報(bào)警功能是SCADA系統(tǒng)的核心功能之一，但若配置不當(dāng)其有效性就會(huì)大打折扣。優(yōu)化報(bào)警系統(tǒng)是提升SCADA系統(tǒng)運(yùn)行效能的關(guān)鍵舉措。

　　在熟悉新工廠的運(yùn)營情況時(shí)，一名控制工程師深入研究了報(bào)警摘要以收集見解。然而呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)令人震驚：整個(gè)系統(tǒng)充斥著數(shù)百個(gè)活躍的報(bào)警，其中部分單日觸發(fā)頻次超過50次，另有一些報(bào)警持續(xù)處于激活狀態(tài)逾數(shù)周。經(jīng)進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該工廠運(yùn)維團(tuán)隊(duì)將這種異常狀態(tài)視為常態(tài)。操作人員對系統(tǒng)警報(bào)的泛濫現(xiàn)象已形成適應(yīng)性認(rèn)知，并未意識(shí)到其潛在風(fēng)險(xiǎn)。

　　作為第三方技術(shù)專家，該控制工程師面對如此密集的警報(bào)感到無所適從，難以快速定位系統(tǒng)的關(guān)鍵信息。這種認(rèn)知差異促使工程師開始思考：如何彌合這種理解上的差距，并著手構(gòu)建切實(shí)可行的解決方案。

▲圖1：該圖是報(bào)警優(yōu)先級(jí)的分布示例，條形圖顯示了百分比分布，表格顯示了計(jì)數(shù)分布。在這個(gè)示例中，與低優(yōu)先級(jí)報(bào)警（“LOW”和“INFO”）相比，高優(yōu)先級(jí)報(bào)警（“HIGH”和“MEDIUM”）的分布通常較多。

　　低效報(bào)警系統(tǒng)的危害

　　在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）的報(bào)警功能承擔(dān)著關(guān)鍵使命：通過聲光信號(hào)向操作人員提示需立即關(guān)注的過程偏差、異常工況及設(shè)備故障。然而，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高頻次無效報(bào)警時(shí)，這一核心功能將產(chǎn)生嚴(yán)重劣化——操作人員可能產(chǎn)生習(xí)慣性忽視、敏感度降低及安全麻痹心理，導(dǎo)致真正危及生產(chǎn)安全的關(guān)鍵報(bào)警被系統(tǒng)性忽略。

　　經(jīng)典寓言"狼來了"生動(dòng)詮釋了低效報(bào)警系統(tǒng)的危害性：牧童反復(fù)誤報(bào)險(xiǎn)情致使村民產(chǎn)生警報(bào)疲勞，最終釀成真實(shí)危機(jī)時(shí)已無人響應(yīng)。在SCADA系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐中，類似場景屢見不鮮。操作人員對長期存在的無效報(bào)警逐漸形成的認(rèn)知鈍化，不僅顯著削弱系統(tǒng)的緊急告警效能，更可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故與生產(chǎn)損失。這種系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)暴露了當(dāng)前工業(yè)報(bào)警管理領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

　　根據(jù)上述情況，并考慮到所述情況在 SCADA 系統(tǒng)中十分常見，建議從整體上處理報(bào)警系統(tǒng)的健康狀況。通過對報(bào)警系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行客觀評估并解決令人擔(dān)憂的問題，可以避免危機(jī)的發(fā)生。這種積極主動(dòng)的態(tài)度能讓用戶在潛在問題升級(jí)之前就發(fā)現(xiàn)它們，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)干預(yù)和有效實(shí)施。

▲圖2：圖中所示為系統(tǒng)中發(fā)生報(bào)警泛濫的示例，其中氣泡的大小是洪水中的報(bào)警數(shù)量，氣泡的高度表示報(bào)警泛濫發(fā)生的時(shí)間。注意高頻報(bào)警發(fā)生的頻率、數(shù)量以及持續(xù)時(shí)間超過1小時(shí)的百分比。

　　通過系統(tǒng)性的評估和針對性優(yōu)化舉措，企業(yè)可以降低風(fēng)險(xiǎn)，以確保關(guān)鍵工業(yè)過程的持續(xù)安全、效率和可靠性。借助定義明確的流程，可實(shí)現(xiàn)對報(bào)警系統(tǒng)健康狀態(tài)的客觀評估。

　　企業(yè)可以通過下面四個(gè)步驟來識(shí)別、解決和維護(hù)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行狀況：

　　分析：使用標(biāo)準(zhǔn)來衡量報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。這是評估的基準(zhǔn)，從而可以消除主觀性。

