作为一名控制工程师，无论你入行几年，都必需遵守一些规章制度。这些规章可能是用来监控和管理过程排放的，或者是追踪食品药品生产流程的控制工程网版权所有，亦或是关于其他一些操作和流程的。不遵守规章很可能引起工厂停工、生产浪费、巨额罚金，甚至更严重的后果——这些后果搅得众多工程师彻夜难眠，至少也让他们心事重重。
        监督工业生产的法律法规多得令人眼花缭乱，其范围从美国环境保护局（EPA）和食品药品监督局（FDA）颁布的监控、记录规范到全球永续发展报告协会（GRI）制定的可持续发展报告，可以说是无所不包。幸运的是，我们可以充分借助自动化技术和软件系统更好地遵守这些规章制度。
        即使采用了自动化技术，服从这些规定也未必如你想象得那么易如反掌。曾经发生过这样一起事件：几年前，一家精炼厂将液体污染物排放入了一条邻近河道。监管部门调查此事件时发现，污染液体在达到标准并允许被排放之前是被存储在一个罐体内，而安装在罐体上的一台传感器与控制系统之间失去了连接。传感器通过分析历史记录能够发出“质量恶劣”的警报，精炼厂也具备响应并处理这类情况的流程，包括通知哪些人员以及采取措施的步骤。不幸的是，没有任何一项措施被采取。最终的后果是，EPA 尝试对这家精炼厂的高级管理层以刑事罪论处， 但没有成功。然而，一位仪表工程师因此被解雇，其他控制工程师也因此招来了不少麻烦。这起事件令他们彻夜难眠。
        这起事件令我们相当失望www.cechina.cn，我们能够凭借自动化技术避免这类事件的发生——前提是必须谨慎而且正确地运用技术。从复杂的控制器到智能化传感器再到电子监控、记录仪，这些现代装备为我们遵守生产规章大开方便之门。从食品、饮料及药品生产厂到精炼厂、化工厂，我们可以以多种方式让系统高效、规范地运转。下面，让我们见识一下这些方式。

在生命科学界CONTROL ENGINEERING China版权所有，一些公司正借助于软件改善产能、遵守规章以及控制成本

这家石油化工厂在引入准实时能源排放及产量管理系统之前，操作人员无法及时获悉当前情况。系统性能由散点图上的一个个点代表。当某项改变被确认能够改善控制系统以及能源的利用率时，它就会得到采纳。改变几乎不受操作人员的行为和现有控制系统应用的约束

        自动化跟踪、追踪
        在生命科学方面，FDA 近来对于规章方面的新变化似乎在于调整规章系统安装与应用的平衡，这些系统广泛应用于食品饮料、制药以及其他生物科技行业。Honeywell主管生命科学的市场经理Frank Offenbacher 解释说，在过去，FDA 采用安装、测试和文档记录的方法。而如今，工业生产正越发变得以科学为本，各家公司实现高质量生产的方案变成了查看设计流程以及借助SPC（过程统计控制）之类的工具判断哪些变量会对质量产生影响，并采用统计方法监控这些变量。他说：“如果相关人员能够从风险角度寻找到生产过程中影响产品质量的部分，那么他们就不会将时间、精力和资金花费在与质量无关的方面了。这一视角上的改变能够帮助公司更好地理解他们的流程并从设计方面提升产品质量。”
        Offenbacher 表示，他相信以科学为本的方法将会培育我们对新型传感器技术、数据 采集及分析技术、SPC 以及先进控制技术更多、更广泛的应用。Offenbacher 说：“在过去，成熟的系统往往会被遗忘。当一个公司能够 生产并验证一种产品时，就不愿意寻求改变了。这种哲学对创新是一种禁锢。如果你不是力求改变每一件事物，那么就无法改进效率。而新方向将会使这种情况得到改善。”
        Offenbacher 说，他感觉遵守规章所花费的成本是用在了让控制工程师晚上依然坚守岗位方面，这样做与控制成本背道而驰。他指出，在制药行业，专利到期无疑会对许多大型制药公司控制价格底线产生消极影响。结果，这些公司不得不勒紧裤腰带，尝试提高产能以及缩减遵守法律法规的成本，从而以更低廉的成本生产相同的甚至更好的产品。采用软件作监控和控制能够帮助我们实现这些目标。MES（制造业 执行系统）之类的可裁剪且基于网络的系统能够控制和追踪生产过程中包括质量在内的各个方面，并且提供一份全面的规章遵守历史记录，从而保证生产过程持久且顺利。
        Offenbacher 说：“那些帮助我们遵守规章的自动化系统也能够帮助我们提高生产的机动性和灵活性。在过去，生物科技行业建造一座大型工厂只是为了生产一种药物。而如今，由于垄断性药物越来越少见，工厂在设计上必须能够满足多种产品的生产。如此情况下，遵守环境规范就变得更复杂了。自动化工具和技术依然能够从容应对这种局面CONTROL ENGINEERING China版权所有，它们不是把规章制定得更严格，而是简化了满足规章的方法和过程。”
        有些控制系统能够简化自身的维护工作，还能够对自身在更改和配置过程中的审计情况进行维护。另一些系统能够帮助工厂更方便地同时生产多种产品，并且在产品更改时更快地转换角色。“对一套系统重新组 态使其生产另一种药品并且依然符合规章是一项复杂而繁琐的任务。” Offenbacher 还说：“随着无线技术在自动化领域的发展，远程移动设备应运而生。移动设备能够更方便地被拆装、更快速地适应产品改变。控制网络加入了无线操作站以及无线变送器之后灵活性大大增加，尤其是在操作人员需要移动或者整套系统需要重新配置时，它们优势更是 得到了凸显。”

