创造里程碑的安全技术

确保化学工业运行的安全

作者:Anke Geipel-Kern 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2020-05-13
自20世纪70年代开发出第一套安全控制器以来,希马(HIMA)公司一直在用安全解决方案不断定义安全技术的行业标杆。“安全永不妥协”是希马公司始终秉持的座右铭。自那时起,这家公司已经将“智能化安全”视为自身的核心竞争力,并不断推出先锋级的产品和技术。希马公司如今已经全球化运营,但仍然保持着中等的规模,并且由家族经营,目前已经传承到第4代。

在过程行业,不那么引人注意的创新反而会取得伟大成就,而安全控制器无疑就是属于这一类别的创新。这种盒子状的控制器拥有各种规模,对于运营方来说,这些安全控制器保障了工厂的安全。在世界的任何一个国家地区,希马的安全系统都发挥着至关重要的保障作用。

希马公司目前已在全球范围内现场部署了约40 000套系统,作为一家来自德国Brühl的公司,在全球过程行业拥有着最多装机量的安全系统。希马公司不断创新,几乎所有的石油天然气以及化工、石化行业的大公司,在涉及到安全相关事宜时,都会选择希马专家。这一切都归功于管理合伙人Steffen Philipp所实施的稳妥国际化战略,这家安全专业公司目前已在50多个国家设立了子公司和分支办事处。

希马公司早已确立了安全专家的行业地位,以解决工业4.0时代网络化生产问题为己任,面向过程工业和轨道交通行业,提供智能化安全解决方案。不论是微处理器、可编程控制器、以太网、嵌入式解决方案或数字化,作为一家在安全领域追求完美的公司,在控制器产品上实施创新技术时总是领先一步。

早期专注于船舶技术领域

其实,这家家族企业刚开始并没有以安全专业为发展目标。1908年,当一位来自德国Kiel的年轻船舶技术工程师Johannes Hildebrandt在曼海姆创建自己的贸易办事处时,原本想要向莱茵河航线上欣欣向荣的航运业供应设备。当时,曼海姆港口及其工业区是欧洲最大的货物转运中心。奔驰创始人Carl Benz就在此地经营着一家奔驰生产厂,巴斯夫公司也设立在邻近的路德维希镇,它们的存在吸引了很多发电厂和重工业企业。回顾曼海姆镇的历史,Steffen Philipp解释说:“在当时,曼海姆是德国最生机勃勃的工业城镇之一。”

他的祖父Paul Hildebrandt在1929年继承了其父Johannes Hildebrandt的衣钵,并完成了公司历史上的首次变革,并将这个改革成果一直传承到第四代。当时这家年轻的公司从一家贸易商成长起来,并逐渐演化成一家制造公司。

早期专注于化学工业

当时工人开始制造配电柜、压力开关和温度开关,以及控制和监测系统,包括为化学工业打造的第一款产品。

当时所使用的水银继电器结构坚固,即使在高温和腐蚀性环境下也能防止故障的发生,这些特点使得水银继电器可以完美地应用于化学工厂。而1936年正是希马品牌的诞生之年,品牌名称HIMA取Hildebrandt和Mannheim的前两个字母,并由Paul Hildebrandt在曼海姆的企业登记处注册。

1960年,希马又一次向安全技术领域进行了关键转型,这一次由家族女婿Bernhard Philipp主导。着迷于当时涌现的晶体管技术,这位机械工程师将当时使用的继电器技术转变成了新型技术,并首次开始使用硬接线电子系统,这项创举将公司的发展罗盘转回原点,并带来深远的影响。

但是,实际上世界第一套TÜV认证安全系统的开发源于一家临近的化工厂发生的事故。那次事故因为某个电子元器件故障而引发,并导致了爆炸。Steffen Philipp解释说:“希马获命调查事故原因,并且开发一种能够在故障时自动切断电源的电路。”

过程工业第一套紧急停车系统所采用的控制器就诞生于这项任务。这套Planar系统结构坚固可靠,甚至在几乎半个世纪后,仍然是那些拥有极高潜在风险的自动化生产过程首选的安全产品。时至今日,这套系统已经发展到第四代,但工程师仍然在手工焊接Planar器件的接线,通过此工序可以将程序永久的固定下来。

但对于研发和产品管理副总裁Alexander Horch博士来说,这套紧急停机系统还代表着另一座里程碑。在1970年,这套系统成为首套取得TÜV认证的安全系统,由此为该行业树立了一个新的
标杆。

