DESCRIEREA PRINCIPALELOR METODE SI INSTRUMENTE DE ANALIZA A RISCURILOR

DESCRIEREA PRINCIPALELOR METODE SI INSTRUMENTE DE ANALIZA A RISCURILOR

Principalele metode de analiza a riscurilor de producere a accidentelor sunt :

Ø     Analiza Preliminara a Riscurilor (APR);

Ø     Analiza Modurilor de Defectare, a Efectelor si a Criticitatii (AMDEC);

Ø     Analiza riscurilor prin demersuri de tip HAZOP sau ,,What if?²

Ø     Analiza prin arborele de defectari;

Ø     Analiza prin arborele de evenimente;

Ø     Nodul Fluture.

2.1.- Analiza preliminara a riscurilor / pericolelor (APR/D)

2.1.1.- Istoric si domeniu de aplicabilitate

Analiza Preliminara a Riscurilor (Pericolelor) a fost dezvoltata la inceputul anilor 1960 in domeniile aeronautic si militar, si constituie o metoda aplicabila in numeroase domenii industriale in vederea identificarii riscurilor in stadiul preliminar de conceptie si proiectare al unei instalatii. Ca urmare, aplicarea sa nu impune cunoasterea aprofundata si detaliata a sistemului studiat. Metoda este in mod deosebit utila in urmatoarele situatii :

Ø     in faza de conceptie a unei instalatii, inainte de definirea precisa a tehnologiei si procedurilor, realizandu-se o analiza initiala de securitate ce permite structurarea viitoarelor reguli de exploatare si securitate si selectarea echipamentelor adecvate;

Ø     in cazul unei instalatii complexe existente, la nivelul unui demers de analiza a riscurilor. Dupa cum o indica numele, APR constituie o etapa preliminara, ce permite evidentierea elementelor sau a situatiilor ce necesita aplicarea unor metode mai detaliate de analiza. Ea poate fi de exemplu completata printr-o metoda de tip AMDEC sau arbore de defectari;

Ø     in cazul unei instalatii al carei nivel de complexitate nu impune efectuarea unor analize detaliate in raport cu obiectivele de securitate prestabilite.

2.1.2.- Principiul metodei

Analiza Preliminara a Riscurilor necesita in prima faza identificarea elementelor periculoase existente in instalatie, cu referire la :

substante sau preparate periculoase, sub forma de materii prime, produse finite, utilitati etc.;

echipamente periculoase, cum ar fi depozite de stocare, zone de receptie - expeditie, reactoare, echipamente de furnizare a utilitatilor (cazane termice), etc.;

operatii periculoase asociate tehnologiilor.

identificarea elementelor periculoase, in functie de tipul instalatiei studiate, in baza descrierii functionale ce precede aplicarea metodei.

Pornind de la elementele periculoase identificate, APR vizeaza stabilirea pentru fiecare element periculos a unuia sau mai multor situatii de pericol. Echipa de analiza va determina, in continuare, cauzele si consecintele fiecarei situatii de pericol identificate, precum si barierele de securitate existente in sistem. Daca acestea sunt considerate ca insuficiente in raport cu nivelul de risc identificat in grila de criticitate, se propun masurile de ameliorare adecvate.

2.1.3.- Modul de aplicare a metodei

Suportul practic destinat rezumarii rezultatelor analizei il constituie un tabel de sinteza, analiza nelimitandu-se insa exclusiv la completarea acestuia. De altfel, acest tabel trebuie uneori adaptat in functie de obiectivele fixate de echipa de analiza.

Tabelul 1 reprezinta un model de tabel tip APR.

Tabelul 1

Exemplu de tabel tip APR

Pentru fiecare functiune identificata in etapa de descriere a sistemului, produsele sau echipamentele sunt trecute in revista, examinandu-se sistematic situatiile de pericol potential, facandu-se apel la experienta si imaginatia specialistilor.

Demersul sistematic al echipei de analiza este structurat in urmatoarea forma :

Selectionarea sistemului sau a functiunii ce va fi studiata in baza descrierii functionale realizate.

Alegerea unui echipament sau produs pentru sistemul sau functiunea considerata (coloana 2).

Pentru respectivul echipament, se considera o prima situatie de pericol (coloana 3).

Pentru situatia de pericol considerata se stabilesc toate cauzele si consecintele posibile (coloanele 4 si 5).

Pentru o inlantuire cauza - situatie de pericol - consecinte data se identifica barierele de securitate existente in sistem (coloana 6).

Daca riscul estimat este apreciat ca inacceptabil, se formuleaza propuneri de ameliorare (coloana 7). Ultima coloana (coloana 8) este rezervata eventualelor comentarii si observatii. Coloana este deosebit de importanta pentru evidentierea ipotezelor admise in cadrul analizei sau a numelor persoanelor care vor trebui sa intreprinda actiuni complementare.

Se va lua apoi in considerare o noua inlantuire cauza - situatie de pericol - consecinte pentru aceeasi situatie de pericol, revenindu-se la punctul 5.

Dupa studiul tuturor inlantuirilor cauzale posibile, se va analiza o noua situatie de pericol, revenindu-se la punctul 4.

