常用的安全評價方法

本節(jié)的目的是總結(jié)一些最常用的評價方法，在安全評價中，這些方法使用最為廣泛。本節(jié)簡述安全評價方法的要點，雖然介紹了十幾種安全評價方法，但并不是說任何一種方法都適用在每個安全評價的環(huán)境中，有些方法更適用于對一般工藝危險性的研究，通常適用于工藝壽命的早期(安全預(yù)評價階段)。想要對一套龐雜的工藝(裝置)的固有危險性有大致的了解，某些方法(安全檢查，安全檢查表分析、危險等級比較，預(yù)先危險分析及故障假設(shè)分析)更有效。在一個工藝驗收之前利用這些方法進(jìn)行評價(安全驗收評價、現(xiàn)狀評價)，可極大地提高后續(xù)的安全整改工作的成本效益。 本節(jié)概括的其他安全評價方法(如故障假設(shè)／安全檢查表分析、可操作性研究、FMEA)在工藝設(shè)計階段和正常運行操作時皆可用來對大范圍的危險進(jìn)行詳盡分析。這些方法可用于危險辨識，然后再用更為復(fù)雜的分析方法進(jìn)行研究。 本節(jié)列舉的有些方法，可應(yīng)用于某些特定的情況，特別是對某些特定的危險狀況進(jìn)行詳盡的分析，例如：故障樹分析、事件樹、原因－后果分析、人機可靠性分析(要求工程技術(shù)人員須進(jìn)行專門培訓(xùn)，并能熟練掌握使用)。分析人員使用這些方法時應(yīng)注意，只有在分析一些特別重要的關(guān)鍵部位時才使用這些方法，因為這些方法比那些粗略的方法所要花費的時間及工作量要多很多。 1 安全檢查方法(Safety Review，SR) 安全檢查方法可以說是第一個安全評價方法，它有時也稱為工藝安全審查或“設(shè)計審查”及“損失預(yù)防審查”。它可以用于建設(shè)項目的任何階段。對現(xiàn)有裝置(在役裝置)進(jìn)行評價時，傳統(tǒng)的安全檢查主要包括巡視檢查、正規(guī)日常檢查或安全檢查。(例如，如果工藝尚處于設(shè)計階段，設(shè)計項目小組可以對一套圖紙進(jìn)行審查。) 安全檢查方法的目的是辨識可能導(dǎo)致事故、引起傷害、重要財產(chǎn)損失或?qū)箔h(huán)境產(chǎn)生重大影響的裝置條件或操作規(guī)程。一般安全檢查人員主要包括與裝置有關(guān)的人員，即操作人員、維修人員、工程師、管理人員、安全員等等，具體視工廠的組織情況而定。 安全檢查目的是為了提高整個裝置的安全操作度，而不是干擾正常操作或?qū)Πl(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行處罰。完成了安全檢查后，評價人員對亟待改進(jìn)的地方應(yīng)提出具體的措施、建議。 2 安全檢查表方法(Safety Checklist Analysis，SCA) 為了查找工程、系統(tǒng)中各種設(shè)備設(shè)施、物料、工件、操作、管理和組織措施中的危險、有害因素，事先把檢查對象加以分解，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。 3 危險指數(shù)方法(Risk Rank，RR) 危險指數(shù)方法是一種評價方法。通過評價人員對幾種工藝現(xiàn)狀及運行的固有屬性(以作業(yè)現(xiàn)場危險度、事故幾率和事故嚴(yán)重度為基礎(chǔ)，對不同作業(yè)現(xiàn)場的危險性進(jìn)行鑒別)進(jìn)行比較計算，確定工藝危險特性重要性大小，并根據(jù)評價結(jié)果，確定進(jìn)一步評價的對象。 危險指數(shù)評價可以運用在工程項目的各個階段(可行性研究、設(shè)計、運行等)，或在詳細(xì)的設(shè)計方案完成之前，或在現(xiàn)有裝置危險分析計劃制定之前。當(dāng)然它也可用于在役裝置，作為確定工藝及操作危險性的依據(jù)。 目前已有好幾種危險等級方法得到廣泛的應(yīng)用。 此方法使用起來可繁可簡，形式多樣，既可定性，又可定量。