Анализ управления рисками методом барьерных диаграмм

  Барьер - это мера безопасности, которая  может предотвратить возникновение аварии, остановить развитие аварии или ограничить последствия аварии.

В качестве барьеров могут выступать  элементы специальной защиты или  это могут быть части какого-то устройства или оборудование, например предохранительный клапан или система аварийной остановки, которая вступает в действие автоматически при превышении заданных технологических параметров. Барьеры также могут включать в себя предписания или административные инструкции, определяющие действия персонала, такие как проверка оборудования и приборов или запрет на эксплуатацию оборудования в определенных нестандартных условиях. Барьеры могут представлять собой комбинацию «технического обеспечения» и «программного обеспечения», например аварийная сигнализация повышения температурного режима, с последующей реакцией оператора, который как предполагается, нажимает аварийную кнопку, когда слышит этот аварийный сигнал.

Существуют  различные виды барьеров: 

• активные/пассивные;

• полные/частичные;

• автоматические/требующие вмешательства персонала

Если не предполагается детальная оценка барьеров, то более  надежные барьеры могут быть заштрихованы черным цветом, а менее надежные - белым. Это позволяет пользователю быстро уловить, где находятся слабые места в той или иной системе.

На барьерных диаграммах барьеры показаны следующим образом:

 

Рисунок 1 – Условные обозначения барьеров с различными характеристиками

Очень важно с самого начала определиться, насколько необходимо различать виды барьеров и какие условные обозначения будут использоваться для обозначения различных барьеров.

Для отличия защитных мер, которые осуществляются автоматически  или вручную (требуют действий персонала  предприятия), барьеры могут быть подразделены на полные и частичные барьеры.

Полные барьеры - это  барьеры, которые действуют эффективно при всех аварийных ситуациях, для  которых они предназначены (пока эти барьеры не выйдут из строя). Аварийный сигнал и связанную  с ним предписанную процедуру, требующую ручного отключения, можно считать полным барьером.

Частичный барьер – это  барьер, который может не всегда срабатывать.

Аварийный сигнал, требующий  от персонала анализа ситуации и  принятия решения об остановке технологического процесса, будет считаться частичным барьером.

Полные барьеры обычно более надежные, чем частичные.

Для того чтобы оттенить индивидуальную надежность барьеров, их подразделяют на пассивные и активные.

Пассивный барьер - это барьер, который функционирует без необходимости активации. Пассивные барьеры часто обладают большей надежностью. Подсыпка со стороны днища емкости для хранения, достаточная по своим размерам, чтобы удержать все содержимое емкости и предохранить любые утечки может считаться пассивным барьером. Пассивные барьеры - обычно полные барьеры.

 

Активный барьер состоит из 2 компонентов:  один – для определения ненормальной ситуации, а другой для выполнения действия, которое остановит дальнейшее развитие аварийной ситуации.

В качестве активного барьера  может служить устройство измерения  давления с аварийной сигнализацией  при превышении давления и связанные  с этим предписанные процедуры, требующие  от персонала предпринять аварийное отключение при появлении аварийной ситуации. Активные барьеры могут быть частичными или полными.

Для выделения степени  автоматизации систем безопасности на предприятии, барьеры можно подразделить на автоматические и управляемые персоналом.

Автоматический барьер – такой, который работает без  вмешательства человека. Например, распределительный клапан или аварийная  система в сочетании с автоматическим отключением будут считаться автоматическими барьерами. Барьер, управляемый персоналом, требует человеческого вмешательства. Прописанная процедура, требующая дополнительной закачки воды в реактор через шланг, будет рассматриваться как барьер, управляемый персоналом.

2.3 Структура барьерных диаграмм

Барьерные диаграммы изображаются сначала в таком виде, как показано на ниже приведенном рисунке. На схеме с левой стороны указываются возможные причины аварийной ситуации, а в правой части указываются последствия. Положение, до которого развивается авария, может быть указано в центре схемы, между причинами и последствиями.

Рисунок 2 – Структура барьерной диаграммы

                

Зачастую, ряд различных  причин могут стать причиной одного и того же аварийного последствия. Такое  положение проиллюстрировано на рисунке 11, где указаны три разные причины: «Причина 1”,”Причина 2”и “Причина 3”.

Любая из этих трех причин (или по одиночке, или все вместе) может вызвать аварийное последствие. Эта комбинация получила название логического условия («калитки») “ИЛИ”. Принятая символика для условия “ИЛИ” приведена рисунке 3, но в барьерных диаграммах она не используется. Проще показать два или больше ответвлений и соединить их вместе.

В большинстве случаев  даже единичной причины или отказа достаточно для запуска аварийной последовательности событий. Однако, в ряде случаев, аварийные последствия возникают в результате комбинации причин или отказов, когда все из них должны проявиться в одно и тоже время. Такая комбинация известна как логическое условие “И”.

Рисунок 3 – Обозначения логических условий “ИЛИ» и “И” в барьерных диаграммах.

2.3.1Размещение барьеров.

Барьеры, как было определено ранее, являются мерами безопасности, направленными  против дальнейшего развития аварийной  ситуации. Они показываются на структурной схеме барьерной диаграммы. Ниже приводимый рисунок показывает ту же самую структурную схему барьерной диаграммы, но с показом барьеров.

Рисунок 4 – Барьерная диаграмма с указанием барьеров

Некоторые барьеры ограничивают последствия аварийной ситуации без устранения всех нежелательных  последствий. Такого рода барьеры могут  быть изображены так, как на рисунке 14. Если барьер срабатывает, то возникает последствие под номером 2, если нет, то последствия - под номером 1.

 

Рисунок 5 – Барьеры, которые ограничивают последствия аварии, но не  устраняют все нежелательные эффекты.

