的分層模型可以看出，最底層是控制和監控層，即以DCS為代表的基本過(guò)程控制系統；上一層是防護層，這其中應用的最典型的系統就是ESD，其意圖是當被控參數達到設定限值時(shí)，避免設備損壞、人員傷害或環(huán)境破壞等危險事件的發(fā)生；再上一層是抑制減輕層，其SIS應用是常見(jiàn)的火氣系統，它的作用是當危險事件發(fā)生時(shí)，如何緩解其發(fā)生的后果；在頂層還有全廠(chǎng)場(chǎng)緊急響應和社區緊急響應。通過(guò)技術(shù)體系和功能過(guò)程安全管理等非技術(shù)手段，達到風(fēng)險降低的效果?？梢?jiàn)，風(fēng)險降低并非單一的措施，而是諸多措施的綜合體現。

   一方面，霍尼韋爾的產(chǎn)品線(xiàn)非常寬泛，霍尼韋爾的產(chǎn)品可以將這些層全部覆蓋，另一方面，其產(chǎn)品和服務(wù)構成了一個(gè)有機的技術(shù)體系，提供的是總體解決方案。以Safety Manager®（SM）為例，它首先是一款獲得了T?V SIL3的認證的世界領(lǐng)先的安全系統，廣泛應用于ESD、FGS、BMS、HIPPS等典型的安全防護領(lǐng)域。它有兩個(gè)層面的網(wǎng)絡(luò )：一是在系統層面，通過(guò)獨有的T?V SIL4 SafeNet網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可以將不同地理位置的SM系統構成一個(gè)安全管理整體；二是SM的遠程I/O Link，可連接多層次的遠程I/O，這樣可以將處于遠端分散的I/O點(diǎn)，集中到一個(gè)SM系統中。比如實(shí)施過(guò)的一個(gè)項目，它有海上平臺、陸地終端、罐區，以及一個(gè)石化廠(chǎng)。該廠(chǎng)有一個(gè)中控室（CCR）和16個(gè)現場(chǎng)機柜室（FAR）。這樣一個(gè)地理位置分散，規模又比較大的工程，最終采用了107套SM，其中81套用于ESD，26套用于FGS。所有的SM系統用SafeNet連接，構成了一體的安全網(wǎng)絡(luò )。另外，SM也是Experion® 家族平臺上的一個(gè)節點(diǎn)，通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò )，與PKS等一道，實(shí)現管控一體化，便于用戶(hù)的操作和維護管理。
   
   張建國簡(jiǎn)歷介：

   張建國1984年7月畢業(yè)于撫順石油學(xué)院過(guò)程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。

   1984~1991年，就職于中石化茂名石化設計院，曾擔任儀表設計工程師和自控室副主任儀器儀表部門(mén)領(lǐng)導。自1992至1997年間，作為聚丙烯裝置的儀表技術(shù)負責人，就職于天津聯(lián)合化學(xué)工公司（天津國有乙烯工程項目）。

   自1997年加入Honeywell，已經(jīng)在Honeywell安全管理系統業(yè)務(wù)部門(mén)從事FSC、SM等安全系統的工程、服務(wù)以及技術(shù)管理工作程應用工作超過(guò)了10年。作為一名資深項目服務(wù)工程師和工程經(jīng)理，他一直從事于工業(yè)過(guò)程安全方面的研究。主要為石油和天然氣管道、發(fā)電廠(chǎng)、石油石化、煤化工、油氣近海平臺、重型鐵路運輸項目等行業(yè)提供FSC/SM應用工程方面的服務(wù)，以及過(guò)程安全咨詢(xún)服務(wù)。其曾合作過(guò)的客戶(hù)包括殼牌、英國石油公司、Talisman、中石化、中國海洋石油總公司、中國石油天然氣集團公司、香港中國燃氣和臺灣CAPCO等等。

    此外，張建國先生還是全中國國家工業(yè)過(guò)程測量和控制標準化技術(shù)委員會(huì )委成員。2008年，他被任命為發(fā)展國家SIS設計水準團隊的成員。也是國家標準“石油化工安全儀表系統設計規范”編寫(xiě)組成員。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第十期