HAZOP

Najczęściej stosowana metoda oceny ryzyka

Ryszard Sauk (UDT)

Wstęp

HAZOP (HAZards and OPerability Study) to opracowana w latach 60. XX w. w firmie ICI metoda stosowana do identyfikacji zagrożeń przy projektowaniu instalacji chemicznych. Analiza oparta jest na założeniu, że instalacja jest bezpieczna, gdy nie są przekroczone założone parametry procesu (np. ciśnienie, temperatura, poziom itd.), a dopiero ich przekroczenie może
być źródłem niepożądanych skutków. Z tych względów metoda wykorzystuje zestaw słów przewodnich (kluczowych), guide words, i parametry procesu, których połączenie stymuluje i wspomaga zespół analityczny w poszukiwaniu możliwych, realnych
odchyleń mogących stanowić ryzyko.

Początkowo HAZOP stosowano jedynie w jednej firmie, lecz z biegiem lat upowszechnił się w całym szeroko rozumianym sektorze chemicznym, a następnie znalazł zastosowanie w pozostałych gałęziach przemysłu, a nawet w zarządzaniu (HAZOP proceduralny). Upowszechnienie analizy HAZOP uwidoczniło konieczność jej unormowania, czego efektem było
ustanowienie normy IEC 61882:2001, a następnie IEC 61882:2016 „Badania zagrożeń i zdolności do działania (badania HAZOP) – Przewodnik zastosowań”. Obecnie, tak jak przed pojawieniem się normy, istnieje wiele specyfikacji technicznych opisujących tę metodykę, różniących się znacznie w podejściu do analizy, ale za to uwzględniających specyficzne potrzeby danej organizacji. Taka powszechna różnorodność spowodowała, że norma IEC 61882 jest bardzo ogólna, dokonuje syntezy stosowanych podejść. Uwzględnia to jej nazwa „Przewodnik zastosowań”. Jak sugeruje tytuł, nie powinna dawać recepty, jak wykonać HAZOP,
tylko opisywać, do czego można go zastosować – co nie jest do końca uzasadnione, jeśli wziąć pod uwagę merytoryczną zawartość normy.

Geneza potrzeby identyfikacji i oceny ryzyka

Postęp techniczny poza niewątpliwymi korzyściami pociągnął za sobą pojawienie się nowych zagrożeń na niespotykaną wcześniej skalę. Rewolucja przemysłowa w XIX w. spowodowała, iż na poważne skutki awarii urządzeń narażona została duża liczba pracowników. Pracownicy narażeni byli na wypadki wywołane przez pojedyncze maszyny, np. kotły, dźwigi, maszyny
wirujące. Odpowiedzią państw i społeczeństw na te nowe zagrożenia było pojawienie się odpowiednich przepisów i specyfikacji technicznych oraz instytucji, których celem było zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa urządzeń.

Coraz większa złożoność rozbudowanych instalacji przemysłowych uwidoczniła jednakże, iż spełnienie wymagań przepisów przez pojedyncze urządzenie nie gwarantuje bezpieczeństwa instalacji procesowej jako całości [1][2], a łączenie pojedynczo bezpiecznych urządzeń w całe systemy powoduje wzajemne interakcje będące źródłem nowych, niepożądanych
scenariuszy awaryjnych. Z drugiej strony zdano sobie sprawę, że nie jest możliwe opracowanie wymogów uwzględniających wszystkie możliwe kombinacje urządzeń mogących wchodzić w skład instalacji, a co za tym idzie, należy zmienić podejście
i rozpatrywać je osobno, biorąc pod uwagę jej specyfikę. Takie uwarunkowania skłaniały do poszukiwania efektywnych metod analizy, jedną z najpopularniejszych jest obecnie HAZOP.

Pojęcia

Opisując zagadnienia związane z bezpieczeństwem, często wykorzystuje się następujące pojęcia podstawowe: zagrożenie, ryzyko, identyfikacja zagrożeń, analiza ryzyka, ocena ryzyka, dlatego ważne jest opisanie ich znaczenia. Niestety, w zależności od środowiska definicje te bywają różne, czasem zawarte w normach „znikają” po wycofaniu norm, pozostawiając pojęcia
bez normatywnego opisu. W takich przypadkach jednak te pojęcia nadal funkcjonują choć normy z różnych powodów wycofano.

Zagrożenie (hazard) – potencjalne źródło szkody.

