基于borda序值法的风险矩阵法改进及应用

基于borda序值法的风险矩阵法改进及应用

0危险有害因素的全面排序,不利于合理划分危险因素的程度，确定采取安全对策的顺序，是矿工安全管理的重要组成部分。预先危险性分析法(PHA)、故障类型与影响分析法(FMEA)、作业条件危险性分析法(LEC)等一些系统安全评价方法都能用于危险有害因素的分级。然而,PHA法着重考虑危险有害因素导致事故后果的严重性,对导致事故的可能性重视不足;FMEA法只能对系统元件故障进行分级;LEC法在进行危险有害因素分级时,只考虑了人员伤亡的可能性和后果的严重度。相对而言,风险矩阵法是一种较好的可用于危险有害因素分级的方法,它依据事故发生的可能性和后果的严重度,能针对各种不同类型(人失误、设备故障)的危险有害因素进行分级,可以同时考虑人员伤亡和设备损坏等方面的危险后果。但是,风险矩阵法也存在自身的不足:一方面,这种评价方法比较简单而不够精确,另一方面,风险矩阵法评估得到的风险等级较少,在危险有害因素数量较多时,大量存在不同危险有害因素处于同一风险等级的情况,不能实现危险有害因素的全面排序,影响安全对策措施的合理制定。基于风险矩阵法存在的上述不足,笔者采用Borda序值法改进原始的风险矩阵法,并用于对烧碱装置危险有害因素的分级,使得危险有害因素的排序更为彻底,提高了安全对策措施的针对性。1风险矩阵法的改进1.1危险事件发生的频繁程度的判断风险矩阵法是将决定危险事件风险大小的两种因素——后果严重度和可能性,按其特点划分为相应的等级,形成风险评价矩阵,并定性地衡量风险大小。根据事故发生后人员的伤亡情况,设备的损害程度,以及对生产的影响程度,将危险事件后果严重度定性地分为若干等级,称为后果严重度等级,通常分为4个等级,见表1。根据危险事件发生的频繁程度,将危险事件发生的可能性定性地分为若干等级,称为危险事件的可能性等级,通常分为5个等级,见表2。依据危险事件的后果严重度和可能性两方面确定风险等级,采用矩阵法来描述危险事件的风险,划分为4个等级,见表3。对于某一具体危险有害因素(风险事件),首先根据表1确定后果严重度等级,然后根据表2确定可能性等级,最后根据表3确定风险级别。按照上述方法对某系统进行评价的结果见表4,它包括了“序号”、“危险有害因素”、“严重度等级”、“可能性等级”、“风险等级”等5栏,但不包括表4中的后4栏。从表4中可见,某一危险有害因素的后果严重度等级是“严重的”,可能性等级是“很可能”,就可以在表3中查得其风险级别是“高”。从表4中可以看出,序号为1,2和4的危险有害因素的风险等级均为“中”,序号为3和5的危险有害因素的风险等级均为“较高”。可见,传统的风险矩阵法将产生风险结(风险结就是处于同一等级具有基本相同属性、可以进一步细分的风险模块),不能充分实现危险有害因素的全面排序。1.2危险有害因素的borda数计算如前所述,采用原始的风险矩阵法进行评价时,会产生风险结,即不同的危险有害因素可能会评出相同的风险等级。为此,美国空军电子系统中心(ESC,ElectronicSystemCenter)将投票原理引入到风险矩阵中,提出运用Borda序值法处理众多的风险结。Borda序值法是结合风险事件发生的后果严重度及可能性进行排序的方法。应用该法处理风险等级时,需要在风险矩阵评价表格中增加“后果严重度序值”、“可能性序值”、“Borda数”、“Borda序值”等栏目,见表4。后果严重度序值是对所有危险有害因素的后果严重度进行排序的结果。设Qj代表第j(j≤4)种严重度,其中,Q1代表Ⅰ级,Q2代表Ⅱ级,Q3代表Ⅲ级,Q4代表Ⅳ级;设Mj代表Qj这种严重度等级的危险有害因素的个数。若某危险有害因素的严重度等级属于Qj级,则可得到它的后果严重度序值为Ij=Cj+(1+Mj)/2(1)式中,Cj=∑r=1j−1Mr(j＞1)‚Cj=0(j=1)Cj=∑r=1j-1Μr(j＞1)‚Cj=0(j=1)。可能性序值是对所有危险有害因素按照可能性大小进行排序的结果。