傳統的過(guò)程工廠(chǎng)安全儀表系統(SIS)，通常由一組軟件黑匣子組成，只有技術(shù)熟練的專(zhuān)業(yè)人員才能訪(fǎng)問(wèn)。配置了嵌入式功能安全管理(FSM)和安全性能監控的可持續安全儀表系統(SIS)，同樣能夠執行工廠(chǎng)安全戰略，而且更容易與更廣泛的工廠(chǎng)運行人員（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(chǎng)的整個(gè)生命周期內保持SIS系統的安全完整性。這主要通過(guò)自動(dòng)獲取流程故障和需求，并對安全性能指標進(jìn)行分析來(lái)實(shí)現的。如圖1所示，這些指標代表在工廠(chǎng)整個(gè)生命周期中持續的安全性能。

圖 1: 將測量的安全指標與預期的性能進(jìn)行比較，并在完善安全設計的過(guò)程中對這兩種結果進(jìn)行差距分析。本文圖片來(lái)源：橫河電機

　　儀器儀表和安全組件供應商已經(jīng)認識到傳統SIS系統的局限性，正在使用各種方法自動(dòng)執行數據收集和分析功能，以創(chuàng )建可持續的 SIS系統。 

　　可持續SIS系統的要素

　　SIS系統易于理解、可管理、合規和安全，它提供了一個(gè)整體方法，允許最終用戶(hù)重新獲得流程安全環(huán)境的所有權，從而使過(guò)程工廠(chǎng)能夠專(zhuān)注于其核心業(yè)務(wù)�？沙掷mSIS系統有助于實(shí)現最佳的工廠(chǎng)安全，并在項目實(shí)施和運營(yíng)階段提供足夠的信息�？沙掷m的SIS系統由幾個(gè)元素組成，包括安全應用保護解決方案、安全性能監控解決方案和安全邏輯解算器(圖2)，旨在提高工廠(chǎng)車(chē)間的安全性。

圖 2: 可持續的安全儀表系統(SIS)提高了安全系統的性能。

　　●安全應用保護解決方案:在工廠(chǎng)整個(gè)生命周期中，安全應用比較易于維持在功能安全標準IEC-61508：功能安全和IEC-61511：過(guò)程工業(yè)安全儀表系統(SIS)所規定的水平上。

　　●安全性能監控解決方案：這為SIS系統和連接到分布式控制系統(DCS)的其它獨立保護層提供了安全性能指標。它還遵循現行安全標準，該標準要求定期對照設計性能目標，評估工藝的實(shí)際安全性能，并在旁路安全功能時(shí)驗證工廠(chǎng)的安全。 

　　●安全邏輯解算器：可檢測安全設備中的危險。例如，德國萊茵TüV可以根據IEC 61508，以及由Exida組織頒發(fā)ISASecure嵌入式設備安全保障認證（EDSA）1級網(wǎng)絡(luò )安全，來(lái)認證某些安全邏輯求解器達到安全完整性等級（SIL）3安全功能。

　　傳統SIS系統面臨的問(wèn)題

　　為了在工廠(chǎng)整個(gè)生命周期中保持安全完整性，傳統SIS系統要求工廠(chǎng)人員執行的工作流程比較繁重。傳統SIS系統面臨的其它挑戰和問(wèn)題包括：

　　●由于可視化程度較低，工廠(chǎng)維護人員在了解SIS系統方面存在障礙；

　　●安全需求規范和實(shí)施的邏輯之間可能存在差距，這在分析工廠(chǎng)運行階段安全系統的性能時(shí)帶來(lái)了挑戰。

　　●需要大量培訓，以了解傳統的SIS系統是如何運作的。

　　●由于缺乏透明度，如果更多人員想要理解SIS系統的設計目標就比較困難，一旦發(fā)生事故，也難以快速恢復。由于對原始安全數據的解釋?zhuān)�需要大量人力，因此手�?dòng)生成和分析安全狀態(tài)報告是一項耗時(shí)的任務(wù)。

　　●傳統SIS系統記錄過(guò)去事件的安全狀態(tài)報告和警報的格式，不夠用戶(hù)友好和不便于解釋。 

　　●要分析的數據數量會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而增加。并且在安全數據必須在整個(gè)工廠(chǎng)的生命周期中存儲以用于監管需求的情況下，數據管理和存儲已成為一項重大挑戰。

