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关注系统改造

http://www.gkong.com 2012-05-04 17:26 来源:中国自动化学会专家咨询工作委员会

  老的控制系统不可能永远使用下去,Amos Ologunleko提供一些建议,告诉读者什么时候需要进行改变。

  现有集散控制系统(DCS)的改造现在是流程行业最主要的课题之一。很多由工业领导者和顾问机构推动的研究都显示,价值数百亿美元的流程控制系统现在已经处于它们产品生命周期的晚期。

  DCS供应商和/或系统集成商之间在改造解决方案上竞争激烈,很难有哪家企业处于领导地位。而另一方面,还需要对相关的流程企业中的最终用户和决策者进行教育和影响。

  但是,如何确认需要在现有DCS系统身上进行升级或者改造的投资呢?在我看来,只有一个必不可少的原因,而其他的都是辅助因素。

  这个必不可少的原因,就是系统过时了。每一个用户都会面对这样一个现实,即已经安装的现存系统不可能永远工作下去。由于过时的原因,设备制造商可能不会存放足够的备件,未来唯一可以确定的事情就是新技术的发展。此外,流程工厂最终用户的预算在削减,所以他们必须要努力延长现有系统的寿命,不可避免的对现有的DCS进行升级和改造,保证业务正常进行。

  发现环境

  然而,必须要承认的是,在很多情况下,仅仅过时这个理由并不能说服用户。因此,实际上很多“环境上的”因素也是进行投资决策的重要影响因素。在这里我列出一些驱动因素,当然由于篇幅所限不可能做到非常全面。

  工厂扩大

  现有的工厂经常会出现由于市场规模变大而需要扩大产能的情况。由于老旧设备和新的设备在试车时间上存在差别,就需要做出决策为新的设备装备现代化的DCS。传统上,在选择现有和其他的新供应商的时候,商业和技术能力是主要两方面衡量指标。

  内在缺陷

  消除现有系统中特定设计限制的需求,也是创造改造条件的重要原因。这些局限可能来自硬件或者软件,有时候在旧有系统无法添加任何新的仪表或者I/O模块,系统的架构也缺乏冗余功能和模块功能,因此系统很容易因为单点失效就造成停机和生产损失。消除这些缺陷能够自动提高系统的可用性,因此增加了企业的利润。

  提高效率

  很多工业研究和人们在事故中得到的教训都显示,DCS图形设计不佳、报警管理失误阻碍异常状况管理、以及HMI人际学设计的问题,是进行企业持续改善的主要障碍。除此之外,企业也有需求利用现有技术,使用改进的控制策略比如APC,进行流程优化。更为重要的一个做出改变驱动力,是需要将流程数据通过企业资源平台传输到办公网络当中,支持策略管理决策。所有这些的目标都是提升运营效率。

  更高的可靠性

  减少系统失效或者故障进而减少计划之外的停机,是为系统升级或者改造进行投资又一驱动力。

  选择正确的方式

  现有的改造选项就像DCS基本构成模块一样有很多。在较低的层次上,是在终止现场设备。下一个层次则包括进行信号整定的I/哦模块。实际的流程控制算法、计算和过程操作是在控制器中执行的。

  接下来是操作员和工程人机界面(也可以是客户端和服务器)。为了进行讨论,我们假设改造是由不可避免的因素驱动(现在您应该已经知道这个因素是什么了)。而问题是每一个层次上都安装了硬件和软件(或者也可以是某种固件),这些软硬件和接口都有着不同的生命周期。

  通常,在指定时间一个指定产品应该处于下列四个生命周期阶段中的一个:引入期、成长期、成熟期、淘汰/衰退期。根据企业的预算以及系统所处的生命周期的不同阶段,系统改造的方式和选择也会有所不同。

  简单的说,虽然有很多改造的方式,但是基本的选项只有两个:或者坚持同一家DCS供应商,或者选择另外一家供应商。常见的改造方式包括:更换所有仪表、完全更换DCS、分阶段改造DCS、DCS演化以及分布智能系统升级。

  在确定哪一种改造方式是最优的时候,需要考虑将要升级的软件和硬件解决方案,以便在可能的预算范围内满足指定的需求。最佳的工业实践推荐使用一个选择规则清单,根据用户的偏好列出所有的权重因素。然后对各个供应商打分,确定哪家将会被淘汰或者在接下来的商业计划中不会考虑。

  结构变化

  最开始,需要充分理解现有的系统。声誉良好的DCS供应商会对其产品在各个生命周期阶段进行跟踪,也会乐于同最终用户分享相关的信息。而最终用户可能会在安装的基础上进行特别的生命周期分析。这些工作并不复杂,一个简单的Excel表格就完全可以应付。改造和计划需要根据分析的结果决定。

  接下来,是制定计划,对改造目标和对象进行清晰的建档。我们非常推荐结构化的系统改造方法。无论选择是什么,最终用户都应该在改造的项目中,自始至终扮演着核心的角色。

  前期的项目工程工作包括改造范围的评估,包括运营问题、第三方系统通讯接口问题、土木/结果问题(比如空间和位置摆放)、HVAC和供电要求(比如机组更换或者升级、截止策略等等)以及流程控制策略。在细节工程阶段,一个重要的输出是EPC清单,它的作用不仅在于提高质量,还可以保证设计的一致性。尽管会在选定的供应商中使用问责制,最终用户还是对检查设计和项目执行情况负有全部的责任。

  另外一项关键的工作是计划分解及执行。因为项目包括现有DCS的重整,根据是否需要“在线”升级,尽量避免项目干扰企业的正常运营。计划分解的工作包括改造方法、受影响的DCS元件在每一个层级上分解顺序、第三方系统接口和外协。

  除此之外,还需要对运行、维护和工程人员进行培训,这样才能保证项目的效果达到预期。最后,还需要注意必须要在改造项目成功试车、交付给最终用户之后,立刻就要进行建档。

  Amos Ologunleko是尼日利亚天然气公司的仪表业务负责人。

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