護(hù)航工業(yè)安全的那道“彩虹”

文/本刊記者 張蓉

護(hù)航工業(yè)安全的那道“彩虹”

文/本刊記者 張蓉

中控首創(chuàng)安全工廠整體解決方案“彩虹安全防御系統(tǒng)”——工業(yè)控制領(lǐng)域正在發(fā)生重大的變革，德國(guó)和美國(guó)相繼提出了“工業(yè)4.0”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，我國(guó)也于2015年5月提出“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略。隨著智能制造、兩化融合等趨勢(shì)的深入人心，當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)面臨著比以往任何時(shí)候更為復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境，諸如信息安全、環(huán)境監(jiān)控預(yù)警等新的安全問(wèn)題與傳統(tǒng)的物理安全、人員安全和設(shè)備安全錯(cuò)綜交織，如何構(gòu)筑一個(gè)面向未來(lái)的立體化安全工廠必然成為當(dāng)前中國(guó)制造業(yè)企業(yè)優(yōu)先要重視和解決的問(wèn)題。作為中國(guó)工控領(lǐng)域自主創(chuàng)新的領(lǐng)頭羊，中控將護(hù)航工業(yè)生產(chǎn)安全視為己任。近日發(fā)布了其首創(chuàng)的“彩虹安全防御系統(tǒng)”，這不僅是中控公司的一項(xiàng)創(chuàng)新解決方案，對(duì)于中國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)安全也具有舉足輕重的意義！

浙江中控技術(shù)股份有限公司副總裁兼總工程師俞海斌博士

在中國(guó)工控領(lǐng)域，中控一直是自主創(chuàng)新的領(lǐng)頭羊企業(yè)。在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)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(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，從智能機(jī)構(gòu)、智能檢測(cè)、智能控制、智能操作、智能運(yùn)營(yíng)和智能決策6個(gè)方面構(gòu)建智能制造解決方案，助力用戶解決生產(chǎn)效率、節(jié)能減排、生產(chǎn)優(yōu)化、生產(chǎn)安全和業(yè)務(wù)協(xié)同等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)更安全、更高效和更智能的工業(yè)生產(chǎn)，助推中國(guó)由制造大國(guó)走向制造強(qiáng)國(guó)。

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(fā)布了其首創(chuàng)的安全工廠整體解決方案——“彩虹安全防御體系”，引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。近日，筆者走進(jìn)位于西子湖畔的中控總部，對(duì)話浙江中控技術(shù)股份有限公司副總裁兼總工程師俞海斌博士，請(qǐng)俞博士為我們解讀中控首創(chuàng)推出的護(hù)航工業(yè)安全生產(chǎn)的“彩虹”。

無(wú)安全，不智能

當(dāng)下，“智能制造”成為工業(yè)領(lǐng)域最為關(guān)注的話題，俞博士首先分析了何為流程工業(yè)智能工廠?！艾F(xiàn)在工業(yè)界智能工廠、智能制造提的比較多，國(guó)家也很關(guān)注，企業(yè)對(duì)此的需求也越來(lái)越多，中控一直朝這個(gè)方向在努力提供產(chǎn)品解決方案。早在2002年，中控就提出了工業(yè)自動(dòng)化整體解決方案——InPlant，實(shí)現(xiàn)工廠的自動(dòng)化水平，節(jié)能增效。多年來(lái)，中控認(rèn)為智能工廠的目標(biāo)可以總結(jié)成10個(gè)字，即‘安全、環(huán)保、提質(zhì)、降本、增效’。其中安全是放在首位的，對(duì)一個(gè)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(duì)于一個(gè)企業(yè)也是如此，安全是最為重要的，特別是對(duì)于我們所服務(wù)的生產(chǎn)原料和產(chǎn)品是易燃易爆的石化、化工等流程行業(yè)，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(chuàng)造更多的0。其次是環(huán)保，如今政府對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，環(huán)保也得到了企業(yè)前所未有的重視。然后是提質(zhì)，這一條在德國(guó)的工業(yè)4.0戰(zhàn)略中并未提及，但對(duì)于中國(guó)流程工業(yè)企業(yè)而言，提質(zhì)仍然是當(dāng)前非常重要的一個(gè)目標(biāo)。最后是降本增效，這里說(shuō)的增效，我認(rèn)為包括效率和效益兩個(gè)層面?！?/p>

“彩虹”的由來(lái)

無(wú)安全，不智能。工業(yè)安全作為實(shí)現(xiàn)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(yè)安全的范疇也從原來(lái)的功能安全、設(shè)備安全，擴(kuò)展到風(fēng)險(xiǎn)管控、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。中控認(rèn)為，要建立一個(gè)真正的“安全工廠”，應(yīng)該按照“事前-事中-事后”的時(shí)間軸，將一個(gè)工廠從“規(guī)劃設(shè)計(jì)”到“生產(chǎn)護(hù)航”再到“危機(jī)應(yīng)對(duì)”三個(gè)層級(jí)的安全因素充分考慮進(jìn)去，建立一個(gè)整體安全體系，基于此，中控在業(yè)內(nèi)首創(chuàng)提出了“彩虹安全防御系統(tǒng)”。俞博士為我們具體闡述了“彩虹安全防御系統(tǒng)”的模型、技術(shù)路線及產(chǎn)品體系。

