Niekiedy sprawne prowadzenie zarządznia, aktualizacji i analiz funkcjonowania systemów alarmowych, może wydatnie przyczynić się do wzrostu ich wydajności, skuteczności i niezawodności.
Na początek kilka szczerych odpowiedzi na pytania: Kiedy ostatni raz z uwagą i zastanowieniem przyglądaliście się Państwo pracy systemów zarządzających alarmami w waszym zakładzie? Czy sprawnie wykonują one zadania, które im powierzono? Czy realizują wszystkie funkcje, które powinny i mogą realizować?
Podstawowym mottem działania każdego systemu zarządzania, nie tylko alarmami, powinno być jak najlepsze wykorzystanie dostępnych zasobów i narzędzi systemowych, tak by kontrolowane aplikacje mogły funkcjonować wydajniej, co z kolei przyczynia się do wzrostu konkurencyjności firmy na jakże dziś niespokojnym i zmiennym rynku. Postęp technologiczny zapewnia ponadto konstruktorom i integratorom systemów alarmowych narzędzia w postaci inteligentnych czujników i modułów we/wy, sterowników i interfejsów HMI/SCADA z komunikacją sieciową, które otwierają przed nimi nieograniczone wprost możliwości w zakresie organizacyjnym.
We współczesnych zakładach przemysłowych systemy alarmowe są elementem praktycznie nieodzownym, niezależnie od tego, czy produkcja funkcjonuje w trybie ciągłym czy okresowym. W wielu jednak przypadkach są one tak organizowane, że układy zabezpieczeń reagują tylko w momencie wystąpienia dużych awarii, zaś niewielkie sygnały ostrzegawcze, symptomy mniejszych uszkodzeń są przez nie pomijane, co w rezultacie prowadzi do pojawiania się niespodziewanych przerw w działaniu np. jakiegoś modułu na linii produkcyjnej. Usuwanie takich awarii wiąże się z dodatkowymi stratami czasu i kosztami, w dalszej perspektywie negatywnie wpływając na wyniki gospodarcze zakładu, konieczność redukcji personelu i ograniczenie budżetu, co znów ostatecznie odbija się na funkcjonowaniu zakładu i zainstalowanych w nim systemów alarmowych, ograniczając ich funkcjonalność. Tworzy się błędne koło.
Tak jednak być nie musi. Poświęcając czas i wysiłek organizacyjny, przy niewielkich, ale dobrze przemyślanych inwestycjach w sprzęt, każdy zakład i firma może przekształcić swój słabo wydajny system alarmowy w wysoce efektywny i dobrze zarządzany system ostrzegania, dzięki któremu poprawiają się również wyniki ekonomiczne i warunki pracy w całym zakładzie. Usprawnienie systemu wymaga jednak przeprowadzenia analiz i podjęcia pewnych podstawowych działań, takich jak:
- Ocena, szacowanie – przegląd całego zainstalowanego sprzętu w systemach alarmowych i ustalenie, czy jest on wykorzystywany optymalnie pod względem funkcjonalności; czy wszystkie alarmy są właściwie sklasyfikowane; czy operatorzy urządzeń reagują odpowiednio na pojawiające się sygnały alarmowe;
- Analiza – dokładne przeanalizowanie, gdzie i kiedy alarmy pojawiają się najczęściej; czy następuje to według jakiegoś dającego się ustalić trendu, schematu; czy poprawnie funkcjonują w systemie zarządzania alarmami funkcje monitorowania sygnałów alarmowych i ich raportowania;
- Poprawa – ponowny przegląd zainstalowanych w systemie alarmowym urządzeń, tym razem pod kątem możliwości przeprowadzenia aktualizacji programowych i sprzętowych, które przy niewielkich nakładach finansowych mogłyby przyczynić się do znacznego wzrostu wydajności i skuteczności działania tego systemu;
Przyjrzyjmy się zatem bliżej wymienionym trzem aspektom poprawy funkcjonalności i skuteczności działania systemów zarządzania alarmami.
System alarmowy powinien działać z korzyścią dla swojego użytkownika
W pierwszej kolejności istotne jest dokładne przyjrzenie się już istniejącemu systemowi i jego analiza funkcjonalna. Przegląd taki powinien dotyczyć zarówno części sprzętowej systemu, jak i personelu, który bezpośrednio na tym systemie działa i powinien reagować na generowane przez niego informacje. Niekiedy dokładniej analizując, co i jak jest sygnalizowane w alarmach, można natknąć się na wiele niespodzianek. Jeżeli w procesie produkcyjnym lub konkretnych urządzeniach przemysłowych były wprowadzane jakieś zmiany, a w alarmowaniu nie – konieczne jest przeprowadzenie odpowiednich działań, tak by sygnały alarmowe odpowiadały rzeczywistym możliwym zdarzeniom na obiekcie.