Cand toate situatiile de pericol au fost trecute in revista pentru echipamentul considerat, se va alege un alt echipament revenindu-se la punctul 3.

Daca este cazul, dupa examinarea tuturor echipamentelor, se va trece la un alt sistem sau la o alta functiune, revenindu-se la punctul 2.

2.1.4.- Avantaje si dezavantaje

Principalul avantaj al Analizei Preliminare a Riscurilor este de a permite examinarea relativ rapida a situatiilor periculoase ce pot surveni in sistemele tehnice. In raport cu alte metode, timpul necesar analizei este redus iar nivelul de detaliere a descrierii sistemului studiat nu este prea ridicat. Acest avantaj este in legatura cu faptul ca metoda se aplica in general in faza de conceptie a sistemelor.

Una din principalele dificultati intalnite in practica aplicarii APR tine de modul de definire al termenului ,,situatie de pericol². Se poate uneori constata in decursul analizei ca unele cauze sau consecinte ale unei situatii de pericol sunt, la randul lor identificate drept situatii de pericol intr-o etapa ulterioara a analizei. Aceasta dificultate poate genera probleme de apreciere in cadrul echipei de analisti. Oricum, acest aspect nu trebuie considerat ca o ,,frana² in analiza ci dimpotriva ca un mijloc de a tinde spre un grad mai mare de exhaustivitate.

Exemplu :

Consideram exemplul unui rezervor de lichid inflamabil tip benzina. Echipa de analiza identifica intr-o prima faza ca situatie de pericol, un foc ce se dezvolta in cuva de retentie. Cauza acestui incendiu ar fi scurgerea combustibilului in cuva, asociata prezentei unei surse de aprindere. Daca se considera, in continuare scurgerea de benzina drept situatie de pericol, se poate considera drept consecinta, aprinderea panzei de lichid, dar si formarea unei amestec exploziv gazos (nor exploziv) datorat evaporarii benzinei.

Metoda APR nu permite caracterizarea amanuntita a evenimentelor susceptibile sa conduca la un accident major pentru sistemele complexe. Ea faciliteaza insa identificarea punctelor critice, care vor constitui ulterior obiectul unor studii detaliate.

2.2.- Metodele AMDE si AMDEC

2.2.1.- Istoric si domeniu de aplicabilitate

Analiza Modurilor de Defectare si a Efectelor acestora a fost prima data utilizata in domeniul industriei aeronautice , in anii 1960, aplicarea sa extinzandu-se rapid in alte sectoare de activitate ca industria chimica, petroliera sau nucleara. Metoda este adaptata pentru studiul defectelor sistemelor materiale si ale echipamentelor, putandu-se aplica si diferitelor sisteme tehnologice (mecanice, electrice, hidraulice, termice).

2.2.2.- Principiul metodei

Conceptele de baza utilizate in metoda AMDE sunt urmatoarele :

defectare, semnificand incetarea aptitudinii unui element sau a unui sistem de a-si indeplini functia;

mod de defectare, adica efectul prin care este observata defectarea unui element al sistemului;

cauza defectarii, adica evenimentele ce conduc la modurile de defectare;

efectul unui mod de defectare, reprezentand consecintele asociate pierderii aptitudinii unui element de a-si indeplini functia.

Desi in practica este deseori dificila realizarea unei distinctii nete intre aceste notiuni, cunoasterea terminologiei este primordiala pentru aplicarea corecta a metodei.

Exemplu :

Consideram cazul unei pompe care in conditiile normale de exploatare are functia definita ca aptitudinea de a furniza un anumit debit la evacuare. Daca debitul evacuat este nul sau considerabil inferior sau superior valorii definite a debitului, pompa va fi considerata in stare de ,,defectare². Daca, in cursul exploatarii, pompa se opreste in mod nedorit, avem de a face cu o defectare a pompei. Oprirea acesteia reprezinta deci un efect prin care se observa o defectare; este vorba de un mod de defectare.

Intreruperea alimentarii cu energie electrica ce a condus la oprirea pompei va fi definita drept o cauza a acestui mod de defectare. Oprirea aprovizionarii reactorului alimentat de pompa respectiva, urmata de degradarea produsului de sinteza, vor constitui consecinte ale defectarii considerate.

AMDE este o metoda inductiva de analiza care permite :

Ø     evaluarea efectelor si a secventei de evenimente generate de fiecare mod de defectare a componentelor unui sistem asupra diverselor functii ale sistemului;

Ø     determinarea importantei fiecarui mod de defectare asupra functionarii normale a sistemului si evaluarea impactului asupra fiabilitatii si securitatii sistemului;

Ø     ierarhizarea modurilor de defectare identificate, in vederea adoptarii masurilor adecvate de prevenire.

Cand este necesara evaluarea criticitatii unui defectari (probabilitate si gravitate), Analiza Modurilor de Defectare, a Efectelor si Criticitatii acestora (AMDEC) reprezinta o continuare logica a metodei AMDE. AMDEC reia principalele etape ale metodei AMDE carora li se adauga o evaluare semnificativa a criticitatii.

2.2.3.- Modul de aplicare al metodei

In maniera simplificata, AMDEC se deruleaza in forma urmatoare :

Selectarea unui element sau a unei componente a sistemului.

