淺談氟化工裝置控制系統MI&QA管理問題及對策

姚擴軍

（中化藍天集團有限公司）

一、氟化工裝置控制系統MI&QA管理方面存在的主要問題

（一）管理組織機構方面的問題

企業在DCS/SIS管理人員的配備上普遍存在人員配備不足、專業能力薄弱的情況，部分企業甚至未配備系統工程師，由普通儀表維修人員代管；人員的專業能力與素養不符合系統工程師崗位技能的要求，也未對現有人員進行必需的專業知識培訓，無法滿足控制系統MI&QA管理要求；系統工程師及系統維護人員不能很好履行自己對控制系統的安全管理職責，不能按照制度規定及時做好控制系統MI&QA各環節的管理工作并確保檔案資料的完整性。

（二）質量保證方面的問題

雖然各企業氟化工裝置基本都裝備了DCS/SIS等控制系統，但以前裝備的SIS系統其SIL完整性方面仍存在不符合標準規范的問題。

在規劃設計選型方面主要問題如下：目前在運行的大部分SIS的設計不是基于對裝置HAZOP分析、LOPA分析確定的；部分裝置采用的SIS控制運算邏輯單元實質上是DCS，不是經過SIL認證的產品；SIS系統除控制運算邏輯單元是經過SIL認證的外，檢測儀表和執行機構不是經過SIL認證的設備；設計時只提供了聯鎖因果關系表，未畫出完整的聯鎖邏輯圖，硬件上缺少緊急停車按鈕及旁路開關，聯鎖程序上缺少濾波、延時等組態信息。

在控制系統的制造與出廠驗收方面存在如下問題：未很好的按合同規定召開項目開工會，對制造商進行完整的技術交底；企業未組織專業人員對DCS/SIS系統制造過程進行監造，設備到貨后會發現與合同要求不符的配置；在制造、組裝完成之后，未按規定由制造商對系統的I/O卡進行全部測試，僅抽查了很少比例的卡件，甚至未做出廠測試。

控制系統的安裝、組態、調試驗收及投運過程存在的問題：控制室/機柜室土建裝修達不到安裝條件，強行安裝控制系統；組態時未考慮設置輸入測量因素點的檢修旁路開關，未設置模擬量輸入信號的濾波處理程序，也未組態對關鍵執行機構的定期在線測試功能；安裝調試過程中，沒有對室內衛生進行清潔，機柜內部卡件上灰塵很多；空調系統不能正常運行工作，甚至沒有安裝空調設備就啟用控制系統。

（三）機械完整性方面的問題

DCS/SIS控制系統投用后，生產運行管理部門對系統的日常運行檢查、維護、維修、變更、操作、備品備件、技術檔案資料管理方面管理不善，存在管理不到位，工作有缺漏的情況。

在控制系統設備臺賬與點檢方案方面存在的問題：企業編制了DCS/SIS設備臺賬和備件清單，但臺賬不細，沒有分解到每一個模塊和卡件（包括電源、網關、主控、I/O、通訊、隔離器件及其他外配件）；部分企業的設備臺賬及備件清單與實物不相符，技改或維修后沒有及時對臺賬進行更新；工廠控制系統狀況統計表內容不齊全，未包括供應商、系統型號、軟件版本號，各類I/O點數量、控制站及操作站數量與實物不相符，更新不及時；控制系統點檢表的內容很少，沒有細化到每一個模塊和卡件的信號指示燈狀態記錄，點檢的細致程度及深度不足以發現潛在問題征兆；控制室及機柜間的環境條件不符合規定，缺少溫濕度數據記錄。

在控制系統的檢查、測試、維護與維修方面存在的問題：在控制系統大修期間，部分企業只對組態有調整的系統程序進行了修改和測試，未對控制系統的功能和回路進行全面調試和測試，也未對全部聯鎖系統進行試驗和確認，測試記錄填寫不全或者沒有留下測試記錄；對系統各類軟件、需要長期保存的趨勢記錄和報表未執行定期雙備份，備份介質不符合要求，未按規定異地存放，也未填寫備份登記表；對控制系統的維護檢修記錄填寫不清楚，無法從記錄上清楚看出維修的內容、更換的備件名稱和數量。

在控制系統的變更管理方面存在的問題：部分企業對控制系統的軟硬件修改、控制方案和報警限的修改、聯鎖邏輯和聯鎖值的修改、聯鎖長期停用和永久性取消等未能全面按照變更管理程序進行影響分析評估、審批；變更后未對受影響的員工進行變更培訓，導致員工未掌握變更情況，操作出錯；部分企業不是每一次對聯鎖的摘除、投用都按規定辦理了聯鎖工作票；控制系統變更后，未及時對相關圖紙及技術資料進行修改和更新，導致技術文件資料與實際情況不符。

在控制系統可靠性與定期審核管理方面存在的問題：未制定控制系統易損元器件強制更換周期，而是在出現故障后才進行維修更換；DCS/SIS投入運行后，基本未對現有系統進行功能安全評估和審核，部分聯鎖保護可能不能滿足降低現有安全風險的需要。

