图形化HAZOP方法优势浅析

王 恺

新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院

图形化HAZOP方法优势浅析

王 恺

新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院

图形化HAZOP技术在实际应用中，能够解决传统表格式分析过程中出现信息隐含、信息缺失、阅读困难、难以表达事件链，存在“分不清、记不全、接不上、看不懂”的问题。 图形化HAZOP方法的针对性强，可以清晰描述事件因果关系，有助于“头脑风暴”的发挥，获得完整的危险剧情。

图形化HAZOP；优势；局限性

图形化HAZOP方法是近期国际上的热点，美国普渡大学和英国HAZID公司已进行了多年研究，并取得相应成果。我国从2003年开始，吴重光教授领导的团队在国家863项目的支持下开展研究与开发；思创公司开发了产品化软件工具CAH[1]。

与所有的表格式软件不同，图形化HAZOP方法，一是需要图形工具支持，二是需要能根据图形进行推理的推理机。图形化HAZOP方法就是在人工分析的基础上，进行自动推理，得到HAZOP分析结果。它的特点就是要识别沿流程传播的危险，解决传统HAZOP分析的局限性问题[4]。

按照一般通行的做法，HAZOP分析完成后，应该抽取部分重要的HAZOP分析结果进行保护层分析（LOPA）。而获得危险剧情（危险传播路径）是进行保护层分析的前提。图形化方法可有效支持获得完整的危险剧情，为保护层分析（LOPA）奠定了比较好的基础。

1 图形化HAZOP方法

图形化HAZOP方法就是采用图形来表达HAZOP分析中涉及到的各个要素，如偏离、原因、后果、安全措施、建议措施、频度、严重度、风险等级等。除此之外，图形方式比表格方式多一项，就是“原因－后果”的连接关系，该项连接可以将HAZOP各个要素一一分开并建立对应关系，可以表达复杂的事故链。图形化HAZOP方法采用图形的方式记录HAZOP小组会议的讨论结果，小组会议完成后，形成一个HAZOP分析模型（因果关系模型），以便于对HAZOP的各项属性（原因、后果、安全措施、建议措施、风险等级等）进行计算。它与表格记录是等效的，但可以解决表格式记录固有的问题。

传统方式分析过程：

分析准备—开会讨论—HAZOP报告

图形方式分析过程：

分析准备—开会讨论—数学模型—自动推理—HAZOP报告

2 传统HAZOP分析结果表格记录方式的不足

表格记录容易出现信息隐含、信息缺失、阅读困难、难以表达事件链，存在“分不清、记不全、接不上、看不懂”的问题。

2.1分不清

使用表格记录，在会后看报告时，会出现以下两种分不清的情况：

风险等级分不清——频度、严重度、风险等级是哪一个事故剧情（即“原因－后果”对偶）对应的数据。

措施分不清——每一条安全措施和建议，不知道是防范哪一个原因、偏离或者后果，无法准确对应。这种情况会有一个意外的问题：假设有一个后果很严重，而导致后果的原因、或者偏离，既没有现有措施也没有建议措施，但是这种情况在表格记录中又看不出来，那么就可能造成HAZOP分析的漏洞。

2.2记不全

传统的HAZOP使用表格记录，只记录原因、偏离、后果。那么就会出现两种记录结果：一种情况是，没有找到初始原因和最终结果，在“原因”和“后果”栏中记录的是中间事件，即把偏离当原因或后果；另一种情况是，记录了初始原因和最终不利后果，丢掉了中间事件。这两种情况都没有找到完整的危险剧情，如果只看到问题的局部，一方面，安全措施可能识别不全，不利于提出高质量的建议措施；另一方面，如果后续需要做LOPA分析，还需要重新做特定的HAZOP分析。

2.3接不上

由于系统是高度关联的，我们在做HAZOP分析时，划分节点就人为的把系统切断，但是在用表格记录时又不能把系统之间的关系连接上，也就是说节点与节点之间的关系和偏离与偏离之间的关系，用表格不能表达出来。这种情况会导致无法识别沿流程传播的危险。

2.4看不懂

使用表格记录时会丢掉事故剧情的中间事件，最后的报告就是从“初始原因”到“偏离”再到“后果”丢掉了事故剧情的重要信息，造成会后对HAZOP报告看不懂。

3 传统HAZOP的局限性

由于表格记录存在的以上不足，加上划分节点人为地将原本连接的流程切断而阻断了危险传播，在IEC61882[5]中对传统的HAZOP局限性有如下表述：

（1）HAZOP作为一种危险识别技术，它单独的考虑系统各部分，分析偏差对各部分的影响。有时，一种严重危险会涉及系统内多个部分之间的相互作用。在这种情况下，需要使用事件树和故障树等分析技术对该危险进行更详细的研究。

