（来源：中国应急管理）

转自：中国应急管理

摘要：本文聚焦化工自动化“零手操”悖论，分析其形成与表现。基于化工自动化存在的人机协调问题，指出人在人机协同中的核心地位，提出提升设备可靠性与智能化、明确人机职责边界；重塑人员能力，强化“五懂五会五能”培训；规范KPI与变更流程；构建动态人机分工的智能人机协同模式等对策。文章强调，需平衡自动化提效与人员能力保留，实现化工行业安全与发展双赢。

一、引言

在工业4.0浪潮的推动下，自动化技术以前所未有的速度在各个领域渗透。“零手操”作为自动化发展的理想化目标，代表着生产过程无需人工干预，即可实现高效、稳定运行的极致状态。在我国化工行业，自动化同样被寄予厚望，期望借此提升生产效率、降低安全风险。

然而，在实际应用中，“零手操”却陷入了悖论。一方面是，自动化系统凭借高度集成的设备与算法，大幅提升了生产效率与标准化程度；另一方面是过度依赖自动化和刻意设定KPI（关键绩效指标）所引发的潜在风险逐渐暴露，仪表设备故障、随意变更、异常工况下的处置困境等问题，使得“零手操”的可靠性受到严重挑战。

与此同时，“人是最不安全的因素”这一观点被反复强调，而自动化系统对人员能力要求的改变，进一步加剧了人机协同的复杂性。对于化工行业而言，重新审视自动化时代的人机协同关系，提升系统可靠性，成为关乎行业安全与可持续发展的重要课题。

二、“零手操”悖论的形成与表现

（一）设备可靠性与“零手操”的矛盾

在化工行业，自动化系统中设备的可靠性是实现“零手操”的关键支撑。智能化控制通过对生产过程的精准掌控与高效协同，让“零手操”具备可行性。从理论上讲，先进的传感器、智能控制系统和精密的机械装置能够替代人工操作，减少人为失误导致的生产偏差与安全隐患。基于大数据与机器学习的异常工况预测系统，可识别传统人工难以察觉的隐性风险。然而，现实中的设备并非绝对可靠，在实际场景中，智能化操作也面临多重限制。

化工企业在生产过程中，复杂的生产工况、设备长时间连续运行，自动化系统的传感器、执行机构可能因高温、腐蚀等因素出现数据偏差，导致控制系统误判或误动作。在一些大型化工企业中，由于常出现传感器故障，误将实际反应温度反馈错误，使得控制系统按照错误数据继续运行，最终导致反应失控的风险增加。一旦设备出现故障，而系统又缺乏有效的人工干预，原本期望的“零手操”高效运行模式反而可能引发严重的生产事故。

此外，化工生产中的异常工况远多于理论假设的稳态工况。例如，在煤制甲醇装置中，原料煤的成分（如灰分、硫分、挥发分）会随采购批次波动，导致气化炉内反应状态呈现非线性变化。即使在智能化的控制系统中预设多套工艺参数方案，但面对煤质突然变差、气化炉结渣的复合故障时，预设方案往往无法快速匹配最优解决方案。

（二）人员能力要求变化带来的困境

自动化系统的普及，不仅降低了对操作人员常规操作技能的要求，更直接导致其应急处置能力的退化。以往熟练工人通过长期实践积累，才能掌握的“异常工况判断、紧急停机操作、故障溯源排查”等重要应急技能，如今因“零手操”模式下的被动监控而逐渐流失。操作人员日常只需盯着屏幕参数、点击鼠标确认，无需主动干预工艺过程，对温度骤升如何泄压、物料泄漏如何封堵、系统死机如何手动重启等异常工况的处置，仅停留在理论培训层面，缺乏实践经验。

这种能力退化在化工生产中尤为致命。化工工艺反应具有高温高压、易燃易爆、有毒有害的特点，异常工况的黄金处置时间往往只有几分钟甚至几十秒。一旦人员应急能力不足，极易错过最佳时机，酿成灾难性事故。

近些年，随着化工产业往中西部转移，人员短缺和素质不高问题突出。这些项目承接地区大多发展水平相对落后，部分项目转移过去后，与之相匹配的从业人员并没有转移过来。从业人员文化水平偏低，对自动化系统原理、设备运行机制，以及工艺流程的学习和理解能力有限。在面对异常情况时，其更难以做出准确判断和有效处理。自动化水平提升后，维护人员短缺和能力不足，造成仪表设备维护保养不到位，存在可靠性下降现象。