Retinerea unei stari de functionare (functionare normala, nefunctionare etc.).

Pentru elementul (componenta) si starea considerate, se ia in considerare un prim mod de defectare.

Se identifica cauzele si consecintele modului de defectare, atat in apropierea elementului, cat si in intregul sistem.

Se examineaza mijloacele ce permit detectarea modului de defectare pe de o parte si mijloacele existente destinate prevenirii si-sau limitarii efectelor.

Se procedeaza la evaluarea criticitatii modului de defectare analizat, in termeni de probabilitate si gravitate.

Se propun masurile si mijloacele suplimentare, daca rezultatele evaluarii riscurilor impun acest lucru.

Se verifica daca valoarea cuplului probabilitate - gravitate pot fi apreciata ca acceptabila.

Se analizeaza un alt mod de defectare, revenindu-se la punctul 4.

Dupa examinarea tuturor modurilor de defectare, se ia in considerare o noua stare de functionare, reluandu-se analiza de la punctul 3.

Dupa analiza tuturor starilor de functionare, se alege un alt element sau o alta componenta a sistemului, reluandu-se analiza de la punctul 2.

Un exemplu de tabel centralizator care poate fi utilizat ca instrument in analiza AMDEC este redat in tabelul 2.

Tabelul 2

Modelul tabelului centralizator tip AMDEC

2.2.3.1.- Echipament (Coloana 1)

Concret, se trece in revista fiecare echipament sau componenta identificata in etapa descrierii functionale a sistemului in general, este util sa se repereze echipamentul considerat pornind de la datele din diagrame, harti, planuri etc.

2.2.3.2.- Functii si stari (Coloana 2)

Pentru fiecare echipament se inventariaza si listeaza functiile indeplinite si starile de functionare identificate, de asemenea, in etapa descrierii functionale a sistemului. In vederea realizarii unei analize cat mai complete este indispensabila luarea in considerare a ansamblului starilor ce pot veni in cursul exploatarii (functionare normala, nefunctionare, demarare, stand-by etc.).

2.2.3.3.- Moduri de defectare (Coloana 3)

In raport cu starea de functionare, echipa de analiza va urmari pentru fiecare echipament in mod sistematic modurile de defectare posibile. Definirea modurilor de defectare posibile in cazul unui eveniment se bazeaza pe experienta si cunostintele dobandite in cursul exploatarii unor echipamente similare, al testelor si incercarilor.

De altfel, modurile de defectare luate in considerare trebuie sa tina cont de :

Ø     utilizarile sistemului;

Ø     caracteristicile echipamentelor;

Ø     modul de functionare;

Ø     specificatiile privind functionarea;

Ø     caracteristicile mediului.

Indiferent de tipul echipamentului analizat, lista cuprinsa in norma CEI 60812 : 1985 ,,Tehnici de analiza a fiabilitatii sistemelor - Procedura de analiza a modurilor de defectare si a efectelor acestora (AMDE) faciliteaza identificarea modurilor de defectare de catre echipa de analiza.

Tabelul 3

Moduri de defectare generale (conform tabelului II din

Standardul CEI 60812 : 1985)

Acelasi standard propune o lista - ghid a modurilor de defectare generice, care pot fi utile in analiza. (Tabelul 4).

2.2.3.4.- Cauzele defectarilor (Coloana 4)

Pentru fiecare mod de defectare, se identifica in continuare cauzele generatoare. Intrucat un singur mod de defectare poate fi consecinta mai multor cauze, acestea se inventariaza si numeroteaza.

Lista prezentata in tabelul 4 permite totodata precizarea cauzelor defectarilor, in masura in care aceste cauze sunt asemanatoare anumitor moduri de defectare.

De exemplu, un mod de defectare al unei vane, inainte de inchidere, poate fi ,,Nu se inchide² (Modul de defectare nr.6). O cauza potentiala a acestui mod de defectare poate fi blocarea fizica sau intepenirea (modul de defectare nr.2).

Se recomanda intotdeauna sa se tina cont de defectarile posibile la echipamentele adiacente din cadrul sistemului. Evaluarea efectelor defectarii unui element poate conduce efectiv la producerea unui mod de defectare la un alt element al sistemului. Ca urmare, se impune analiza interactiunii dintre efectele defectarii analizate si cauzele altor moduri de defectare.

Tabelul 4

Moduri de defectare generice

(conform standardului CEI 60812 : 1985)

2.2.3.5.- Efectele defectarilor (coloanele 5 si 6)

Procedand intr-o maniera similara celei prin care s-au identificat cauzele potentiale ale defectarilor, echipa de analiza va examina consecintele defectarilor, in primul rand la nivelul componentei (coloana 5) si apoi la nivelul sistemului global (coloana 6).

2.2.3.6.- Mijloace de detectie (coloana 7)

Pentru modul de defectare considerat echipa de analiza va examina si consemna mijloacele prevazute pentru detectarea respectivului mod de defectare.

2.2.3.7.- Dispozitive de inlocuire (coloana 8)

In aceasta etapa, sunt analizate toate dispozitiile si masurile adoptate, de exemplu la nivelul conceptiei instalatiei, in scopul prevenirii sau atenuarii efectelor modului de defectare. Aceasta etapa, ale carei rezultate sunt consemnate in coloana 8, vizeaza caracterizarea comportamentului sistemului atunci cand una dintre componente este afectata de catre un mod de defectare.