（2）与任何识别危险与可操作性问题所用的技术一样，HAZOP分析也无法保证能识别所有的危险与可操作性问题。因此，对复杂系统的研究不应完全依赖HAZOP，而应将HAZOP与其他合适的技术联合使用。在有效全面的安全管理系统中，将HAZOP与其他相关分析技术进行协调是必要的。

（3）很多系统是高度关联的，某个系统产生偏差的原因可能源于其他系统。适当的局部减缓措施可能不一定消除真正的原因，仍会发生事故。很多事故的发生是因为小的局部修改并未预见到别处的联锁效应。这种问题可通过从一部分到另一部分进行偏推断得以解决，但实际上很少这样做。

4 图形与表格表达方式对比

图形方式比表格更形象直观，可以轻松判断每条传播路径上的安全措施是否足够。图形与表格表达方式对比，见表1。

如某次HAZOP小组会议的讨论结果，见表2。

表1　图形与表格表达方式对比表

表2　表格记录形式

图 图形化分析记录结果

5 图形化HAZOP方法优势

图形化HAZOP方法对照传统表格式的HAZOP分析的优势，现总结如下：

（1）现有安全措施、建议措施标注在原因、偏离、后果等HAZOP元素上，针对性强；每条传播路径上是否有防范措施（已有安全措施和建议措施）从图上一目了然，避免了某一重大危险对应的传播路径上如果已有措施和建议措施都没有而造成评价的遗漏。

（2）每个原因的发生频度和每个后果的严重度分别设定，得到每个事故剧情（每个原因－后果对偶及其中间事件构成一个事故剧情）的风险等级，避免了笼统地定一个值，不分主次。

（3）通过在偏离（中间事件）之间建立因果关系的连接，识别沿流程传播的危险，实现深度HAZOP分析，解决HAZOP分析有时过于简单的问题。比如，有时这种情况无法识别：在第一个设备出现的事件，问题发生在第五个设备上；一是图形化剧情对象模型，二是用于描述HAZOP本质信息的核心手段，可以表达复杂的因果关系。

（4）图形方式形象直观，针对有严重后果的情形，一眼就可以看出是否有防范措施加以控制。

（5）有助于“头脑风暴”的发挥。图形化方式下，是针对HAZOP的每个要素（偏离、中间事件、原因、后果）一个一个地按程序讨论，对于经验不足的HAZOP主席，图形化方式的讨论可以帮助他得到完整的结果，避免遗漏、留下缺陷。

（6）可以获得完整的危险剧情，为后续的保护层分析打下基础。传统的HAZOP分析，HAZOP报表中的原因、后果在有些情况下都是中间事件（或称中间偏离），得不到完整的事故剧情，因而在要进行保护层分析时，需要重新做特殊的HAZOP分析。图形化方式可以克服这一缺点，可直接将HAZOP结果用于LOPA分析，无需做特殊的HAZOP分析。

6 总结

采用图形来表达HAZOP分析中涉及到的各个要素，如偏离、原因、后果、安全措施、建议措施、频度、严重度、风险等级等，通过“原因－后果”的连接关系将HAZOP各个要素一一分开并建立对应关系，可以表达复杂的事故链。小组会议完成后，形成一个HAZOP分析模型（因果关系模型），以便于对HAZOP的各项属性（原因、后果、安全措施、建议措施、风险等级等）进行计算，解决表格式记录固有的问题。

[1] 吴重光.危险与可操作性分析（HAZOP）应用指南[M].北京:中国石化出版社,2012

[2] 李彤,杨静,张贝克.计算机辅助HAZOP技术及应用软件的发展[J].石油化工安全技术,2006,(7):51-54

[3] 李彤.面向HAZOP的图形化人机界面环境的研究与开发[D].北京:化工大学,2007

[4] 纳永良,吴重光,夏迎春,张卫华.化工过程危险剧情分类及SDG定性识别方法[J].化工学报,2009,60(10):2503-2509

[5] 国际电工委员会.IEC 61882,危险与可操作性分析(HAZOP_分析)应用指南[S].2001