護航工業安全的那道“彩虹”

文/本刊記者 張蓉

護航工業安全的那道“彩虹”

文/本刊記者 張蓉

中控首創安全工廠整體解決方案“彩虹安全防御系統”——工業控制領域正在發生重大的變革，德國和美國相繼提出了“工業4.0”、“工業互聯網”概念，我國也于2015年5月提出“中國制造2025”戰略。隨著智能制造、兩化融合等趨勢的深入人心，當今工業生產面臨著比以往任何時候更為復雜的內外部環境，諸如信息安全、環境監控預警等新的安全問題與傳統的物理安全、人員安全和設備安全錯綜交織，如何構筑一個面向未來的立體化安全工廠必然成為當前中國制造業企業優先要重視和解決的問題。作為中國工控領域自主創新的領頭羊，中控將護航工業生產安全視為己任。近日發布了其首創的“彩虹安全防御系統”，這不僅是中控公司的一項創新解決方案，對于中國制造業領域的工業安全也具有舉足輕重的意義！

浙江中控技術股份有限公司副總裁兼總工程師俞海斌博士

在中國工控領域，中控一直是自主創新的領頭羊企業。在新一輪科技革命與產業變革中，中控是智能制造的踐行者，打造基于智能制造的智能生產生態系統，從智能機構、智能檢測、智能控制、智能操作、智能運營和智能決策6個方面構建智能制造解決方案，助力用戶解決生產效率、節能減排、生產優化、生產安全和業務協同等問題，實現更安全、更高效和更智能的工業生產，助推中國由制造大國走向制造強國。

2016年9月23日，在“智慧?安全——2016中控‘智能制造’暨‘安全工廠’高峰論壇”上，中控正式發布了其首創的安全工廠整體解決方案——“彩虹安全防御體系”，引起業界的廣泛關注。近日，筆者走進位于西子湖畔的中控總部，對話浙江中控技術股份有限公司副總裁兼總工程師俞海斌博士，請俞博士為我們解讀中控首創推出的護航工業安全生產的“彩虹”。

無安全，不智能

當下，“智能制造”成為工業領域最為關注的話題，俞博士首先分析了何為流程工業智能工廠?！艾F在工業界智能工廠、智能制造提的比較多，國家也很關注，企業對此的需求也越來越多，中控一直朝這個方向在努力提供產品解決方案。早在2002年，中控就提出了工業自動化整體解決方案——InPlant，實現工廠的自動化水平，節能增效。多年來，中控認為智能工廠的目標可以總結成10個字，即‘安全、環保、提質、降本、增效’。其中安全是放在首位的，對一個人而言健康很重要，健康是1，其他都是0，有了健康才能有其他。對于一個企業也是如此，安全是最為重要的，特別是對于我們所服務的生產原料和產品是易燃易爆的石化、化工等流程行業，安全更為重要，安全是1，其他是0，只有安全的1得到保障，才有可能創造更多的0。其次是環保，如今政府對企業生產的環保要求越來越嚴格，環保也得到了企業前所未有的重視。然后是提質，這一條在德國的工業4.0戰略中并未提及，但對于中國流程工業企業而言，提質仍然是當前非常重要的一個目標。最后是降本增效，這里說的增效，我認為包括效率和效益兩個層面。”

“彩虹”的由來

無安全，不智能。工業安全作為實現智能制造重要的前提條件之一被推向前所未有的高度。工業安全的范疇也從原來的功能安全、設備安全，擴展到風險管控、信息安全、網絡安全等領域。中控認為，要建立一個真正的“安全工廠”，應該按照“事前-事中-事后”的時間軸，將一個工廠從“規劃設計”到“生產護航”再到“危機應對”三個層級的安全因素充分考慮進去，建立一個整體安全體系，基于此，中控在業內首創提出了“彩虹安全防御系統”。俞博士為我們具體闡述了“彩虹安全防御系統”的模型、技術路線及產品體系。

“彩虹防御”理論的基礎是安全領域著名的“洋蔥模型”。洋蔥模型根據工藝參數的變化，事故安全的不同狀態，提出不同的保護層策略，從而達到避免安全事故減少損失的目的。

洋蔥模型由內而外、自下而上的7層安全策略分別是：

第1層：本質安全設計，采用削減、緩解、替代和簡化等手段，使工藝過程及其裝備具有內在的能夠從根本上防止事故發生的功能；

第2層：基礎控制層，由基本過程控制系統（DCS/PLC等）構成，完成常規控制，保證工藝流程處于正常的生產工況；

第3層：操作人員干預與過程報警層，由操作人員根據報警所提示的狀態而做的響應；

第4層：安全儀表功能層，主要由安全儀表系統構成，其意圖是當被控參數達到設定值時，避免設備損壞、人員傷害或環境破壞等危險事件發生；

第5層：積極的物理保護層，由電氣設備和機械設備等單獨或集成構成，主要起到緩解和安全釋放作用，包括安全閥、爆破片、釋放到火炬等；

第6層：消極的物理保護層，由隔離設備組成，主要起到釋放后的釋放物的物理保護，如圍堰、隔離系統和自動噴淋系統等；

第7層：緊急響應層，由工廠緊急響應與社區緊急響應，是通過安全管理等非技術手段，達到風險降低的效果。

圖1 洋蔥模型

圖2 中控“彩虹防御體系”安全工廠整體解決方案

以洋蔥模型7層為基礎，聚焦工廠安全對象三要素——人員、環境和資產，從時間和空間兩個維度，中控推出了整體安全解決方案。中控為這個方案起了個非常好聽的名字——“彩虹安全防御體系”，而彩虹的7種顏色正好可以與安全防御體系的7個技術路線相對應。

