傳統(tǒng)的過程工廠 安全儀表系統(tǒng)( SIS)，通常由一組軟件黑匣子組成，只有技術(shù)熟練的專業(yè)人員才能訪問。配置了嵌入式功能 安全管理(FSM)和安全性能監(jiān)控的可持續(xù)安全儀表系統(tǒng)(SIS)，同樣能夠執(zhí)行工廠安全戰(zhàn)略，而且更容易與更廣泛的工廠運(yùn)行人員（包括控制室操作員）一起工作。
這將改進(jìn)整體工藝安全性能，并在工廠的整個(gè)生命周期內(nèi)保持SIS系統(tǒng)的安全完整性。這主要通過自動(dòng)獲取流程故障和需求，并對(duì)安全性能指標(biāo)進(jìn)行分析來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示，這些指標(biāo)代表在工廠整個(gè)生命周期中持續(xù)的安全性能。
圖 1: 將測(cè)量的安全指標(biāo)與預(yù)期的性能進(jìn)行比較，并在完善安全設(shè)計(jì)的過程中對(duì)這兩種結(jié)果進(jìn)行差距分析。本文圖片來(lái)源：橫河電機(jī)
儀器儀表和安全組件供應(yīng)商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)的局限性，正在使用各種方法自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集和分析功能，以創(chuàng)建可持續(xù)的 SIS系統(tǒng)。
可持續(xù)SIS系統(tǒng)的要素
SIS系統(tǒng)易于理解、可管理、合規(guī)和安全，它提供了一個(gè)整體方法，允許最終用戶重新獲得流程安全環(huán)境的所有權(quán)，從而使過程工廠能夠?qū)Ｗ⒂谄浜诵臉I(yè)務(wù)�？沙掷m(xù)SIS系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)最佳的工廠安全，并在項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)營(yíng)階段提供足夠的信息�？沙掷m(xù)的SIS系統(tǒng)由幾個(gè)元素組成，包括安全應(yīng)用保護(hù)解決方案、安全性能監(jiān)控解決方案和安全邏輯解算器(圖2)，旨在提高工廠車間的安全性。
圖 2: 可持續(xù)的安全儀表系統(tǒng)(SIS)提高了安全系統(tǒng)的性能。
●安全應(yīng)用保護(hù)解決方案:在工廠整個(gè)生命周期中，安全應(yīng)用比較易于維持在功能安全標(biāo)準(zhǔn)IEC-61508：功能安全和IEC-61511：過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)(SIS)所規(guī)定的水平上。
●安全性能監(jiān)控解決方案：這為SIS系統(tǒng)和連接到分布式控制系統(tǒng)(DCS)的其它獨(dú)立保護(hù)層提供了安全性能指標(biāo)。它還遵循現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求定期對(duì)照設(shè)計(jì)性能目標(biāo)，評(píng)估工藝的實(shí)際安全性能，并在旁路安全功能時(shí)驗(yàn)證工廠的安全。
●安全邏輯解算器：可檢測(cè)安全設(shè)備中的危險(xiǎn)。例如，德國(guó)萊茵TüV可以根據(jù)IEC 61508，以及由Exida組織頒發(fā)ISASecure嵌入式設(shè)備安全保障認(rèn)證（EDSA）1級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全，來(lái)認(rèn)證某些安全邏輯求解器達(dá)到安全完整性等級(jí)（SIL）3安全功能。
傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)面臨的問題
為了在工廠整個(gè)生命周期中保持安全完整性，傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)要求工廠人員執(zhí)行的工作流程比較繁重。傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)面臨的其它挑戰(zhàn)和問題包括：
●由于可視化程度較低，工廠維護(hù)人員在了解SIS系統(tǒng)方面存在障礙；
●安全需求規(guī)范和實(shí)施的邏輯之間可能存在差距，這在分析工廠運(yùn)行階段安全系統(tǒng)的性能時(shí)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
●需要大量培訓(xùn)，以了解傳統(tǒng)的SIS系統(tǒng)是如何運(yùn)作的。
●由于缺乏透明度，如果更多人員想要理解SIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就比較困難，一旦發(fā)生事故，也難以快速恢復(fù)。由于對(duì)原始安全數(shù)據(jù)的解釋，需要大量人力，因此手動(dòng)生成和分析安全狀態(tài)報(bào)告是一項(xiàng)耗時(shí)的任務(wù)。
●傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)記錄過去事件的安全狀態(tài)報(bào)告和警報(bào)的格式，不夠用戶友好和不便于解釋。
●要分析的數(shù)據(jù)數(shù)量會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。并且在安全數(shù)據(jù)必須在整個(gè)工廠的生命周期中存儲(chǔ)以用于監(jiān)管需求的情況下，數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)已成為一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