　　核查：與跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)（如程序員、運(yùn)行人員、工程師等）一起審查分析結(jié)果。在此階段：

　　· 確定操作的優(yōu)先級(jí)：專注于解決可控的報(bào)警子集，而不是試圖同時(shí)解決所有問題。

　　· 制定解決方案：報(bào)警系統(tǒng)問題沒有單一的解決方案。這可能需要多種方法的結(jié)合。

　　行動(dòng)：根據(jù)報(bào)警分析和審查步驟的結(jié)果，實(shí)施具體解決方案。

　　重復(fù)：運(yùn)行分析、審查、行動(dòng)并不斷重復(fù)該過程，以持續(xù)改進(jìn)并維護(hù)報(bào)警系統(tǒng)的健康狀況。

　　■ 健康報(bào)警系統(tǒng)的價(jià)值，包括降低系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)載、提高對緊急報(bào)警的響應(yīng)能力以及提高整體系統(tǒng)性能。

　　■ 每個(gè)報(bào)警系統(tǒng)都具有獨(dú)特性，規(guī)模、復(fù)雜性、人員和凝聚力各不相同，這會(huì)影響每個(gè)步驟的難易程度或復(fù)雜性。

　　■ 如果報(bào)警系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)和維護(hù)系統(tǒng)健康可能需要控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的定期關(guān)注和參與。重要的是要意識(shí)到，系統(tǒng)健康狀況的惡化并非一朝一夕，將其恢復(fù)到可接受的水平也需要時(shí)間和努力。

　　評估報(bào)警系統(tǒng)健康狀態(tài)的有效方法是參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化分析。這有助于消除主觀判斷并緩解 "疲勞" 現(xiàn)象（即操作人員對持續(xù)報(bào)警的無意識(shí)忽視）。國際電工委員會(huì)（IEC）2022 年發(fā)布的 IEC 62682 標(biāo)準(zhǔn)為此類評估提供了重要依據(jù)。

　　這一標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、操作和管理提供了建議。它描述了報(bào)警管理的原則，涵蓋了設(shè)計(jì)、優(yōu)先級(jí)和文檔等方面，旨在提高工業(yè)環(huán)境中的安全性、效率和態(tài)勢感知能力。遵循 IEC 62682 標(biāo)準(zhǔn)可幫助建立報(bào)警系統(tǒng)最佳實(shí)踐，具體涵蓋以下指標(biāo)：

　　■ 優(yōu)先級(jí)分布；

　　■ 單位時(shí)間內(nèi)的最大報(bào)警數(shù)量；

　　■ “報(bào)警泛濫”狀態(tài)下可接受的持續(xù)時(shí)間；

　　■ “顫動(dòng)報(bào)警”和“瞬時(shí)報(bào)警”數(shù)量；

　　■ 高頻報(bào)警允許占比。

　　在概述了報(bào)警分析過程后，下一步是審查結(jié)果，這應(yīng)該由一個(gè)跨領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)包括可編程邏輯控制器（PLC）程序員、人機(jī)界面（HMI）開發(fā)人員、工程師、操作人員等具備不同專業(yè)視角的人員。與個(gè)人審查相比，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的專業(yè)知識(shí)交叉能帶來更全面的分析結(jié)論。

　　如上所述，分析結(jié)果被分解為多個(gè)可量化指標(biāo)。團(tuán)隊(duì)需根據(jù)實(shí)際需求確定改進(jìn)優(yōu)先級(jí)。建議采用分階段會(huì)議機(jī)制，避免一次性處理全部問題。請記住，沒有一個(gè)解決方案可以解決每個(gè)報(bào)警問題。需要利用不同的方法和解決方案來創(chuàng)建一個(gè)健康的報(bào)警系統(tǒng)。

▲圖3：通過百分比顯示系統(tǒng)中前10個(gè)高頻報(bào)警（也稱為“不良行為者”）的示例。請注意，在此示例中，前10個(gè)最嚴(yán)重的報(bào)警占到了系統(tǒng)報(bào)警的50%。

　　下一個(gè)關(guān)鍵步驟是將收集到的見解轉(zhuǎn)化為可操作的策略，并確保已確定的問題得到有效解決。此階段所采取的行動(dòng)會(huì)依情況而有所不同，但下面提供了一些示例以提供指導(dǎo)和靈感。這些問題概述了常見缺陷以及可以采取的解決措施：

