Alarm Management – the strategy and process of striving for a well-managed operation

Загрузить (1.1 MB)

Chris Bamber, Yokogawa Middle East & Africa B.S.C.(c)


Maintaining a safe and stable plant is the objective of everyone involved in the manufacturing process. As Peter Drucker once said, "A well-managed plant is silent and boring," but it actually takes a lot of work and effort to ensure this is the case.

Alarm management in the plant is not just another project that gets executed, but it is a philosophy, a way of life just like safety. We don't ever enter the process area without wearing PPE, so why work in an environment where there is no strategy for alarm handling? The alarm management system is one of the most important aspects of the plant and, like everything else, it must be maintained to meet the ever-changing needs of the plant.

In the early days of control systems, before the Distributed Control System (DCS) became commonplace, configuration of alarms used to be done through mechanical means with annunciators, light boxes, etc. Now with the advent of the DCS, the cost of making extra alarms available has significantly reduced as it can be mostly done by software. However, the operator still becomes overwhelmed with unnecessary alarms if the control system design is not approached correctly.

To fully understand the purpose of the alarm management system, we must look at the basic meaning of what an alarm actually is.

  • Anything that requires an operator to take an action to maintain safety and integrity of the process
  • An alarm is designed to prevent or mitigate process upsets and disturbances

Most alarm problems exist because the above criteria are not met. Understanding this definition is key to implementing a successful alarm management system. Alarm rationalization is a process of optimizing the alarm system for safe operation by reducing the number of alarms, reviewing their priority, and validating their alarm limits. By undertaking such steps, we help reduce the workload of the operators and promote a safer working environment within the plant, and when a plant upset does occur, more visibility is available on the alarms that really matter.

As highlighted previously, alarm management is not just a project that has a start and end date; it's a continuous cycle. Once the alarm system has been reviewed and improvements have been identified, we must check that controls are in place to ensure the alarm system remains functional. The key  is to ensure that the system is continuously monitored and any changes are fully documented. It is essential that any initiatives regarding alarm management have management support available, otherwise little improvement will be made in reducing the alarm counts and improving overall safety and improvement in the process.

Alarm Management


Seven Key Steps for Alarm Management

There are seven key steps for alarm management. Rationalization is one of those critical steps. 

  1. Alarm Philosophy Creation
    The alarm philosophy document is critical and, without it, there can be no way to implement a successful alarm management system. This document forms the basis of the overall design guidelines and will record all the expected KPIs that will be used to measure the success of the alarm management system.  The alarm philosophy should also cover the design of the interface to the operator so the graphics are clear and upsets are easy to spot etc.
  2. Alarm Performance Benchmarking
    To measure the success of any alarm management system, we must know how big the alarm problem is that is currently being experienced. How many alarms are being generated per day, how many alarms does the operator handle on an hourly basis, what are the deficiencies we currently have in the control system? These are all valid questions and benchmarking is the starting point.  Perhaps even performing a HAZOP-like study at this stage would be advantageous.
  3. Bad Actors Resolution
    Most alarms in the control system come from relatively few sources, and checking these and fixing them will make a big difference to the overall alarm count. Reviewing the Top-10 list helps to keeps it under control. Yokogawa's Exaquantum/ARA software can provide this list on a daily basis by email or, by using Yokogawa's Exaplog alarm/event analysis tool, we can manually extract the bad actors.
  4. Documentation/Rationalization
    The most important step of the alarm rationalization process is to ensure that each change is documented and the alarm changes comply with the alarm philosophy. Alarms can be eliminated completely by re-engineering in the DCS or adopting suppression techniques.  
  5. Audit/EnforcementAlarm Management Steps
    Once the rationalization is done, the hard work is not over! Without proper change management controls in place the alarm system will slip back into its old ways. Consider adopting a Management of Change (MOC) approach to the alarm system to ensure all changes are tacked. Exaquantum/AMD can also help by identifying changes to the alarm settings and, if required, the optimal settings can be enforced automatically.
  6. Real Time Alarm Management
    For day-to-day operations, we should adopt alarm management techniques that will support rather than hinder the operator by providing Alarm Shelving, state based alarming or other alarm suppression technologies.
  7. Control & Maintain Performance
    Continued compliance to the alarm philosophy is crucial by continuously monitoring the alarm KPIs and making any required changes through a MOC type procedure. Nominate an "alarm champion" that will oversee and manage day-to-day issues. Remember that alarm management is not a one step process.