“彩虹防御”理論的基礎(chǔ)是安全領(lǐng)域著名的“洋蔥模型”。洋蔥模型根據(jù)工藝參數(shù)的變化，事故安全的不同狀態(tài)，提出不同的保護(hù)層策略，從而達(dá)到避免安全事故減少損失的目的。

洋蔥模型由內(nèi)而外、自下而上的7層安全策略分別是：

第1層：本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，采用削減、緩解、替代和簡(jiǎn)化等手段，使工藝過(guò)程及其裝備具有內(nèi)在的能夠從根本上防止事故發(fā)生的功能；

第2層：基礎(chǔ)控制層，由基本過(guò)程控制系統(tǒng)（DCS/PLC等）構(gòu)成，完成常規(guī)控制，保證工藝流程處于正常的生產(chǎn)工況；

第3層：操作人員干預(yù)與過(guò)程報(bào)警層，由操作人員根據(jù)報(bào)警所提示的狀態(tài)而做的響應(yīng)；

第4層：安全儀表功能層，主要由安全儀表系統(tǒng)構(gòu)成，其意圖是當(dāng)被控參數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，避免設(shè)備損壞、人員傷害或環(huán)境破壞等危險(xiǎn)事件發(fā)生；

第5層：積極的物理保護(hù)層，由電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備等單獨(dú)或集成構(gòu)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(hù)層，由隔離設(shè)備組成，主要起到釋放后的釋放物的物理保護(hù)，如圍堰、隔離系統(tǒng)和自動(dòng)噴淋系統(tǒng)等；

第7層：緊急響應(yīng)層，由工廠緊急響應(yīng)與社區(qū)緊急響應(yīng)，是通過(guò)安全管理等非技術(shù)手段，達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)，聚焦工廠安全對(duì)象三要素——人員、環(huán)境和資產(chǎn)，從時(shí)間和空間兩個(gè)維度，中控推出了整體安全解決方案。中控為這個(gè)方案起了個(gè)非常好聽(tīng)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(gè)技術(shù)路線相對(duì)應(yīng)。

在時(shí)間維度上，彩虹防御體系包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)護(hù)航和危機(jī)應(yīng)對(duì)3個(gè)安全階段。

“規(guī)劃設(shè)計(jì)”階段是從工廠建設(shè)之初，對(duì)工藝、設(shè)備等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估，充分辨識(shí)事故場(chǎng)景與安全完整性等級(jí)(SIL)要求，對(duì)確定的SIL開(kāi)展保護(hù)層的規(guī)劃設(shè)計(jì)，配置可靠經(jīng)濟(jì)的獨(dú)立保護(hù)層,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。同時(shí)對(duì)已有（運(yùn)行多年）的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行掃描診斷，重新提出信息安全縱深防御體系。

“生產(chǎn)護(hù)航”階段是圍繞生產(chǎn)裝置與操作人員，從自動(dòng)化安全控制系統(tǒng)配置、智能設(shè)備管理、關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行診斷與遠(yuǎn)程維護(hù)、安全相關(guān)系統(tǒng)的集成聯(lián)動(dòng)、報(bào)警智能管理、生產(chǎn)人員仿真培訓(xùn)以及運(yùn)行操作管理等方面，構(gòu)建起覆蓋基礎(chǔ)控制層、操作人員介入層、安全儀表功能層的全息保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置的護(hù)航，保障設(shè)備、人員和環(huán)境的安全。

“危機(jī)應(yīng)對(duì)”階段是危險(xiǎn)事件發(fā)生后，通過(guò)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)平臺(tái)、應(yīng)急預(yù)案智慧聯(lián)動(dòng)技術(shù)等，輔助應(yīng)急救援決策，實(shí)現(xiàn)安全應(yīng)急指揮，同時(shí)實(shí)現(xiàn)園區(qū)安全應(yīng)急聯(lián)動(dòng)——包括重大危險(xiǎn)源全過(guò)程監(jiān)控、環(huán)境因素全過(guò)程監(jiān)控和人身安全防護(hù)等。

這3個(gè)安全階段分別通過(guò)以下7個(gè)技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)：

●危險(xiǎn)源&環(huán)境監(jiān)測(cè)：通過(guò)配置DCS/PLC、CCTV、FGS、GDS和分析儀表等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)源與環(huán)境等工藝參數(shù)、信息的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)重大危險(xiǎn)源與環(huán)境參數(shù)的可預(yù)知、全過(guò)程、多維度。

●應(yīng)急安全管理：在出現(xiàn)危險(xiǎn)事件的時(shí)候能夠快速響應(yīng)，能根據(jù)當(dāng)前事件類型以及勢(shì)態(tài)情況給出相應(yīng)的信息，指導(dǎo)指揮人員有效的進(jìn)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(chǎn)品全生命周期管理：從產(chǎn)品概念階段至產(chǎn)品被淘汰的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)管理，從而保證安全相關(guān)產(chǎn)品生命周期內(nèi)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