Szkoda (harm) – uraz fizyczny lub uszczerbek na zdrowiu, uszkodzenie mienia lub degradacja.

Ryzyko (risk) – kombinacja prawdopodobieństwa wystąpienia szkody i ciężkości tej szkody.

Identyfikacja zagrożeń (hazard identification) – proces rozpoznawania, czy zagrożenie istnieje, oraz definiowanie jego charakterystyk.

Szacowanie ryzyka (risk estimation) – określenie prawdopodobnej ciężkości szkody i prawdopodobieństwa jej wystąpienia.

Wyznaczenie ryzyka (risk evaluation) – proces porównywania wyników analizy ryzyka z kryteriami ryzyka w celu stwierdzenia,
czy ryzyko i (lub) jego wielkość są akceptowalne lub tolerowane.

Analiza ryzyka (risk analysis) – kombinacja wyszczególnionych ograniczeń dotyczących maszyny, identyfikacji zagrożeń i szacowania ryzyka.

Ocena ryzyka (risk assessment) – całkowity proces obejmujący łącznie analizę ryzyka i wyznaczanie (ewaluację) ryzyka.

Skład zespołu

Badanie HAZOP jest pracą zespołową prowadzoną na zasadzie burzy mózgów. Wiedza i doświadczenie zawodowe członków
zespołu jest niezbędne do pozytywnego przeprowadzenia analizy. Zespół powinien składać się co najmniej z: lidera o odpowiednim doświadczeniu i znajomości metodyki HAZOP, sekretarza – osoby zapisującej wyniki analizy (może to być także lider), projektanta lub innej osoby znającej dokładnie intencje projektowe analizowanej instalacji, przedstawiciela użytkownika znającego szczegóły ruchowe prowadzenia procesu, automatyka lub osoby zaznajomionej szczegółowo z układami zabezpieczeń analizowanej instalacji.

Dokumentacja

Do przeprowadzenia HAZOP-u instalacji procesowej niezbędne są: schematy P&ID (schematy technologiczne z automatyką), opis
procesu, opis działania automatyki zabezpieczeniowej (matryce przyczynowo-skutkowe lub schematy logiczne zabezpieczeń; pomocne są także: schematy przepływowe PFD (Process Flow Diagrams), schematy usytuowania, instrukcje itp.

Podział na węzły

Instalacje poddawane analizie bywają bardzo rozległe i skomplikowane, tak że nie jest możliwe prowadzenie jej badania jako całości. Gdy zachodzi taka okoliczność, jest ona dzielona na mniejsze części zwane węzłami, a następnie, po określeniu ich granic, wykonuje się analizę według optymalnej kolejności [3],[4],[5].

Metodyka

Jak wspomniano we wstępie, HAZOP bazuje na założeniu, że niepożądane skutki mogą się pojawić w wyniku powstania odchyleń od założeń projektowych. Metodykę pracy zespołu można sprowadzić do następujących kroków:

1. Połączenie słowa kluczowego i analizowanego parametru w celu uzyskania możliwego odchylenia.
2. Poszukiwanie przyczyn i skutków danego odchylenia.
3. Określenie istniejących zabezpieczeń.
4. Określenie kategorii i częstości skutków oraz ryzyka (w przypadku HAZOP-u z rankingiem ryzyka).
5. Określenie zaleceń (jeżeli w ocenie zespołu jest ono potrzebne).

Elementem charakterystycznym dla analizy HAZOP jest odkrywanie możliwych odchyleń poprzez łączenie słów kluczowych z parametrami procesowymi. Takie inspirowanie zespołu pozwala nawet na odnalezienie odchyleń specyficznych jedynie dla danego systemu, co jest szczególnie pożądane, gdy bazowanie na doświadczeniach z podobnych instalacji jest niemożliwe lub niewystarczające.

Cykl życia instalacji a HAZOP

Podstawowy cykl życia instalacji przemysłowej to:

Projekt → Wykonanie → Eksploatacja → Utylizacja.

Jednak częstokroć realnie dla potężnych instalacji przemysłowych cykl ten wygląda następująco:

Projekt → Wykonanie → Eksploatacja → (Decyzja o modernizacji) → Projekt (modernizacji) → Wykonanie (modernizacji) → Eksploatacja → (Decyzja o modernizacji) → Projekt itd.

