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                      TÜV認(rèn)證的功能安全專家和培訓(xùn)師，Honeywell安全咨詢服務(wù)、顧問張建國

   在以石油/天然氣開采運(yùn)輸、石油化工、發(fā)電、化工等為代表的過程工業(yè)領(lǐng)域，緊急停車系統(tǒng)（ESD）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、火災(zāi)和氣體安全系統(tǒng)（FGS）、高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)（HIPPS）等以安全保護(hù)和抑制減輕災(zāi)害為目的的安全儀表系統(tǒng)（SIS），已廣泛應(yīng)用于不同的工藝或設(shè)備防護(hù)場合，保護(hù)人員、生產(chǎn)設(shè)備及環(huán)境。隨著自控技術(shù)和工業(yè)安全理念的發(fā)展，安全儀表系統(tǒng)已從傳統(tǒng)的過程控制概念脫穎而出，并與基本過程控制系統(tǒng)（如DCS）并駕齊驅(qū)，成為自控領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。

   IEC61508/IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，使得安全儀表系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用都有了統(tǒng)一的工程技術(shù)體系以及功能安全評(píng)價(jià)和管理體系，這也將SIS的應(yīng)用提升到了新的層次。

   TÜV認(rèn)證的功能安全專家和培訓(xùn)師，Honeywell安全咨詢服務(wù)、顧問張建國認(rèn)為，IEC61508/IEC61511的發(fā)布，對(duì)安全儀表系統(tǒng)在過程工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有劃時(shí)代的意義。首先，將儀表系統(tǒng)的各個(gè)特定應(yīng)用都統(tǒng)一到了SIS的概念下；其次，提出了以SIL為指針，基于績效的可靠性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)；再者，以安全生命周期的架構(gòu)，規(guī)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(yīng)用形成了一套完整的體系，包括：設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法、儀表設(shè)備選型準(zhǔn)入原則、系統(tǒng)硬件配置和軟件組態(tài)編程規(guī)則、系統(tǒng)集成、安裝和調(diào)試、運(yùn)營和維護(hù)，以及功能安全評(píng)估與審計(jì)等。

   為了能夠?qū)IS系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與業(yè)界分享交流，張建國花費(fèi)四年時(shí)間，編著了《安全儀表系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應(yīng)用》，他在前言中寫道：“希望這本書對(duì)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，是將這本書奉獻(xiàn)給大專院校工業(yè)安全、儀表、自動(dòng)化等專業(yè)的同學(xué)們，希望他們對(duì)SIS技術(shù)領(lǐng)域有所關(guān)注。”針對(duì)于此，記者也特別采訪了張建國老師，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)開始形成了SIS的概念？可否簡要闡述一下SIS的簡要發(fā)展歷程？

   張建國：ESD、FGS、以及BMS等安全連鎖或保護(hù)系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應(yīng)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(jī)電繼電器系統(tǒng)、固態(tài)邏輯、可編程電子控制器，到現(xiàn)在的安全邏輯控制器；從故障安全設(shè)計(jì)，到診斷技術(shù)的運(yùn)用，技術(shù)和安全理念都有了長足的進(jìn)步。

   從整個(gè)發(fā)展過程來講，首先是工業(yè)領(lǐng)域提出了需求。再者隨著技術(shù)本身由簡單到復(fù)雜的發(fā)展規(guī)律，功能也隨之強(qiáng)大，系統(tǒng)必然變得越來越復(fù)雜。如何通過系統(tǒng)本身識(shí)別系統(tǒng)的失效狀態(tài)？如何管理如此復(fù)雜的系統(tǒng)？這不僅要求系統(tǒng)首先要有高可靠性，同時(shí)一旦失效的話，它必須以一種可預(yù)見的、安全的方式使被控對(duì)象達(dá)到或保持在安全狀態(tài)。SIS就是沿著這樣一種思路產(chǎn)生的。

   SIS的應(yīng)用情況

   您認(rèn)為目前國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域SIS應(yīng)用處在一個(gè)怎樣的水平上？