　　管理傳統的SIS系統是很麻煩的。工廠(chǎng)維修人員有時(shí)會(huì )發(fā)現，由于變更記錄不正確或移交程序不完整，傳統的SIS系統不能準確地反映SIS系統的現狀。記錄更改并遵守功能安全管理（FSM）通常是一個(gè)手動(dòng)過(guò)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(guò)程，滿(mǎn)足傳統SIS系統的要求，但在復雜環(huán)境中是不可持續的。

　　可持續SIS系統的優(yōu)勢

　　通過(guò)解決使用傳統SIS系統時(shí)發(fā)現的問(wèn)題，可持續SIS系統提供了更好的過(guò)程�？沙掷mSIS系統提供自動(dòng)化來(lái)管理安全應用程序和過(guò)程數據。

　　可持續SIS系統提供了更易于訪(fǎng)問(wèn)和用戶(hù)友好的界面，方便更多的人員理解、配置和管理，從而減少了對少數訓練有素、經(jīng)驗豐富工程師的依賴(lài)。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)險緩解措施�？沙掷mSIS系統的離線(xiàn)仿真功能可在部署之前對安全功能進(jìn)行功能檢查，使SIS系統運行人員(或設計人員)能夠驗證設計，并評估由于重新定義安全儀表功能（SIF）而產(chǎn)生的后果�？沙掷m的SIS系統通過(guò)動(dòng)態(tài)優(yōu)化安全儀表功能，能持續增強工廠(chǎng)的安全特性，從而分析預期和測量的安全性能指標之間的差異。

　　數字化數據庫管理系統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安全系統信息的整體一致性，并使項目順利執行。易于訪(fǎng)問(wèn)的歷史安全記錄，簡(jiǎn)化了監管審核過(guò)程。能夠跟蹤、識別和限制 SIS系統上未經(jīng)授權的更改，對于緩解網(wǎng)絡(luò )安全威脅至關(guān)重要。

　　改善工廠(chǎng)安全性能

　　可持續的SIS系統以設計文檔、因果矩陣和狀態(tài)過(guò)渡圖的形式表示過(guò)程安全功能。所有部門(mén)都可以很容易地理解功能，因此運行人員、維護人員和工藝工程師，可以通過(guò)交互支持設計和解決問(wèn)題來(lái)協(xié)助應用工程師。 

　　設計文檔可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，允許在部署前通過(guò)離線(xiàn)模擬對設計和更改進(jìn)行廣泛測試。此外，可持續的SIS系統有助于在實(shí)施前評估旁路應用安全功能的影響，包括可能對其它設備產(chǎn)生的任何影響�？沙掷m的SIS系統通過(guò)幫助策略實(shí)施和可追溯性，提高潛在不安全工況的可見(jiàn)性，并提高安全合規性。

　　可持續的SIS系統自動(dòng)收集SIF改進(jìn)的安全統計數據，并記錄安全績(jì)效和SIF可用性的證據，供監管機構審核。將設計的安全性能與實(shí)際運營(yíng)安全性能進(jìn)行比較，以突出問(wèn)題、驗證安全設計、優(yōu)化測試調度，并幫助用戶(hù)提高工廠(chǎng)安全性和可用性。將設計的安全性能與實(shí)際操作安全性能進(jìn)行比較，以突出問(wèn)題，驗證安全設計，優(yōu)化測試計劃，并幫助用戶(hù)提高工廠(chǎng)的安全性和可用性。

　　所有SIS系統的信息，都記錄在可持續的SIS系統數據庫中，從而很容易恢復與工程有關(guān)的歷史活動(dòng)和已實(shí)施的變更�？梢噪S時(shí)自動(dòng)生成最新的設計文檔，以確保與正在實(shí)施的應用程序保持一致�？梢栽谠O計文件的基礎上規劃修改，而無(wú)需擔心。

　　可持續的SIS系統簡(jiǎn)化了工藝設備安全系統的設計、運行和維護。這一概念及其相關(guān)軟件元素，可應用于現有工程的改造和全新設計。

　　現在，有些過(guò)程工廠(chǎng)，工作人員能夠實(shí)施可持續的SIS系統；而另外一些工廠(chǎng)，從最初設計到實(shí)施可能都需要援助，包括在可持續SIS系統的整個(gè)生命周期中提供持續的支持。