此外，自动化系统的“过度保护”模式也加剧了人员应急能力的退化。一些化工企业在自动化系统设置了“一键紧急停车”（ESD）功能，初衷是简化应急操作，但实际运行中，操作人员无论遇到何种异常，都习惯性启动ESD，却不知晓“非必要紧急停车”可能导致的次生风险——如高温物料在管道内凝固、反应釜内残留物料发生剧烈分解等。这种依赖ESD却不知后果的现象，正是自动化时代人员应急能力退化的典型表现。

（三）“零手操”KPI 指标驱动下的系统变更风险

部分企业将“零手操”作为核心考核指标，制定明确的“零手操”KPI，并定期对各下属单位开展操作次数评比。为在评比中取得优势，部分单位无视设备系统的设计理念，通过多种不规范方式随意变更系统设置，以降低人工操作记录次数，却未对变更行为的潜在风险进行有效识别与管控，直接造成安全风险失控。

常见的变更手段主要包括三类：一是放大操作指标范围。例如，将反应温度的正常控制区间从±5℃扩大至±15℃，使原本需人工干预的轻微参数波动被纳入“正常范围”。这虽减少了操作次数，但大幅增加了反应过程的不确定性。二是调整报警区间。刻意提高报警阈值或延迟报警触发时间，导致设备异常初期的预警信号被屏蔽，操作人员无法及时察觉潜在故障。三是新增程序控制模块。在未经过充分论证与测试的情况下，擅自增加自动化程序替代人工操作，破坏了原系统的逻辑闭环与安全联锁。

为降低人工操作次数，满足“零手操”要求，某化工企业加热炉岗位频繁对顺控程序进行调整，过度依赖新增的程序控制功能。在修订操作规程时，遗漏了“停车炉膛惰性气体置换”这一关键操作要求。当某次系统突发程序故障需切换至手动停车时，操作人员未进行惰性气体置换便直接切断燃料供应，导致炉膛内残留可燃气体与空气混合，遇高温引发闪爆。此类因KPI驱动的违规变更，不仅违背了自动化设计的安全初衷，更将生产系统推向高风险境地。

三、人为因素的再审视

（一）正视“过度依赖自动化导致的能力退化”问题

“人是最不安全的因素”这一观点在自动化时代具有严重的片面性——它将事故责任简单归咎于人的失误，却忽视了“自动化系统设计缺陷导致人为失误”这一可能性。在化工行业，绝大多数因人员工艺异常处置不当引发的事故，是否也存在“自动化剥夺了人提升应急能力的机会”的因素值得深思。

虽然人为失误确实可能导致生产事故与系统故障，但人同时也是自动化系统的设计者、开发者与维护者。人的创造力、判断力与应变能力是自动化设备所无法替代的。

在面对复杂多变的生产环境与未知的异常情况时，人的经验与智慧往往能够发挥关键作用。例如，在一些突发的自然灾害或极端工况下，自动化系统可能因外部条件的剧烈变化而陷入瘫痪，此时只有依靠人的主观能动性，才能制定出合理的应急方案，最大限度减轻损失。

（二）人在人机协同中的核心地位

在人机协同系统中，人为因素始终处于核心地位。自动化设备的运行目标、规则与策略都是由人设定的，其本质是人的意志与智慧的延伸。即使在高度自动化的生产环境中，人依然需要对系统进行监控、管理与优化，尤其是在“零手操”KPI的制定与自动化系统变更的管控中，人的决策直接决定了系统的安全边界。

在化工生产中，企业根据市场需求、原料供应等情况，需要操作人员对自动化生产系统的运行目标进行调整，主导设备之间的交互与协作。通过合理的人机界面设计、有效的沟通机制和科学的任务分配，能够充分发挥自动化设备的优势，并能及时发现设备运行中的潜在问题，进行优化调整。在面对复杂的化工工艺时，人的经验和判断力能够更好地协调设备之间的协同工作，保障生产过程的稳定与安全。因此，强化人在人机协同中的核心地位，是实现自动化系统可靠运行的关键。

四、自动化时代人机协同可靠性对策

（一）提升设备可靠性与智能化水平

为打破“零手操”悖论，首先需要进一步提升设备的可靠性与智能化水平。在设备设计阶段，应采用冗余设计、故障预测与健康管理（PHM）技术，增强设备的容错能力与自我诊断能力。同时，推动设备的智能化升级，使其具备更强大的自适应能力，能够在一定程度上自主应对复杂工况与异常情况，降低对人工干预的依赖。

另外，在自动化、智能化系统设计时，要以操作可靠性为核心，根据不同场景的工况复杂度、风险等级等条件，精准划分自动化系统、智能模块与人工操作的职责边界，避免权责模糊导致的响应滞后或操作冲突。针对简单、重复性工况，可加大智能化投入，以实现全流程自主运行。针对高复杂度、高不确定性的工况，则需审慎评估智能化覆盖能力。若自动化系统无法完全满足安全操作需求，必须强制保留人工干预的核心环节与操作权限。