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

   SIS應(yīng)用的主要問題有哪些？

    張建國：目前面臨的最大問題是在貫徹IEC61508/IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的要求下，如何應(yīng)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(rèn)防護(hù)對(duì)象和需要的安全功能，以及要達(dá)到怎樣的安全等級(jí)等問題，需要一套專業(yè)的危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析方法來解決。只有經(jīng)過這個(gè)分析研究，得出的安全要求規(guī)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(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)多是基于現(xiàn)場的工作經(jīng)驗(yàn)，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(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析，但是這種基于“過程風(fēng)險(xiǎn)”確定SIS有效性和可靠性的方法，較之傳統(tǒng)的單憑經(jīng)驗(yàn)的做法，可有效避免SIS設(shè)計(jì)的過分保守或不足，合理地控制工程成本。

   IEC61508/IEC61511標(biāo)準(zhǔn)是以安全生命周期為架構(gòu)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(hù)三個(gè)階段。在分析階段，要辨識(shí)工藝過程的潛在危險(xiǎn)，并對(duì)其后果和可能性進(jìn)行分析，以便確定過程風(fēng)險(xiǎn)及必要的風(fēng)險(xiǎn)降低要求。工程實(shí)施階段主要完成SIS的工程設(shè)計(jì)、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(tǒng)集成，完成操作和維護(hù)人員的培訓(xùn)，完成SIS的安裝和調(diào)試，以及SIS的安全驗(yàn)證。操作維護(hù)階段在整個(gè)安全生命周期中時(shí)間區(qū)間最長，包括操作和維護(hù)、修改，和SIS的停用。

   在SIS設(shè)計(jì)選型后，要根據(jù)可靠性數(shù)據(jù)和操作模式，對(duì)安全儀表功能的危險(xiǎn)失效概率或危險(xiǎn)失效頻率進(jìn)行計(jì)算，評(píng)定是否滿足目標(biāo)安全儀表的功能安全要求。這是保證必要的風(fēng)險(xiǎn)降低和功能安全儀表功能安全的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，在SIS運(yùn)行后，日常維護(hù)、修改管理、周期性檢驗(yàn)測試、功能安全審計(jì)等也是功能安全的核心工作。

   由此可見，IEC61508/IEC61511標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)為應(yīng)該在整個(gè)行業(yè)內(nèi)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)想要滿足要求，在未來工廠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)品本身來講，我認(rèn)為不論采用怎樣的技術(shù)路線，首先要遵循IEC61508/IEC61511這些標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品必須要通過第三方的認(rèn)證，這是最基本的品質(zhì)量保證。

    就霍尼韋爾來講，其SIS系列產(chǎn)品研發(fā)均基于IEC61508等功能安全標(biāo)準(zhǔn)來研發(fā)。這一點(diǎn)在系統(tǒng)產(chǎn)品手冊中就有體現(xiàn)。在FSC和SM的系統(tǒng)產(chǎn)品手冊中時(shí)，特別是其安全手冊，詳細(xì)描述了發(fā)現(xiàn)霍尼韋爾安全系統(tǒng)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(jù)IEC61508等功能安全標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)均獲得了T?V SIL3的不僅有產(chǎn)品認(rèn)證；我們的工廠、銷售、工程和服務(wù)等相關(guān)業(yè)務(wù)部門獲得了T?V關(guān)于遵循IEC61508等相關(guān)要求的組織機(jī)構(gòu)認(rèn)證；我們HSMS(霍尼韋爾安全管理系統(tǒng))業(yè)務(wù)中的市場、銷售、工程和服務(wù)等團(tuán)隊(duì)中擁有大批T?V認(rèn)證的功能安全工程師。我們在向用戶提供一流安全系統(tǒng)的同時(shí)，努力踐行IEC61508/IEC61511等技術(shù)和管理理念，用強(qiáng)大的技術(shù)保障體系，為用戶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)過培訓(xùn)并認(rèn)證的T?V功能安全工程師以外，霍尼韋爾作為T?V功能安全工程師認(rèn)證程序的合作者之一，亦是目前國內(nèi)唯一用中文授課的課程提供者。霍尼韋爾與國內(nèi)合作伙伴一道，已經(jīng)面向國內(nèi)許多的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院、研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)、供貨商、SIS的最終用戶等不同領(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(rèn)證培訓(xùn)和考試，有近百位獲得了證書。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(tái)灣地區(qū)用戶提供了相應(yīng)的中文培訓(xùn)和認(rèn)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(jiān)控層，即以DCS為代表的基本過程控制系統(tǒng)；上一層是防護(hù)層，這其中應(yīng)用的最典型的系統(tǒng)就是ESD，其意圖是當(dāng)被控參數(shù)達(dá)到設(shè)定限值時(shí)，避免設(shè)備損壞、人員傷害或環(huán)境破壞等危險(xiǎn)事件的發(fā)生；再上一層是抑制減輕層，其SIS應(yīng)用是常見的火氣系統(tǒng)，它的作用是當(dāng)危險(xiǎn)事件發(fā)生時(shí)，如何緩解其發(fā)生的后果；在頂層還有全廠場緊急響應(yīng)和社區(qū)緊急響應(yīng)。通過技術(shù)體系和功能過程安全管理等非技術(shù)手段，達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)降低的效果。可見，風(fēng)險(xiǎn)降低并非單一的措施，而是諸多措施的綜合體現(xiàn)。