二、解決控制系統MI&QA管理問題的思路

為了全面系統解決控制系統的MI&QA管理問題，我們需要借鑒最行之有效的安全管理理念——杜邦安全管理系統。

杜邦安全管理系統由安全文化機制和風險管理機制雙輪驅動。安全文化機制包括領導力、直線組織和執行力三個方面共12個要素，主要規范人員的行為安全；風險管理機制包括人員、設備、技術三個方面共10個要素，規范工藝安全管理。

其中設備方面有四個要素：質量保證QA、啟動前安全檢查PSSR、機械完整性MI、設備變更管理；保證設備從設計選型、采購、制造監造、包裝運輸、驗收儲存、安裝調試、開車運行、使用保養、測試調整、維護修理、改造更新直至報廢的全生命周期中設備的完整可靠性。

2.5 兩組不良反應發生率對比 觀察組不良反應發生率(16.07%)與對照組(10.71%)相比，差異無統計學意義(χ2=0.693，P=0.405)。見表6。

三、改進提升控制系統MI&QA管理的建議

（一）控制系統MI&QA管理組織機構方面的建議

必須要求企業選聘合格的系統工程師來完成控制系統的質量保證、開車前驗收、保持機械完整性和使用過程中設備變更的一系列風險管理；不斷對系統工程師進行專業培訓以適應崗位對通用技能和特殊技能的需要，當管理人員發生變更時，也應按照人員變更要求確保得到應有的培訓。

控制系統管理者承諾對控制系統安全負責，落實直線責任與屬地管理職責，保障控制系統的設計選型符合項目/裝置的工藝安全信息基礎（包括法律法規、設計規范、SDS、工藝流程、控制方案、安全聯鎖緊急停車要求等）；制造驗收符合合同及制造檢驗標準要求；安裝調試質量符合施工及驗收規范規定、確保正確安裝；控制系統組態符合工藝流程、運行操作規程，最大限度地實現程序的自動化控制，減少操作人員人工干預的工作量，最終實現黑屏操作；保養及維護檢修符合設備使用維護說明書及公司控制系統保養及維護檢修管理制度規定，保持控制系統機械完整性和運行可靠性；對系統的任何變更均進行風險識別，并按程序履行變更審批；確?？刂葡到y的檔案完整并及時更新。

（二）控制系統質量保證的提升建議

氟化工項目/裝置的SIS應獨立于DCS設置，SIS的邏輯控制器、檢測儀表、執行機構應采用經過安全完整性等級SIL認證的控制器、儀表和執行機構，其SIL等級應由裝置工藝危害與可操作性分析HAZOP、保護層分析LOPA確定。

設計方面：聘請合格的咨詢機構對裝置進行系統的HAZOP和LOPA分析，診斷現有SIS的功能完整性，對工藝安全風險較高的節點，通過提高SIS保護層等級或增加其他保護層解決，對SIL等級不夠或非認證的控制器、檢測儀表和執行機構逐步更換為經過SIL認證的且等級符合要求的儀表，嚴格按規范設計聯鎖邏輯圖。

選型方面：DCS應選擇國內外主流品牌和成熟型號，系統應具有PID參數自整定功能，并能通過OPC數據服務器與工廠管理信息系統MES連接；所有控制系統應時鐘同步且能接收衛星定位系統的授時。SIS設計時應注重測量儀表與執行器的SIL認證等級，只有測量儀表、邏輯控制器和執行器三者的SIL等級都滿足裝置對LOPA分析結果的最低SIL等級要求，SIS整體上才是符合規范要求的。建議考慮使用同一制造商的DCS與SIS集成，采用同一制造商的DCS與SIS集成具有設計簡單、節省時間和人力、系統性能更優、操作效率更高、便于故障分析、維護維修成本更省、維護效率更高等優點，是DCS與SIS集成的主流發展方向，如圖1所示。

采購與驗收方面：系統工程師應嚴格按照合同規定組織開工會，逐項落實技術要求，在制造關鍵階段赴制造商處進行檢查和監造，保證系統集成過程的生產質量，出廠前嚴格按合同規定全面開展出廠前驗收測試。

DCS/SIS在制造過程中應嚴格按書面質量控制程序進行，在制造、組裝完成后驗收測試前，供貨商應提交一份完整的產品清單和測試文件；出廠測試驗收前，應編制標準驗收程序經雙方確認。工廠驗收在系統制造廠進行，驗收時應對I/O卡進行100%測試；DCS/SIS系統運到現場后，供貨商應派人與用戶共同開箱驗收，確認到貨設備與裝箱單列明的設備規格型號及數量一致，且設備完好無損。到貨后的控制系統在安裝前應存放在專門的電子儀器儀表倉庫內保管，確保存放倉庫內的溫度、濕度及通風符合設備的保存條件。

