海洋平臺(tái)作業(yè)人因可靠性研究范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了海洋平臺(tái)作業(yè)人因可靠性研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》2015年第十一期

【摘要】

為提高定量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，基于認(rèn)知可靠性與失誤分析法(CREAM)，建立海洋平臺(tái)作業(yè)人因可靠性定量分析方法。針對(duì)海洋平臺(tái)作業(yè)的情景環(huán)境，系統(tǒng)地劃分CREAM中的諸共同績(jī)效條件(CPC)的類別。用模糊推理的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPC的模糊化評(píng)價(jià)。用多元線性回歸擬合方法，建立控制模式與CPC的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型，以增強(qiáng)CREAM的通用性，基于模糊量化規(guī)則，獲得控制模式的隸屬度。通過(guò)去模糊化實(shí)現(xiàn)人因失誤概率(HEP)的定量計(jì)算。用所建方法，分析墨西哥灣深水地平線井噴事故案例。結(jié)果表明，該事故HEP為3．54×10－2，對(duì)應(yīng)的控制模式為戰(zhàn)術(shù)型/機(jī)會(huì)型，驗(yàn)證了該方法的可行性。

【關(guān)鍵詞】

人因可靠性;認(rèn)知可靠性與失誤分析方法(CREAM);海洋工程;模糊理論;

海洋平臺(tái)作業(yè)環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性高［1］，且逃生與救援困難，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，將造成不可估量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。近年來(lái)，在海洋油氣事故中，人因失誤在事故原因中所占的比例呈現(xiàn)上升趨勢(shì)［2－3］。人因失誤成為影響人機(jī)系統(tǒng)可靠性的主要因素。因此，亟需建立一種海洋平臺(tái)人因可靠性定量分析方法，為制定降低人誤概率的針對(duì)性措施提供支持，有效預(yù)防事故發(fā)生。由Hollnagel［4］于1998年首次提出的認(rèn)知可靠性與失誤分析方法(cognitivereliabilityanderroranalysismethod，CREAM)具有系統(tǒng)科學(xué)的分析流程，是第二代人因可靠性(humanreliabilityanalysis，HRA)方法的代表之一。為了提高定量預(yù)測(cè)人因失誤概率(humanerrorprobability，HEP)的準(zhǔn)確性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了一系列的改進(jìn)方法［5－8］。例如，HEXu-hong等［5］提出結(jié)合基本法和擴(kuò)展法的簡(jiǎn)單易行的定量預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)概率的連續(xù)化定量計(jì)算;Konstandinidou等［6］引入模糊邏輯，利用模糊推理實(shí)現(xiàn)共同績(jī)效條件(commonperformanceconditions，CPC)評(píng)價(jià)的模糊化;Man等［7］利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)確定認(rèn)知控制模式。上述改進(jìn)中，控制模式與CPC的關(guān)系均沿用Hollnagel［4］提出的方法;而CREAM本身源于核工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用到海洋平臺(tái)時(shí)，由于情景環(huán)境的差異，不能靈活適用。此外，CREAM在確定控制模式與CPC對(duì)應(yīng)關(guān)系的規(guī)則時(shí)，通過(guò)人為指定不同控制模式之間的界限來(lái)劃分，沒(méi)有給出界限劃分的依據(jù)［4］。為此，筆者將基于模糊理論改進(jìn)的CREAM，通過(guò)系統(tǒng)分析海洋平臺(tái)作業(yè)影響因素，歸納總結(jié)適用于該領(lǐng)域的CPC;同時(shí)為增強(qiáng)CREAM的通用性，運(yùn)用多元線性回歸擬合建立控制模式與CPC的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋平臺(tái)領(lǐng)域人因可靠性的定量分析。