Alarm Rationalization: Finding the Bad Actors

Before Alarm Rationalization TableA general approach of alarm management and the steps required to implement a successful alarm management strategy was addressed in Part 1. Now, we explore the concept of alarm rationalization. As discussed earlier, the best starting point is to look at how big of an alarm problem we actually have. We can also use this as a baseline to track progress for the future. The first item to address is our "bad actors." That is the alarms that are causing the most issues within the process. Eliminating the top ten of these alarms will make a big improvement in the overall alarm count in a short period of time.  The bad actors can be obtained easily by using Yokogawa's alarm/event analysis software tool, Exaplog, or its alarm reporting and analysis software, ExaquantumARA. These tools should be run and the results reviewed on a regular basis.  In Exaplog, a report can be manually run when needed, and in ARA, a report can be generated automatically and sent via email.  The bad actor list in the table on the left is an example of a plant before alarm rationalization was started.

The alarm counts for the first three tags in this list were exceptionally high and were all found to be caused by an input open (IOP) error, which in most cases is related to a communication issue in the field, a hardware issue with the transmitter itself, or possibly an incorrect alarm threshold setting.

In this case, all of the concerned transmitters were connected to a faulty fieldbus segment. Replacing a fieldbus component cleared the problem and suddenly there were no more alarms. This immediately made a big impact on the alarm count.

The following table can be used as a general reference for help in troubleshooting different alarm types in a Yokogawa CENTUM system.

Reference for Troubleshooting Alarms Table

Alarm by Condition

It is always best to remember that just because the alarm count is high for a particular tag, there may be a logical explanation for it, and the tag should not just be suppressed because it's a nuisance to the operators. This first stage of alarm rationalization is called "Fundamental Nuisance Alarm Reduction" (FNAR).

Running a report for the bad actors and displaying the condition is recommended, as it can be filtered for the different conditions, plant areas and even down to an individual unit.

Alarm by Condition

After looking at the bad actors we can also look at the "chattering alarms." The EEMUA#191 alarm standard specifies that a chattering alarm is a tag that goes into alarm and normal again more than five times in a 60-second period. In most cases, these chattering alarms could be caused by incorrect alarm limits.  As part of the rationalization, the chattering alarms should be looked at closely and the limits reviewed accordingly.

Familiarization with the EEMUA#191 guideline and the ISA18.2 standard are important to understanding alarm rationalization, alarm management and the key performance indicators. The EEMUA#191 guideline is a detailed specification of alarm management and goes down to the detail of providing guidance of how DCS mimic displays should look and what type of furniture to use in the control room to make the operators more comfortable during their shifts. All Yokogawa alarm management based products were initially based on the EEMUA#191 guideline and are being applied to the ISA18.2 standard.  In the ideal world, EEMUA#191 recommends no more than one alarm per operator every 10 minutes. That would be  quite an achievement and is a rare occurrence. A big difference can be made the bad actors list; to identify them, and eliminate them. Making the review of the bad actors list part of the daily activities is a work process well worth the effort. Otherwise, your effort will be wasted and soon those alarms will be coming back again!


  • Petrochemical

    Petrochemical companies’ needs are extremely diverse. To come out ahead in today’s highly competitive marketplace, producers are striving to improve quality and productivity. Yokogawa provides tailor-made solutions for these needs based on its long and wide-ranging experience in this field.

    Узнать больше
  • Апстрим/Добыча-Транспортировка

    Добывающая промышленность включает в себя морскую и наземную деятельность, включая автоматизацию устья скважины, фракционирование, заканчивание и разделение для извлечения и подготовки подземной или подводной сырой нефти и природного газа.

    Поскольку нефть поднимается на поверхность, она должна быть отделена перед транспортировкой. Первичная и вторичная стадии разделения обычно распределяют поток газа, поток воды и поток нефти в трехфазном разделении. Для перекачки газа требуется трубопровод и может включать процесс фракционирования на стадии до транспортировки. Жидкости могут быть помещены в резервуары или трубопроводы и отправлены на переработку, что требует точных измерений уровня.

    Узнать больше
  • Нефтегазопереработка

    В последние годы отрасль нефтегазопереработки сталкивается с возрастающим числом проблем. К таким проблемам относятся изменение характеристик перерабатываемого сырья, старение технологических установок и оборудования, рост стоимости энергоресурсов, нехватка квалифицированных операторов, способных безопасно и эффективно управлять НПЗ, а также постоянно меняющиеся требования рынка и потребителей.

    На протяжении долгого времени компания Yokogawa сотрудничает со многими компаниями из перерабатывающей отрасли промышленности, предоставляя промышленные решения, направленные на решение таких вызовов и проблем. Решения VigilantPlant компании Yokogawa помогли владельцам предприятий добиться максимальной прибыльности и устойчивой безопасности на их предприятиях.

    Узнать больше
  • Нефтепереработка

    На постоянно меняющемся рынке нефтеперерабатывающие заводы рассматриваются не только как единицы переработки сырой нефти, но и как центры прибыли. В то же время существует острое осознание необходимости обеспечения безопасности на таких объектах. Комплексное производственное решение, которое включает в себя производственное и календарное планирование, управление и контроль, необходимо для достижения долгосрочных целей по прибыльности, эффективности и защите окружающей среды. Обладая многолетним опытом в области автоматизации, Yokogawa может предложить вам доступные комплексные решения для повышения работоспособности и более чистого мира.

