Processriskanalys (PHA) - Översikt över tillgängliga tekniker och när de ska tillämpas

Definition

Processriskanalys (Process Hazard Analysis, PHA) definieras av Centre for Chemical Process Safety (CCPS) som en organiserad insats för att identifiera och utvärdera betydelsen av risker kopplade till en industriell process eller aktivitet [1]. Denna definition delas ofta av experter och verksamma inom branschen.

Det finns många sätt att utföra processriskanalys, vilket ger olika resultat beroende på flera faktorer såsom metod, omfattning, skede av anläggningens livscykel, etc. Vanliga kännetecken för processriskanalys är att de följer systematiska och strukturerade metoder, utförs av tvärvetenskapliga team, leds av expertfacilitatorer, och är nyckelkomponenter i processäkerhetsstyrning (Process Safety Management, PSM) eller riskhanteringsprogram (Risk Management Program, RMP) för anläggningar som hanterar farliga kemikalier.

Syftet med denna artikel är att ge en översikt över de viktigaste metoderna för processriskanalys, deras allmänna egenskaper och när de ska tillämpas.

Översikt över metoder för processriskanalys

Metoder för processriskanalys kan grovt delas in i två kategorier: icke-scenariobaserade och scenariobaserade, beroende på om de fokuserar på händelser specifika för designen eller på generiska händelser. Tekniker för processriskanalys kan också klassas som erfarenhetsbaserade eller prediktiva, eftersom vissa av dem är avser att använda lärdomar och tidigare erfarenheter för att utvärdera kända faror, medan andra försöker förutsäga händelser som kan inträffa baserat på designen.

Alla processriskanalyser används inte i samma sked av en anläggnings livscykel, och alla är inte lämpliga för alla typer av risker. Därför är det designern eller ägaren som ansvarar för att bestämma vilka tekniker som ska tillämpas och när, beroende på deras mål.

• Icke-scenariobaserad: fokuserar på bedömning av risker som är generiska för en anläggning, till exempel baserat på farliga kemikalier eller förhållanden. Bedömningen fokuserar inte på scenarier som är specifika för designen. Icke-scenariobaserade tekniker är lämpliga för övergripande bedömningar, vanligtvis tidigt under livscykeln av en process. Teknikerna baseras mestadels på tidigare erfarenheter och är inte lämpliga för att förutsäga okända faror. 

• Scenariobaserad: fokuserar på identifiering av faror som uppstår på grund av specifika och unika egenskaper hos designen. Scenariobaserade tekniker kräver detaljerad designinformation, är bättre lämpade för användning under senare skeden av designen eller under den driftsfasen, och är mestadels prediktiva till sin natur. 

  
  

  Icke-scenariobaserade tekniker 

  Preliminär riskgranskning 

  Preliminär riskanalys är en kvalitativ teknik avsedd att användas under de tidiga stadierna av designen av industriella processer (konceptuell fas eller forsknings- och utvecklingsfas (R&D)). Den fokuserar på farliga ämnen och större processrisker på ett generellt sätt. Den kan användas för att identifiera de viktigaste potentiella farorna och föreslå olika sätt att förebygga dem eller reducera konsekvenserna av dem, till exempel genom att använda principer om inneboende säkerhet (Inherently Safe Design, ISD) eller genom lärdomar från en tidigare liknande incident. 

  

  Liksom andra processriskanalystekniker bygger Preliminär Riskgranskning på teamets erfarenhet, men fokuserar inte på specifika scenarier, eftersom designen inte nödvändigtvis är så långt kommen. Syftet är att identifiera de största riskerna utifrån de ämnen och teknologier som finns för att avgöra om de kan reduceras eller elimineras så snart som möjligt. 

  
  

  Säkerhetsgranskning (Safety Review) 

  Även känd som Process Safety or Design Review på engelska, är denna teknik en av de tidigaste som användes. Det kan utföras i vilket skede som helst och innebär en granskning av olika processäkerhetsrelaterade dokument, såsom driftrutiner, förändringshantering (Management of Change, MoC), underhålls- och revisionsrapporter, incident- och tillbudsrapporter, design av säkerhetssystem, P&ID:er med mera. Den inkluderar också inspektioner av befintliga anläggningar och intervjuer med personal. Detta görs för att identifiera potentiella faror och brister som kan leda till allvarliga olyckshändelser (Major Accident Hazards, MAH). 

