基于FMEA方法的危化品物流倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)安全分析

劉以雪， 李孝斌

(中國(guó)人民警察大學(xué)研究生部， 河北廊坊 065000)

0 引言

危化品物流倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)事故近年來(lái)頻發(fā)，由于其特殊性，存在易燃易爆、儲(chǔ)存體量大、儲(chǔ)存?；贩N類多、危險(xiǎn)因素多、危險(xiǎn)系數(shù)大、倉(cāng)儲(chǔ)條件嚴(yán)苛以及技術(shù)與管理措施要求嚴(yán)格等特點(diǎn)[1]。一旦?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)事故，將會(huì)造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)安全分析，落實(shí)削減措施，從而減少事故的發(fā)生顯得尤為重要。

故障模型和影響分析方法(FMEA)被較多地應(yīng)用于系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)中，賀陳琴[2]等采用FMEA方法對(duì)乙烯罐區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)安全分析，找出了系統(tǒng)中存在的故障源，提出了預(yù)防罐區(qū)著火爆炸的對(duì)應(yīng)措施。陳軍軍[3]等對(duì)供水泵站應(yīng)用FMEA方法進(jìn)行分析，計(jì)算出了故障模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)，確定了影響泵站系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要故障源。黃遠(yuǎn)征[4]等將FMEA方法應(yīng)用于偏二甲肼貯罐的安全評(píng)價(jià)上，找出了關(guān)鍵故障原因，應(yīng)用措施改進(jìn)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全度和可靠性。但由于FMEA方法的定性特點(diǎn)，大部分學(xué)者依賴于專家組打分的方式進(jìn)行研究，難以得到準(zhǔn)確詳實(shí)的數(shù)據(jù)，造成分析結(jié)果具有很大的模糊性和不確定性[4]。本文將FMEA方法與真實(shí)火災(zāi)案例統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及層次分析法(AHP)相結(jié)合，應(yīng)用于危化品物流倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)安全分析，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠度，從而找出關(guān)鍵故障原因，有針對(duì)性地落實(shí)削減措施，降低?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

1 FMEA方法簡(jiǎn)介

FMEA方法最早應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析，主要分析產(chǎn)品和系統(tǒng)的可靠性和安全性[2]。目前已廣泛應(yīng)用于包括核電站、化工行業(yè)、機(jī)械工業(yè)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。此方法的思想與系統(tǒng)安全工程整體思路異曲同工，將復(fù)雜的過(guò)程分解成若干個(gè)可執(zhí)行的部分。

2 ?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)的FMEA分析

本文以天津港瑞海國(guó)際物流有限公司?；愤\(yùn)抵區(qū)為研究系統(tǒng)進(jìn)行示例研究。FMEA方法研究步驟如圖1所示。

2.1 子系統(tǒng)的劃分

系統(tǒng)為瑞海公司?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)運(yùn)抵區(qū)，依據(jù)GB 6944《危險(xiǎn)貨物分類和品名編號(hào)》和GB 12268《危險(xiǎn)貨物品名表》劃分為5個(gè)子系統(tǒng)(見表1)。具體危化品儲(chǔ)存明細(xì)參照《天津港“8·12”瑞海公司危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)特別重大火災(zāi)爆炸事故調(diào)查報(bào)告》附件3，其中第2.2項(xiàng)為非易燃無(wú)毒氣體，不作分析。

2.2 子系統(tǒng)的不期望事件和故障類型

根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)中所包含?；返牟煌诸?，5個(gè)子系統(tǒng)分別有不同的不期望事件。依據(jù)?；返睦砘再|(zhì)和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范得到不期望事件和對(duì)應(yīng)的故障類型，子系統(tǒng)①有3個(gè)不期望事件，子系統(tǒng)②有兩個(gè)不期望事件，子系統(tǒng)③有3個(gè)不期望事件，子系統(tǒng)④和子系統(tǒng)⑤分別有兩個(gè)不期望事件(見表7)。對(duì)應(yīng)的故障類型包含了泄露、外部熱源、危險(xiǎn)狀態(tài)混存在內(nèi)等11種。

圖1 FMEA分析方法流程圖

表1 FMEA子系統(tǒng)劃分

表7 FMEA表格

續(xù)表7

續(xù)表7

2.3 故障類型的原因分析

本文對(duì)近幾年國(guó)內(nèi)外19起?；穫}(cāng)庫(kù)火災(zāi)案例進(jìn)行研究，包含了深圳清水河爆炸事故、法國(guó)Toulous火災(zāi)爆炸事故、貴州興化化工火災(zāi)事故和大連石化火災(zāi)爆炸事故等。將案例統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與?；防砘再|(zhì)共同考慮，得到導(dǎo)致事故的故障原因共14種(見表2)，每起案例均由多項(xiàng)原因共同作用導(dǎo)致。