在時間維度上，彩虹防御體系包括規劃設計、生產護航和危機應對3個安全階段。

“規劃設計”階段是從工廠建設之初，對工藝、設備等進行風險分析與評估，充分辨識事故場景與安全完整性等級(SIL)要求，對確定的SIL開展保護層的規劃設計，配置可靠經濟的獨立保護層,實現本質安全。同時對已有（運行多年）的工業網絡架構進行掃描診斷，重新提出信息安全縱深防御體系。

“生產護航”階段是圍繞生產裝置與操作人員，從自動化安全控制系統配置、智能設備管理、關鍵設備運行診斷與遠程維護、安全相關系統的集成聯動、報警智能管理、生產人員仿真培訓以及運行操作管理等方面，構建起覆蓋基礎控制層、操作人員介入層、安全儀表功能層的全息保護系統，實現生產裝置的護航，保障設備、人員和環境的安全。

“危機應對”階段是危險事件發生后，通過應急聯動平臺、應急預案智慧聯動技術等，輔助應急救援決策，實現安全應急指揮，同時實現園區安全應急聯動——包括重大危險源全過程監控、環境因素全過程監控和人身安全防護等。

這3個安全階段分別通過以下7個技術路線實現：

●危險源&環境監測：通過配置DCS/PLC、CCTV、FGS、GDS和分析儀表等設備，實現對危險源與環境等工藝參數、信息的監測，實現重大危險源與環境參數的可預知、全過程、多維度。

●應急安全管理：在出現危險事件的時候能夠快速響應，能根據當前事件類型以及勢態情況給出相應的信息，指導指揮人員有效的進行指揮及決策，最大限度保障人員安全，控制事故影響，降低事故損失。

●產品全生命周期管理：從產品概念階段至產品被淘汰的整個過程進行嚴格的質量和風險管理，從而保證安全相關產品生命周期內安全、可靠、穩定運行。

●內建安全&縱深防御：是指控制系統內建安全技術，包括工控通訊安全隔離技術、內核自主可控技術、全冗余與備份技術和數據安全技術等；工業網絡縱深防御技術，包括病毒防護、安全分區及在線診斷等技術。

圖3 安全技術路線

●操作及報警管理：包括生產人員操作數據管理（ODS)、報警智能管理及生產人員的上崗模擬仿真培訓等內容。

●設備安全&過程安全：包括通過配置自動化安全控制系統（DCS/SIS/PLC等）實現過程安全、通過設備診斷及遠程維護等技術實現設備安全穩定長周期運行。

●本質安全設計：通過工藝技術、工藝流程、設備選型、控制策略和操作規程等手段有效消除或降低風險，避免危險事件發生。

在空間維度上，需要考慮：

●信息安全（縱深防御、內建安全）：系統性的研究工業控制網絡與企業信息網絡的安全需求，并針對網絡運行連續性、操作周期性、功能實時確定性和現場環境易燃、易爆、高溫、高壓和強電磁干擾的工程特征，建立“內生安全、縱深防御、全生命周期管理”綜合網絡安全技術體系，以滿足工業企業持續不間斷、安全生產的需求。

●功能安全（產品故障安全設計、功能安全評估、功能安全審核、功能安全確認和功能安全驗證）：與過程和BPCS有關的整體安全的組成部分，它取決于SIS（安全儀表系統）和其他保護層的正確功能執行。

“在空間維度上，信息安全和功能安全并駕齊驅，可謂安全工廠構筑的兩翼。” 俞博士解釋道。

基于彩虹防御體系，中控的安全產品和解決方案已經能夠很好地滿足7層技術路線，實現從時間和空間兩個維度的安全性覆蓋，形成安全工廠整體解決方案。而中控的安全產品也多為自主研發，其中包括：安全儀表系統TCS-900、SAMS智能設備管理，SHDS安全健康診斷系統，SES中控安全監管和指揮系統，中控防雷服務產品、OTS操作員仿真培訓系統、RDMS遠程診斷和維護系統等（如圖4）。

圖4 中控“彩虹防御體系”產品體系

結語

2016年9月的高峰論壇上，中控集團董事長金建祥代表中控首次發布了中控的品牌宣言——“勤于業、安于信、暖于心”，表達了中控致力于為客戶提供先進的技術和服務，履行對行業、對社會、對國家的責任，“彩虹安全防御體系”的發布正是中控踐行振興民族工業承諾的體現?！安屎绨踩烙w系”無論從理念的創新性、技術的實用性還是產品的成熟性上面，都達到了業內前所未有的一個高度，其內涵和外延均超出了之前國際主流自動化巨頭所提出的安全解決方案。這一理念的推出已不僅僅是中控自身的一項創新成果，對于中國工業控制系統安全領域也具有重大的意義。而要實現真正的生產安全甚至是國家戰略安全還需要更多中控這樣有民族責任感的企業，希望在中控的帶領下，有更多中國制造業企業加入到自主創新的隊伍中，共同創造中國智能制造的未來輝煌。 ●

采訪后記

在中控發布“彩虹安全防御體系”后，自動化業界為之一振。作為媒體工作者，對這一全新性、革新性理念更是興奮與向往。終于在初春的杭城，于細雨綿綿中，筆者得以來到位于西子湖畔的中控總部，采訪了俞海斌博士。俞博士身兼數職，他的名片上有多個頭銜，即使如此的繁忙，令人驚訝的是他能在各種角色間快速的轉換，游刃有余而充滿睿智。

與俞總的交流中，他溫文爾雅的學者氣質令人印象深刻，溫和的語調中透著中控對于堅持走自主創新之路的執著和自信。中控每一次的技術創新不僅是公司自身的發展，作為中國自動化領域的領軍企業，中控更肩負著振興民族工業的重任，而中控20余年的成績也充分證明了其不辱使命，不負重托。