2.2.3.8.- Evaluarea criticitatii (Coloanele 9 si 10)

Coloanele 9 si 10 permit consemnarea evaluarilor realizate privind probabilitatea de producere a modului de defectare (P) si gravitatea asociata consecintelor (G). Aceasta abordare permite aprecierea influentei barierelor de securitate existente si luarea in considerare a oportunitatii amplasarii de noi bariere, in raport cu nivelul de risc estimat.

In practica, este deseori dificil sa se dispuna de date exacte si fiabile pentru a realiza o evaluare cantitativa precisa. In consecinta, se recurge frecvent la scale de cotare a nivelurilor de probabilitate si de gravitate. Indiferent de formatul scalelor de probabilitate si gravitate retinute pentru analiza, acestea trebuie prezentate si acceptate inainte de inceperea demersului de analiza.

2.2.4.- Avantaje si dezavantaje

Metoda AMDEC este extrem de eficace cand este aplicata in analiza defectarilor simple ale elementelor ce conduc la defectarea globala a sistemului. Datorita caracterului sistematic si a retelei de studiu fin, metoda constituie un instrument pretios de identificare a defectarilor potentiale si a mijloacelor de limitare a efectelor si a probabilitatii de producere.

Intrucat metoda consta in examinarea fiecarui mod de defectare, a cauzelor si a efectelor pentru diferite stari de functionare ale sistemului, AMDEC permite identificarea modurilor comune de defectare ce pot afecta sistemul studiat. Modurile comune de defectare corespund evenimentelor care prin natura lor sau dependenta fata de anumite componente provoaca simultan situatiile de ,,pana² pentru mai multe componente din cadrul sistemului. Agresiunile externe majore sau pierderea utilitatilor reprezinta, in general, moduri comune de defectare.

In cazul sistemelor complexe, cuprinzand un numar mare de componente, AMDEC poate deveni foarte dificil de aplicat, datorita volumului foarte mare de informatii ce trebuie prelucrate. Aceasta dificultate este minimizata in cazul in care sistemul analizat include numeroase stari de functionare.

De altfel, metoda AMDEC analizeaza doar defectari simple si poate fi eficient completata, in functie de obiectivele analizei, prin metode de studiu a defectarilor multiple, cum ar fi metoda analizei prin arborele de defectare.

2.3.- Metoda HAZOP

2.3.1.- Istoric si domeniu de aplicabilitate

Metoda HAZOP (HAZARD OPERABILITY) a fost dezvoltata de societatea Imperial Chemical Industries (ICI), la inceputul anilor 1970, fiind ulterior adaptata pentru diferite alte sectoare de activitate. Uniunea Industriilor Chimice (UIC) a publicat in 1980 o versiune franceza a metodei in caietul de securitate nr.2, intitulat ,,Studiu de securitate privind schemele de circulatie a fluidelor²

Analizand sistematic abaterile parametrilor unei instalatii in vederea identificarii cauzelor si consecintelor, metoda HAZOP este foarte utila pentru examinarea sistemelor termo - hidraulice pentru care parametrii ca debitul, temperatura, nivelul si concentratia sunt determinati din punct de vedere al securitatii. Prin insasi natura sa, metoda necesita examinarea amanuntita a schemelor si a planurilor ce descriu circulatiei fluidelor.

2.3.2.- Principiul metodei

Metoda HAZOP este destinata analizei riscurilor in sistemele termo - hidraulice, in care este de prima importanta controlul unor parametrii ca presiunea, temperatura, debitul, etc. Procedura de analiza este asemanatoare, in linii mari, cu cea aplicata in cadrul metodei AMDE, insa in cadrul studiul HAZOP nu sunt luate in considerare modurile de defectare, ci abaterile potentiale (deriva) principalilor parametrii caracteristici exploatarii instalatiei. Ca urmare, metoda este concentrata pe instalatie, spre deosebire de AMDE care este concentrata pe componente.

Pentru fiecare parte componenta a sistemului examinat (linie sau retea), generarea (conceptuala) a abaterilor se efectueaza in mod sistematic prin conjugarea :

Ø     cuvintelor - cheie, cum ar fi, de exemplu : ,,Nu exista², ,, Exista in minus², ,,Exces de² etc.;

Ø     parametrilor asociati sistemului studiat. Parametrii frecvent intalniti se refera la temperatura, presiune, debit, concentratie dar si la timp si la operatiile efectuate.

Echipa de analiza trebuie sa stabileasca cauzele si consecintele potentiale ale fiecarei abateri si sa identifice mijloacele disponibile de detectare a abaterilor, de prevenire a producerii acestora sau de limitare a efectelor lor.

