工業(yè)安全評價方法及確定

徐阿猛，李東明，陳紹杰

(1.華北科技學院安全工程學院，北京東燕郊 101601;2.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局煤礦安全人機重點實驗室，北京東燕郊 101601;3.河北省煤礦災(zāi)害防治重點實驗室，北京東燕郊101601)

1 安全評價方法及分類

安全評價是以實現(xiàn)工程、系統(tǒng)安全為目的，應(yīng)用安全系統(tǒng)工程原理和方法，對工程、系統(tǒng)中存在的危險危害因素進行識別與分析，判斷工程、系統(tǒng)發(fā)生事故、職業(yè)危害的可能性及其嚴重程度，提出工程、系統(tǒng)安全技術(shù)防范措施和管理對策措施的過程［1］［2］。國外也將安全評價稱為風險評價或危險評價，它既需要安全評價理論的支撐，又需要理論與實際經(jīng)驗的結(jié)合，兩者缺一不可。安全評價是從事故發(fā)生的可能性、事故的影響范圍與損失程度等方面入手，運用系統(tǒng)工程的理論去識別、分析和評價固有的或潛在的危險因素。通過安全評價，可以確認企業(yè)當前的安全狀況問題，并有針對性地制定出合適的安全管理決策。

按評價對象的不同階段可分為預(yù)評價、中間評價和現(xiàn)狀評價;按評價方法的特征可分為定性評價與定量評價;按評價原理的區(qū)別可分為概率法和指數(shù)法;按評價內(nèi)容的不同又可分為過去的安全評價、現(xiàn)有工藝過程和生產(chǎn)裝置的綜合安全評價及系統(tǒng)設(shè)計階段的安全評價。

2 安全評價方法

現(xiàn)代工業(yè)常用的安全評價方法很多，不下百余種。筆者從實際出發(fā)，對現(xiàn)代工業(yè)常用安全評價方法及其選擇中應(yīng)注意的問題概述如下。

3.1 定性評價法

定性評價法主要是根據(jù)經(jīng)驗和判斷對生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝、設(shè)備、環(huán)境、人員、管理等方面的狀況進行定性的評價比如安全檢查表、失效模式和后果分析、危險性操作性研究、事件樹分析法、故障樹分析法、人的可靠性分析方法、等都屬于此類［3］。

安全檢查表法就是將大系統(tǒng)分割成若干小的子系統(tǒng)，以提問或打分的形式，將檢查項目列表逐項檢查，避免遺漏，這種表稱為安全檢查表。危險和可操作性研究(HAZOP)以引導(dǎo)詞為引導(dǎo)，找出過程中工藝狀態(tài)的變化(即偏差)，然后分析找出偏差的原因、后果及可采取的對策。雖然危險和可操作性研究技術(shù)起初是專門為評價新設(shè)計和新工藝而開發(fā)的，但是這一技術(shù)同樣可以用于整個工程、系統(tǒng)項目生命周期的各個階段。事件樹分析是用來分析普通設(shè)備故障或過程波動(稱為初始事件)導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性，強調(diào)的是事故可能發(fā)生的初始原因以及初始事件對事件后果的影響，它的每一個分支都表示一個獨立的事故序列。故障樹是一種描述事故因果關(guān)系的有方向的“樹”，它能對各種系統(tǒng)的危險性進行識別評價，既適用于定性分析，又能進行定量分析，具有簡明、形象化的特點，體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性。人員可靠性行為分析是人機系統(tǒng)成功的必要條件，人的行為受很多因素影響，這些“行為成因要素”可以是人的內(nèi)在屬性，也可以是外在因素，盡管有些 PSFS是不能控制的，許多卻是可以控制的，可以對一個過程或一項操作的成功或失敗產(chǎn)生明顯的影響，建議將HRA方法與其他安全評價方法結(jié)合使用。作業(yè)條件危險性評價法是將作業(yè)條件的危險性作因變量(D)，事故或危險事件發(fā)生的可能性(L)、暴露于危險環(huán)境的頻率(E)及危險嚴重程度(C)為自變量，確定了它們之間的函數(shù)式。根據(jù)實際經(jīng)驗，給出了個自主變量的各種不同情況的分數(shù)值，采取對所評價的對象根據(jù)情況進行“打分”的辦法，然后根據(jù)公式計算出其危險性分數(shù)值，再在按經(jīng)驗將危險性分數(shù)值劃分的危險程度等級表或圖上查出其危險程度的一種評價方法［4］［5］。

