圖形化HAZOP方法優(yōu)勢(shì)淺析

王 愷

新疆維吾爾自治區(qū)安全科學(xué)技術(shù)研究院

圖形化HAZOP方法優(yōu)勢(shì)淺析

王 愷

新疆維吾爾自治區(qū)安全科學(xué)技術(shù)研究院

圖形化HAZOP技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，能夠解決傳統(tǒng)表格式分析過程中出現(xiàn)信息隱含、信息缺失、閱讀困難、難以表達(dá)事件鏈，存在“分不清、記不全、接不上、看不懂”的問題。 圖形化HAZOP方法的針對(duì)性強(qiáng)，可以清晰描述事件因果關(guān)系，有助于“頭腦風(fēng)暴”的發(fā)揮，獲得完整的危險(xiǎn)劇情。

圖形化HAZOP；優(yōu)勢(shì)；局限性

圖形化HAZOP方法是近期國(guó)際上的熱點(diǎn)，美國(guó)普渡大學(xué)和英國(guó)HAZID公司已進(jìn)行了多年研究，并取得相應(yīng)成果。我國(guó)從2003年開始，吳重光教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在國(guó)家863項(xiàng)目的支持下開展研究與開發(fā)；思創(chuàng)公司開發(fā)了產(chǎn)品化軟件工具CAH[1]。

與所有的表格式軟件不同，圖形化HAZOP方法，一是需要圖形工具支持，二是需要能根據(jù)圖形進(jìn)行推理的推理機(jī)。圖形化HAZOP方法就是在人工分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自動(dòng)推理，得到HAZOP分析結(jié)果。它的特點(diǎn)就是要識(shí)別沿流程傳播的危險(xiǎn)，解決傳統(tǒng)HAZOP分析的局限性問題[4]。

按照一般通行的做法，HAZOP分析完成后，應(yīng)該抽取部分重要的HAZOP分析結(jié)果進(jìn)行保護(hù)層分析（LOPA）。而獲得危險(xiǎn)劇情（危險(xiǎn)傳播路徑）是進(jìn)行保護(hù)層分析的前提。圖形化方法可有效支持獲得完整的危險(xiǎn)劇情，為保護(hù)層分析（LOPA）奠定了比較好的基礎(chǔ)。

1 圖形化HAZOP方法

圖形化HAZOP方法就是采用圖形來表達(dá)HAZOP分析中涉及到的各個(gè)要素，如偏離、原因、后果、安全措施、建議措施、頻度、嚴(yán)重度、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等。除此之外，圖形方式比表格方式多一項(xiàng)，就是“原因－后果”的連接關(guān)系，該項(xiàng)連接可以將HAZOP各個(gè)要素一一分開并建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以表達(dá)復(fù)雜的事故鏈。圖形化HAZOP方法采用圖形的方式記錄HAZOP小組會(huì)議的討論結(jié)果，小組會(huì)議完成后，形成一個(gè)HAZOP分析模型（因果關(guān)系模型），以便于對(duì)HAZOP的各項(xiàng)屬性（原因、后果、安全措施、建議措施、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等）進(jìn)行計(jì)算。它與表格記錄是等效的，但可以解決表格式記錄固有的問題。

傳統(tǒng)方式分析過程：

分析準(zhǔn)備—開會(huì)討論—HAZOP報(bào)告

圖形方式分析過程：

分析準(zhǔn)備—開會(huì)討論—數(shù)學(xué)模型—自動(dòng)推理—HAZOP報(bào)告

2 傳統(tǒng)HAZOP分析結(jié)果表格記錄方式的不足

表格記錄容易出現(xiàn)信息隱含、信息缺失、閱讀困難、難以表達(dá)事件鏈，存在“分不清、記不全、接不上、看不懂”的問題。

2.1分不清

使用表格記錄，在會(huì)后看報(bào)告時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下兩種分不清的情況：

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分不清——頻度、嚴(yán)重度、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是哪一個(gè)事故劇情（即“原因－后果”對(duì)偶）對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