CEMs软件是一款实时维护工具，能够对系统性能进行建模、验证传感器读数、与包括早期系统和DCS在内的其它工业系统互动。基于网络的系统帮助工厂根据规章要求对排放实施监控。

        自动化用于排放监控
        在遵守排放规章方面，自动控制系统也同样扮演了重要的角色。Invensys Operations Management 的能源管理方案总监Stan DeVries 举了这样一个例子：一家大型石油化工厂在对生产线改进之后，产能相比于原先的最大值翻了2.5 倍。DeVries 说：“事实上，许多精炼厂目前的运行效率相当低，它们无法达到较高的工作效率。乍一看，这与排放规章没有多大关系。然而，每当一项高能耗的操作停止运行时，能量的突然释放会形成大量排放。这部分能源的代价十分高昂。当操作恢复时，排放还会再次产生。这种没有计划的启停是引起能耗和排放问题的罪魁祸首，必须被降低和控制。”
        目前，我们能够通过自动化或手动对这类排放实施管理。这些技术中包含了可定制、可组态的MES 产品，通过产品追踪手段对整个企业作自动数据采集。DeVries 说：“我们不仅能够自动采集数据，还可以自动对数据进行质量管理。这意味着，我们能够洞悉任何人对系统配置的改动，无论是保存控制系统信息的软件还是提供实际报表的软件都是如此。在人工数据采集方面，移动解决方案能够通过产品追踪采集和数据监控，让设备符合相关应用规范。用户发现异常的时间会被记录在案，人工输入数据前后所发生的情况也能够被捕捉到。”
        采用CEMs（连续排放监控系统）软件是另一种帮助我们监控排放、遵守规章的途径。Rockwell Automation 的环境解决方案经理Richard A. Hovan 说：“他们不可能适用于所有应用场合。但是，如果原油保持稳定而且价值确定，那么它们就能很好地发挥作用。它们能够实时预测哪些部分需要维护以及如何遵守那些条条框框。采用CEMs 所带来的经济效益相当可观。举例而言，在锅炉或涡轮机应用中，CEMs 能够帮我们省下50% 的初期投资。如果坚持使用10 年以上，那么节省的投资将达到60% 到70%。”
        这种自动化技术将前馈传感器应用于锅炉或其他燃烧系统中，通过测量所有的常规监控参数并传递至工厂控制系统来判断当前的生产状况。Hovan 解释说：“根据前馈传感器的数据，我们能够通过建模的手段预测氮 氧化物（NOx）水平，然后每隔一分钟监控并验证一次它们的测量数据，从而实时获悉过程是否正常——即使出现异常也能够知道异常开始的时间。它们能够触发报警，如果传感器不符合规范还会自动请求维护。由于这套系统是基于网络的，工程师无论何时何地都能够在线登录并掌握工厂当前的情况，从而决定需要采取何种措施。这样一套实时维 护工具能够保证所有与排放相关的过程参数的稳定性和持续性。”
        Hovan 说：“如果采用反馈控制，那么设备必须实时掌握是否有问题出现以及引起问题的原因。采用硬件CEM 时，如果一台传感器未被正确校准而且仅仅是每隔24 小时接受一次检查，那么之前采集的所有数据都是无效的。只有当传感器经过了正确的校准而且系统重新回到正轨之后，数据才会变得有效的。这样做将会付出高昂的代价。改用软件系统后，监控才具有实时性，每分钟都会对数据进行验证。出现问题时，无效数据仅仅维持一分钟。”

Boehringer Ingelheim生物制药厂通过自动化技术实现了遵守规章的目的。自动化技术对生产流程实施全方位监控、控制和追踪，从而保证生产过程的持续正确

        软件、系统之外
        自动化技术和软件虽然为我们遵守规章提供了极大的帮助控制工程网版权所有，但是系统、软件和设备 都无法包办所有的工作。它们在工作过程中必然受到企业文化和人文环境的影响——这些影响与设备性能配置相比可能不相上下。一般情况下，自动化也需要人的参与。Hovan 提醒说：“每样东西都无法由计算机彻底控制。自动化系统只提供操作指导。它们要么触发自动响应要么请求人工操作，在遵守规章方面尤其如此。”
        DeVries 补充说，环境和能源管理方面的问题远远超出了自动化应用的范畴。在之前提到的那家石油化工厂里，管理层克服重重困难与操作员以及控制工程师取得了交流并让他们相信他们的决策和操作是值得信任的。DeVires 说：“这是企业文化的重大转变。他们第一次实现了近乎实时的能源排放量和消耗量管理，从而能够获悉真实的性能表现。两个月内，工厂的运营模式出现了重大转变以至于公司的用电成本削减了6%、内部转换效率提升了4%、能源整体利用率更是提升了10%这种改善完全来自于操作人员与现有控制系统之间更默契的配合。”
        工厂需要对自动化技术在遵守规章、节省资源方面的作用有一个比较现实的预期，并且意识到人的因素在其中起了重要作用。DeVires 说：“我认为其中有17% 的提升空间，但前提是工厂必须严格保证每件事情都安照技术要求和企业文化被正确安排。有时候，管理层希望一套系统以最优方式运行，而相关人员则表态，‘我们明白你的要求，也明白这些要求的目的，但是我们更知道我们的企业文化不允许这样做。’文化方面的因素举足轻重。在将来，我认为管理层必须认识到自动化系统中的某些部分必须与规范报告建立起直接的关系。无论是否采用自动化技术，我们都能够做到这一点，都能够遵纪守法。”
        祝各位晚上睡个安稳觉！