例如，評價者可依據(jù)作業(yè)現(xiàn)場危險度、事故幾率、事故嚴(yán)重度的定性評估，對現(xiàn)場進(jìn)行簡單分級，或者，較為復(fù)雜的，通過對工藝特性賦予一定的數(shù)值組成數(shù)值圖表，可用此表計算數(shù)值化的分級因子，常用評價方法有：①危險度評價；②道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)法；③蒙德法；④化工廠危險等級指數(shù)法；⑤其他的危險等級評價法。 4 預(yù)先危險分析方法(Preliminary Hazard Analysis，PHA) 預(yù)先危險分析方法是一種起源于美國軍用標(biāo)準(zhǔn)安全計劃要求方法。主要用于對危險物質(zhì)和裝置的主要區(qū)域等進(jìn)行分析，包括設(shè)計、施工和生產(chǎn)前，首先對系統(tǒng)中存在的危險性類別、出現(xiàn)條件、導(dǎo)致事故的后果進(jìn)行分析，其目的是識別系統(tǒng)中的潛在危險，確定其危險等級，防止危險發(fā)展成事故。 預(yù)先危險分析可以達(dá)到以下4個目的：①大體識別與系統(tǒng)有關(guān)的主要危險；②鑒別產(chǎn)生危險原因；③預(yù)測事故發(fā)生對人員和系統(tǒng)的影響；④判別危險等級，并提出消除或控制危險性的對策措施。 預(yù)先危險分析方法通常用于對潛在危險了解較少和無法憑經(jīng)驗覺察的工藝項目的初期階段。通常用于初步設(shè)計或工藝裝置的R&D(研究和開發(fā))，當(dāng)分析一個龐大現(xiàn)有裝置或當(dāng)環(huán)境無法使用更為系統(tǒng)的方法時，常優(yōu)先考慮PHA法。 5 故障假設(shè)分析方法(What…If，W1) 故障假設(shè)分析方法是一種對系統(tǒng)工藝過程或操作過程的創(chuàng)造性分析方法。使用該方法的人員應(yīng)對工藝熟悉，通過提問(故障假設(shè))的方式來發(fā)現(xiàn)可能的潛在的事故隱患(實際上是假想系統(tǒng)中一旦發(fā)生嚴(yán)重的事故，找出促成事故的有潛在因素，在最壞的條件下，這些導(dǎo)致事故的可能性)。 與其他方法不同的是，要求評價人員了解基本概念并用于具體的問題中，有關(guān)故障假設(shè)分析方法及應(yīng)用的資料甚少，但是它在工程項目發(fā)展的各個階段都可能經(jīng)常采用。 故障假設(shè)分析方法一般要求評價人員用“What…if”作為開頭，對有關(guān)問題進(jìn)行考慮。任何與工藝安全有關(guān)的問題，即使它與之不太相關(guān)，也可提出加以討論。例如： ·提供的原料不對，如何處理? ·如果在開車時泵停止運轉(zhuǎn)，怎么辦? ·如果操作工打開閥B而不是閥A，怎么辦? 通常，將所有的問題都記錄下來，然后將問題分門別類，例如：按照電氣安全、消防、人員安全等問題分類，分頭進(jìn)行討論。對正在運行的現(xiàn)役裝置，則與操作人員進(jìn)行交談，所提出的問題要考慮到任何與裝置有關(guān)的不正常的生產(chǎn)條件，而不僅僅是設(shè)備故障或工藝參數(shù)的變化。 6 故障假設(shè)分析／檢查表分析方法(What…If／Checklist Analysis，W1／CA) 故障假設(shè)分析方法／檢查表分析方法是由具有創(chuàng)造性的假設(shè)分析方法與安全檢查表分析方法組合而成的，它彌補了單獨使用時各自的不足。 例如：安全檢查表分析方法是一種以經(jīng)驗為主的方法，用它進(jìn)行安全評價時，成功與否很大程度取決于檢查表編制人員的經(jīng)驗水平。如果檢查表編制的不完整，評價人員就很難對危險性狀況作有效的分析。而故障假設(shè)分析方法鼓勵評價人員思考潛在的事故和后果，它彌補了檢查表編制時可能存在的經(jīng)驗不足；相反，檢查表這部分把故障假設(shè)分析方法更系統(tǒng)化。 故障假設(shè)分析／檢查表分析方法可用于工藝項目的任何階段。 與其他大多數(shù)的評價方法相類似，這種方法同樣需要有豐富工藝經(jīng)驗的人員完成，常用于分析工藝中存在的最普遍的危險。