计算机辅助深度HAZOP技术

nullnull计算机辅助深度HAZOP技术纳永良 博士 北京思创信息系统有限公司 2011年11月15日null计算机辅助深度HAZOP技术nullHAZOP基本原理压力过高压力过低null引发和导致危险发生的初始原因（IE），又称第一原因。 石油化工过程的根原因类别： 设备失效：设备/问题、控制系统问题等 人为因素：设计错误、人员失误、规程规范、管理不当等 环境因素：雷电、地震、台风、外部撞击等 根原因null不利后果不利后果：从危险“释放”处导致的一个事件、 多个事件或事件链。 石油化工过程的主要不利后果： 火灾 爆炸 中毒 污染环境nullnull中间事件，非根原因null式记录可能遇到的情况（一）压力过高（1）由于石油化工流程的高度关联性，对于沿流程传播的危险信息记录不完整R1R2R3R4R5C1C2C3C4null压力过高表格式记录可能遇到的情况（一）null（2）在原因、后果为中间事件的情况下，为了表达分析过程中 信息之间的关系，只能采取相互引用的方式：相互引用的条目多了以后，难以搞清楚相互之间的关系！ 采用表格无法记录原因后果之间的结构信息表格式记录可能遇到的情况（二）null复杂关系 分析难度大压力过高一种极限情况是：对于我们正在分析的一个偏离，有多个原因和多个后果，每个原因引起偏离的步骤有多步，该偏离导致每个后果的步骤有多步，怎么办？可能带来的问题： 分析难度很大 原因后果找不全，遗漏分析时需做简化约定null早期的图形化方法SDG描述方法:节点代表参数：温度、压力、流量、液位、组分具体工艺参数 支路代表影响关系：实线代表增量影响，虚线代表减量关系 符号代表状态：+、-、0null早期的图形化方法SDG方法 用于HAZOP分析的局限性:无法表达概念性参数：如反应、搅拌、混合、腐蚀等最多只能表示3个引导词：过多（+）、过少（-）、无（0） 应用范围受限：在连续过程中，只能解决60-80%的HAZOP分析，无法应用于间歇过程、开停车过程等门槛高：需要先建立模型，然后根据模型推理得出结果；且模型难以验证使用方式有悖于HAZOP头脑风暴的基本原理null早期的图形化方法目前能见到的采用SDG的HAZOP软件： 美国的PHASuite 英国的HAZID 中国的SDG-HAZOP 存在问题:解决问题有限、应用门槛高、还未达到实用化null计算机辅助深度HAZOP技术图形化HAZOP方法null2.1 图形化HAZOP方法原理 在分析会议中，用图形来记录HAZOP分析中的每条信息：用该图标代表原因（尤指根原因）用该图标代表后果（尤指根原因）带颜色时代表偏离的参数点，黑色表示中间事件或参数用该图标代表已有安全措施用该图标代表建议措施用该图标代表由起始点到终止点的因果关系null图形化HAZOP方法原理三点型： 原因 → 偏离 → 后果null图形化HAZOP方法原理进一步划分彻底的表达方式null图形化HAZOP方法原理1、反向查找原因，从偏离点出发： （1）若为根原因，用 表示，分析终止分析与记录规则： （2）若为其它偏离，用 表示，分析终止 （3）若为中间事件，用 表示，继续分析原因到根原因或节点边界（注意：中间可能出现分支）2、正向查找后果，从偏离点出发： （1）若为不利后果，用 表示，分析终止 （2）若为其它偏离，用 表示，分析终止 （3）若为中间事件，用 表示，继续分析后果到不利后果（注意：中间可能出现分支）null图形化HAZOP方法原理 以偏离为中心，只需要考虑清楚两个点之间的关系，并把它记录下来即可，剩下的工作全交给计算机去做： 降低了分析的难度 能实现任意复杂的因果关系的分析和表达 把分析过程中的每一步都作了记录null图形化HAZOP方法原理 面对复杂情况，可以一层一层地反向/正向查找而不乱，并且无疏漏 null图形化HAZOP方法原理 传统方式:图形方式: 采用图形方式来记录HAZOP小组会议的讨论结果，小组会议结束后，讨论结果形成一个定性数学模型；实施自动推理，即可得到各种格式的HAZOPnull2.2 图形化HAZOP方法应用举例null油库HAZOP分析null自动推理得到HAZOP分析表nullLNG接收站 HAZOP分析nullLNG接收站 HAZOP分析null污水处理装置 HAZOP分析null2.3 图形化HAZOP方法的理论基础危险剧情的化表达SOM 危险剧情是由事故根原因起始，在物料流、能量流和信息流的推动下，使危险在系统中传播，引发一系列中间事件，最终导致不利后果的事件集合。 安全评价的重要基础任务之一，就是识别系统中的危险剧情。危险剧情是安全评价信息的核心，它既表达了评价过程也表达了评价结论。 危险剧情的发现及应用是现代安全技术的一项重要进展。 HAZOP技术是识别危险剧情的有效方法。 null相关概念：什么是DOM? DOM是Document Object Model的简称，中文名称为 文档对象模型。它的主要作用是建立网页与手稿（Script） 或程序语言沟通的桥梁。DOM是W3C公布的一种跨平台、 与语言无关的接口规范，可以用任何软件平台和语言实现。 