Horch解释说:“这一认证首次向运营方提供了一项担保,即这套系统会正确发挥功能,此担保在全世界范围内都是有效的。”希马一直坚严格遵循这一发展路径,每一套控制器都带有TÜV标志。我们对待功能安全标准的态度也是如此,Philipp强调其公司在这方面的强劲发声能力来自其卓越精湛的的技术实力。

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希马的系统经过测试并内置在开关柜中

 
安全是核心竞争力

推出Planar系统之后,希马将自己的名字铭刻于安全技术史书之上。时至今日,希马也是技术发展的领潮人。“我们当时提出来的停机保护概念,仍然是今天希马安全技术的核心。我们一直在精炼和优化这一概念,安全技术就是我们的核心竞争力,我们也将继续发展这一竞争力。”这是Philipp对于公司理念的解释,这样的解释很大程度上是一种保守的说法,因为,实际上希马的工程师们正在为过程工业、石油、天然气和轨道交通行业等各个行业开发安全技术概念。

内装安全控制器的控制柜早已不是孤立工作,而是演化成完整的解决方案,采用工程设计工具 SILworX规划,并加入了安全以太网的通信手段。这些产品全都已投入到生产运营之中。

澳大利亚海上Ichthys LNG项目是希马成绩簿当中又一个明星级项目。Ichthys 项目是世界最为重要的能源项目之一,对希马而言也是规模最大的项目。这个项目也让希马公司的声誉直达世界顶级水准,Philipp说:“通过这个项目,我们证明自己跟上了行业巨头的前进步伐。”

日本运营公司Inpex想将整个液化天然气开发和生产链条加入到开展的项目之中。海上和岸上设备和工厂包括一座浮式生产、储油和卸油设施,以及海上平台和岸上液化天然气工厂,当然还包括与项目相关的890 km长的海底输油管线。

第一艘装载Ichtys产液化天然气的货轮于2018年驶离澳大利亚达尔文港,这家工厂预计将每天生产最高890万t液化天然气和160万t液化丙烷气,且在40年内达到10万桶/d凝析气的高峰产量。毫无疑问,在面对如此巨大量级的项目数字时,希马公司最初也有一些犹疑,对于一家中型企业来说,这个项目迈出的步子可能过大。

但是,公司管理委员会最终为项目开了绿灯,且在2009年,国际项目团队在位于新加坡的基地启动。希马团队制订了全面完备的安全技术概念,并考虑了未来规划和安装工作。其中不仅涉及到安全控制器和紧急停车系统,还涉及到火灾和可燃气体安全和过压保护。最终希马交付并安装了430台满载着希马安全技术的控制柜。

在 10 年 规 划 和 建 设 期 间,HIMA都一直精心遵循着严格的进度表,这些系统最终于 2018 年成功投入运行。对于Horch来说,成功的项目协调是及时交货和安装,以及项目成功的主要因素之一。能够精准完成这一类型项目的核心能力正是希马精神的特质,他们拥有一个全心专注投入,且在项目竣工之前永不松懈的团队。

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HIMax是安全控制领域的旗舰产品


进军微处理器

回溯公司的历史,1970年之后,希马全方面都以急冲猛进、捷报频传的步伐前进着,但一直都以当时最先进技术为根基。
20 世纪 70 年代,微处理器应运而生,成为当时主宰市场的技术潮流,而希马的工程师又一次展示能力,将这项新技术结合到了自己的系统当中。可编程芯片技术的采用,使得希马第一次将智能化和快速响应速度植入控制器当中,在1986年推出了第一款TÜV认证的可编程安全系统H50。
受惠于摩尔定律,在后来的几年里,信息密度快速增加,技术发展速度也随之水涨船高。可编制控制器已成为全球化先进技术,也构成了希马全线控制器产品的基石。

开辟亚太市场

希马还涉足于天然气市场,并做出了战略性决策,为国际化运营制订了路线。受到新兴的亚洲市场召唤,Bernhard Philipp向马来西亚派遣了Steffen Philipp作为企业代表,这也是Steffen Philipp第一次在公司崭露头角。

从1994~1997年,他在马来西亚成立了地区办事处,随后回国在德国Electoral Palatinate地区任职,并于1999年作为家族第四代担任管理合伙人的职务。在他的领导之下,这个家族企业跃然成为全球化经营者,员工数量从200人增至当前的近800人,营业收入极大增长。客户在哪里,希马就在哪里落足,公司运营范围已经遍及全球。