雖然它也能夠用來評價所有層次的事故隱患，但故障假設(shè)分析／檢查表分析一般主要對過程危險初步分析，然后可用其他方法進(jìn)行更詳細(xì)的評價。 7 危險和可操作性研究(Hazard and Operability Study，HAZOP) HAZOP是一種定性的安全評價方法，基本過程以引導(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。 危險和可操作性研究技術(shù)是基于這樣一種原理，即，背景各異的專家們?nèi)粼谝黄鸸ぷ鳎湍軌蛟趧?chuàng)造性、系統(tǒng)性和風(fēng)格上互相影響和啟發(fā)，能夠發(fā)現(xiàn)和鑒別更多的問題，要比他們獨立工作并分別提供工作結(jié)果更為有效。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。 危險和可操作性分析的本質(zhì)，就是通過系列會議對工藝流程圖和操作規(guī)程進(jìn)行分析，由各種專業(yè)人員按照規(guī)定的方法對偏離設(shè)計的工藝條件進(jìn)行過程危險和可操作性研究，是帝國化學(xué)工業(yè)公司(ICI，英國)最早確定要由一個多方面人員組成的小組執(zhí)行危險和可操作性研究工作的。鑒于此，雖然某一個人也可能單獨使用危險與可操作性分析方法，但這絕不能稱為危險和可操作性分析。所以，危險和可操作性分析技術(shù)與其他安全評價方法的明顯不同之處是其他方法可由某人單獨去做，而危險和可操作性分析則必須由一個多方面的、專業(yè)的、熟練的人員組成的小組來完成。 8 故障類型和影響分析(Failure Mode Effects Analysis，F(xiàn)MEA) 故障類型和影響分析(FMEA)是系統(tǒng)安全工程的一種方法，根據(jù)系統(tǒng)可以劃分為子系統(tǒng)、設(shè)備和元件的特點，按實際需要將系統(tǒng)進(jìn)行分割，然后分析各自可能發(fā)生的故障類型及其產(chǎn)生的影響，以便采取相應(yīng)的對策，提高系統(tǒng)的安全可靠性。 (1)故障。元件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)在運行時，達(dá)不到設(shè)計規(guī)定的要求，因而完不成規(guī)定的任務(wù)或完成的不好。 (2)故障類型。系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件發(fā)生的每一種故障的形式稱為故障類型。例如：一個閥門故障可以有4種故障類型，即內(nèi)漏、外漏、打不開、關(guān)不嚴(yán)。 (3)故障等級。根據(jù)故障類型對系統(tǒng)或子系統(tǒng)影響的程度不同而劃分的等級稱為故障等級。 列出設(shè)備的所有故障類型對一個系統(tǒng)或裝置的影響因素，這些故障模式對設(shè)備故障進(jìn)行描述(開啟、關(guān)閉、泄漏等)，故障類型的影響由對設(shè)備故障有系統(tǒng)影響確定。FMEA辨識可直接導(dǎo)致事故或?qū)κ鹿视兄匾绊懙膯我还收夏Ｊ?。在FMEA中不直接確定人的影響因素，但像人失誤操作影響通常作為一設(shè)備故障模式表示出來。一個FMEA不能有效地辨識引起事故的詳盡的設(shè)備故障組合。 9 故障樹分析(Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA) 故障樹(Fault Tree)是一種描述事故因果關(guān)系的有方向的“樹”，是安全系統(tǒng)工程中的重要的分析方法之一。它能對各種系統(tǒng)的危險性進(jìn)行識別評價，既適用于定性分析，又能進(jìn)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(zhǔn)確性和預(yù)測性。FTA作為安全分析評價和事故預(yù)測的一種先進(jìn)的科學(xué)方法，已得到國內(nèi)外的公認(rèn)和廣泛采用。 