    Узнать больше
  • Нефтехимия

    Потребности нефтехимических компаний весьма разносторонни. Для того, чтобы выйти на первые места на сегодняшнем высоко конкурентном рынке, производителя постоянно стремятся улучшить качество и производительность. Компания Yokogawa обеспечивает индивидуальные решения для таких потребностей в отрасли на основе своего долго и разнообразного опыта в ней.

    Узнать больше
  • Нефть и газ

    Компания Yokogawa обладает богатым опытом во всех сферах нефтегазового бизнеса: от морских и сухопутных сооружений до трубопроводов, терминалов и глубоководных операций. Мы предлагаем решения, которые повышают безопасность, обеспечивают точную и надёжную эксплуатацию и увеличивают эффективность предприятия.

    Узнать больше
  • Применения в морских условиях (FPSO, FLNG и FSRU)

    Для проведения морской разведки и добычи требуется обеспечение максимальной работоспособности в суровых условиях. На объектах, эксплуатируемых как с обслуживающим персоналом, так и с режимом работы по безлюдной технологии, необходимы надёжные интегрированные системы управления и безопасности (ИСУБ) с расширенными возможностями дистанционного мониторинга. Компания Yokogawa обладает самыми современными технологиями и обширным опытом реализации проектов в морских условиях любого масштаба и уровня сложности автоматизации.

    Узнать больше
  • Трубопровод

    Правильный выбор средств управления и приборной обвязки трубопроводов может сыграть решающую роль в эффективности и прибыльности этих активов. Компания Yokogawa имеет специализированные решения и технологии, позволяющие оптимизировать все элементы трубопровода, включая компрессоры, клапаны, насосы, а также парки промежуточных резервуаров и объекты распределения.


    Узнать больше
  • Химическая промышленность

    Химические производства применяют периодические и непрерывные технологические процессы производства, каждый из которых имеет свои особые требования для систем управления. Непрерывному технологическому процессу требуется надёжная и стабильно работающая система управления, защищающая от внеплановых остановов, в то время как для периодических процессов более важна гибкость организации партий, возможности внесения корректировок в рецепты и формулы. Для обоих типов процессов одинаково важно вести управление с поддержанием требуемого качества и способность управлять не рутинными операциями. Имея в наличии обширный послужной список и богатое портфолио проектов, а также опытных системных инженеров и обширную сеть поддержки по всему миру, у компании Yokogawa имеются решения для всех видов таких систем.

    Узнать больше

Related Products & Solutions

  • Анализ сигнализаций (Exaplog)

    Новый пакет для анализа событий Exaplog упрощает количественный анализ проблем в журнале событий РСУ. Чередуя анализ с настройкой параметров сигнализации и последовательностей операций, предприятие может непрерывно повышать эффективность работы.

    Узнать больше
  • База данных аварийных сигналов (Exaquantum/AMD)

    На основе стандартов ANSI/ISA-18.2-2009 и EEMUA 191, AMD оказывает поддержку действиям руководителей участков и инженеров-технологов по контролю и отслеживанию поведения уставок сигнализаций, в рамках реализации программ по рационализации и документирования сигнализаций.

    Узнать больше
  • Рационализация аварийных сигналов

    Эффективное управление аварийной сигнализацией обеспечивает четкое представление об условиях эксплуатации и выявляет скрытые причины возникновения ненужных простоев технологического оборудования. 

    Узнать больше
  • Система отчетности и анализа аварийной сигнализации (Exaquantum/ARA)

    Операторы пульта на производстве не редко сталкиваются с сильным наплывом сигнализаций, сообщений об отклонениях и не могут своевременно реагировать на них, чтобы предотвратить инциденты, связанные с безопасностью и угрозами окружающей среде, а также внеплановые остановы участков и поломки оборудования. Плохо реализованная система управления сигнализациями, приводящая к появлению излишнего числа сообщений и сигнализаций, нередко способствует систематическим пропускам поступающей информации, что входит в привычку.

    Узнать больше
  • Распределенная система управления (РСУ)

    Наша распределенная система управления (РСУ) обеспечивает автоматизацию и управление промышленными процессами и улучшенную производительность бизнеса. Более 10 000 заводов поручают компании Yokogawa DCS выполнить свои производственные задачи

    Узнать больше
  • Управление сигнализациями

    Программные решения, помогающие снизить риски и повысить безопасность эксплуатации технологических установок благодаря правильно настроенной системе управления сигнализациями

    Узнать больше

Have Questions?

Contact a Yokogawa Expert to learn how we can help you solve your challenges.