表2 ?；穫}(cāng)庫(kù)火災(zāi)案例原因統(tǒng)計(jì)

2.4 風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)(RPN)

風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)是對(duì)系統(tǒng)每一個(gè)故障原因的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)[3]。系統(tǒng)中某一故障原因的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)越高，其危險(xiǎn)性就越大。風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)(RPN)是由嚴(yán)重度(S)和發(fā)生率(O)共同決定的，即：

RPN=S×O

計(jì)算得到14種故障原因的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)，按照從大到小排序找出風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)最大的原因，即為首要故障原因，風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)僅次的故障原因，即為關(guān)鍵故障原因。

①發(fā)生率(O)的求解，通過(guò)19起案例中各項(xiàng)故障原因發(fā)生次數(shù)(見表2)與總案例數(shù)的比值求得，即：

計(jì)算得到的發(fā)生率數(shù)值介于[0,0.578 9]之間。為了簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算與分析，依據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)(見表3)對(duì)故障原因的發(fā)生率進(jìn)行分級(jí)賦分，發(fā)生率及賦分結(jié)果(見表4)。

表3 發(fā)生率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

②嚴(yán)重度(S)的求解，首先依據(jù)《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》中對(duì)于火災(zāi)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)分類，將19起統(tǒng)計(jì)的?；穫}(cāng)庫(kù)火災(zāi)案例劃分為4大類，分別賦分1～4(1為一般事故，2為較大事故，3為重大事故，4為特別重大事故)。其次分別對(duì)19起案例采用層次分析法，計(jì)算得到每個(gè)事故中不同故障原因所占權(quán)重，將權(quán)重與每個(gè)案例的火災(zāi)等級(jí)相乘，得到每個(gè)案例中故障原因的嚴(yán)重度(S′)，即：

表4 發(fā)生率數(shù)值與賦分

嚴(yán)重度(S′)=原因權(quán)重×事故等級(jí)分值

將19起案例中相同故障原因的S′加和，得到綜合后的故障原因的嚴(yán)重度(數(shù)據(jù)詳見表6)，即：

計(jì)算得到的嚴(yán)重度數(shù)值介于[0, 13.347]之間。為了簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算與分析，依據(jù)嚴(yán)重度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(見表5)對(duì)故障原因進(jìn)行分級(jí)賦分，嚴(yán)重度及賦分結(jié)果(見表6)。

2.5 列出FMEA表格

在危化品倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)越高的故障原因，導(dǎo)致事故的可能性與嚴(yán)重程度就越高。通過(guò)FMEA表可以看出，首先消防設(shè)施不健全的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)最高為25，即首要故障原因。其次，倉(cāng)庫(kù)超期、超量?jī)?chǔ)存、人員用火不慎和人員未進(jìn)行安全作業(yè)這3個(gè)原因的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)分別為12，此3者為關(guān)鍵故障原因。針對(duì)以上首要及關(guān)鍵故障原因，應(yīng)優(yōu)先并加大力度落實(shí)相對(duì)應(yīng)的削減措施，提高?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)火災(zāi)事故的防控效率，最大程度降低系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

表5 嚴(yán)重度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.6 削減措施的提出

針對(duì)每項(xiàng)故障原因落實(shí)消防安全方面的削減措施，指導(dǎo)該企業(yè)開展人員管理及安全技術(shù)方面的事故防控措施。表8為14項(xiàng)故障原因分別列舉了削減措施。

3 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用FMEA方法對(duì)?；肺锪鱾}(cāng)庫(kù)進(jìn)行了系統(tǒng)安全分析，找出了影響事故發(fā)生的首要及關(guān)鍵故障原因，即消防設(shè)施不健全、倉(cāng)庫(kù)超期超量?jī)?chǔ)存、人員用火不慎和人員未進(jìn)行安全作業(yè)。從技術(shù)與管理兩個(gè)層面落實(shí)削減措施，指導(dǎo)企業(yè)做好事故預(yù)防工作。本文選擇的各項(xiàng)立論依據(jù)經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)?zāi)軌虮焕糜诮鉀Q危化品倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)安全分析的問(wèn)題，但在依據(jù)的選擇以及應(yīng)用方法上并非唯一組合，如不同的子系統(tǒng)劃分、更全面的案例分析、其他定量分析方法等。下一步可以對(duì)FMEA方法與定量方法相結(jié)合的準(zhǔn)確性與權(quán)威性做進(jìn)一步考察，得到更專業(yè)、更科學(xué)的研究成果。

表8 原因與削減措施對(duì)應(yīng)表