Bardzo istotnym elementem poprawności funkcjonowania systemu alarmów są również odpowiednie umiejętności reakcji ze strony obsługi. Dlatego też warto zastanowić się, czy nie jest konieczne wprowadzenie zmian w procedurach obsługi alarmów, a sami operatorzy powinni posiadać odpowiednią wiedzę i umiejętności interpretacji sygnałów alarmowych kierowanych na ich stanowiska. Wyświetlacze interfejsów HMI powinny być tak skonfigurowane – lub przekonfigurowane, by wyświetlane przez nie informacje umożliwiały właściwą i szybką reakcję. Niejednokrotnie okazuje się bowiem, że usunięcie z monitora niektórych mniej istotnych elementów lub znaków od rzadko występujących alarmów, stwarza możliwość dobrej organizacji graficznej tych sygnałów, które pojawiają się częściej, co znacznie usprawnia działania operatorskie.
Do szczególnie istotnych kwestii należy:
- ustalenie częstotliwości występowania określonych sygnałów alarmowych – jak często dany alarm się pojawia; czy istnieje możliwość przeprowadzenia jakichś prostych działań, które ograniczyłyby tę częstotliwość;
- pomiar średniego czasu pomiędzy alarmami – czy któreś z alarmów pojawiają się na tym samym urządzeniu w tym samym czasie – np. codziennie, jeżeli tak, to dlaczego;
- ustalenie przyczyny awarii/alarmów – czy dane urządzenie, proces działa poprawnie; czy w procesie technologicznym nie występuje czynnik mogący powodować jego nieprawidłowy przebieg; dobra identyfikacja przyczyn alarmów prowadzi zwykle do poprawy funkcjonowania urządzeń/procesów i polepszenia jakości wytwarzanych produktów.
Ważnym aspektem przeglądu systemu zarządzania alarmami jest weryfikacja poprawności klasyfikacji sygnałów alarmowych. Warto zapytać, kiedy ostatni raz alarmy systemowe były grupowane i klasyfikowane pod względem ważności, powiązania z konkretnymi kategoriami zdarzeń? Właściwa klasyfikacja i kategoryzacja alarmów ułatwia identyfikację zaistniałych zagrożeń oraz przyspiesza reakcję obsługi, zmierzającą do ich eliminacji. Niektóre z alarmów występują pojedynczo, inne zaś, pojawiając się, wywołują kolejne sygnały alarmowe, stąd tak duże znaczenie ich klasyfikacji i sprawnego monitoringu wraz z rejestracją zdarzeń i raportowaniem, pozwalające na analizę wszystkich niekorzystnych zjawisk w procesie, a nie tylko tych najważniejszych i stanowiących bezpośrednie zagrożenie. Czas poświęcony na identyfikację i sprawną organizację alarmów niskiego poziomu może przyczynić się do tego, że załoga będzie mieć możliwość lepszego obserwowania zmian następujących w procesie i urządzeniach, co pozwoli na wczesne wykrycie zagrożeń i uniknięcie większych, kosztowniejszych awarii.
Znaczenie danych monitoringu
We współczesnych zakładach przemysłowych powstanie alarmu zawsze jest/powinno być rejestrowane, a następnie przekazywane w postaci raportu do wyższych poziomów hierarchii zarządzającej zakładem, gdzie są one analizowane i na ich podstawie wydawane są decyzje dotyczące funkcjonowania wszystkich oddziałów produkcyjnych itp. Dzięki takim raportom menedżerowie firmy zyskują informację o tym, gdzie alarmy i sytuacje awaryjne pojawiają się najczęściej, gdzie konieczne jest podjęcie interwencji i środków zaradczych, gdzie utrzymuje się najwyższy poziom wydajności produkcji i inne. Tak więc sprawna akwizycja danych o alarmach, raporty i ich analiza pozwalają kadrze zarządzającej dostrzec niewidoczne na co dzień problemy i niekorzystne zjawiska oraz w miarę szybko opracować strategię ich eliminacji lub ograniczenia. Do typowych parametrów alarmów przedstawianych w raportach należą: częstotliwość występowania, czas pojawienia się sygnału alarmowego, jak długo trwała reakcja na zgłoszenie alarmowe oraz flagi i priorytety alarmów. Jeżeli jakiś sygnał alarmowy powtarza się systematycznie w danym urządzeniu czy procesie, należy koniecznie ustalić, co jest tego przyczyną. Czy może jest on nagminnie ignorowany przez obsługę, a może niezbędna jest zmiana jego klasyfikacji?
Nie można również zaniedbywać okresowych audytów systemów alarmowych i obsługiwanych przez nie procesów. Mogą one należeć do obowiązków operatorów urządzeń, którzy w swoich pulpitach operatorskich powinni mieć w takim wypadku możliwość nanoszenia własnych uwag czy spostrzeżeń, związanych z konkretnymi, rejestrowanymi alarmami. Te ostatnie bowiem mogą się okazać bardzo pomocne w późniejszej analizie raportów alarmowych i decyzjach co do dalszych działań w zakresie obsługi, utrzymania ruchu, poprawy wydajności procesów itp. W niektórych systemach zarządzania alarmami pracownik nie może skasować alarmu, przed wcześniejszym uzupełnieniem okienka z uwagami na jego temat. Jeżeli dany system nie dysponuje taką funkcją, warto zastanowić się nad jej dodaniem.
