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过程安全是运营的重要组成部分，特别是在石油和天然气、生命科学、发电和化工等不稳定行业。所有这些都为全球消费者提供必需品和服务CONTROL ENGINEERING China版权所有，一旦发生中断可能会对全球供应链造成不利影响。因此过程安全需要规避风险，以防止过程故障导致的安全相关事件带来的严重后果。
随着工业运营规模越来越大、越来越复杂，风险也随之增加。对于许多设施来说，停机检修是不现实的。在发生事故时，如果有一个超级英雄随时待命来控制并降低风险，那该有多好。然而，在现实世界中，必须依靠人员、安全系统和自动化系统的结合来拯救局面。
随着工业领域的发展和变化，底层技术和风险状况也在变化。企业必须对其传统的过程安全系统进行数字化升级或现代化改造，以确保人员、运营和周围环境的安全。对这些安全系统进行现代化改造，并利用人工智能（AI）和增强现实/虚拟现实（AR/VR）等新技术，可以帮助人员设计、构建、运营和维护更好、更安全的系统和应用。
传统的过程安全保护层
传统的过程安全系统，例如基本过程控制系统（BPCS）和安全仪表系统（SIS），是被动或最低需求的系统，内置了多层保护措施，可以在危险的环境中保护工人的安全。这些系统可以降低和减轻风险，以确保人员、过程和环境的安全。它使过程达到安全状态，无论是停止还是启动某些设备。
人员、技术和操作会影响BPCS和SIS系统的所有保护层。为了保证运营安全，这些系统必须始终可用并高效运行。由于存在气隙，工作人员倾向于认为它们是安全的，这意味着除非工作人员手动访问，否则系统是隔离的。
通过监控人机界面（HMI）上的警报，工厂运营人员成为了任何安全系统或安全模型的保护层之一。维护安全系统需要监督。工人必须记录、测试、再次记录、验证并记录结果。这个过程很快就会变得单调乏味，容易出现人为错误CONTROL ENGINEERING China版权所有，在极端情况下可能还会被遗忘或跳过。
出于这些原因，过程安全系统很少被修改，除非它们需要满足新的监管合规性。BPCS会定期执行，因此如果系统没有有效运行，就会被注意到。如果由于缺乏维护、资源带宽或其它原因，BPCS没有满负荷运行，并且运营人员没有足够快地处理报警，那么SIS将接管监控并维持过程安全。
考虑到这些问题，过程安全系统在应用更新或新技术进步方面往往滞后。这些旧系统必须跟上潮流。否则，灾难性事件随时可能发生，特别是当工业自动化控制系统面临网络安全威胁和攻击的情况下。
保护过程设施免受网络攻击
第四次工业革命有望通过提高诊断能力、增加设备之间的连接性以及融合信息技术和运营技术（IT/OT）系统来提高生产率。但即便如此，网络安全问题仍隐约可见。
效率提高的同时也大大增加了系统的攻击面。与系统建立的每个额外的外部连接都是可利用漏洞的另一个潜在攻击媒介。
在这个快速发展的世界里，如果设施没有适当的安全框架或专业知识，那么保持这些系统的安全就具有挑战性。幸运的是，行业标准提供了所需的指导。很多工业自动化控制系统开始采用IEC 62443标准进行风险分析并采用其安全最佳实践。
更新老旧系统通常是一项成本高昂的工作，但什么都不做并成为网络攻击的目标，可能会付出更高的代价。攻击会导致数天甚至数周的计划外停机、收入损失、法律问题CONTROL ENGINEERING China版权所有，并对公司声誉造成重大打击。近年来，此类攻击不断增加。
现在是时候对这些传统的安全系统进行数字化改造和更新了，工厂设施人员可以应用AI、AR/VR和其它技术使系统更安全。这个过程始于人和技术的结合。
在智能的虚拟世界中实时监控
随着员工流失和退休人数的增加，工厂面临着技能缺口。新资源需要培训，必须尽快掌握各种系统，特别是在老旧系统知识不再可用的情况下。能够模拟或仿真过程应用是培训的关键。
许多设施已经依赖人工智能和AR/VR等仿真工具来实践BPCS和SIS运维场景，而不会使真实的设备、人员或环境面临风险。这不是对过程的高度图形化表示，也不等同于在现场查看和与真实设备的交互。
与人类员工不同，这些智能工具不需要休息吃饭或睡觉。例如，可以虚拟地描绘工厂，并使用VR头戴式耳机在虚拟世界中导航。设施还可以使用人工智能来监控过程变量，并确保它们保持在规定的安全公差范围内。在这些情况下，在安全的环境中进行培训比通过实时响应事件来学习更有益和高效。
AR/VR工具还可以帮助员工以各种身份学习SIS。该技术可以模拟基本的维护和测试功能，并引导用户完成现实生活中的工作流程。过去需要几个月才能学到的东西，现在只需几天或几周就可以学会。除了替换现有功能外，AR/VR还可以大幅扩展功能，为计划停机和灾难性故障事件执行场景规划。过去，这些事件只能通过现场体验来了解。
在不久的将来，安全人员可以利用AI来设计安全需求规范（SRS），执行所有安全计算，甚至创建应用程序代码本身。通过访问实时行业数据，AI可以纳入最新的行业最佳实践www.cechina.cn，并在发现不足时更新SIS的各个方面。一旦安全团队验证了SRS，就可以进一步利用AI来运营和管理维护和测试计划，以确保随着时间的推移，安全计算仍然保持有效。
Apple Vision Pro就是应用现代技术的一个例子，它能够集成AI和AR，可以帮助人员更好地应对高压情况，同时为其提供更多信息。例如，在虚拟世界中导航工厂时，维护人员会被告知有过程报警的区域。当设备达到使用寿命时，它还会提醒其注意维护或更换问题。这项技术使用AR和AI来帮助员工更好、更智能地工作。
这些技术为提高SIS的安全性和可靠性提供了许多潜在机会。SIS的单调性可以转移到这些技术上，使人们能够专注于只有人类才能解决的问题。
任何工业设施都必须始终将过程安全放在首位。对传统安全系统进行现代化改造CONTROL ENGINEERING China版权所有，并遵循行业标准和最佳实践，将有助于改善运营并减少灾难性故障。所有过程安全系统的主要目标都是确保其高效运行，以保证工厂、员工和周边环境的安全。
尽管AI的更多功能仍在发展中，而且AR/VR是一种相对资源密集型的机制，但现在为其应用做好准备，将使工厂设施处于领先地位。这种远见将使过程安全系统在现在和未来使工作环境更加安全和稳健。
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