措施分不清——每一條安全措施和建議，不知道是防范哪一個(gè)原因、偏離或者后果，無法準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。這種情況會(huì)有一個(gè)意外的問題：假設(shè)有一個(gè)后果很嚴(yán)重，而導(dǎo)致后果的原因、或者偏離，既沒有現(xiàn)有措施也沒有建議措施，但是這種情況在表格記錄中又看不出來，那么就可能造成HAZOP分析的漏洞。

2.2記不全

傳統(tǒng)的HAZOP使用表格記錄，只記錄原因、偏離、后果。那么就會(huì)出現(xiàn)兩種記錄結(jié)果：一種情況是，沒有找到初始原因和最終結(jié)果，在“原因”和“后果”欄中記錄的是中間事件，即把偏離當(dāng)原因或后果；另一種情況是，記錄了初始原因和最終不利后果，丟掉了中間事件。這兩種情況都沒有找到完整的危險(xiǎn)劇情，如果只看到問題的局部，一方面，安全措施可能識(shí)別不全，不利于提出高質(zhì)量的建議措施；另一方面，如果后續(xù)需要做LOPA分析，還需要重新做特定的HAZOP分析。

2.3接不上

由于系統(tǒng)是高度關(guān)聯(lián)的，我們?cè)谧鯤AZOP分析時(shí)，劃分節(jié)點(diǎn)就人為的把系統(tǒng)切斷，但是在用表格記錄時(shí)又不能把系統(tǒng)之間的關(guān)系連接上，也就是說節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系和偏離與偏離之間的關(guān)系，用表格不能表達(dá)出來。這種情況會(huì)導(dǎo)致無法識(shí)別沿流程傳播的危險(xiǎn)。

2.4看不懂

使用表格記錄時(shí)會(huì)丟掉事故劇情的中間事件，最后的報(bào)告就是從“初始原因”到“偏離”再到“后果”丟掉了事故劇情的重要信息，造成會(huì)后對(duì)HAZOP報(bào)告看不懂。

3 傳統(tǒng)HAZOP的局限性

由于表格記錄存在的以上不足，加上劃分節(jié)點(diǎn)人為地將原本連接的流程切斷而阻斷了危險(xiǎn)傳播，在IEC61882[5]中對(duì)傳統(tǒng)的HAZOP局限性有如下表述：

（1）HAZOP作為一種危險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)，它單獨(dú)的考慮系統(tǒng)各部分，分析偏差對(duì)各部分的影響。有時(shí)，一種嚴(yán)重危險(xiǎn)會(huì)涉及系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)部分之間的相互作用。在這種情況下，需要使用事件樹和故障樹等分析技術(shù)對(duì)該危險(xiǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的研究。

（2）與任何識(shí)別危險(xiǎn)與可操作性問題所用的技術(shù)一樣，HAZOP分析也無法保證能識(shí)別所有的危險(xiǎn)與可操作性問題。因此，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研究不應(yīng)完全依賴HAZOP，而應(yīng)將HAZOP與其他合適的技術(shù)聯(lián)合使用。在有效全面的安全管理系統(tǒng)中，將HAZOP與其他相關(guān)分析技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)是必要的。

（3）很多系統(tǒng)是高度關(guān)聯(lián)的，某個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生偏差的原因可能源于其他系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)木植繙p緩措施可能不一定消除真正的原因，仍會(huì)發(fā)生事故。很多事故的發(fā)生是因?yàn)樾〉木植啃薷牟⑽搭A(yù)見到別處的聯(lián)鎖效應(yīng)。這種問題可通過從一部分到另一部分進(jìn)行偏推斷得以解決，但實(shí)際上很少這樣做。

4 圖形與表格表達(dá)方式對(duì)比

圖形方式比表格更形象直觀，可以輕松判斷每條傳播路徑上的安全措施是否足夠。圖形與表格表達(dá)方式對(duì)比，見表1。

如某次HAZOP小組會(huì)議的討論結(jié)果，見表2。

表1　圖形與表格表達(dá)方式對(duì)比表

表2　表格記錄形式

圖 圖形化分析記錄結(jié)果

5 圖形化HAZOP方法優(yōu)勢(shì)