　　問題：報(bào)警嚴(yán)重程度的分布與IEC建議相反。本文中的案例分析顯示，最頻繁報(bào)警到最不頻繁報(bào)警的發(fā)生頻率分別為：高、中、低。然而理想的分布應(yīng)該是最輕微的報(bào)警出現(xiàn)的次數(shù)最多，最嚴(yán)重的報(bào)警出現(xiàn)的次數(shù)最少。

　　解決方案：審查報(bào)警優(yōu)先級(jí)，并建立新的報(bào)警優(yōu)先級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)。這種新的分類可以側(cè)重于一個(gè)簡單的指標(biāo)，例如，需要在幾分鐘內(nèi)做出回應(yīng)。該標(biāo)準(zhǔn)是在審查中根據(jù)需要制定的。報(bào)警審查過程包括以下內(nèi)容：報(bào)警優(yōu)先級(jí)培訓(xùn)和討論以及各主管和運(yùn)行人員對重新優(yōu)先級(jí)排序的意見。

　　問題：前10名最嚴(yán)重的報(bào)警占總報(bào)警數(shù)量的75%以上。而根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)（2022年），此類高頻警報(bào)的合理占比應(yīng)為1%-5%。

　　解決方案：通過識(shí)別并分析這些高頻警報(bào)的根本原因，制定針對性優(yōu)化方案，包括調(diào)整報(bào)警設(shè)定點(diǎn)、設(shè)置死區(qū)范圍和增加“信息”類別。

　　問題：系統(tǒng)存在多個(gè)長期活躍的陳舊警報(bào)，部分警報(bào)持續(xù)處于激活狀態(tài)達(dá)數(shù)周甚至數(shù)月。

　　解決方案：經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，此類警報(bào)多源自因施工、維護(hù)或故障長期停機(jī)的設(shè)備。為此增設(shè)“停用狀態(tài)”，主動(dòng)屏蔽非運(yùn)行設(shè)備的無效報(bào)警。

　　問題：隨著時(shí)間的推移，以及新工藝的增加、季節(jié)的變化和對設(shè)備的不同要求，報(bào)警也會(huì)發(fā)生顯著變化，從而導(dǎo)致先前建立的報(bào)警分類發(fā)生變化。

　　解決方案：建立一個(gè)周期性報(bào)警系統(tǒng)健康評估機(jī)制，將優(yōu)化任務(wù)拆解為可執(zhí)行的分階段目標(biāo)。旨在制定可操作的計(jì)劃來解決令人擔(dān)憂的問題，重點(diǎn)是可管理、小范圍。一個(gè)意想不到的好處是，在維護(hù)過程中，可以發(fā)現(xiàn)并刪除許多過時(shí)的報(bào)警。一些報(bào)警隨著過程和設(shè)備的變化而丟失。重新分析過程為審查和識(shí)別這些過時(shí)的報(bào)警點(diǎn)提供了一種方法。

　　報(bào)警系統(tǒng)的健康狀況對于SCADA系統(tǒng)所控制工業(yè)過程的高效和安全運(yùn)行至關(guān)重要。采用整體方法來評估、審查報(bào)警系統(tǒng)問題并采取相應(yīng)措施，有助于企業(yè)降低風(fēng)險(xiǎn)，確保關(guān)鍵流程的持續(xù)可靠性。

　　利用 IEC 62682 等標(biāo)準(zhǔn)為評估報(bào)警系統(tǒng)性能和確定需要改進(jìn)的領(lǐng)域提供了科學(xué)框架。跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的協(xié)作可促進(jìn)不同觀點(diǎn)的碰撞，并帶來更全面的解決方案。

　　持續(xù)監(jiān)測和定期重新評估對于隨著時(shí)間的推移保持報(bào)警系統(tǒng)的健康也十分重要。通過遵循結(jié)構(gòu)化過程并積極應(yīng)對報(bào)警系統(tǒng)挑戰(zhàn)，企業(yè)可以提高運(yùn)營效率和安全水平，并保護(hù)工人和設(shè)施免受潛在風(fēng)險(xiǎn)的干擾。

　　關(guān)鍵概念： 

　　■ 了解改善SCADA報(bào)警系統(tǒng)健康狀況的潛在解決方案。

　　■ 為了維持一個(gè)健康的報(bào)警系統(tǒng)，建議采取全面和積極的方法，包括定期評估、多專業(yè)審查、有針對性的行動(dòng)和持續(xù)的重新評估，以確保運(yùn)營效率和系統(tǒng)安全。

　　您的SCADA報(bào)警系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？