20世紀(jì)60年代初期美國貝爾電話研究所為研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性問題開始對故障樹進(jìn)行開發(fā)研究，為解決導(dǎo)彈系統(tǒng)偶然事件的預(yù)測問題作出了貢獻(xiàn)。隨之波音公司的科研人員進(jìn)一步發(fā)展了FTA方法，使之在航空航天工業(yè)方面得到應(yīng)用。60年代中期，F(xiàn)TA由航空航天工業(yè)發(fā)展到以原子能工業(yè)為中心的其他產(chǎn)業(yè)部門。1974年美國原子能委員會發(fā)表了關(guān)于核電站災(zāi)害性危險性評價報告——拉斯姆遜報告，對FTA作了大量和有效的應(yīng)用，引起了全世界廣泛的關(guān)注，目前此種方法已在許多工業(yè)部門得到運用。 FTA不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入提示事故的潛在原因，因此在工程或設(shè)備的設(shè)計階段、在事故查詢或編制新的操作方法時，都可以使用FTA對它們的安全性作出評價。日本勞動省積極推廣FTA方法，并要求安全干部學(xué)會使用該種方法。 從1978年起，我國開始了FTA的研究和運用工作。實踐證明FTA適合我國國情，應(yīng)該在我國得到普遍推廣使用。 10 事件樹分析(Event Tree Analysis，ETA) 事件樹分析是用來分析普誦設(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。 事故是典型設(shè)備故障或工藝異常(稱為初始事件)引發(fā)的結(jié)果。與故障樹分析不同，事件樹分析是使用歸納法(而不是演繹法)，事件樹可提供記錄事故后果的系統(tǒng)性的方法，并能確定導(dǎo)致事件后果事件與初始事件的關(guān)系。 事件樹分析適合被用來分析那些產(chǎn)生不同后果的初始事件。事件樹強調(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，事件樹的每一個分支都表示一個獨立的事故序列，對一個初始事件而言，每一獨立事故序列都清楚地界定了安全功能之間的功能關(guān)系。 11 人員可靠性分析(Human Reiliability Analysis，HRA) 人員可靠性行為是人機系統(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”(Performance Shoping Factors PSFs)可以是人的內(nèi)在屬性，比如緊張、情緒、教養(yǎng)和經(jīng)驗；也可以是外在因素，比如工作間、環(huán)境、監(jiān)督者的舉動、工藝規(guī)程和硬件界面等。影響人員行為的PSFs數(shù)不勝數(shù)。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。 例如：評價人員可以把人為失誤考慮進(jìn)故障樹之中去，一項“如果……怎么辦”／檢查表分析可以考慮這種情況——在異常狀況下，操作人員可能將本應(yīng)關(guān)閉的閥門打開了。典型的危險和可操作性研究(HAZOP)通常也把操作人員失誤作為工藝失常(偏差)的原因考慮進(jìn)去。盡管這些安全評價技術(shù)可以用來尋找常見的人為失誤，但它們還是主要集中于引發(fā)事故的硬件方面。當(dāng)工藝過程中手工操作很多時，或者當(dāng)人一機界面很復(fù)雜，難以用標(biāo)準(zhǔn)的安全評價技術(shù)評價人為失誤時，就需要特定的方法去評估這些人為因素。 人為因素是研究機器設(shè)計、操作、作業(yè)環(huán)境以及它們與人的能力、局限和需求如何協(xié)調(diào)一致的學(xué)科。有許多不同的方法可供人為因素專家用來評估工作情況。一種常用的方法叫做“作業(yè)安全分析”(Job Safety Analysis，JSA)，但該方法的重點是作業(yè)人員的個人安全。JSA是一個良好的開端，但就工藝安全分析而言，人員可靠性分析方法更為有用。人員可靠性分析技術(shù)可被用來識別和改進(jìn)PSFs，從而減少人為失誤的機會。