圖形化HAZOP方法對(duì)照傳統(tǒng)表格式的HAZOP分析的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）現(xiàn)有安全措施、建議措施標(biāo)注在原因、偏離、后果等HAZOP元素上，針對(duì)性強(qiáng)；每條傳播路徑上是否有防范措施（已有安全措施和建議措施）從圖上一目了然，避免了某一重大危險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的傳播路徑上如果已有措施和建議措施都沒有而造成評(píng)價(jià)的遺漏。

（2）每個(gè)原因的發(fā)生頻度和每個(gè)后果的嚴(yán)重度分別設(shè)定，得到每個(gè)事故劇情（每個(gè)原因－后果對(duì)偶及其中間事件構(gòu)成一個(gè)事故劇情）的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，避免了籠統(tǒng)地定一個(gè)值，不分主次。

（3）通過在偏離（中間事件）之間建立因果關(guān)系的連接，識(shí)別沿流程傳播的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)深度HAZOP分析，解決HAZOP分析有時(shí)過于簡(jiǎn)單的問題。比如，有時(shí)這種情況無法識(shí)別：在第一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)的事件，問題發(fā)生在第五個(gè)設(shè)備上；一是圖形化劇情對(duì)象模型，二是用于描述HAZOP本質(zhì)信息的核心手段，可以表達(dá)復(fù)雜的因果關(guān)系。

（4）圖形方式形象直觀，針對(duì)有嚴(yán)重后果的情形，一眼就可以看出是否有防范措施加以控制。

（5）有助于“頭腦風(fēng)暴”的發(fā)揮。圖形化方式下，是針對(duì)HAZOP的每個(gè)要素（偏離、中間事件、原因、后果）一個(gè)一個(gè)地按程序討論，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的HAZOP主席，圖形化方式的討論可以幫助他得到完整的結(jié)果，避免遺漏、留下缺陷。

（6）可以獲得完整的危險(xiǎn)劇情，為后續(xù)的保護(hù)層分析打下基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的HAZOP分析，HAZOP報(bào)表中的原因、后果在有些情況下都是中間事件（或稱中間偏離），得不到完整的事故劇情，因而在要進(jìn)行保護(hù)層分析時(shí)，需要重新做特殊的HAZOP分析。圖形化方式可以克服這一缺點(diǎn)，可直接將HAZOP結(jié)果用于LOPA分析，無需做特殊的HAZOP分析。

6 總結(jié)

采用圖形來表達(dá)HAZOP分析中涉及到的各個(gè)要素，如偏離、原因、后果、安全措施、建議措施、頻度、嚴(yán)重度、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等，通過“原因－后果”的連接關(guān)系將HAZOP各個(gè)要素一一分開并建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以表達(dá)復(fù)雜的事故鏈。小組會(huì)議完成后，形成一個(gè)HAZOP分析模型（因果關(guān)系模型），以便于對(duì)HAZOP的各項(xiàng)屬性（原因、后果、安全措施、建議措施、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等）進(jìn)行計(jì)算，解決表格式記錄固有的問題。

[1] 吳重光.危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）應(yīng)用指南[M].北京:中國(guó)石化出版社,2012

[2] 李彤,楊靜,張貝克.計(jì)算機(jī)輔助HAZOP技術(shù)及應(yīng)用軟件的發(fā)展[J].石油化工安全技術(shù),2006,(7):51-54

[3] 李彤.面向HAZOP的圖形化人機(jī)界面環(huán)境的研究與開發(fā)[D].北京:化工大學(xué),2007

[4] 納永良,吳重光,夏迎春,張衛(wèi)華.化工過程危險(xiǎn)劇情分類及SDG定性識(shí)別方法[J].化工學(xué)報(bào),2009,60(10):2503-2509

[5] 國(guó)際電工委員會(huì).IEC 61882,危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP_分析)應(yīng)用指南[S].2001