在过程工业中，报警系统的用途是针对异常过程状态或者设备故障对操作人员和其他工厂人员给出提醒。报警系统能够帮助操作人员在正常状态和异常状态下都能够安全地对过程进行操作，而报警系统必须经过正确地设计，才能为安全高效的作业提供最佳机会。
        在分布式控制系统（DCS）和其他基于PC的人机界面（HMI）被广泛应用之前，过程作业中的视觉和声音提醒通常都是由操作面板来实现的，由于操作面板空间上的限制，报警的数量严格受限。报警点必须经过仔细选择，因为这些报警点都需要通过硬件布线来实现，成本十分高昂。
        而对于现代自动化系统来说CONTROL ENGINEERING China版权所有，报警的数量几乎无限的，因为增加报警点和对报警点进行修改只需要在配置软件中做简单的设置即可。这种使用上的便利为改善报警系统的性能提供了可能，同时也使报警系统面临更大的挑战。
        特别是，用户可能会对每一个可能的偏差设置报警，即使当某些偏差并不需要进行立即响应。在严重事故发生时，这种设置方法可能会导致同时出现大量的报警，这种情况被称为报警泛滥，当它发生时，操作人员很有可能无法识别出重要的报警进而无法对重要报警做出响应，导致问题进一步恶化。
        最糟糕的情况，报警泛滥会导致严重的环境污染、生产中断、受伤事故甚至人员死亡。对报警系统进行正确的管理对于应对报警泛滥和其他相关问题是十分必要的。
        低劣的报警管理会给过程工厂带来严重的问题。例如，低劣的报警管理曾经引发了一场事故，最终导致8000万美金的损失和26名工人受伤。另一个过程工厂事故导致15名工人死亡，170名工人受伤，并造成了巨大的紧急损失。为了避免此类事故，必须进行正确的报警管理。
        为了改进报警管理CONTROL ENGINEERING China版权所有，国际自动化协会（ISA）发布了标准ANSI/ISA-18.2-2009“过程工业中的报警系统管理”。当此标准发布时，ISA综合考虑了其他现存的文件，包括工程设备和材料用户协会（EEMUA）的标准191“报警系统：设计、管理和采购指导”。国际电工委员会（IEC）正式将ISA18.2标准作为国际报警管理标准IEC-62862的基础。
        报警的作用
        ISA-18.2标准中将报警定义为“一种能够提醒操作人员针对设备故障、过程偏差或者异常状态作出响应的声音的和视觉的方法。”这意味着报警不仅仅是信息或者事件，它还针对需要作出快速响应的情况做出提醒。
        理想状态下，每一个报警都能够为操作人员提供相应的信息，例如优先级、可能的问题根源和推荐的响应步骤。操作人员能够根据报警快速并且有效地做出响应。对报警数量做出限制、对报警进行优先级排序以及为报警提供必要的相关信息能够减少操作人员延误响应甚至忽略报警的可能。
        什么是报警管理？
        报警管理是对文档、设计、使用和维护程序文件进行合理地配置以建立有效的报警系统。ISA18.2中定义有效的报警管理系统必须包含过程和程序文件。图1所示为ISA18.2报警管理生命周期模型。这个模型可以应用在全新的或者现存的报警系统中。

图1 ISA18.2中所述的报警管理生命周期模型的各个阶段如上图所述。所有图片来源：Yokogawa

图2  ISA18.2中报警管理生命周期模型各阶段的任务。

        图2所示为阶段任务一个一个按次序排列，正确完成每一个阶段任务就能够合理有效地设计并执行报警管理系统。此生命周期模型也包括了后续维护阶段，以保证报警系统持续有效地运作。
        生命周期模型中的10个阶段可以粗略地归纳为下面4个任务。为了完成这些任务，过程工厂必须创建跨功能作业团队，至少包括如下工厂功能领域：管理、工程、安全、生产和维护。
        任务1：优化系统设计
        这个任务贯穿生命周期模型的阶段A到阶段E。如果能够合理地执行，这个任务就能够支持报警系统的设计，使报警系统能够避免发生报警泛滥和其他计划外的报警。它还能够在报警发生的时候为操作人员提供必要的信息以采取正确措施。
        这个任务中的一项重要工作就是明确目前误发报警的原因是什么并且消除这些误发报警，或者至少降低误发报警频率，这是减少报警泛滥的必经之路。在很多情况下，报警可以按照事件重新分类，并存储于自动化系统中用于后续查阅，无需对这些报警做出立即响应。
        一旦报警的总数量大量减少了，下一步就是为剩余的报警划分优先级。划分优先级的过程可能会很复杂，因为它需要工程人员识别每一个可能的异常作业条件，列出每种条件下可能发生的各种报警，然后将这些报警划分优先级。在报警数量减少且剩余报警已经被划分优先级之后，就可以为每一个报警创建推荐的操作人员响应手段。
        按照生命周期模型中的阶段A到阶段E执行各项任务就能够创建出有效的报警系统。
        任务2：为操作人员提供高级支持
        这个任务涵盖了生命周期模型中的阶段F和阶段G。完成此项任务需要使用的一种工具就是在自动化系统中创建报警摘要窗口（见图3）。现代自动化系统具有针对过程和报警创建这种窗口的功能。