据他所说,作为一名商业经济学家,他在飞机上渡过了绝大多数时间,因为他将公司国际化视为个人使命。归根结底,他相信自家技术一直处于整装待发的状态,只待一个商机而已。他继续在更多地方增设分支机构,并将新加坡子公司发展成亚太市场的枢纽。如今,公司已在 Brühl(面向德国/奥地利/瑞士以及欧洲和非洲地区)、新加坡、迪拜和休斯敦设立了地区总部。

同时,Philipp也推动企业内部的发展。希马的新品牌标识着重突出了“智能化安全”。据Philipp说,该标识代表着公司得以发展至今的理念,在2018年荣获德国品牌奖。对于他来说,对外沟通是品牌的重要精髓,因此他将自己视为品牌大使。Philipp强调说:“客户将我们视为可靠合作伙伴,相信我们在安全领域的宝贵经验和创新的实力。”

进入轨道交通行业

作为一个品牌,希马正在打入一个与过程行业并驾齐驱的新行业,诸如HIMatrix、HIMax 和 HIQuad这样的控制器产品系列构成了安全网标准设备。轨道交通行业也开始注意到希马的安全控制器产品,行业负责人想要摆脱垄断式的供应结构,而Philipp在这个体系开放时抓住了这个
机遇。

Philipp解释说:“可靠性和安全性在轨道交通行业发挥着同样重要的作用。”这方面的投入绝对值得。如今,来自轨道交通行业的营业收入已经占据总收入相当大的比重,而且还有上升空间,这也是国际化战略的积极反响之一。

现在已有20多个国家的全国铁路网采用了希马的解决方案。2015年,公司创建了轨道交通新业务部门,这也标志着一项合作战略的正式启动,合作的对象包括系统集成商及OEM。

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“安全技术是我们的核心竞争力,我们会永远牢记这一点。”
——Steffen Philipp,希马第四代管理合伙人


永不停歇的技术创新

在20世纪90年代末,希马成为第一家跟进以太网通信技术的公司,开发出了第一个SIL3通信协议。Horch强调道,这项技术仍然属于当今先进技术,仍然是重要的技术标杆。

2008年,在公司成立100周年之际,希马在安全技术创新领域又树立了一座里程碑。HIMax的出现首次实现了在运营过程中进行修改的技术,公司也适时地提出了“安全永不停歇”的口号,并成为了安全系统领域马拉松的领跑者。Horch强调说,当时这项技术具有革命性的跨时代意义,直至今天仍然如此。他解释道,HIMax系列产品是衡量一切安全手段的标尺。

工业4.0曙光初现

在之后的10年间,技术发展步伐继续加速。2011年,“工业4.0”第一次在德国汉诺威工业博览会上被提出。数字化转型和物联网也改变了过程行业。工厂不再自给自足地孤立运行,而是相互连接并与外界世界关联,流程运行越来越自动化。

这样的技术发展也在功能安全方面提出了崭新的要求。黑客对化学和石化行业工厂的攻击已经成为网络安全聚焦的话题之一。而希马已经准做好了进入数字化时代的准备,客户可以从希马购得他们在安全方面所需要的一切产品。

“当前,安全技术已经远超出只保证不间断运行和执行紧急停车的范畴,智能化安全解决方案不仅提供了最高水准的安全性,而且还能将数据转化成与企业息息相关的信息,而这些信息更有可能大幅提升生产设施的生产率和利润率。”Horch这样解释公司所面临的新兴挑战。

应对挑战,希马给出的答案是“智能化安全平台”。2018年,恰逢希马成立110周年,公司首次在阿赫玛展上展示了这一平台。支持这一全新概念的基础是规模可扩展的SIL3解决方案,工厂运营方可以在这一平台上运行从小型单个应用程序,到大型工厂复杂体系架构的所有系统。这一平台与第四代HIQuad系列产品的开发紧密相联,还搭载了自主开发的片上系统技术,但是这样远未达到希马公司完美主义的最终目标。

未来,希马将继续发挥优势,为客户提供所需的智能化安全解决方案,迎接数字化的挑战。

保障未来的联网安全

天然气、化学和石化行业用户将他们的安全托付给希马解决方案,这对希马来说是极大的信任。仅现场安装40 000台这样的数字就充分地说明了这份信任的重量。我们仍然可以期待在未来几年里,希马的专家会带来更喜人的进展。专家们也已经看到,数字化时代对安全解决方案需求量的增长远快于其它时代。无论是谁,只要将功能安全与网络安全相结合,正如希马的工程师所做的,那么他就对未来做好了准备。

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