●內(nèi)建安全&縱深防御：是指控制系統(tǒng)內(nèi)建安全技術(shù)，包括工控通訊安全隔離技術(shù)、內(nèi)核自主可控技術(shù)、全冗余與備份技術(shù)和數(shù)據(jù)安全技術(shù)等；工業(yè)網(wǎng)絡(luò)縱深防御技術(shù)，包括病毒防護(hù)、安全分區(qū)及在線診斷等技術(shù)。

圖3 安全技術(shù)路線

●操作及報(bào)警管理：包括生產(chǎn)人員操作數(shù)據(jù)管理（ODS)、報(bào)警智能管理及生產(chǎn)人員的上崗模擬仿真培訓(xùn)等內(nèi)容。

●設(shè)備安全&過(guò)程安全：包括通過(guò)配置自動(dòng)化安全控制系統(tǒng)（DCS/SIS/PLC等）實(shí)現(xiàn)過(guò)程安全、通過(guò)設(shè)備診斷及遠(yuǎn)程維護(hù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。

●本質(zhì)安全設(shè)計(jì)：通過(guò)工藝技術(shù)、工藝流程、設(shè)備選型、控制策略和操作規(guī)程等手段有效消除或降低風(fēng)險(xiǎn)，避免危險(xiǎn)事件發(fā)生。

在空間維度上，需要考慮：

●信息安全（縱深防御、內(nèi)建安全）：系統(tǒng)性的研究工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的安全需求，并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行連續(xù)性、操作周期性、功能實(shí)時(shí)確定性和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境易燃、易爆、高溫、高壓和強(qiáng)電磁干擾的工程特征，建立“內(nèi)生安全、縱深防御、全生命周期管理”綜合網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系，以滿足工業(yè)企業(yè)持續(xù)不間斷、安全生產(chǎn)的需求。

●功能安全（產(chǎn)品故障安全設(shè)計(jì)、功能安全評(píng)估、功能安全審核、功能安全確認(rèn)和功能安全驗(yàn)證）：與過(guò)程和BPCS有關(guān)的整體安全的組成部分，它取決于SIS（安全儀表系統(tǒng)）和其他保護(hù)層的正確功能執(zhí)行。

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

基于彩虹防御體系，中控的安全產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)能夠很好地滿足7層技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)從時(shí)間和空間兩個(gè)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(chǎn)品也多為自主研發(fā)，其中包括：安全儀表系統(tǒng)TCS-900、SAMS智能設(shè)備管理，SHDS安全健康診斷系統(tǒng)，SES中控安全監(jiān)管和指揮系統(tǒng)，中控防雷服務(wù)產(chǎn)品、OTS操作員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、RDMS遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)系統(tǒng)等（如圖4）。

圖4 中控“彩虹防御體系”產(chǎn)品體系

結(jié)語(yǔ)

2016年9月的高峰論壇上，中控集團(tuán)董事長(zhǎng)金建祥代表中控首次發(fā)布了中控的品牌宣言——“勤于業(yè)、安于信、暖于心”，表達(dá)了中控致力于為客戶提供先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)，履行對(duì)行業(yè)、對(duì)社會(huì)、對(duì)國(guó)家的責(zé)任，“彩虹安全防御體系”的發(fā)布正是中控踐行振興民族工業(yè)承諾的體現(xiàn)?！安屎绨踩烙w系”無(wú)論從理念的創(chuàng)新性、技術(shù)的實(shí)用性還是產(chǎn)品的成熟性上面，都達(dá)到了業(yè)內(nèi)前所未有的一個(gè)高度，其內(nèi)涵和外延均超出了之前國(guó)際主流自動(dòng)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(xiàng)創(chuàng)新成果，對(duì)于中國(guó)工業(yè)控制系統(tǒng)安全領(lǐng)域也具有重大的意義。而要實(shí)現(xiàn)真正的生產(chǎn)安全甚至是國(guó)家戰(zhàn)略安全還需要更多中控這樣有民族責(zé)任感的企業(yè)，希望在中控的帶領(lǐng)下，有更多中國(guó)制造業(yè)企業(yè)加入到自主創(chuàng)新的隊(duì)伍中，共同創(chuàng)造中國(guó)智能制造的未來(lái)輝煌。 ●

采訪后記

在中控發(fā)布“彩虹安全防御體系”后，自動(dòng)化業(yè)界為之一振。作為媒體工作者，對(duì)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(xì)雨綿綿中，筆者得以來(lái)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(shù)職，他的名片上有多個(gè)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(zhuǎn)換，游刃有余而充滿睿智。

與俞總的交流中，他溫文爾雅的學(xué)者氣質(zhì)令人印象深刻，溫和的語(yǔ)調(diào)中透著中控對(duì)于堅(jiān)持走自主創(chuàng)新之路的執(zhí)著和自信。中控每一次的技術(shù)創(chuàng)新不僅是公司自身的發(fā)展，作為中國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，中控更肩負(fù)著振興民族工業(yè)的重任，而中控20余年的成績(jī)也充分證明了其不辱使命，不負(fù)重托。