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化工工业动态风险分析概念解析

 weiwarm 2019-10-25

直到17世纪,欧洲人所看到的知道的天鹅都是白色的,然而随着在澳大利亚第一只黑天鹅被发现,世上只有白天鹅这个“真理”被打破了,这就是著名的黑天鹅事件。黑天鹅事件泛指那些事前无法预料,只能在事后才能解释的,且会产生重大影响的事情,人们总是过度相信经验,却没意识到一只黑天鹅的出现就足以颠覆一切。化工安全事故影响力巨大,如何避免化工安全事故成为黑天鹅事件,风险分析是一项重要的手段。

在过去三十年中,风险分析作为一种系统管理工具逐渐进入公众的视野,并且得到了快速的发展,在以重大危险事故风险为特征的技术领域,尤其是化工工业,风险分析已经显著地体现了其重要性。然而现今化工工业相关的标准和法规中所体现的风险分析还是停留于传统的静态风险评估,每年化工重大事故还是不可避免似地发生着,显露出传统静态风险分析存在着缺陷。08年金融业使用动态风险分析应对全球经济危机的经验以及围绕大数据分析的技术手段的不断进步完善,使得在化工工业使用动态风险分析以弥补传统静态风险评估中的不足成为了可能。

化工工业中的动态风险分析是一个新兴的研究主题,“动态”二字是其核心,传统静态风险分析无法反映不断变化的现实世界风险,只凭经验办事,而动态风险分析的特征是需考虑整个风险管控过程中不断变化、活动、进步或衰退的各个因素,同时也考虑更广泛的数据,不仅包括生产技术数据,还可以包括人力变化、经营状况、环境变化等,是一个能够连续迭代,更新和跟踪不断变化的系统,以逐步适应不断变化的实现。动态风险分析的主要挑战在于如何提供持续数据获取,有效流程和环境变化等此类信息有意义的沟通和结合。

动态风险分析与传统静态风险分析的区别


 1.风险分析的情景对象不同 

风险分析的对象可以分为典型和非典型情景,典型情景通常指能够被传统静态危险识别技术捕获的风险,非典型情景则是发生概率较低、出乎人们预料、未被危险识别技术捕获的情况。通常典型情景对应的是已知的高概率的风险,非典型情景对应的是未知的或低概率的风险,动态风险识别的主要任务及难点就是如何捕获非典型情景。非典型情景就好比是管理漏洞,是被忽视未察觉的问题,然而在化工工业,这样的“漏洞”确是可能导致无法挽回的后果,面对这种情况如何不以发生过的事故经验为导向,而是依据现状和可能发生的变化动态评估风险,这是动态风险分析的对应情景。

2.风险分析的数据依据的不同 

因为存在大量危险化学品,化工工业中的化学品存储和加工设施的安全分析至关重要,危险化学品通常在高温高压条件下存储和处理,如储罐、压缩机、分离器、热交换器及管网等大量工艺设备,一旦发生意外,就可能导致火灾、爆炸或有毒气体扩散等重大伤亡和财产损失事件。

传统静态风险分析是按过去几十年甚至更长时间内发生过的安全事故的原因和特征总结而来的事故原因库进行的风险排查,然而其中存在着很多不可能再发生、可能变相发生和以前没有发生过的事故,也就是说数据依据存在着不确定性,实效性也不够。而动态风险分析的数据依据来源于近事故数据(不是指近段时间发生的事故的数据,而是指接近事故发生时的数据),依据事故前兆及实时的工艺参数(温度、压力、流量等)预测可能的事故情景,并且这些数据与工艺流程和环境因素变化之间的因果关系和依赖关系也定义明确。

3.风险分析的指标体系的不同 

 传统风险指标受到一系列限制,它的主要缺点是由于其评估过程往往无法适应和接近不断变化的现实世界。出于这个原因,化工工业开发了评估化学和工艺设施的风险图的定量方法,定义了一系列重大事故风险的广泛指标集,这些最初因为数量众多,数据获取工作量大而被认为不切实际的监测,随着物联网和大数据技术的发展,提高了在线数据收集和分析处理这些数据的能力,风险分析结果的动态可视化展现支持安全关键决策变成了可能。