图3 报警摘要窗口是一个为操作人员显示报警便于其做出快速综合响应的有效的工具。

        报警摘要窗口通常显示当前活动报警的列表。对于大多数自动化系统，报警摘要窗口提供分类、过滤、屏蔽、挂起和其他功能，帮助改进为操作人员所提供的信息。这些功能能够防止操作人员忽略那些高优先级的报警。
        每一个报警都要求操作人员做出某种类型的响应。高级报警摘要窗口能够显示操作人员应该针对特定报警以什么样的行为顺序做出响应（见图4）。一种有效地显示这些行为的方法是使用流程图，它可以按顺序指导操作人员。

图4 此高级报警摘要窗口使用流程图显示操作人员应该以什么顺序针对特定报警做出响应。

        流程图很有效，因为做“如果/那么”的指示，按照过程针对操作人员行为的响应方式和其他条件对操作人员作出指导。
        任务3：性能评估
        此任务对应阶段H，即对现有报警系统的性能进行评价。在ISA18.2中，关键性能指标在此阶段是一个非常有用的工具。例如KPI可以是在作业中特定时间段内的报警数量。如图5所示，ISA18.2列出了不同时间间隔内的最佳报警管理数量和最大报警管理数量。

图5 此表列出了根据人类实际能力的极限ISA18.2 标准，报警系统的推荐报警频率。

        报警管理系统能够为性能评价提供数据来源，包括但不仅限于：报警频率、操作人员响应时间和特定操作行为。此数据能够用于改善报警系统，以及提供更加有效的操作人员培训。
        通常从不同角度对报警系统进行评价会很有用。例如，每个区域的报警数量和每小时的报警数量都是重要的数据种类，可以分别用于评价或者同时用于评价。通过使用这些种类的数据，就能够发现操纵人员最容易发生失误的条件，进而用于改善操作人员的响应手段。

图6  这些类型的报表对于评价报警系统的性能十分有用。

        现代自动化系统提供了创建报表能力，这些报表对于评价系统性能格外有用（见图6）。现代自动化系统经过配置后能够收集报警系统性能数据，这些数据可以以多种新式展示给工程作业人员，从简单的KPI到图表和图像。使用这些信息可以对报警系统的性能进行评价和改进。
        任务4：持续改进
        此任务涵盖了生命周期模型中的阶段I和阶段J。持续的报警系统改进可以通过对报警管理数据库中维护的大量报警相关数据进行统一化的管理来实现。
        例如，报警系统参数可以与实际的报警系统性能指标进行比较，当存在较大差异时，就可以采用推荐的修正措施。随后就可以按照综合变更管理程序文件的要求检查并实施这些推荐的修正措施。
        报警管理的着手点
        对于大多数报警系统，通常有3个着手点可以创建报警管理系统。参考ISA18.2生命周期模型，这些入手点是：阶段A：方法，阶段H：监控和评估以及阶段J：评审。
        对于新建的过程工厂，方法是最佳的着手点。对于已经建成的工厂，通常从监控和评估或者评审两个着手点对现有工厂运行数据进行分析利用，随后根据评估结果采取应对措施。这一过程能够保留操作得当的环节，并精确地找出那些亟待改进的环节。
        对于新建工厂，应该完整地按照生命周期模型实施，从任务1开始，确保所有必要的步骤都被执行了控制工程网版权所有，这样才能构成有效的报警管理系统。
        合理的报警管理是实现过程工厂作业安全性的必要元素。本文介绍了如何按照ISA18.2的要求实现报警管理控制工程网版权所有，并将其总结成4个任务。按照这一系列步骤就可以实现最优的报警管理系统www.cechina.cn，防止次要报警的泛滥和由于忽略重要报警而导致的严重事故。