這種技術(shù)分析的是系統(tǒng)、工藝過程和操作人員的特性，識別失誤的源頭。 不與整個系統(tǒng)的分析相結(jié)合而單獨使用HRA技術(shù)的話，似乎是太突出人的行為而忽視了設(shè)備特性的影響。如果上述系統(tǒng)是一個已知易于由人為失誤引起事故的系統(tǒng)，這樣做就不合適了。所以，在大多數(shù)情況下，建議將HRA方法與其他安全評價方法結(jié)合使用。一般來說，HRA技術(shù)應(yīng)該在其他評價技術(shù)(如HAZOP，F(xiàn)MEA，F(xiàn)TA)之后使用，識別出具體的、有嚴(yán)重后果的人為失誤。 12 作業(yè)條件危險性評價法(Job Risk Analysis，LEC) 美國的K·J·格雷厄姆(Keneth．J．Graham)和G·F·金尼(Gilbert．F．Kinney)研究了人們在具有潛在危險環(huán)境中作業(yè)的危險性，提出了以所評價的環(huán)境與某些作為參考環(huán)境的對比為基礎(chǔ)，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(正)及危險嚴(yán)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，他們給出了3個自變量的各種不同情況的分?jǐn)?shù)值，采取對所評價的對象根據(jù)情況進(jìn)行“打分”的辦法，然后根據(jù)公式計算出其危險性分?jǐn)?shù)值，再在按經(jīng)驗將危險性分?jǐn)?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。這是一種簡單易行的評價作業(yè)條件危險性的方法。 13 定量風(fēng)險評價法(Quantity Risk Analysis，QRA) 在識別危險分析方面，定性和半定量的評價是非常有價值的，但是這些方法僅是定性的，不能提供足夠的定量化，特別是不能對復(fù)雜的并存在危險的工業(yè)流程等提供決策的依據(jù)和足夠的信息，在這種情況下，必須能夠提供完全的定量的計算和評價。定量風(fēng)險評價可以將風(fēng)險的大小完全量化，風(fēng)險可以表征為事故發(fā)生的頻率和事故的后果的乘積。QRA對這兩方面均進(jìn)行評價，并提供足夠的信息，為業(yè)主、投資者、政府管理者提供有利的定量化的決策依據(jù)。 對于事故后果模擬分析，國內(nèi)外有很多研究成果，如美國、英國、德國等發(fā)達(dá)國家，早在20世紀(jì)80年代初便完成了以Burro，Coyote，Thorney Island為代表的一系列大規(guī)?，F(xiàn)場泄漏擴(kuò)散實驗。到了90年代，又針對毒性物質(zhì)的泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了現(xiàn)場實驗研究。迄今為止，已經(jīng)形成了數(shù)以百計的事故后果模型，如著名的DEGADIS，ALOHA，SLAB，TRACE，ARCHIE等?；谑鹿誓Ｐ偷膶嶋H應(yīng)用也取得了發(fā)展，如DNV公司的SAFETY Ⅱ軟件是一種多功能的定量風(fēng)險分析和危險評價軟件包，包含多種事故模型，可用于工廠的選址、區(qū)域和土地使用決策、運輸方案選擇、優(yōu)化設(shè)計、提供可接受的安全標(biāo)準(zhǔn)。Shell Global Solution公司提供的Shell FRED，Shell SCOPE和Shell Shepherd 3個序列的模擬軟件涉及泄漏、火災(zāi)、爆炸和擴(kuò)散等方面的危險風(fēng)險評價軟件。這些軟件都是建立在大量實驗的基礎(chǔ)上得出的數(shù)學(xué)模型，有著很強的可信度。評價的結(jié)果用數(shù)字或圖形的方式顯示事故影響區(qū)域，以及個人和社會承擔(dān)的風(fēng)險?？筛鶕?jù)風(fēng)險的嚴(yán)重程度對可能發(fā)生的事故進(jìn)行分級，有助于制定降低風(fēng)險的措施。