Initial, tehnica HAZOP nu a fost conceputa spre a permite o estimare a probabilitatii de producere a abaterilor sau a gravitatii consecintelor acestora, metoda fiind considerata ca fiind una calitativa. Totusi, in domeniul riscurilor de producere a accidentelor majore, o estimare apriorica a probabilitatii si gravitatii consecintelor identificate este deseori necesara. In acest context, analiza HAZOP trebuie completata printr-o analiza a criticitatii riscurilor, pe baza unei tehnici cantitative simplificate. Aceasta adaptare semnificativa a metodei este, de altfel, mentionata in standardul CEI : 61882 ,,Studii de pericol si de exploatabilitate (Studii HAZOP) - Ghid de aplicare²

2.3.3.- Modul de aplicare al metodei

Derularea unui studiu HAZOP implica parcurgerea urmatoarelor etape :

Alegerea unei linii sau a unei retele care inglobeaza, de obicei un echipament si conexiunile acestuia, ansamblul indeplinind o functie deja identificata in cursul descrierii functionale a sistemului.

Selectarea unui parametru functional.

Considerarea unui cuvant-cheie si generarea unei abateri (derive).

Verificarea credibilitatii abaterii. Daca aceasta este credibila, se trece la punctul 5, daca nu se revine la punctul 3.

Identificarea cauzelor si consecintelor posibile ale abaterilor de la functionarea normala.

Examinarea mijloacelor de detectie ale abaterii in cauza, precum si a celor destinate prevenirii si limitarii efectelor induse.

Propunerea, daca este cazul, a masurilor de ameliorare a situatiei existente.

Considerarea unui nou cuvant - cheie pentru acelasi parametru functional si reluarea analizei de la punctul 3.

Dupa examinarea tuturor cuvintelor - cheie, luarea in considerare a unui alt parametru si reluarea analizei de la punctul 2.

Dupa examinarea tuturor fazelor de functionare urmeaza luarea in considerare a unei noi linii si reluarea analizei de la punctul 1.

In domeniul riscurilor de producere a accidentelor majore se recomanda completarea studiului HAZOP cu o estimare a criticitatii abaterilor identificate.

Dupa cum se mentioneaza in standardul CEI : 61882, analiza HAZOP poate fi efectuata si prin luarea in considerare, in primul rand, a unui cuvant - cheie caruia i se atribuie sistematic parametri functionali identificati.

In tabelul 5 este redat un model de tabel centralizator ce poate fi folosit ca instrument de lucru in cadrul studiilor HAZOP.

Tabelul 5

Modelul tabelului centralizator in analiza HAZOP

2.3.3.1.- Definirea cuvintelor - cheie

Cuvintele cheie asociate parametrilor relevanti ai procesului, permit generarea sistematica a abaterilor ce se analizeaza. Standardul CEI : 61882 propune cuvinte - cheie de tipul celor redate in tabelul 6.

Tabelul 6

Cuvinte - cheie folosite in analizele HAZOP (Standardul CEI : 61882)

2.3.3.2.- Definirea parametrilor (coloana 3)

Parametrii carora li se atribuie cuvintele-cheie depind de tipul sistemului studiat. Frecvent, parametrii selectati ca avand o incidenta asupra securitatii instalatiilor sunt :

Ø     temperatura;

Ø     presiunea;

Ø     debitul;

Ø     nivelul;

Ø     concentratia;

Ø     timpul;

Ø     operatiile ce trebuie realizate.

Dupa cum s-a mentionat anterior, combinarea acestor parametrii cu cuvintele - cheie permit generarea abaterilor posibile.

De exemplu :

,,Plus de² si ,,Temperatura² = ,,Temperatura prea ridicata²

,,Minus de² si ,,Presiune² = ,,Presiune prea mica²

,,Invers² si ,,Debit² = ,,Returul produsului²

,,Fara² si ,,Nivel² = ,,Capacitatea este golita²

Cauzele si consecintele abaterii (coloanele 4 si 5)

Ca si in cazul metodei AMDE, analistii stabilesc pentru fiecare abatere cauzele si consecintele potentiale.

In practica atribuirea pentru fiecare cuvant - cheie a unei zone clar delimitate a sistemului se poate dovedi dificila si, ca urmare, identificarea cauzelor poate fi in anumite cazuri foarte complexa.

Mijloace de detectie. Bariere de securitate existente si

propuneri de ameliorare (coloanele 6, 7 si 8)

Metoda HAZOP prevede identificarea pentru fiecare abatere a mijloacelor de defectare si a barierelor de securitate prevazute pentru reducerea probabilitatii de producere si a efectelor.

Daca masurile puse in practica sunt apreciate ca insuficiente in raport cu nivelul de risc, membrii echipei propun masuri de ameliorare a starii de securitate.

2.3.4.- Avantaje si dezavantaje

Metoda HAZOP constituie un instrument de analiza a carui eficacitate maxima se inregistreaza in cazul sistemelor termo - hidraulice. Intrucat tine seama de abaterile parametrilor functionali caracteristici sistemului analizat, metoda se poate aplica mai simplu decat, de exemplu, metoda AMDE care presupune luarea in considerare a tuturor modurilor de defectare pentru fiecare dintre componentele sistemului.

Pe de alta parte, analiza evenimentelor nedorite ce rezulta prin combinatia simultana a mai multor defectari este mai dificila. De altfel, este uneori dificil sa se atribuie un cuvant - cheie unei portiuni (zone) clar delimitate a sistemului supus analizei, fapt ce complica in sine identificarea exhaustiva ale cauzelor potentiale ce pot genera o abatere. Efectiv, sistemele tehnice sunt compuse din subsisteme interconectate si deci, o abatere survenita intr-o linie sau o retea poate avea cauze sau poate genera consecinte intr-o retea vecina.