1海洋平臺(tái)人因可靠性分析模型

1．1CPC及其模糊化根據(jù)海洋平臺(tái)作業(yè)的實(shí)際情況以及國(guó)內(nèi)外海洋平臺(tái)事故案例分析［9］，將CPC系統(tǒng)地歸納為8類，它們基本涵蓋了整個(gè)海上作業(yè)情景環(huán)境，具體描述見(jiàn)表1。為提高HEP定量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，利用模糊推理實(shí)現(xiàn)CPC評(píng)價(jià)的模糊化。假定實(shí)際的情景環(huán)境符合正態(tài)分布，采用高斯隸屬度函數(shù)進(jìn)行模糊化。以Marseguerra等［10］提出的模糊集來(lái)確定CPC評(píng)價(jià)水平隸屬度函數(shù)的分段區(qū)間。

1．2控制模式與CPC對(duì)應(yīng)關(guān)系確定CPC評(píng)價(jià)水平的隸屬度函數(shù)后，需要明確控制模式與CPC的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Hollnagel［4］提出的控制模式包含戰(zhàn)略型、戰(zhàn)術(shù)型、機(jī)會(huì)型及混亂型，且建立了控制模式與CPC關(guān)系圖，并得到普遍認(rèn)可，可信度較高。以此為依據(jù)，研究控制模式與CPC對(duì)應(yīng)關(guān)系規(guī)則，構(gòu)建適用于海洋平臺(tái)的控制模式與CPC關(guān)系圖。首先，將Hollnagel提出的關(guān)系圖［4］轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)樣本形式，為戰(zhàn)略型、戰(zhàn)術(shù)型、機(jī)會(huì)型、混亂型4種控制模式分別賦值1，2，3，4，將Σ改進(jìn)(sumofposi-tive，SOP)和Σ降低(sumofnegative，SON)作歸一化處理，結(jié)果見(jiàn)表3。以SOP和SON為自變量，控制模式為因變量，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系規(guī)則。通過(guò)多元線性回歸分析［11］，得到結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)表4可知，建立的回歸方程擬合度較高，因此可以得到SOP，SON與控制模式的線性關(guān)系式。將樣本數(shù)據(jù)中的SOP和SON代入式(3)，并對(duì)計(jì)算得數(shù)CM四舍五入取整處理。結(jié)果顯示僅有3組數(shù)據(jù)與表3不符，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的(SOP，SON)分別是(0，2/9)、(0，6/9)、(1/7，8/9)。Hollnagel提出的控制模式的劃分規(guī)則中要求，戰(zhàn)術(shù)型的出現(xiàn)頻率需大于機(jī)會(huì)型，但未給出明確劃分界限，因此(0，2/9)是符合要求的。Hollnagel提出的關(guān)系圖中混亂型僅出現(xiàn)在SOP為0的情況下。為滿足上述要求并保持混亂型出現(xiàn)頻率不變，修正點(diǎn)(0，6/9)、(1/7，8/9):若在SOP＞0的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)混亂型，則將其與SOP=0區(qū)域內(nèi)與混亂型交界的機(jī)會(huì)型進(jìn)行交換。依據(jù)式(3)和上述修正方法，構(gòu)建適用于海洋平臺(tái)的控制模式與CPC關(guān)系圖，如圖1所示。

1．3人誤概率定量計(jì)算根據(jù)海洋平臺(tái)的具體情景環(huán)境，對(duì)照表2進(jìn)行專家打分，并將各CPC的得分代入式(1)或式(2)中計(jì)算對(duì)應(yīng)的隸屬度。根據(jù)得分確定各類CPC所處的績(jī)效期望的種類，計(jì)算CPC績(jī)效期望的組合形式。對(duì)于第j種組合形式，依據(jù)圖1確定控制模式類型，將屬于同一控制模式的N種組合形式的隸屬度求并集，得到4種控制模式的總隸屬度值:

2實(shí)例分析

2010年4月20日晚上10點(diǎn)左右，BP公司墨西哥灣鉆井平臺(tái)發(fā)生井噴爆炸事故，造成11人死亡，17人受傷，大面積海域受到嚴(yán)重污染。根據(jù)事故調(diào)查報(bào)告、相關(guān)資料以及CPC評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行人因可靠性的定量分析。墨西哥灣深水地平線事故的情景環(huán)境描述:為降低成本，平臺(tái)減少了防噴器控制系統(tǒng)的配備;由于缺少技術(shù)完整性管理，對(duì)設(shè)備也沒(méi)有進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備缺陷，事故發(fā)生后設(shè)備不能正常發(fā)揮作用;對(duì)井控風(fēng)險(xiǎn)缺乏足夠認(rèn)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員采取錯(cuò)誤操作程序，導(dǎo)致溢流發(fā)生;溢流檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警，或報(bào)警后現(xiàn)場(chǎng)人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且在發(fā)現(xiàn)溢流后采取不當(dāng)措施;當(dāng)日BP公司舉辦派對(duì)慶祝7年無(wú)事故，存在管理人員缺崗的可能性;HSE文化建設(shè)不完善，鉆井平臺(tái)沒(méi)有完備周全的應(yīng)急預(yù)案，沒(méi)有進(jìn)行演練;美國(guó)聯(lián)邦礦產(chǎn)管理局監(jiān)管不力。根據(jù)情景環(huán)境的描述，邀請(qǐng)5位海洋工程領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)各類CPC評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表5。

基于上述運(yùn)算規(guī)則，經(jīng)歸一化處理，得到4種控制模式隸屬度，分別為［0，0．1421，0．8199，0．0380］。結(jié)果表明，控制模式傾向于機(jī)會(huì)型。去模糊化得y=－1．4514，根據(jù)式(8)計(jì)算HEP=3．54×10－2。通過(guò)查詢控制模式與HEP表［4］得，對(duì)應(yīng)的人誤概率區(qū)間為(1．0×10－3，5．0×10－1)，控制模式為戰(zhàn)術(shù)型/機(jī)會(huì)型。事故場(chǎng)景對(duì)于人員績(jī)效行為影響較大。在8大類CPC中，任務(wù)特性和環(huán)境不受人為控制，其余6類皆可通過(guò)安全管理的方式進(jìn)行改善。現(xiàn)從3個(gè)方面提出改進(jìn):1)HSE管理:加強(qiáng)HSE文化建設(shè)，包括停工制度、事故隱患匯報(bào)制度等，加強(qiáng)員工的HSE能力培訓(xùn)，培養(yǎng)員工責(zé)任心，完善應(yīng)急預(yù)案管理制度。2)工作程序:不斷完善和嚴(yán)格遵守各項(xiàng)工作制度和程序;識(shí)別鉆完井工作中的風(fēng)險(xiǎn);制定風(fēng)險(xiǎn)削減措施。3)技術(shù)完整性管理:加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，使其滿足工作需要。

3結(jié)論

基于CREAM，通過(guò)對(duì)海洋平臺(tái)作業(yè)環(huán)境全面系統(tǒng)地表征，擬合得出控制模式與CPC的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立該領(lǐng)域人因可靠性定量預(yù)測(cè)模型。通過(guò)實(shí)例分析，得到以下結(jié)論:1)系統(tǒng)分類后的CPC，能夠用來(lái)全面表征海洋平臺(tái)作業(yè)的情景環(huán)境，為該領(lǐng)域開(kāi)展人因可靠性分析打下基礎(chǔ)，提高了分析的準(zhǔn)確性。2)運(yùn)用多元線性回歸擬合，建立適用于海洋平臺(tái)作業(yè)的控制模式與CPC對(duì)應(yīng)關(guān)系模型，增強(qiáng)了CREAM的通用性，并實(shí)現(xiàn)了具體情景模式下的HEP的定量計(jì)算。3)通過(guò)實(shí)例分析，驗(yàn)證了方法的可行性，根據(jù)分析結(jié)果可有效提出針對(duì)性強(qiáng)的改進(jìn)措施。

作者：王彥富 閆培娜 李玉蓮 張彪 單位：中國(guó)石油大學(xué)( 華東) 機(jī)電工程學(xué)院