  
  

  Relativ ranking 

  Relativ ranking är en analysstrategi som kan implementeras på olika sätt för att prioritera eller jämföra risker i olika situationer. Till exempel är det, under den tidiga designfasen, intressant att jämföra layouter eller teknologier; En annan användning kan vara att jämföra risker kopplade till två olika anläggningar. Det finns många rankningsmetoder; en av de mest välkända är Dow Fire and Explosion Index (F&EI) som möjliggör en bedömning av betydelsen av olika brand- och explosionsrisker. En annan användning av relativ ranking finns i det europeiska Seveso-direktivet, som presenterar en metod som tillåter kategorisering av en site som högre eller lägre nivå baserat på mängden farliga kemikalier som lagras. 

  Den största utmaningen med relativa rankningar är att de måste vara väl underbyggda för att kunna tillämpas konsekvent mellan olika anläggningar, så att jämförelsen är relevant och inte leder till missuppfattningar. Användaren måste också vara medveten om att en rankingsmetod kanske inte tar hänsyn till alla risker som finns på anläggningen. Om enbart Dow F&EI tillämpas kan andra risker, exempelvis risker relaterade till giftiga ämnen, förbises.  

  
  

  Checklistebaserad analys 

  Som namnet säger genomförs checklistebaserad analys genom att använda checklistor för att verifiera ett systems status avseende processäkerhetskrav. De bör baseras på kraven i organisationens system för processäkerhetsstyrning. 

  Checklistebaserad analys kan utföras i vilket skede som helst i anläggningens livscykel, från tidig design till drift, eftersom checklistorna kan ändras beroende på vilken typ av risker, drift och design som utvärderas. 

  
  

  Scenariobaserade tekniker 

  What-if analys 

  What-if tekniken innebär att ett team av erfarna yrkespersoner brainstormar potentiella problem kopplade till en aktivitet eller process. Metoden uppmanar deltagarna att ställa sina säkerhetsrelaterade frågor (exempelvis ”vad händer om det ena eller det andra sker”, men frågorna behöver nödvändigtvis inte vara i ett what-if? format) för att identifiera potentiella orsaker och tillsammans bedöma vilka konsekvenserna skulle bli och om befintliga skydd anses tillräckliga. Den är inte lika strukturerad som andra metoder för processriskanalys och används därför inte lika ofta som exempelvis HAZOP, eftersom den sakna tillräcklig spårbarhet över hela identifierings- och utvärderingsprocessen. Däremot är den ett mycket användbart verktyg för felsökning och snabb identifiering av risker under drift. Denna teknik kan tillämpas i vilket skede som helst i en process eller anläggnings livscykel. 

  
  

  HAZOP-studie 

  En Hazard and Operability-studie (HAZOP) är den mest använda tekniken för processriskanalys tack vare dess mångsidighet och förmåga att identifiera faror på ett förebyggande sätt. 

  Den följer en systematisk metod genom att dela upp anläggningen i olika sektioner eller delsystem kallade noder och tillämpa kombinationer av processparametrar och riktlinjer för att skapa potentiella avvikelser från designintentionen för var och en av dessa noder. Deltagarna i en HAZOP-studie ombeds sedan identifiera så många möjliga orsaker till dessa potentiella avvikelser som möjligt baserat på Piping and Instrumentation Diagrams (P&ID) och teamets erfarenhet; Dessa orsaker kan vara kopplade till fel, mänskliga fel, utrustningsfel med mera. För varje orsak kan teamet utvärdera farliga scenarierna genom att brainstorma de värsta potentiella (trovärdiga) konsekvenserna och de skyddsåtgärder som kan förebygga eller mildra händelsen för att minska risken. 

  HAZOP-studien ska utföras när anläggningens design är tillräckligt mogen och P&ID:er av tillräcklig kvalitet har tagits fram. Det är den mest lämpliga metoden för att identifiera och förutsäga specifika orsaker som kan leda till potentiella risker och används normalt som grund för vidare analyser, såsom Layer of Protection Analysis (LOPA). 

  
  

  HAZID-studie 

  En Hazard Identification-studie (HAZID) innebär att man använder ledord relaterade till olika ämnen, såsom miljöförhållanden, processrisker eller arbetsmiljörisker bland många andra, för att identifiera potentiella risker, inklusive möjliga orsaker och konsekvenser. Vidare identifieras förebyggande och riskreducerande åtgärder, samt nödvändiga rekommendationer för förbättringar och reducering av riskerna.  Den är inte lika strukturerad som en HAZOP-studie och fokuserar inte lika mycket på vad som händer inuti processen, utan snarare på yttre risker eller risker som initieras utanför processen. 