2.4.- Metoda ,,WHAT IF²

Metoda se aplica proceselor relativ simple. Procesul este ,,inventariat² incepand de la materia prima pana la produsul finit. Se efectueaza o examinare sistematica a desfasurarii fiecarei operatii folosind interogatia ,,Ce se intampla daca ?² si sugerand un eveniment de inceput, o defectare din care decurge o secventa de evenimente nedorite.

Metoda permite identificarea pericolelor, a consecintelor si a tehnicilor potential capabile sa reduca riscurile evidentiate prin analiza, toate acestea la un nivel cvasigeneral.

2.5.- Analiza prin arbore de defectari

2.5.1.- Istoric si domeniu de aplicabilitate

Analiza prin arborele de defectari a fost din punct de vedere temporal prima metoda conceputa in scopul realizarii unei examinari sistematice a riscurilor. Elaborata la inceputul anilor 1960 de catre compania americana Bell Telephone, metoda a fost experimentata pentru evaluarea sigurantei sistemelor de tragere cu rachete.

Vizand determinarea inlantuirilor cauzale si a combinatiilor de evenimente ce pot genera un eveniment nedorit de referinta, analiza prin arborele de defectari este aplicata in prezent in numeroase domenii, cum sunt aeronautica, industria nucleara, industria chimica si petro - chimica etc.

Metoda poate fi utilizata si pentru analiza a posteriori a accidentelor produse, in acest caz evenimentul nedorit final fiind cunoscut, intrucat scenariul sau de producere a fost deja observat.

In aceasta situatie, metoda este denumita ,,analiza prin arborele cauzelor², obiectivul sau fiind determinarea cauzelor reale ce au condus la producerea accidentului.

2.5.2.- Principiul metodei

Analiza prin arborele de defectari este o metoda deductiva in care, pornind de la un eveniment de varf (top) definit a priori, se cauta cauzele sau modurile de defectare posibile la nivelul functional imediat inferior al sistemului. Dupa ce s-au identificat, pas cu pas, disfunctionalitatile sistemului, trecand de la un nivel la altul imediat inferior se ajunge la nivelul cel mai de jos al sistemului. Cauzele la acest nivel sunt, de regula, modurile de defectare ale componentelor, rezultatele fiind reprezentate grafic prin arborele de defectari, in baza caruia se realizeaza analiza cantitativa.

Prin parcurgerea etapelor de analiza se ajunge, in final, la evenimentele de baza (evenimente elementare) susceptibile sa se afle la originea evenimentului nedorit de varf.

Evenimentele de baza corespund in majoritatea cazurilor :

evenimentelor elementare, cunoscute si descrise in suficienta masura pentru a nu mai fi necesara detalierea acestora. Probabilitatea lor de producere este cunoscuta;

evenimentelor ce nu pot fi apreciate ca elementare, dar ale caror cauze nu vor fi analizate in continuare, intrucat sunt irelevante;

evenimentelor ale caror cauze vor fi analizate ulterior;

evenimentelor ce survin normal si in maniera recurenta in timpul functionarii echipamentului sau instalatiei.

Indiferent de natura elementelor de baza identificate, analiza prin arborele de defectari este fundamentata pe urmatoarele principii :

respectivele evenimente sunt independente;

ele nu vor fi descompuse in elemente mai simple datorita absentei informatiilor, cunostintelor sau fiindca acest lucru este imposibil sau nesemnificativ;

frecventa sau probabilitatea de producere a evenimentelor de baza poate fi evaluata.

Astfel, analiza prin arborele de defectari permite identificarea succesiunii si combinatiilor de evenimente ce conduc la evenimentul de varf definit.

Conexiunile dintre diferitele evenimente identificate se realizeaza prin intermediul partilor logice (de tip SI, SAU). Simbolurile grafice specifice utilizate permit prezentarea rezultatelor analizei intr-o structura arborescenta, conventiile de reprezentare fiind incluse in standardul CEI 61025 : 1990 ,, Analiza prin arborele de defectari²

Instrumentele matematice si statistice disponibile fac posibila, cel putin din punct de vedere teoretic, evaluarea probabilitatii de producere a evenimentului final in baza probabilitatilor asociate evenimentelor de baza identificate.

Analiza unui eveniment nedorit prin arborele defectarilor se poate descompune in trei etape succesive :

definirea evenimentului nedorit de varf;

elaborarea arborelui;

exploatarea arborelui defectarilor.

Ca si in cazul altor metode de analiza, este necesara o etapa preliminara de descriere a sistemului, etapa primordiala ca importanta si care necesita o cunoastere prealabila a riscurilor.

2.5.3.- Definirea evenimentului nedorit

Definirea evenimentului final, ce constituie obiectul analizei, reprezinta o etapa determinata pentru constructia arborelui de defectari. Cu cat mai exact este definit evenimentul de top, cu atat mai simpla va fi elaborarea arborelui. De altfel, fiind vorba de o metoda laborioasa, aplicarea sa se recomanda doar pentru cazul evenimentelor considerate a priori ca avand un pronuntat caracter de criticitate.