3.2 半定量評價法

半定量評價法包括概率風險評價方法(LEC)、打分的檢查表法、MES法等。這種方法大都建立在實際經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，合理打分，根據(jù)最后的分值或概率風險與嚴重度的乘積進行分級。由于其可操作性強，且還能依據(jù)分值有一個明確的級別，因而也廣泛用于地質(zhì)、冶金、電力等領(lǐng)域。因化工、煤礦、航天等行業(yè)的系統(tǒng)復(fù)雜、不確定性因素太多，對于人員失誤的概率估計困難，難以應(yīng)用。打分的檢查表法的操作順序同前面所述的檢查表法，但在評價結(jié)果時不是用“是/否”來回答，而是根據(jù)標準的嚴與寬給出標準分，根據(jù)實際的滿足情況打出具體分，即安全檢查表的結(jié)果一欄被分成兩欄，一欄是標準分，一欄是實得分。由于有了具體數(shù)值，就可以實現(xiàn)半定量評價。這種評價計分法是把安全檢查表所有的評價項目根據(jù)實際檢查結(jié)果分別給予“優(yōu)”、“良”、“可”、“差”等定性等級的評定，同時賦予相應(yīng)的權(quán)重(如4、3、2、1)，累計求和，得出實際評價值，即式(1):

式中，fi為評價等級的權(quán)重系數(shù);

g為在總 N項中取得某一評價等級的項數(shù)和;

n為評價等級數(shù)。

依據(jù)實際要求，在最高目標值(N項都為“優(yōu)”時的 S值 Smax)與最低目標值(N項都為“差”時的 S值 Smin)之間分成若干等級，根據(jù)實際的S值所屬的等級來確定系統(tǒng)的實際安全等級。

3.3 定量評價法

定量評價法是根據(jù)一定的算法和規(guī)則對生產(chǎn)過程中的各個因素及相互作用的關(guān)系進行賦值，從而算出一個確定值的方法。若規(guī)則明確、算法合理，且無難以確定的因素，則此方法的精度較高，且不同類型評價對象間有一定的可比性。美國道(DOW)化學公司的火災(zāi)、爆炸指數(shù)法，英國帝國化學公司蒙德工廠的蒙德評價法，日本的六階段風險評價方法和我國化工廠危險程度分級方法，我國易燃、易爆、有毒危險源評價方法均屬此類［6］［7］。

3.3.1 道化學火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法

該方法是對工藝裝置及所含物料的潛在火災(zāi)、爆炸和反應(yīng)性危險逐步推算和客觀評價，其定量依據(jù)是以往事故的統(tǒng)計資料、物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行安全防災(zāi)措施狀況。評價方法及流程如圖1所示:

3.3.2 帝國化學公司蒙德部火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)評價法

帝國化學公司蒙德部火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)評價法又稱蒙德法，是在道化學火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法基礎(chǔ)上補充發(fā)展的評價方法。其應(yīng)用范圍也是化工行業(yè)。帝國化學公司蒙德火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)法計算的指標包括:DOW/ICI總指標、火災(zāi)潛在性的評價、爆炸潛在性的評價(包括內(nèi)部單元爆炸指標、地區(qū)爆炸指標)、毒性危險性評價及總危險性系數(shù)。

該評價方法由物質(zhì)、工藝、毒性、布置危險計算采取措施前后的火災(zāi)、爆炸、毒性和整體危險性指數(shù)，評定各類危險性等級。該評價方法要求評價人員熟練掌握方法、熟悉系統(tǒng)、有豐富的專業(yè)知識和良好的判斷能力。

3.3.3 易燃、易爆、有毒重大危險源評價法

該方法是在大量重大火災(zāi)、爆炸、毒物泄漏中毒事故資料的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，從物質(zhì)危險性、工藝危險性人手分析了重大事故發(fā)生的原因、條件，評價事故的影響范圍、傷亡人數(shù)和經(jīng)濟損失后得出的。該方法提出了工藝設(shè)備、人員素質(zhì)以及安全管理3大方面的107個指標，組成評價指標集。該方法采用的數(shù)學評價模型為式(2):

式中，(B111)i為第 i種物質(zhì)危險性的評價值;

(B112)j為第 j種工藝危險性的評價值;

Wij為第j種工藝與第i種物質(zhì)危險性的相關(guān)系數(shù);

B12為事故嚴重度評價值;

B21為工藝、設(shè)備、容器、建筑抵消因子;B22為人員素質(zhì)抵消因子。該方法用于對重大危險源的風險評價，能較準確地評價出系統(tǒng)內(nèi)危險物質(zhì)、工藝過程的危險程度、危險性等級，較精確地計算出事故后果的嚴重程度。

4 安全評價方法的確定

任何一種安全評價方法都有其適用條件和范圍［7］。在安全評價中如果使用了不適用的安全評價方法，不僅浪費工作時間，影響評價工作正常開展，而且可能導(dǎo)致評價結(jié)果嚴重失真。因此，在安全評價中，合理選擇評價方法是十分重要的。