Przyszłość już teraz
W przypadku korzystania z systemów zarządzania alarmami, instalowanych już kilka czy kilkanaście lat temu, warto zastanowić się, czy nie jest konieczna ich modernizacja lub wymiana, tak by zagwarantować większą funkcjonalność, lepsze możliwości obsługi i współpracy ze strony operatorów oraz niezawodność. Starsze systemy, bazujące na prostych panelach sterowniczych i sygnalizacyjnych, to już raczej na dzisiejszym rynku przeszłość. Współczesne panele SCADA i HMI, współpracujące ze zdalnymi modułami we/wy, mogą obsługiwać nawet skomplikowane funkcjonalnie i graficznie interfejsy użytkownika, reprezentujące całe schematy procesów itp., wraz z ich istotnymi parametrami technicznymi i sygnalizacją alarmów. Najnowsze panele interfejsów użytkowych HMI znacznie przewyższają funkcjonalnie panele nawet sprzed dwóch, trzech lat, dysponując możliwością nie tylko sygnalizacji graficznej alarmów, ale również automatycznego wysyłania wiadomości e-mail czy SMS, a nawet wywoływania połączeń z konkretnymi numerami telefonów – np. alarmowymi. Tego typu funkcje znacznie przyspieszają działania niezbędne po wystąpieniu szczególnie krytycznych alarmów, umożliwiając prowadzenie zdalnego monitoringu i szybkiego reagowania na zdarzenia, przy okazji redukując liczbę personelu obsługi, a więc i koszty utrzymania ruchu.
Personel zatrudniony przy obsłudze maszyn i utrzymaniu ruchu może ponadto bardziej efektywnie wykorzystywać czas swojej pracy, bez konieczności fizycznego przemieszczania się i każdorazowej osobistej interwencji przy mniej znaczących alarmach. Przy umiejętnym skategoryzowaniu sygnałów alarmowych, ich pogrupowaniu, usuwanie zagrożeń można zaplanować i rozplanować w czasie. Alarmy bardzo istotne i związane z nimi zdarzenia należy usuwać natychmiast, zaś sygnały o mniejszym znaczeniu będą rozpatrywane w dalszej kolejności (np. przy dostępności wolnych serwisantów), tak by się nie okazało, że w trakcie ich obsługi nie będzie możliwa reakcja na zdarzenia o wyższej kategorii ważności.
Jak więc widać, funkcje alarmowe, zarezerwowane kiedyś jedynie dla zaawansowanych systemów monitoringu produkcji SCADA, schodzą niżej, do prostszych paneli podstawowej obsługi urządzeń i interfejsów HMI. Nowoczesne moduły są znacznie bardziej zaawansowane technologicznie, mniejsze, cieńsze, lżejsze i bardziej trwałe niż ich poprzednicy; istnieje możliwość ich zastosowania w nowych aplikacjach, w miejscach dotychczas niedostępnych, dzięki czemu znacznie wzrosły możliwości monitoringu alarmowego niemal wszystkich rodzajów aplikacji i urządzeń. Dzięki zastosowaniu w panelach sterowniczych licznych interfejsów sieciowych i komunikacyjnych, dane z nich mogą być łatwo przesyłane i gromadzone w nadrzędnych systemach akwizycji, analizy i zarządzania. W ten sposób osoby zarządzające zakładami mają wgląd w aktualną sytuację na liniach produkcji, a w razie wystąpienia alarmu, na podstawie danych długookresowych, mogą na bieżąco współpracować z obsługą na hali produkcyjnej, doradzając lub monitorując ich poczynania.
Integracja i pełne wykorzystanie funkcjonalności urządzeń sprawdza się najlepiej w przypadku korzystania z interfejsów HMI oraz sterowników PLC pochodzących od tego samego producenta, ze względu na jednolity i zoptymalizowany format przesyłanych między nimi danych. W przypadku awarii jakiegoś punktu przyłączonego do modułu we/wy, obsługiwanego przez sterownik PLC, informacja o tym fakcie jest natychmiast wysyłana do interfejsów HMI oraz do serwerów akwizycji danych. Obsługa alarmów i towarzyszących im zdarzeń może w większości przypadków odbywać się całkowicie zdalnie, a to dzięki wprowadzeniu w ostatnich latach interfejsów HMI bazujących na stronach Web, które mogą być obsługiwane poprzez Internet praktycznie z dowolnego miejsca na ziemi.
Systemy zarządzania alarmami, zarezerwowane dotychczas w przeważającej większości dla zakładów branży motoryzacyjnej, opanowują coraz to nowsze dziedziny przemysłu, szybciej obejmując swym zasięgiem większość aplikacji. Stąd konieczność wypracowywania optymalnych algorytmów ich funkcjonowania, tak by alarmy pospolite, małego znaczenia, a często pojawiające się, nie zablokowały całego systemu i nie spowodowały zagrożenia wystąpieniem dużej i istotnej awarii.
Artykuł pod redakcją dr. inż. Andrzeja Ożadowicza, AGH Kraków
Autor: Alan Cone
