当前，新技术发展迅速，5G、大数据、人工智能、物联网、智能制造、工业互联网等领域的发展日新月异；另一方面，在新工业形态下，安全需求发生了很大的变化。采用何种手段来适应环境的改变，使新技术在安全框架下能发展和有效使用，是业内一直在探讨的问题。

　　机械工业仪器仪表综合技术经济研究所功能安全中心主任、教授级高工孟邹清长期从事功能安全相关的标准、技术与应用研究和工程实践。她在“2020工业安全大会（ICSISIA青年科技论坛）”上表示，安全控制系统的发展方向需要从新技术应用领域与新技术安全两个方面考虑。

　　安全控制系统的发展历程

　　安全是工业永恒的话题，安全一体化是新一代工业安全控制系统发展的必然方向。

　　2016年4月19日，习近平主席在专题讲话中指出，网络安全和信息化是相辅相成的。安全是发展的前提，发展是安全的保障，安全和发展要同步推进。

　　孟邹清指出：“新技术赋能安全工业保障的方法和要素其实有很多，将数字化、网络化、智能化技术与安全控制系统相融合，构建新一代工业安全控制系统，是降低新工业形态下安全生产风险的有效手段。”

　　在当前阶段，她认为，应主要确保网络信息安全防护在工业侧的落地，与安全管控有机融合，“构建功能安全和信息安全一体化融合的工业安全控制系统是一个很好的方向”。

　　有别于普通工业控制系统，安全控制系统是工业安全保障的一道重要防线。主要用于当危险偏离发展到预设阈值时，会将保护对象导入到安全状态，这是安全控制系统有别于普通工业控制系统的一个特征。典型系统包括紧急停车系统、连锁保护系统、锅炉保护系统、AGV的避让系统等。

　　而安全控制系统的发展，主要依赖于逻辑控制单元的发展。孟邹清指出，安全控制系统经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的一个过程。

　　从最开始简单的继电器安全保护到固态电路逻辑系统，再到以微处理器为核心的安全控制系统，新技术不断地出现突破。

　　但是，同时也带来了新的问题——安全控制系统执行的可靠性、不确定性和难以保证的特性，以及不同行业的安全要求也不同，导致了安全设备的产业化和规模化应用受限。

　　功能安全系列标准的创新

　　2000年5月，国际电工委员会正式发布了IEC61508标准——《电气/电子/可编程电子、安全系统的功能安全》，标志着具有功能安全、完整性能力的安全仪表控制系统走上历史舞台。孟邹清指出，功能安全系列标准主要包含几方面的创新。一是提出了安全仪表功能的概念，二是建立了安全仪表功能的全生命周期模型。同时还研究建立出安全完整性的指标级，比如安全完整性等级SIL，PFD、PFH等系列指标，并构建起功能安全管理体系。

　　“以及将传感和执行部分纳入到安全控制系统范畴，做了一个往前及往后的延伸。”她分析道。

　　不过，面对当前的新形势与新问题，国内外相关机构正在着手开展一系列安全应用方面新技术的研究，如多核处理器、人工智能的安全应用、形式化方法安全应用，面向对象编程的安全应用以及功能安全、信息安全的协商应用等。

　　基于此，孟邹清指出，安全控制系统的发展方向需要从两个方面考虑。一是新技术应用领域，比如管理壳、数字孪生等技术在安全控制领域的应用；二是新技术的安全，在当前阶段主要包括功能安全和网络信息安全。

　　“新一代工业安全控制系统的实现路径有很多种。其中一种是采用安全管理壳，将实体安全设备做一个全数字化的映射，也是所谓的‘数字孪生’，实现物理世界到数字世界的转移。”

　　在通信方面，数字世界中的安全设备与安全站之间、安全站与安全站之间，以及安全设备、安全站与云、边、端的通讯都应有专用的工业互联网安全通信。而在物理实践中还是使用传统的安全总线，这就需要融合考虑功能安全和信息安全的问题。

　　另外，不可避免会存在安全和非安的控制功能同时存在的情况。孟邹清说：“就是安全侧可以向非安全侧发送信息，而不能反向。而且，安全通信和非安通信应该保证无扰的隔离。”

　　新一代安全控制有望实现真正的闭环

　　而从另外一个视角分析新一代工业安全控制系统，机器视觉、语音识别、射频技术等新技术的发展使得对人、机、料、法、环、信等智能工厂全要素的安全状态信息进行实时感知和采集成为了可能，这也打破了传统的安全控制只有温度、压力、流量、业位、速度、位移等参数感知的限度。

　　孟邹清表示：“用智能化、自动化的手段实现安全控制，其范围就大大的增加。如果研究实现，数字化的应设、安全建模，基于大数据的一体化分析和优化决策等对安全风险的掌控精度和深度也将大大增加。”

　　她指出，如果再解决远程和复杂算法的实时可靠性、信息下行等安全性问题，那么新一代安全控制将实现真正的闭环。“这时基于工业互联网的安全控制，也就是安全一体化系统才算是真正意义上的实现。”

　　路是一步一步走的。孟邹清与团队总结历史经验，结合已有的研究成果，并联合工控领域的安全龙头企业、院所和机构，共同推出了《智能工厂安全控制要求》标准，已于去年10月份发布，并在今年5月正式实施。

　　“这个标准主要是规范了在智能工厂中如何采用信息化的手段，对人、机、料、法、环、信等要素进行安全管控。这个‘信’主要指的就是信息，那么对应的就是信息安全的管控。‘环’其实也包括了网络空间环境。这只是我们迈向新一代安全控制系统的一小步，却是不可或缺的一步。”

　　孟邹清建议，在当前技术发展的状态下，技术领先的企业可以实现或者“跳一跳”实现到某一种程度，“这是我们的一个期望”。

　　此外，孟邹清团队还开发出基于功能安全和信息安全的过程工业智慧安全管理系统，实现了工业安全风险的实时检测、动态分析和预测，以及基于互联网云平台的远程控制功能。在北京亦庄已建设完成了智能制造安全一体化实验验证平台，用于开展相关的技术研究和验证。