安裝、組態與調試方面：在供貨商的指導下安裝DCS/SIS系統設備，安裝過程中強化對現場文明施工和施工質量管理，嚴格按照施工程序進行工序交接驗收，履行自檢、互檢、交接檢的施工質量控制制度；無關人員不得隨意進出控制室/機柜室，保持室內干凈整潔，機柜安裝質量符合施工與質量驗收規范對精度的規定；卡件安裝時，操作人員應先進行人體靜電消除；卡件插拔應按圖紙卡件類型安裝，不得強拉硬塞，組態時按聯鎖邏輯圖完善聯鎖程序設計，保證組態功能完整。

在控制室/機柜室土建裝修完成、室內衛生清掃干凈、空調系統正常運行后，方可在供貨商的指導下安裝DCS/SIS系統設備。系統設備安裝完成，內部配電、通訊、接地完成，經驗收合格后，在外部電纜接線前，應由供貨商技術人員對系統本身進行通電模擬測試，測試工作包括工程組態下裝、電源模塊工作狀況、控制器與I/O卡件工作狀況、通訊網路工作狀況、系統自診斷、報警、趨勢記錄、SOE記錄、報表等功能，模擬量I/O卡件轉換精度符合要求，對系統組態及控制、聯鎖程序進行模擬調試合格。系統完全停電后方可進行外部電纜接線，接線等工作完成、經驗收合格后進行聯調試運，系統測試結果應達到系統技術規格書中的各項要求，系統最終驗收文件由雙方代表共同簽署。

（三）控制系統機械完整性的提升建議

控制系統機械完整性工作包括設備的維護測試檢修程序和規程、維護檢修技術和工藝安全技能培訓、維修備件質量控制、系統運行過程的調試與檢查、修理和變更、可靠性分析和定期審核等工作。針對存在的不足，各企業的技術分委會應督促并定期檢查：系統工程師按要求整理各類臺賬，細化點檢記錄，在大檢修期間一定要安排對控制系統進行全面檢查和功能測試，對全部聯鎖回路進行測試確認，定期執行數據備份并異地保存，防止意外導致數據丟失，嚴格執行控制系統變更管理制度，認真完成變更評估、審批、實施和培訓，認真記錄系統各次變更情況，更新技術資料，確保相關人員得到的工藝安全信息是完整和最新有效的。

系統臺賬應細化到每一個模塊和卡件（包括電源、網關、主控、I/O、通訊、隔離器件及其他外配件），包括硬件和軟件的各項內容。編制點檢方案、點檢表和點檢作業程序，并確保為點檢人員提供充分的技能和安全培訓，確保其取得上崗證和特種作業上崗資格證。

控制系統日常維護、故障處理及檢修工作嚴格按系統維護檢修規程執行，每兩個月至少清除一次操作站、機柜等設備空氣過濾網上的灰塵，確認冗余系統的功能和切換動作準確可靠，擦拭機房內設備的表面灰塵；每半年至少清潔一次打印機，并潤滑其機械傳動部分；聯鎖系統應定期進行模擬試驗；大修時對控制系統安排全面、徹底的清潔，進行系統的調試、診斷、維護、系統聯校、聯鎖系統試驗和確認，對系統外圍設備進行檢查和測試，確?？刂葡到y全部硬件設備的功能及技術性能達到相應的技術要求，并通過診斷程序檢查且診斷結果良好。系統各類軟件、組態程序、需要長期保存的趨勢記錄和報表應定期或在組態修改后進行雙備份，并異地存放，備份登記表應注明軟件名稱、修改日期及修改人。維護檢修記錄字跡清楚書寫工整，定期歸檔。在SIS的日常運行中，SOE軟件要打開，SOE事件記錄要定期導出，可在SOE中設置每周自動導出，否則事件過多就會淹沒以前的事件，不便查詢；每日巡檢要執行自動診斷，以便及時發現存在的隱患；每周備份事件記錄作為以后分析的依據?？刂葡到y的維修備件應經檢驗合格，儲存場所應具備電子產品保存的恒溫恒濕條件，應定期對備件進行上電測試，確保備件質量。

對控制系統的任何硬件更改、軟件修改、控制方案和報警限的修改、聯鎖邏輯和聯鎖值的修改、聯鎖長期停用和永久性取消等都應按照變更管理程序進行影響分析評估、審批、實施和培訓，對聯鎖的摘除、投用必須辦理聯鎖工作票?？刂葡到y變更后，應及時歸檔并對相關圖紙及技術資料進行修改，保證所有與系統相關的文件得到更新。

企業應規劃預防性和預測性維護檢修方案，系統工程師每年制定預防性維修計劃，在設備發生故障前進行維修，并定期對系統失效報告和維護維修效果進行回顧分析，改進優化設備全生命周期可靠性，降低系統失效的可能性。

由企業HSE部門統一計劃，各裝置強制按照每3年一次開展HAZOP和LOPA分析，對控制系統進行功能安全評估和審核，對不能滿足功能安全要求的進行升級改造。

四、結語

氟化工項目/裝置控制系統的MI&QA管理是工藝安全管理的重要內容，只有從系統的設計選型、制造與組態、安裝與調試、運行與維護等各個方面均做好質量保證和機械完整性工作，才能確保裝置的中樞控制系統運行良好，從而實現裝置的穩定運行。