（二）重塑人员能力结构

针对自动化系统对人员能力要求的变化，需要重塑操作人员的能力结构。一方面，加强操作人员对自动化系统原理、设备运行机制和工艺流程的深入学习，培养其系统思维与故障分析能力，提高其在紧急情况下的快速反应与处置能力。另一方面，企业要注重培养操作人员的创新能力与问题解决能力，鼓励其在日常工作中发现自动化系统存在的问题，并提出改进建议。此外，还应加强操作人员的团队协作能力培养，使其能够在复杂的人机协同工作中，与其他人员、设备和系统进行高效沟通与配合，共同保障生产系统的稳定运行。

从行业整体人员素质提升角度出发，企业应把从业人员特别是一线操作人员的教育培训落到实处，强化“五懂五会五能”（懂工艺技术、懂危险特性、懂设备原理、懂法规标准、懂制度要求，会生产操作、会异常分析、会设备巡检、会风险辨识、会应急处置，能遵守工艺纪律、能遵守安全纪律、能遵守劳动纪律、能制止他人违章、能抵制违章指挥）培训。政府监管部门要重视企业从业人员素质不够、能力不足的问题，关注企业岗位人员配置、人员能力不足方面的隐患。企业和政府组织开展监督检查时，不能只关注培训的过程记录，更要重视培训是否达到了预期效果，还要注重对企业主要负责人、岗位操作人员真实素质和能力的评估。

（三）规范“零手操”KPI 管理与自动化系统变更流程

针对KPI驱动下的自动化系统变更风险，企业需从制度层面建立全流程管控机制。首先，优化“零手操”KPI设计逻辑，摒弃单一以“操作次数”为核心的考核方式，将系统运行稳定性、异常处置有效性、变更合规率等安全指标纳入考核体系，避免下属单位或部门为追求短期指标而牺牲长期安全。其次，建立严格的自动化系统变更审批流程，明确任何涉及操作指标范围、报警区间、程序控制的变更，必须经过技术论证、风险评估、模拟测试、多级审批四个环节，未经审批的变更一律视为违规操作，严肃追责。

同时，企业需强化变更后的验证与监督。一方面，对变更后的自动化系统进行连续试运行监测，记录关键参数波动与报警响应情况，确认无风险后再正式投用；另一方面，定期开展自动化系统变更“回头看”，核查变更内容是否与审批方案一致、操作规程是否同步更新、操作人员是否掌握变更后的操作要求，避免出现变更脱节问题。

（四）构建智能人机协同模式

构建智能人机协同模式是重构可靠性的核心。企业应建立动态的人机分工机制，根据系统运行状态与任务需求，自动调整人与设备的职责边界。在稳态工况下，自动化系统承担参数调控、常规监测等主要生产任务，而操作人员转为“监督者”，重点关注系统异常信号与设备状态；当出现异常工况时，系统自动触发“控制权转移”，将核心操作权限移交操作人员，并通过声光报警、界面弹窗等方式推送故障位置、历史处置案例等关键数据，辅助操作人员快速决策；完成异常处置后，系统自动恢复稳态控制模式，操作人员回归监督角色，实现人与设备的优势互补，共同保障系统的可靠运行。

同时，利用人工智能、物联网等技术，实现人与设备之间的实时信息交互与深度融合。例如，开发化工生产过程智能辅助决策系统，当生产系统出现异常工况时，该系统能够迅速分析故障数据，为操作人员提供准确的故障诊断结果与处置建议。在化工生产中，当反应过程出现异常时，智能辅助决策系统能够快速分析导致偏离产生的原因，并给出相应的解决措施。

五、结论

“零手操”悖论的核心并非人与自动化对立，而是自动化提升与人员应急能力下降、KPI考核与系统安全底线的双重失衡。对化工这一高危行业而言，自动化能减少常规操作失误，合理设定考核也可推动自动化发展，但忽视其对人员应急能力的冲击，会放大安全风险——系统突发异常时，能力退化的人员难以守住“最后一道防线”，最终引发事故。重构人机协同可靠性，需将“恢复并强化人员应急能力”放在首位。通过场景化培训、认证机制与人机协同演练，帮助相关人员掌握应急技能；优化自动化系统设计，在“高效运行”与“能力保留”间寻找平衡，既发挥自动化优势，也不剥夺相关人员锻炼应急能力的机会；同时规范“零手操”KPI管理，建立“安全－效率”平衡的考核体系，严控系统变更风险。