 

Аварийная сигнализация и  подобное простое оборудование, которое  лишь подает сигнал о том, что что-то случилось, только тогда полезно, если сопровождается соответствующим действием, позволяющим вернуть ситуацию в нормальное рабочее состояние. Определяющим фактором надежности аварийной сигнализации является сочетание действующей аварийной сигнализации и последующего успешного действия.

На барьерной диаграмме  это показывается следующим образом: барьеры, которые описывают обнаружение опасных условий (Барьер 1а) и действия, позволяющие вернуть ситуацию в рабочий режим (Барьер 1 б).

           Рисунок 6 – Барьер, описывающий обнаружение (1 а) и действие (1 б)

 

Барьер 1а отражает обнаружение  опасной ситуации (например, отключатель при превышении давления плюс аварийная сигнализация). В случае отказа этого барьера, опасная ситуация не будет обнаружена и оператор не предпримет необходимых действий для обеспечения безопасности. Поэтому могут иметь место аварийные последствия. Если защитное устройство работает, то опасные условия будут определены. Барьер 1 б свидетельствует о действии, предпринятом оператором. Если действие было неудачным, то наступят последствия.

Линия, идущая вниз из центра «днища» барьера (рисунок 6) указывает на то, что произойдет, если барьер функционирует нормально. Линия, идущая направо от центра правой части барьера указывает на то, что произойдет при неправильном функционировании барьера.

 

2.3.2 Построение барьерных диаграмм.

Можно воспользоваться следующей процедурой: выбираем те последствия, которые могут оказаться настолько серьезными, что требуется описание возможных последовательностей развития событий, в нашем случае, в виде барьерных диаграмм.

На каждой барьерной  диаграмме возможно  отразить от 5 от 8 причин и последствий аварийной  ситуации. Если насчитывается большее  число причин, то потребуется построение более чем одной барьерной диаграммы. Если требуется построение более чем одной барьерной диаграммы, сделайте так, чтобы содержание каждой схемы являлось логическим продолжением каждой из них, так чтобы последовательности, имеющие общие барьеры были отражены на той же диаграмме.

Графические схемы должны строиться так, чтобы обстоятельства, которые приводят к аварийной  однотипной ситуации, были сгруппированы  вместе.

Условия, присутствие которых необходимо для наступления аварии, также  могут быть изображены в виде барьерных  диаграмм.

Анализ может, например, показать, что авария возможна лишь в том случае, когда температура  становится “экстремально высокой”, но это невозможно при использовании неочищенных сырьевых материалов в технологическом процессе.

Эта ситуация может быть отражена на барьерной диаграмме  добавлением барьера с легендой: “Неочищенные сырьевые материалы обычно исключают возможность экстремальных температур.”

Это фактически означает, что  экстремально высокая температура  может возникнуть, только если неочищенные  сырьевые материалы были не нормального качества (т.е. имелись загрязнения или были использованы не те материалы). Возможность для “ненормальных сырьевых материалов” необходимо принимать во внимание с использованием логического условия “ИЛИ” с расположением “причин” с левой стороны графической барьерной диаграммы.

Включение условий, требуемых для  аварии, необходимо производить осторожно, так как это может привести к ошибкам при простановке баллов на барьерных диаграммах.

На барьерной диаграмме, течение времени принимается  идущим слева направо в направлении развития аварии. Иногда выясняется, что на барьерной диаграмме удобно показать барьеры, покрывающие несколько причин на том же общем направлении, даже несмотря на то, что барьер не будет функционировать при наступлении одновременно всех обозначенных причинах аварийных ситуаций.

Если для условного  обозначения барьеров используется различная тонировка, то легенда этих условных обозначений должна быть приведена в нижней части барьерной диаграммы.

2.4 Барьерные оценочные баллы

Барьерные диаграммы могут  быть использованы для получения  общего представления о том, какая  последовательность событий может  ожидаться наиболее часто, или какие  из них, могут привести к наиболее серьезным последствиям. Этот обзорный анализ, в свою очередь, может быть использован для выявления тех цепочек событий, в которых требуются дополнительные меры безопасности.

Инициирующим событиям и барьерам могут быть приписаны  баллы, в соответствии с ожидаемой  частотой (для инициирующих событий) или вероятности отказов (для барьеров). В дальнейшем можно выявить последовательность событий с наименьшим числом оценочных баллов.

Для того, чтобы определить баллы, должны быть оценены следующие  моменты:

   -  Как часто ожидается  проявление инициирующих событий.

     -  Надежность и “пригодность” каждого барьера. Вероятность отказа функционирования барьера, или вероятность того, что барьер окажется непригодным для прерывания цепочки развития аварии. Величины частот и вероятностей часто очень малы. Обычный порядок величины этих показателей 0.001 или 10^-3. Это часто приводит к увеличению размера ошибок или даже путанице. Поэтому была разработана специальная балльная система для иного представления частоты событий.

 

Частоты инициирующих событий - 5 баллов для ежедневных событий - 2 балла для ежемесячных событий 0 баллов для ежегодных событий 1 балл для событий, происходящих примерно раз в три года 2 балла, для событий, происходящих примерно раз в десять лет 3 балла, для событий, происходящих примерно раз в тридцать лет и т.д.

 

Важно отметить, что частота  инициирующих событий представлена количеством событий в расчете на год

Надежность барьеров или их пригодность 0 баллов для вероятности отказа 1 (т.е. 100%) 1 балл, для вероятности отказа 0.3 2 балла, для вероятности отказа 0.1 или 10-1 3 балла, для вероятности отказа 0.01 или 10-2 и т.д.

 

Барьер, у которого 2 балла, будет способен снизить вероятность  дальнейшего развития аварийной ситуации в 10 раз.