  Den tillämpas normalt under den grundläggande designfasen, innan en HAZOP-studie genomförs, men kan återbesökas när som helst under livscykeln. En HAZID-studie är ett mycket användbart verktyg för att utveckla ett riskregister över allvarliga olyckshändelser.  

  
  

  Failure modes and effects analysis (FMEA) 

  Failure Modes and Effect Analysis (FMEA) innebär att bryta ner en utrustningsdel i dess olika komponenter och sammanställa deras felfunktioner (failure modes) för att bedöma påverkan på utrustningen eller den övergripande processen som den ingår i. FMEA kan användas för att härleda sannolikheten för fel relaterade till varje felfunktion som identifierats under analysen; Vissa av dessa fel leder till farliga konsekvenser medan andra inte gör det, och vissa kan vara möjliga att upptäcka medan andra inte är det. När felfunktionerna och deras effekter är kända kan åtgärder införas för att förbättra utrustningens tillförlitlighet och därmed öka säkerheten. 

  FMEA används normalt under utvecklingsfasen av ny utrustning eller system, eftersom det möjliggör förståelse för de olika komponenterna, hur de samverkar och hur varje felfunktion påverkar systemet. Den kan dock användas även under driftsfasen för att bedöma tillförlitligheten hos en specifik utrustning. 

  
  

  Felträdsanalys (FTA) 

  Felträdsanalys (FTA), Fault Tree Analysis på engelska, är en deduktiv metodik som, genom tillämpning av boolesk logik, gör det möjligt att fastställa kombinationen av grundläggande och intermediära händelser som kan orsaka en topphändels (huvudhändelse). Dess mål är att, genom logik, identifiera de grundläggande händelserna och deras kombinationer så att man kan förstå hur topphändelsen kan inträffa. Den möjliggör också, genom booleska beräkningar, att beräkna frekvensen av topphändelsen baserat på frekvenserna och sannolikheterna för de grundläggande händelserna. 

  För att bygga ett felträd placeras topphändelsen (som är känd) högst upp i trädet; därefter placeras kombinationer av orsaker som leder till händelsen under "OCH" eller "ELLER"-grindar, beroende på vilken logisk kombination som krävs. Detta upprepas tills händelserna inte kan delas upp ytterligare; Dessa odelbara händelser kallas grundläggande händelser (såsom komponentfel eller mänskligt fel), för vilka frekvenser eller sannolikheter att de uppstår kan härledas från databaser, operativ kunskap, etc. 

  Felträdsanalys är mycket användbart för att förstå händelsesekvenser och utföra detaljerade frekvensberäkningar. De kan användas vid kvantitativ riskbedömning (QRA) eller för bedömning av Safety Integrity Level (SIL). 

  
  

  Händelseträdsanalys (ETA) 

  Ett händelseträd, Event Tree på engelska, visar möjliga utfall efter en initierande händelse, fungerande eller felfungerande skyddssystem samt förekomsten av externa faktorer. Målet med en händelseträdsanalys är att identifiera händelseförlopp efter en initierande händelse (såsom toxiska kemikalieutsläpp) tills en specifik incident har inträffat. 

  Som ett resultat av ett händelseträd kan frekvensen av de slutliga utfallen beräknas baserat på frekvensen av den initiala händelsen och sannolikheten för fel i befintliga kontroller och förekomst av andra tillstånd (såsom sannolikheten för antändning). Felträdsanalys används därmed normalt vid kvantifiering av risker. 

  Felträdsanalys kan tillämpas i vilket skede av livscykeln som helst för att bättre förstå riskerna kopplade till en anläggning.

  
  

  

  
  

  Bowtie-analys 

  En bowtie-analys (olycksfjäril) avser en version av orsak- och konsekvensanalys som kombinerar aspekter av felträdsanalys (FTA) och händelseträdsanalys (ETA) för att skapa ett diagram som utvärderar farliga scenarier från grundorsaker till konsekvenser. I en bowtie-analys identifieras även kritiska säkerhetssystem och förhållanden som kan påverka säkerhetssystemens funktion. En bowtie-analys är som mest användbar för den initiala analysen av en befintlig process eller för tillämpning under ett mittenskede av designen. 

  Referenser 

  [1] CCPS. Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. Third Edition.