管理傳統(tǒng)的SIS系統(tǒng)是很麻煩的。工廠維修人員有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，由于變更記錄不正確或移交程序不完整，傳統(tǒng)的SIS系統(tǒng)不能準(zhǔn)確地反映SIS系統(tǒng)的現(xiàn)狀。記錄更改并遵守功能安全管理（FSM）通常是一個(gè)手動(dòng)過程，難以按時(shí)間順序跟蹤和編譯修改。這些處理變更和FSM的手動(dòng)過程，滿足傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)的要求，但在復(fù)雜環(huán)境中是不可持續(xù)的。
可持續(xù)SIS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
通過解決使用傳統(tǒng)SIS系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，可持續(xù)SIS系統(tǒng)提供了更好的過程�？沙掷m(xù)SIS系統(tǒng)提供自動(dòng)化來(lái)管理安全應(yīng)用程序和過程數(shù)據(jù)。
可持續(xù)SIS系統(tǒng)提供了更易于訪問和用戶友好的界面，方便更多的人員理解、配置和管理，從而減少了對(duì)少數(shù)訓(xùn)練有素、經(jīng)驗(yàn)豐富工程師的依賴。主要特性包括改進(jìn)的故障流程、事件的可視化、自動(dòng)化行程分析和風(fēng)險(xiǎn)緩解措施�？沙掷m(xù)SIS系統(tǒng)的離線仿真功能可在部署之前對(duì)安全功能進(jìn)行功能檢查，使SIS系統(tǒng)運(yùn)行人員(或設(shè)計(jì)人員)能夠驗(yàn)證設(shè)計(jì)，并評(píng)估由于重新定義安全儀表功能（SIF）而產(chǎn)生的后果�？沙掷m(xù)的SIS系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化安全儀表功能，能持續(xù)增強(qiáng)工廠的安全特性，從而分析預(yù)期和測(cè)量的安全性能指標(biāo)之間的差異。
數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可確保記錄和同步的一致更新。 這種自動(dòng)化變更管理形式有助于維護(hù)安全系統(tǒng)信息的整體一致性，并使項(xiàng)目順利執(zhí)行。易于訪問的歷史安全記錄，簡(jiǎn)化了監(jiān)管審核過程。能夠跟蹤、識(shí)別和限制 SIS系統(tǒng)上未經(jīng)授權(quán)的更改，對(duì)于緩解網(wǎng)絡(luò)安全威脅至關(guān)重要。
改善工廠安全性能
可持續(xù)的SIS系統(tǒng)以設(shè)計(jì)文檔、因果矩陣和狀態(tài)過渡圖的形式表示過程安全功能。所有部門都可以很容易地理解功能，因此運(yùn)行人員、維護(hù)人員和工藝工程師，可以通過交互支持設(shè)計(jì)和解決問題來(lái)協(xié)助應(yīng)用工程師。
設(shè)計(jì)文檔可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，允許在部署前通過離線模擬對(duì)設(shè)計(jì)和更改進(jìn)行廣泛測(cè)試。此外，可持續(xù)的SIS系統(tǒng)有助于在實(shí)施前評(píng)估旁路應(yīng)用安全功能的影響，包括可能對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生的任何影響。可持續(xù)的SIS系統(tǒng)通過幫助策略實(shí)施和可追溯性，提高潛在不安全工況的可見性，并提高安全合規(guī)性。
可持續(xù)的SIS系統(tǒng)自動(dòng)收集SIF改進(jìn)的安全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并記錄安全績(jī)效和SIF可用性的證據(jù)，供監(jiān)管機(jī)構(gòu)審核。將設(shè)計(jì)的安全性能與實(shí)際運(yùn)營(yíng)安全性能進(jìn)行比較，以突出問題、驗(yàn)證安全設(shè)計(jì)、優(yōu)化測(cè)試調(diào)度，并幫助用戶提高工廠安全性和可用性。將設(shè)計(jì)的安全性能與實(shí)際操作安全性能進(jìn)行比較，以突出問題，驗(yàn)證安全設(shè)計(jì)，優(yōu)化測(cè)試計(jì)劃，并幫助用戶提高工廠的安全性和可用性。
所有SIS系統(tǒng)的信息，都記錄在可持續(xù)的SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而很容易恢復(fù)與工程有關(guān)的歷史活動(dòng)和已實(shí)施的變更。可以隨時(shí)自動(dòng)生成最新的設(shè)計(jì)文檔，以確保與正在實(shí)施的應(yīng)用程序保持一致�？梢栽谠O(shè)計(jì)文件的基礎(chǔ)上規(guī)劃修改，而無(wú)需擔(dān)心。
可持續(xù)的SIS系統(tǒng)簡(jiǎn)化了工藝設(shè)備安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)。這一概念及其相關(guān)軟件元素，可應(yīng)用于現(xiàn)有工程的改造和全新設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在，有些過程工廠，工作人員能夠?qū)嵤┛沙掷m(xù)的SIS系統(tǒng)；而另外一些工廠，從最初設(shè)計(jì)到實(shí)施可能都需要援助，包括在可持續(xù)SIS系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中提供持續(xù)的支持。
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