4.1 安全評價方法選擇應(yīng)注意的問題

1)在選擇安全評價方法之前，應(yīng)該充分分析并熟悉被評價系統(tǒng)的內(nèi)容及構(gòu)成特點，掌握足夠多的安全評價方法，并充分了解各種安全評價方法的優(yōu)缺點、適應(yīng)條件和范圍，準備好充分的資料，供評價方法選擇時參考和使用。

2)安全評價方法應(yīng)該適應(yīng)被評價的系統(tǒng)。被評價的系統(tǒng)可能是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，各子系統(tǒng)評價的特點可能有所不同，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)和子系統(tǒng)、工藝、裝置的特點，選擇與之相適應(yīng)的安全評價方法。

3)安全評價方法與被評價系統(tǒng)的初值和邊值條件應(yīng)互相協(xié)調(diào)一致。即可信的安全評價結(jié)果，必須建立在真實、合理和系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上，被評價的系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供所需的系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)和資料。

4)所選擇的安全評價方法應(yīng)該能夠提供所需的針對性強、準確性高的評價結(jié)果。由于評價的目的不同，需要安全評價提供的結(jié)果可能是危險危害因素識別、事故發(fā)生的原因、事故發(fā)生概率、事故后果或系統(tǒng)的危險性等。只有安全評價方法能夠給出所要求的結(jié)果才能被選用。

5)在滿足安全評價目的、能夠提供所需的安全評價結(jié)果的前提下，應(yīng)該選擇計算過程最簡單、所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)最少和最容易獲取的安全評價方法。使安全評價工作量和要獲得的評價結(jié)果都是合理的，不要使安全評價出現(xiàn)無用的工作和不必要的麻煩。

4.2 安全評價方法的選擇過程

在選擇安全評價方法時，應(yīng)首先明確通過安全評價要達到的目標，即通過安全評價需要給出哪些、什么樣的安全評價結(jié)果。然后詳細分析被評價的對象，明確被評價的對象能夠提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝和其他資料。最后，在充分收集安全評價方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)安全評價要達到的目標以及所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，選擇適用的安全評價方法。在工業(yè)生產(chǎn)實際中，安全系統(tǒng)是一個多目標、多準則、多因素、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，注意應(yīng)用模糊綜合評判、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)風險評價和灰色系統(tǒng)評價等新理論新技術(shù)［8－10］。

一般可按圖2所示的步驟選擇評價方法。

圖2 安全評價步驟

5 結(jié)論

解決工業(yè)生產(chǎn)中的安全問題要確定選擇理論完善、針對性好、可靠性強和操作容易的系統(tǒng)評價技術(shù)和方法，要注意消化吸收國內(nèi)外科學實用方法，不要一味的求新，要根據(jù)安全系統(tǒng)的復(fù)雜性考慮多種方法綜合評估，或把不同方法結(jié)合起來。研制與開發(fā)行之有效的安全評價系統(tǒng)，從而在生產(chǎn)過程中有效地預(yù)防事故發(fā)生，減少財產(chǎn)損失和人員傷亡。生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)有的安全狀況、動態(tài)分析以及生產(chǎn)安全性未來科學、準確的預(yù)測，是安全評價理論與技術(shù)研究的重要內(nèi)容，也是安全管理過程必須解決的課題。應(yīng)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學、計算機科學、非線性系統(tǒng)理論等對安全評價理論和應(yīng)用進行系統(tǒng)的研究，對改善生產(chǎn)安全狀況、促進工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。

［1］ 羅云，樊運曉，馬曉春.風險分析與安全評價［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2004

［2］ 王偉林.安全評價方法綜述［J］.煤，2014(2):56－57.

［3］ 汪元輝.安全系統(tǒng)工程［M］.天津:天津大學出版社，1999.

［4］ 吳宗之，高進東，張興凱.工業(yè)危險辨識與評價［M］.北京:氣象出版社，2002.

［5］ 石永國，傅忠清，鄭敏.LEC評價法在非煤礦山安全評價中的應(yīng)用［J］.黃金，2009，30(9):33－36.

［6］ 鄭艷瓊，王忠波，王冰.火災(zāi)安全評價方法研究［J］.武警學院學報2007，23(2)42－47.

［7］ 王小群，張興容.淺述工業(yè)企業(yè)常用的安全評價方法［J］.上海應(yīng)用技術(shù)學院學報，2003，3(1):62－64.

［8］ 田宏霞，鄭雙忠，吳穹.企業(yè)安全性評價模糊數(shù)學方法研究［J］. 工業(yè)安全與環(huán)保，2003，29(3):41 －43.

［9］ 陳林杰.系統(tǒng)安全指標灰色——馬爾柯夫預(yù)測模型及其應(yīng)用［J］. 工業(yè)安全與防塵，1996(1):31－34.

［10］ 田水承，李華，陳勇剛.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的掘進面瓦斯爆炸危險源安全評價［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2005，33(3):19－21.