   一方面，霍尼韋爾的產(chǎn)品線非常寬泛，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(gòu)成了一個(gè)有機(jī)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(rèn)證的世界領(lǐng)先的安全系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于ESD、FGS、BMS、HIPPS等典型的安全防護(hù)領(lǐng)域。它有兩個(gè)層面的網(wǎng)絡(luò)：一是在系統(tǒng)層面，通過獨(dú)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(tǒng)構(gòu)成一個(gè)安全管理整體；二是SM的遠(yuǎn)程I/O Link，可連接多層次的遠(yuǎn)程I/O，這樣可以將處于遠(yuǎn)端分散的I/O點(diǎn)，集中到一個(gè)SM系統(tǒng)中。比如實(shí)施過的一個(gè)項(xiàng)目，它有海上平臺(tái)、陸地終端、罐區(qū)，以及一個(gè)石化廠。該廠有一個(gè)中控室（CCR）和16個(gè)現(xiàn)場機(jī)柜室（FAR）。這樣一個(gè)地理位置分散，規(guī)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(tǒng)用SafeNet連接，構(gòu)成了一體的安全網(wǎng)絡(luò)。另外，SM也是Experion® 家族平臺(tái)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過FTE網(wǎng)絡(luò)，與PKS等一道，實(shí)現(xiàn)管控一體化，便于用戶的操作和維護(hù)管理。
   
   張建國簡歷介：

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

   1984~1991年，就職于中石化茂名石化設(shè)計(jì)院，曾擔(dān)任儀表設(shè)計(jì)工程師和自控室副主任儀器儀表部門領(lǐng)導(dǎo)。自1992至1997年間，作為聚丙烯裝置的儀表技術(shù)負(fù)責(zé)人，就職于天津聯(lián)合化學(xué)工公司（天津國有乙烯工程項(xiàng)目）。

   自1997年加入Honeywell，已經(jīng)在Honeywell安全管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門從事FSC、SM等安全系統(tǒng)的工程、服務(wù)以及技術(shù)管理工作程應(yīng)用工作超過了10年。作為一名資深項(xiàng)目服務(wù)工程師和工程經(jīng)理，他一直從事于工業(yè)過程安全方面的研究。主要為石油和天然氣管道、發(fā)電廠、石油石化、煤化工、油氣近海平臺(tái)、重型鐵路運(yùn)輸項(xiàng)目等行業(yè)提供FSC/SM應(yīng)用工程方面的服務(wù)，以及過程安全咨詢服務(wù)。其曾合作過的客戶包括殼牌、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(tuán)公司、香港中國燃?xì)夂团_(tái)灣CAPCO等等。

    此外，張建國先生還是全中國國家工業(yè)過程測量和控制標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)水準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)的成員。也是國家標(biāo)準(zhǔn)“石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范”編寫組成員。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第十期