W przemyśle procesowym analizę HAZOP można stosować, gdy istnieją już schematy P&ID. W trakcie eksploatacji wykonuje się tę analizę w przypadkach, gdy podjęta została decyzja o modernizacji, aby np. zdecydować o jej kierunkach lub sprecyzować instrukcje ruchowe. Analizy HAZOP projektu modernizacji są jak najbardziej zalecane i pożądane, gdyż już wielokrotnie udokumentowano przypadki, że czasem nawet bardzo małe zmiany prowadziły do wielkich katastrof przemysłowych [6].

Efekty analizy HAZOP

Poza zwiększeniem bezpieczeństwa przeprowadzenie HAZOP-u pozwala na zwiększenie zdolności operacyjnych (Operability) oraz pełniejsze wypełnienie oczekiwań inwestora co do nowej inwestycji. Należy sobie uzmysłowić, że nie jest możliwe takie sformułowanie SIWZ (Specyfikacja istotnych warunków zamówienia), aby przewidywał on z góry kierunki rozwoju projektu i formułował dla nich stanowisko inwestora. Dzięki prowadzeniu analizy HAZOP inwestor ma realny wpływ na finalny projekt praktycznie do samego końca, pomimo bardzo ogólnych zapisów SIWZ. Ważnym powodem stosowania różnorakich form analizy jest także fakt, że koszt wprowadzania zmian rośnie dramatycznie wraz ze stopniem zaawansowania inwestycji. Na etapie projektu pewne zmiany mogą nie mieć wpływu na jej finalny koszt, a znacząco usprawnić działanie, natomiast konieczność zmian odkryta w czasie odbiorów, poza kosztami wynikającymi z opóźnień (które mogą być czasem ogromne) może pociągać za sobą nawet wymianę zainstalowanych już urządzeń – można temu zapobiec, wykonując HAZOP.

Analiza HAZOP jest obecnie najczęściej stosowaną metodą oceny ryzyka w przemyśle procesowym, choć, jak podają źródła, powstał w połowie lat 60. XX w., to jego upowszechnienie w USA nastąpiło około połowy lat 90. ubiegłego wieku. Informacje takie uzyskałem od przedstawicieli licencjonodawców w trakcie prowadzenia analiz, tak więc my w Polsce nie byliśmy tak mocno opóźnieni w stosunku do świata, gdyż UDT zaczął wykonywać pierwsze HAZOP w drugiej połowie pierwszej dekady XXI w., co stawia nas w pozytywnym świetle.

Literatura :
[1] Sauk R., 2016. Bezpieczeństwo procesowe w eksploatacji urządzeń ciśnieniowych, Rynek Inwestycji, 9-10/2015-2016, 141-143.

[2] Sauk R., 2016. Bezpieczeństwo procesowe w eksploatacji urządzeń ciśnieniowych, Inspektor. Wiosna 2014, 8-10.

[3] Sauk R., Markowski A.S., Moskal F., 2015. Application of the graph theory and matrix calculus for optimal HAZOP nodes order determination, Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 35 (2015), 377-386.

[4] Sauk R., Moskal F., 2014. Metody optymalizacji kolejności analizy węzłów HAZOP, Inż. Ap. Chem. 2014, 53, 1, 33-35 (szczegóły na stronie: http://inzynieria-aparatura-chemiczna.pl/rok-2014-nr-1/).

[5] Sauk R., Moskal F., 2014. Metody optymalizacji kolejności analizy węzłów HAZOP, Inspektor. Wiosna 2014, 11-15 (przedruk z Inż. Ap. Chem. 2014).

[6] Sanders R. E., 2005. Chemical Process Safety. Learning from Case Histories, 3-rd ed. Elseviewer. Oxford, UK.

[7] PN-EN 61882:2016 Badania zagrożeń i zdolności do działania (badania HAZOP) – Przewodnik zastosowań.

[8] PN-IEC 60300_3-9:1999 Zarządzanie niezawodnością. Przewodnik zastosowań. Analiza
ryzyka w systemach technicznych.

[9] PN-EN ISO 14121-1:2008 Bezpieczeństwo maszyn – Ocena ryzyka – Część 1. Zasady.

[10] PN-EN ISO 12100: 2012 Bezpieczeństwo maszyn. Ogólne zasady projektowania. Ocena ryzyka i zmniejszanie ryzyka.

Ryszard Sauk Główny Specjalista Urządzeń Ciśnieniowych (UDT O/Szczecin