设Hj代表第j(j≤5)种可能性大小,其中,H1代表A级,H2代表B级,H3代表C级,H4代表D级,H5代表E级;设Nj代表Hj这种可能性等级的危险有害因素的个数。若某危险有害因素的可能性大小属于Hj级,则可得到它的可能性序值为Pj=Bj+(1+Nj)/2(2)式中,Bj=∑r=1j−1Nr(j＞1)‚Bj=0(j=1)Bj=∑r=1j-1Νr(j＞1)‚Bj=0(j=1)。Borda数是对危险有害因素的风险重要程度的度量。危险有害因素的Borda数Bi最大,则它为最重要的风险。Borda数的表达式为Bi=(N-ri1)+(N-ri2)(3)式中,N——危险有害因素总个数(与风险矩阵中的行数相同);ri1——第i个危险有害因素的严重度序值;ri2——第i个危险有害因素的可能性序值。对于一个给定的危险有害因素,Borda序值是比其风险程度更为严重的危险有害因素数目。把危险有害因素的Borda数按照由大到小的顺序排列,其相应的Borda序值为0,1,…,N。如Borda数排列在第一位,则其相应的Borda序值为0。按照上面介绍的方法,首先确定危险有害因素的严重度序值和可能性序值,然后计算Borda数,最后依据Borda数排序得到Borda序值,这就是改进的风险矩阵法。表4是按照该法进行评价的示例,从表中可见5种危险有害因素按照风险大小(Borda序值)的排列顺序如下:高处坠落>噪声危害=触电>机械伤害>灼烫。而根据原始的风险矩阵法的排序如下:高处坠落=触电>噪声危害=机械伤害=灼烫。由风险结的定义可知,采用改进的风险矩阵法减少了风险结的数量,使得危险有害因素的排序效果明显好于原始的风险矩阵法,但它没有从根本上消除风险结。2采用新的风险矩阵法对碱性装置中潜在有害因素的分类进行了应用2.1高纯盐酸、淡盐、水氯、水氯、脱氯、液氯工序某烧碱装置采用离子膜法生产烧碱,其工序主要包括盐水工序、电解工序、蒸发工序、高纯盐酸工序、淡盐水脱氯工序和液氯工序。根据烧碱的生产工艺以及厂区的实际情况,文献的研究结果,运用直观经验法得出烧碱装置的主要危险有害因素包括氯气泄漏、氢气泄漏、烫伤、烧碱灼伤、盐酸灼伤、噪声危害、高空坠落、机械伤害、触电等。2.2机械损伤损伤的危险因素按照上述改进的风险矩阵法对危险有害因素进行分级,结果见表5。根据表5中计算得到的Borda序值,确定各危险有害因素的顺序如下:氯气泄漏>氢气泄漏>烧碱灼伤=盐酸灼伤=噪声危害=触电>高处坠落>机械伤害>烫伤,见表5倒数第1列。而根据原始风险矩阵法得出的危险有害因素重要程度排序如下:氯气泄漏=氢气泄漏>烧碱灼伤=盐酸灼伤=高处坠落=触电>烫伤=噪声危害=机械伤害,见表5倒数第2列。两相对比可以发现,改进型风险矩阵法得到的危险有害因素分级排序更为明确,大大提高了安全对策措施的针对性。2.3生产条件和安全措施按风险矩阵法的分析结果,为了有效地防范烧碱装置生产过程中事故的发生,必须坚持“重点控制,统筹兼顾”的原则,采取有差异的安全对策措施。对氯气泄漏和氢气泄漏两个最危险的因素应优先进行控制,尽量采取综合性安全措施。主要的措施如下:定期对设备进行清洗、检查、刷漆,配备必要的备用设备并及时更换老化设备,加大各生产管道、容器和安全附件(阀门、法兰以及压力表、液面计、温度计等)的检查力度,设置监测报警系统,加强安全管理和安全教育等。对烧碱灼伤、盐酸灼伤、噪声危害、触电4个危险程度中等的因素主要通过安全管理和安全教育的途径进行控制,同时辅以安全技术方面的措施。烧碱灼伤和盐酸灼伤的主要安全技术措施是配备相应的防灼伤设备设施(如水源),及时清理工作现场等;减弱噪声危害的主要安全技术措施包括:加强隔音除噪,加强对噪声的吸收,缩短个人在高噪声环境中的暴露时间,采用合理的个人防护用品等。触电方面的主要安全技术措施有,加强线路检查与修护、安装触电跳闸装置等。对高处坠落、机械伤害、烫伤3个危险程度较小的因素则通过安全管理和安全教育的途径进行控制。考虑到烧碱生产工艺的复杂性,操作人员容易出现失误,所以工厂要严格按照有关国家标准和行业标准组织生产,制定切实可行的完善的安全管理制度、操作规程以及事故应急预案,以减少和杜绝因人为失误导致的事故,并能够对因意外