4.动态风险分析引入了人员可靠性分析

人员可靠性分析最初是核电部门开发的,现今也适用于化工工业。化工安全事故中不乏人为失误导致的,有的因为化工从业人员自身技术水平或安全意识不够,也有外来承包商不规范操作的。人员可靠性分析其实是风险分析中很重要却又容易被忽视的一个环节,动态风险分析中引入了这一环节。至今为止造成死亡人数最大的化工安全事故——1984年印度博帕尔灾难,在其事故调查清单中有以下几项与人员可靠性相关:

该工厂亏损,导致员工和维护预算削减。

安全文化没有有效推行,管理层和工人之间关系紧张。

该工厂将永久关闭,这影响了工人士气,并导致缺乏维护和绕过安全系统。

可以说人员可靠性的不稳定导致了该起事件发生概率的非凡放大,而且这里提到的人员因素中不包含技能水平,而是种种因素导致的安全意识的降低。

动态分析方法简介

 1.HAZOP(危险与可操作性)分析

HAZOP分析是专门针对非典型情景风险的分析方法,它是一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法,在化工工业,可用于探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因,寻求必要对策。通过分析生产运行过程中工艺状态参数的变动,操作控制中可能出现的偏差,以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果,找出出现变动与偏差的原因,明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素,并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。HAZOP分析对人的经验的依赖性非常强,需要具备深厚风险管理功底的行业资深专家针对工艺系统进行全面分析。

HAZOP以其在杜绝、减少事故的发生,降低灾害带来的损失及事故原因分析等发挥的积极重要作用,被公认为是可极大提高工厂生产安全性、可靠性的一种安全评价方法。英美等国还将HAZOP列为强制型国标。在中国,HAZOP也日益受到重视,国家安监总局已将其作为重点推广的危险分析方法。

2. 贝叶斯分析

贝叶斯分析在动态安全分析中普及的原因在于它受益于定性和定量建模技术。从定性的角度来看,贝叶斯分析利用高度灵活的结构来整合安全系统组件之间的因果关系和依赖关系。从定量的角度来看,贝叶斯分析能够通过条件概率明确地确定这种依赖的类型和强度。当近事故数据和设备故障观察可用于以实时方式更新故障概率时,贝叶斯分析的唯一概率更新特征尤其重要。

近年来,贝叶斯分析,特别是贝叶斯网络方法已广泛用于化学企业的安全评估和管理。一般来说,在贝叶斯方法中,事故前兆数据通过贝叶斯定理以似然函数的形式使用,以更新分析师关于事故概率的先验信息或安全屏障的失效概率。

3.风险晴雨表技术

风险晴雨表是一种实时评估风险的技术,针对人员,组织,工作流程和信息技术的整合制定的更有效的基于知识的决策方法。风险晴雨表通过特定的指标集评估安全屏障的表现,并将其与评估可能的风险波动的总体风险图相关联。使用安全或风险指标可以使风险评估同时具有动态和主动特征。定期收集和评估的适当指标集可以提供有关总体风险水平变化的信息。

风险晴雨表并非专门用于动态风险评估的工具,但它也是为了为决策提供有效支持而开发的。因此,在与主题专家一起进行的整个校准过程中,收集特定信息以用于改进决策支持,在此信息的基础上,定义决策标准,并在风险晴雨表中实施相关的指导信息。定义指标的定量汇总允许评估是否满足决策标准,并且应该由工具触发和可视化响应指导。通过这种方式,风险晴雨表不仅可以监控被动的人力和组织因素,还有助于改善这些因素。

在过去的30 年中,风险分析技术加强了过程安全性,并通过实施风险管理显示了它们在支持过程工业尤其化工工业业务方面的实用性。尽管事实上传统静态风险分析并不是对现实的最准确描述,但被证明是评估复杂化学过程系统大多数已知风险的有效分析工具之一,为更好地完善风险评估工作,用以覆盖到那些可能成为黑天鹅事件的潜在危险,主要的发展途径是动态方法的应用,这是现在可行的过程设施实时监测的直接结果。动态风险评估旨在考虑新的风险概念和早期预警,并系统地更新相关风险,确保提高灵活性。
总而言之,尽管风险评估应用大大提高了化学加工厂的安全性,但重大事故情况仍在发生。为了保证一定程度的安全性,已经表明风险评估技术应该不断改进,并且应该随着应用它们的系统日益复杂而并行发展。


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