In acest sens, aplicarea prealabila a unor metode inductive (APR, AMDEC, HAZOP) permite identificarea evenimentelor ce pot fi retinute pentru o analiza prin arborele de defectari. Din perspectiva accidentelor majore pot fi luate in considerare evenimente de tipul emisiilor de gaze toxice sau inflamabile , riscul de producere a incendiilor sau al exploziilor.

2.5.4.- Elaborarea arborelui

Construirea arborelui de defectari vizeaza determinarea inlantuirii evenimentelor ce pot conduce la evenimentul final analizat, pana la determinarea tuturor cauzelor potentiale ce corespund evenimentelor elementare.

Elaborarea arborelui se deruleaza dupa algoritmul reprezentat in figura 1. La baza constructiei arborelui se afla studiul sistematic al cauzelor imediate, necesare si suficiente (INS). Este etapa cea mai ,,delicata², care trebuie parcursa de catre o echipa pluridisciplinara.

In vederea selectarii evenimentelor intermediare, este important sa se procedeze la o analiza pas cu pas pentru identificarea corecta a cauzelor directe si imediate ale evenimentului considerat, pastrand in atentie permanent intrebarea daca respectivele cauze sunt si suficiente. Totodata, este necesara respectarea anumitor reguli suplimentare, in faza elaborarii arborelui, si anume :

verificarea coerentei sistemului, adica :

defectarea tuturor componentelor induce defectarea sistemului;

functionarea normala a tuturor componentelor induce starea de functionare normala a sistemului;

atunci cand sistemul este in ,,pana², luarea in considerare a unei noi defectari nu implica restabilirea functionalitatii sistemului;

atunci cand sistemul functioneaza normal, inlaturarea unei defectari nu provoaca defectarea sistemului.

Practica confirma faptul ca defectarea unei componente poate anula efectele unei defectari anterioare, asigurandu-se astfel functionarea sistemului.

Intr-un astfel de caz (sistem non - coerent), cea de a doua componenta va fi considerata, in cadrul analizei, ca fiind in stare de functionare in momentul producerii primei defectari:

Ø     confirmarea identificarii corecte a evenimentelor de intrare in portile logice, inainte de analiza cauzelor;

Ø     evitarea interconectarii directe a doua parti logice;

Ø     selectarea doar a cauzelor anterioare existentei evenimentului considerat.

Fig.1.- Modul de elaborare al arborelui de defectari.

In final, aplicarea acestor reguli in cadrul demersului de analiza conduce la constructia unui arbore avand o structura de forma celei reprezentate in figura 2.

Figura 2 .- Structura arborelui de defectari (VILLEMEUR, 1988).

2.5.5.- Analiza arborelui de defectari

Analiza prin arborele de defectari permite estimarea probabilitatii de producere a unui eveniment si confirmarea adoptarii masurilor de prevenire a riscurilor asociate evenimentului studiat. Spre deosebire de metodele inductive , AAD ofera posibilitatea luarii in considerare a combinatiilor defectarilor si tuturor cauzelor potentiale.

Exploatarea arborelui defectarilor se poate realiza in maniera calitativa sau cantitativa. In exemplul din figura 2, evenimentele A, B, si C apar de mai multe ori in arbore. Inainte de exploatarea arborelui, este indispensabil sa se elimine aceste false redundante. Eliminarea redundantelor face apel la notiunile de sectiune minimala si reducere a arborelui.

2.5.5.1.- Sectiuni minimale - reducerea arborelui

Sectiunea minimala reprezinta cea mai mica combinatie de evenimente ce poate conduce la un eveniment nedorit. Se poate utiliza si notiunea de ,,drum critic²

In exemplul precedent, producerea simultana a evenimentelor A, B si C conduce efectiv la evenimentul final. Nu este insa vorba de o sectiune minimala intrucat combinatia A.B singura (fara evenimentul C) se poate afla la originea evenimentului final.

Studiul sectiunilor minimale se efectueaza in baza regulilor algebrei booleene, considerand ca :

Ø     fiecarui eveniment ii corespunde o variabila booleana;

Ø     evenimentului de iesire al unei porti ,,SI² ii este asociat produsul variabilelor booleene corespunzatoare evenimentelor de intrare;

Ø     evenimentului de iesire al unei porti ,,SAU² ii este asociata suma variabilelor booleene corespunzatoare evenimentelor de intrare.

Cateva din principalele reguli ale algebrei booleene sunt sintetizate in tabelul 7.

Tabelul 7

Proprietati ale algebrei booleene

Pentru exemplul precedent, cercetarea sectiunilor minimale se poate efectua dupa cum urmeaza :

EN = E1 . E2

E1 = A + E3 cu E3 = B + C

E2 = C + E4 cu E4 = A . B

Pe ansamblu rezulta :

EN = (A + B + C) . (C + A . B) = A . C + A . B + B . C + A . B + C + C . A . B

Intrucat A . C + C = C si A . B + A . B . C = A . B (pin absorbtie), de unde rezulta :

EN = C + A . B

Deci, evenimentul C singur sau in combinatie cu evenimentele A . B conduc la evenimentul nedorit, neexistand o combinatie mai simpla care sa genereze acest eveniment. Arborele analizat prezinta deci doua sectiuni minimale : C si A . B. Ordinul unei sectiuni se defineste ca numarul de evenimente combinate, existente in sectiune. Deci arborele analizat include :

Ø     o sectiune minimala de ordinul 1 : C;

Ø     o sectiune minimala de ordinul 2 : A . B.