DOM模型主要用来解析XML文档，当你的应用程序需 要不断地导航、修改文档或随机地一次访问整个文档时， 一般就使用DOM来解析。 在使用DOM进行解析的时候，它在内存中构建起一棵 完整的解析树，借此实现对整个XML文档的全面、动态访 问。也就是说，它的解析是有层次的，即将所有的网页中 的元素都解析成树上层次分明的节点，然后我们可以对这 些节点进行增删改查等操作。 null相关概念：什么是XML? XML（Xtensible Markup Language，即扩展 标记语言）起源于1996年。它不仅能表示文档的内 容，而且可以表示文档的结构。 DOM可对结构化的XML文档进行解析，文档中 的指令、元素、实体、属性等所有内容个体都用对 象模型表示，整个文档被看成是一个有结构的信息 树，而不是简单的文本流，生成的对象模型就是树 的节点，对象同时包含了方法和属性。因此，对文 档的所有操作都是在对象树上的进行。在DOM中， 树中的一切都是对象，不管是根节点还是实体的属 性。 null现代哲学“知识本体”的结构框架nullSOM剧情对象模型体系结构SOM事件关系概念事件＋具体事件基元节点（属性） 原因（属性） 后果（属性） 措施（属性）引导词 偏离（影响） 传输（影响度）基类显式隐式三点 单串 正树 反树 领结三点 单串 正树 反树 领结null剧情对象模型（SOM、SOM_G） SOM是Scenario Object Model的简称，即剧情对象模型。 SOM是图形化危险识别、安全评价和故障诊断全程信息的通用性表达标准。 它全面、深入细致且准确地表达了状态（内容）信息和结 构（关系）信息；表达了具体事件和概念事件及事件之间多重影 响关系；SOM的基本元素（基元）包括节点、原因、后果和安全措施及相关属性。 SOM的基类包括状态信息和结构信息的全部基本类型。 SOM 模型分显式和隐式两种。结构信息的基本类型（基类）由事件与关系构成，并且仅有三 点、单串、正 树、反树和领结5种类型。nullSOM基类（1）三点型（2） 串 型nullSOM基类（3） 正向树枝型(ETA)（4） 反向树枝型(FTA)nullSOM基类（5） “领结”型(bow-tie)nullSOM的优点SOM是所有安全评价人员都可以使用的信息表达标准； 采用最简信息元素，达到最精准的表达和记录； 没有国界，没有语言壁垒的安全评价信息传递； 使安全评价彻底实现可复查、可继承及可扩展； HAZOP/LOPA的通用性基础性信息标准； SOM的图形化表达比DOM/XML直观形象; 应用SOM直接可以实施自动推理分析和计算; 引发了危险识别、安全评价和故障诊断的技术进步。 SOM是一种跨平台与软件语言无关的信息规范，可以人工或用任何软件平台和语言实现。null计算机辅助深度HAZOP技术总 结null（1）图形化方法降低了HAZOP难度：从每一个偏离或事件出发，人工只需要反向推理一步找直接原因，正向推理一步查找后果，剩下的 工作交给计算机去自动搜索，降低了HAZOP分析的难度。对于变量多、影响关系复杂、传播远、耦合性强的装置，效果会非常明显（2）建立偏离之间的关系，全流程分析：在图形环境下（SOM_G）建立被分析的偏离之间的因果关系容易、简单，有助于识别在不同分析节点之间传播的危险（这是表格式HAZOP难以解决的问题，在IEC61882中的第5部分有详细描述）null（3）图形化HAZOP方法精准地记录了HAZOP小组会议的全部信息： 状态信息：偏离、原因、后果、措施等 结构信息：三点、单串、正树、反树、领结 中间结果使得HAZOP分析结果可审查，即使是在分析小组解散以后带来以下好处：使得HAZOP分析结果可复用：对于同类型的装置，只需要开少量的会，对模型的局部进行修改即可，大大提高效率null对于在役装置，在装置出现事故时，可辅助查找事故原因（从后果点反向推理，会得到一棵定性的故障树）对于在役装置，可将HAZOP分析的结果（定性模型） 与生产实时数据连起来，实现在线HAZOP，用于在线操作指导null（4）采用 图形化方式使每一步骤都集体可视，有利于集中分析小组的注意力，防止分析过程中跑题设计单位做过分析后，可传递给业主 安全专家的经验以模型的方式被保留下来，即便将来人员流动，他的经验仍然可被重复利用（5）基于剧情对象模型SOM，信息表达标准化，有利于 HAZOP分析结果的传承、共享：null（6）可获得危险剧情，为后续的保护层分析（LOPA）奠定了良好的基础。并有助于提出精准的建议措施，提高HAZOP质量。危险剧情逐一图形化示踪nullnull（7）记录速度比表格稍慢。但请记住：HAZOP的宗旨是识别更多的潜在危险与可操作性问题，并提出适当的措施对风险进行控制。 慢一点是值得的，质量比速度更重要！null计算机辅助深度HAZOP技术 图形化HAZOP方法（SOM_G）形象直观、可解决任意复杂因果关系的HAZOP分析问题、化难为易，辅助分析小组简单、快捷、高质量地完成HAZOP分析nullThanks for Attention!报告人：纳永良 电 话：13801208999, 010-64836922 E-mail ：strong_bj123@163.com计算机辅助深度HAZOP技术