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如何判断“先进过程控制”成功与否?——“良好”APC的五个特征

来源:控制工程网2022.11.10阅读 867


图片来源:APCPerformance LLC

  指标,也称为关键绩效指标(KPI),是实现安全、高效过程运营的重要工具。指标表明运营的关键方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,如报警、安全阀、安全系统或先进过程控制(APC)是否按预期健康运行,或者是否发生了需要注意的系统性故障。
  在一家大企业中,维持大量专家队伍来监督各种技术的健康性能成本很高。相反,企业会保持优化(即最少)的支持专家队伍,并使用指标来管理和确定其活动的优先级。通过这种方式,指标提供了一种必要的工具,使其可以利用有限的资源来管理过程运营的诸多关键方面。
  就APC 而言,一家企业可能有数十个或数百个A P C 应用,但APC 专家队伍的数量有限。APC 指标提供基本信息,以便了解何时、何地以及如何分配这些有限的支持资源。这一管理战略的健全程度,取决于驱动它的指标。
  用于APC 优化的“良好”指标特征
  同样,在报警合理化上,需要在某一点退后一步,确定“良好”报警的具体特征是什么?值得思考的是,“良好”指标都具有哪些特征?
  1、透明、有意义和直观;所有运营和优化利益相关者对其具有信心,而不仅仅是APC 专家抱有信心。
  2、自动化、及时、响应迅速和可靠;可以对观察到的APC 状态或行为变化做出正确及时的响应。
  3、技术独立;可以应用于任何类型的APC 或先进调节控制(ARC),同时还可以在应用之间提供有用的、直观的比较。
  4、抓住未开发的机会;表明该技术是否已在任何地方得到应用,显示长期进展,以及仍有多少部署潜力。
  5、优雅和高效;包括最少数量的相对简单、自动化、低维护需求的指标,这些指标可以在整个企业中统一部署。
  指标不一定能诊断出故障的根本原因,但它们应该能反映出任何系统故障的不良影响,而不管其根本原因是什么。例如,血压和脉搏不能诊断疾病,但它们可以指示患者的健康状况、是否需要日常维护或是否需要更专业的治疗。
  APC服务系数的含义和历史
  APC 从未拥有过那么好的指标。APC 依赖于单个有限指标“服务系数”,即APC 应用打开或关闭的时间百分比。不幸的是,应用可以一直保持运行,但性能可能“降级”得厉害,这甚至很常见的。服务系数对于指示A P C 应用程序何时关闭仍然很重要,但高服务系数不能被视为应用运行正常并达到其预期目的。
  传统的基于模型的APC 性能指标始终很复杂CONTROL ENGINEERING China版权所有,与此原因基本相同,尝试更具说服力的指标,通常都是不成功的。如果基础模型本身不可靠,那么实现可靠的、基于模型的多变量控制性能,或以有意义的方式测量该性能,将比较困难。
  经过几十年的发展,大多数传统A P C 技术的用户已经临时制作了各种内部A P C 指标工具,但没有一种工具符合“良好指标”的标准,也没有出现行业最佳实践。过去,APC 指标所犯的一个错误是,几乎所有的假设都是基于受控变量(C V)的性能,而不是基于操纵变量(M V)的改变。基本问题是受控变量的性能受A P C应用以外的许多因素的影响(图1)。

图1: 除受APC 操纵变量(MV)影响外,APC 控制变量(CV)还受到很多其它因素的影响。这使其实际上不可能基于CV 行为来设计可靠的APC 指标。相反,MV 变动提供了APC 对过程运营所做贡献的清晰记录,并且可以很容易地转化为有效的APC 利用率和效益指标。

  大多数现代过程运营环境都是动态的,有很多并行工作CONTROL ENGINEERING China版权所有,以各种方式来优化关键受控变量,因此实际上不可能将A P C 从其中分离出来。这就是为什么首先实施工厂步骤,因为在正常运行期间,无法将单个影响与总体受控变量行为分离开来。相反,操纵变量的变化提供了APC 应用的清晰记录,可以作为“良好”APC 指标的基础。
  工业行业需要的APC指标 
  很久以前,工业界就看重闭环控制的内在价值,而不是开环控制,因此“手动回路”是当今最常见的过程控制指标之一。业内人士还牢记,控制台运营人员不应被过多的低值报警分散注意力或弄得不知所措,因此“不良行为报警”,成为另一个几乎普遍应用的衡量标准。
  这说明了在运营控制台上发生的回路干预的数量(例如控制器设定点、输出和模式更改的数量)很多。数字大,表示手动和/ 或不良参与者回路中的多变量回路过多。这种“回路干预”指标,体现了大量APC 指标和管理信息。
  它测量控制台运营人员的活动负荷;指示现有多变量控制应用程序的运行状况;识别缺失/ 需要的应用;并确定最糟糕的参与者回路。回路干预的总数,用来衡量A P C项目的整体有效性、进度和剩余的APC 潜力。

图2 :控制台日志的回路干预分析,揭示了最糟糕的参与者回路www.cechina.cn,即需要最多运营人员干预的回路。它还揭示了不健康的APC 操纵变量和缺失(剩余)的APC 应用。干预措施的总数控制工程网版权所有,反映了APC 的总体进展以及对推荐的每小时干预行业指南的遵守情况。

  今天的工业行业有一个“每小时报警数”的最佳实践指南可用于有效运营。那么,工业界是否也应该有“每小时回路干预数”的指导方针?在基础层健康状态下,APC 是将高数字降到可接受(可操作)数字的主要工具。
  以下几个APC 指标符合“良好指标”的标准,可用于实现APC 技术项目的有效监控和管理:
  ■ 服务系数(参见上述限制);
  ■ 操纵变量利用率(基于操纵变量变化);
  ■ 操纵变量收益(也可以选择将M V 变化转换为实际的经济收益);
  ■ 回路干预,也称为不良参与者回路(识别单个操纵变量的健康状况、A P C 整体有效性和进展以及剩余的未捕获APC 的机会)。(作者 | Matthieu Bouat)
  关键概念: 
  ■ 检查用于优化的APC“良好”指标的五个特征。
  ■ 指标不一定能诊断出故障的根本原因,但它们应该反映任何系统故障的不良影响。
  思考一下: 
  如果没有合适的指标,您的先进过程控制能有多先进?


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