Arborele care reprezinta sectiunile minimale se numeste ,,arbore redus². Pentru exemplul considerat in figura 2, arborele redus este reprezentat in figura 3.

Fig.3.- Reducerea arborelui de defectari (VILLEMEUR, 1988).

Cautarea sectiunilor minimale in cazul arborilor de marime si complexitate mare este dificila, in astfel de situatii fiind posibila utilizarea unor instrumente informatice.

2.5.5.2.- Analiza calitativa a arborelui de defectari

Analiza calitativa a arborelui vizeaza examinarea proportiei in care o defectare corespunzatoare unui eveniment de baza se poate propaga in inlantuirea cauzala pana la evenimentul final. In acest scop, toate evenimentele de baza sunt considerate echiprobabile, studiindu-se traseul (traseele) parcurs prin intermediul portilor logice pana la evenimentul final.

In maniera intuitiva, o defectare care se propaga in sistem doar prin intermediul portilor SAU poate conduce rapid la evenimentul final. Dimpotriva, o inlantuire ce opereaza exclusiv prin porti SI indica faptul ca producerea evenimentului final este mai putin probabila, demonstrand astfel o eficienta mai mare a masurilor de prevenire.

Definirea sectiunilor minimale permite accesul direct la evenimentele si combinatiile de evenimente cele mai critice pentru sistemul considerat. Astfel, cu cat ordinul unei sectiuni minimale este mai mic, cu atat probabilitatea de producere a evenimentului final este mai mare pe drumul critic ce include sectiunea minimala respectiva. Un mijloc de prevenire a evenimentelor nedorite consta in modificarea arborelui de defectari prin introducerea de porti SI, in scopul obtinerii unor sectiuni minimale de ordin cat mai mare posibil.

Aceasta abordare calitativa se bazeaza pe ipoteza, deseori valabila, conform careia evenimentele de baza sunt echiprobabile. Se poate insa inregistra si cazul in care o sectiune minimala de ordinul 1 corespunde unui eveniment improbabil iar o sectiune minimala de ordin superior corespunde unei combinatii de evenimente foarte probabile.

2.5.5.3.- Analiza cantitativa a arborelui de defectari

Analiza cantitativa a arborelui vizeaza estimarea, pornind de la probabilitatile de producere ale evenimentelor de baza, a probabilitatilor de producere a evenimentelor intermediare si a evenimentului final.

Neavand drept scop obtinerea valorii exacte a probabilitatii fiecarui eveniment, demersul trebuie aplicat pentru ierarhizarea diferitelor cauze potentiale si concentrarea eforturilor in materie de prevenire asupra cauzelor celor mai verosimile.

Principala problema practicata rezida din dificultatea obtinerii valorilor precise ale probabilitatilor evenimentelor de baza, pentru estimarea acesteia facandu-se apel la :

baze de date statistice;

opinii ale expertilor;

incercari sau teste de laborator;

cunostintele si experienta dobandita in instalatii si sisteme analoge comparabile.

Pornind de la probabilitatile evenimentelor de baza, se ,,urca² in arbore, respectand regulile de combinare reprezentate in tabelul 8.

Aplicand, cu titlu de exemplu, aceste reguli pentru arborele redus reprezentat in figura 3, si considerand cunoscute probabilitatile evenimentelor de baza :

P(A) = 10^-3

P(B) = 10^-2

P(C) = 10^-6

se obtin rezultatele prezentate in figura 4.

Aceasta analiza cantitativa, ca de altfel si analiza calitativa, nu poate fi realizata decat in baza arborelui redus. Pentru elementele de baza cu probabilitate foarte mica, probabilitatea evenimentului final este sensibil egala cu suma probabilitatilor asociate sectiunilor minimale.

Pentru exemplul precedent rezulta :

P(EF) = P(C + A . B) = P(C) + P(A) . P(B) - P(A) . P(B) . P(C)

(teorema lui POINCARRE)

de unde se obtine :

P(EF) P(C) - P(A) . P(B)

Programele informatice dezvoltate in ultimii ani permit determinarea automata a probabilitatilor asociate tuturor evenimentelor din arbore.

Minimizarea probabilitatii de producere a evenimentului nedorit final poate fi realizata prin :

suprimarea sau reducerea probabilitatii de producere a evenimentelor de baza;

ameliorarea fiabilitatii sistemului prin introducerea de porti SI intre evenimentul final si evenimentele de baza. Portile SI plasate cat mai aproape de evenimentul final permit tratarea unui maxim de sectiuni minimale si, daca este cazul, tratarea anumitor cauze care nu au fost identificate in prealabil.

Tabelul 8

Reguli de combinare a probabilitatilor

Fig.4.- Determinarea probabilitatii evenimentului final.