2022.10.17-10.23论文阅读记录

Improving process safety:What roles for Digitalization and Industry 4.0?

过程安全和风险管理仍然是过程和制造行业面临的重大挑战。数字系统已经应用了数十年，以在过程工厂的整个生命周期中协助过程安全管理。近年来，关于行业4.0、数字化和数字孪生，关于这些技术中存在的改善操作性能和减少过程安全事故的变革潜力，有很多炒作。在本文中，一种基本的系统思维方法被应用于过程工业中数字孪生的实现。具有标准化语言和本体 (如ISO15926) 的重要性，使得能够使用推理引擎，并能够在整个流程和产品生命周期中互连模型和系统。我们讨论了数字双胞胎的用例和形式，以提高流程行业的安全性。重点显示了如何在此环境中应用操作员培训模拟器及其嵌入式动态模型。本文最后总结了与数字化动态模型在工业中的应用相关的过程安全相关的机会和威胁。

第一章

在过去的30年里，流程工业中的典型死亡和伤害频率显著下降. 然而，在类似的时期内，过程安全事故的数量和严重程度并没有减少。本文讨论了由一系列建模支持的整体思维和企业范围系统的观点的问题。 本文着重于过程安全和过程建模方面，这些方面在当前推动毛皮工业数字化和物理资产与网络系统的密切联系中是重要的考虑因素。

第二章 过程安全-改变的情况

这么多年来发送事故的原因，在1996年至2014年的这100起重大损失中， 贾维斯 (2016) 将它们归类为：
• 机械完整性故障（40-50%）。
• 操作程序和实践的失败（20-30%）。
• 工作过程控制不足（15%）。
• 危险识别不足（10%）。
机械完整性失效主要与腐蚀有关，流程工业通过以下方式提高了这一领域的重点：
• 更多的腐蚀和壁厚在线传感器提供实时腐蚀速率。
• 更加严格和基于风险的检查和整改系统
• 与工厂实时数据的检测系统连接。
• 腐蚀模型的实现。
在与旋转设备有关的机械完整性故障的情况下，流程工业通过以下方式提高了这一领域的重点：
• 附加的遥感器，如振动探针。
• 增加与远程或本地化监控系统的连接。
• 机器学习和预测分析被应用于数据。
在不安全维护的情况下，流程工业通过以下方式提高了这一领域的关注度：
• 改进对工作过程的控制，通常涉及数字系统。
• 通过应用DIGI改进风险评估过程-
• 在cen-tral系统内提供全面协调的维护，包括与风险和障碍信息的连接，以突出升级的风险。
流程工业通过以下途径改进操作程序和实践：
• 基于过程工厂动态模型的操作人员培训模拟器的实现。
• 改进的数字可视化和操作员界面。

第三章 数字化和工业4.0–过程安全的革命还是进化？

工业4.0最早于2011年提出，是德国政府的一项倡议。 其他国家政府也采取了这一举措，并将这些想法作为其数字化战略的国家优先事项。工业4.0是局部进化，局部革命。在过去的30年里，最主要的颠覆性变化是互联网的发展，在过去的70年里，计算能力和软件开发的指数增长使得整个加工工厂的高保真动态建模得以发展，尤其是在石油和石化领域。模拟计算的速度往往比实际过程动力学计算的速度要快。实现工业4.0成果的关键技术之一是“数字孪生”的概念。

第四章 数字孪生

数字孪生是一种模型，它被开发用来帮助用户调查系统行为，以便做出更好的决策。简单地说，数字孪生是一个过程、产品或服务的虚拟模型。虚拟世界和物理世界的这种配对使得对数据的分析和对系统的监控能够在问题发生之前就阻止它们，防止停机，开发新的机会，甚至通过模拟来规划未来。就是在虚拟世界模拟，判断现实世界，建议虚拟和现实的映射。

第五章 动态数字系统：在过程安全中开拓现在和规划未来

• 过程危险分析：提高对工厂故障和行为的洞察力。
  改进的危险源识别与分析技术
  利用动态过程模型进行过程危险分析
  动态模拟
• 过程程序和操作员行动：加强工作设计和操作员性能。
  动态模型：改进工艺过程的设计和操作者的表现。在过去的二十年里，为了提高操作人员对异常情况的反应能力，减少事故，提高可靠性，在流程工业中投入了大量的资源来开发和实施操作人员培训模拟器(OTS)。
• 跨生命周期的数字孪生：在一个连续的、动态的环境中利用利益。

Process hazard analysis, hazard identification and scenario definition: Are the conventional tools sufficient, or should and can we do much better?

摘要

危险识别是任何风险评估的第一步，也是最关键的一步。 自20世纪60年代末以来，它一直以系统的方式进行，使用危险和可操作性研究(HAZOP)和失效模式和影响分析(FMEA)。 在过程安全领域，这些方法是成功的，因为它们得到了全球的认可。 在使用这些方法时，仍然存在许多重大挑战。 这些问题涉及人类在引发失败事件和随后的因果途径方面的想象力的质量、结果的广度和深度、在各种操作模式中的应用、方法的重复性以及在风险管理实践中执行这一重要步骤所付出的大量努力。 本文总结了过去30年来为应对其中许多挑战所做的尝试和实际成功。 它分析了在采用全系统方法的情况下应该做什么，并描述了在这一方向上有希望的发展。 它展示了两个例子如何应用经验和历史数据与贝叶斯网络，HAZOP和FMEA可以帮助解决操作风险管理的问题。

An Ontological Approach to Represent HAZOP Information

摘要

为了克服基于文本描述的局限性，提出了一种HAZOP本体，它提供了一组基本的标准概念和术语。本体的开发使用了上层本体SUMO（建议的上层合并本体）和过程工程本体，它们定义了通用术语，并作为更具体领域的基础。 本体的开发使得工程师可以从基本概念集合中构建新的概念。 本文通过用例对所提出的本体进行评估，用例度量了在安全分析中使用和产生的相关信息的性能。 本文采用面向对象的模块化推理系统JTP进行知识抽取，用于本体的查询。

第一章 介绍

HAZOP是目前应用最广泛的安全评价方法之一。本文通过用例对所提出的本体进行评估，用例度量了在安全分析中使用和产生的相关信息的性能。 特别地，知识的抽取是使用面向对象的模块化推理系统JTP进行的，该系统用于本体的查询。 包含了几个示例查询来展示本体的使用

第二章 简单介绍HAZOP

第三章 本体

开发本体的目标是：

• 促进分享/交流信息和知识
• 支持工具集成
• 为了提供与协作团队和工具相同的透视图，
• 为了创建通用词汇表，
• 描述机器和团队都能理解的明确定义。
  本体是通过定义类、分类、关系或属性以及公理来构建的。本文使用的DAML+OIL起源于描述逻辑

第四章 HAZOP本体