基于FMEA方法的危化品物流仓库系统安全分析

刘以雪， 李孝斌

(中国人民警察大学研究生部， 河北廊坊 065000)

0 引言

危化品物流仓库火灾事故近年来频发，由于其特殊性，存在易燃易爆、储存体量大、储存危化品种类多、危险因素多、危险系数大、仓储条件严苛以及技术与管理措施要求严格等特点[1]。一旦危化品物流仓库发生火灾事故，将会造成巨大的人员伤亡和经济损失。所以，对危化品物流仓库进行系统安全分析，落实削减措施，从而减少事故的发生显得尤为重要。

故障模型和影响分析方法(FMEA)被较多地应用于系统安全评价中，贺陈琴[2]等采用FMEA方法对乙烯罐区进行了系统安全分析，找出了系统中存在的故障源，提出了预防罐区着火爆炸的对应措施。陈军军[3]等对供水泵站应用FMEA方法进行分析，计算出了故障模式的风险优先级，确定了影响泵站系统正常运行的主要故障源。黄远征[4]等将FMEA方法应用于偏二甲肼贮罐的安全评价上，找出了关键故障原因，应用措施改进系统，提高系统的安全度和可靠性。但由于FMEA方法的定性特点，大部分学者依赖于专家组打分的方式进行研究，难以得到准确详实的数据，造成分析结果具有很大的模糊性和不确定性[4]。本文将FMEA方法与真实火灾案例统计数据以及层次分析法(AHP)相结合，应用于危化品物流仓库的系统安全分析，提高了分析结果的准确性与可靠度，从而找出关键故障原因，有针对性地落实削减措施，降低危化品物流仓库的火灾危险性。

1 FMEA方法简介

FMEA方法最早应用于飞机发动机故障分析，主要分析产品和系统的可靠性和安全性[2]。目前已广泛应用于包括核电站、化工行业、机械工业在内的诸多领域。此方法的思想与系统安全工程整体思路异曲同工，将复杂的过程分解成若干个可执行的部分。

2 危化品物流仓库的FMEA分析

本文以天津港瑞海国际物流有限公司危化品运抵区为研究系统进行示例研究。FMEA方法研究步骤如图1所示。

2.1 子系统的划分

系统为瑞海公司危化品物流仓库运抵区，依据GB 6944《危险货物分类和品名编号》和GB 12268《危险货物品名表》划分为5个子系统(见表1)。具体危化品储存明细参照《天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故调查报告》附件3，其中第2.2项为非易燃无毒气体，不作分析。

2.2 子系统的不期望事件和故障类型

根据每个子系统中所包含危化品的不同分类，5个子系统分别有不同的不期望事件。依据危化品的理化性质和相关国家标准规范得到不期望事件和对应的故障类型，子系统①有3个不期望事件，子系统②有两个不期望事件，子系统③有3个不期望事件，子系统④和子系统⑤分别有两个不期望事件(见表7)。对应的故障类型包含了泄露、外部热源、危险状态混存在内等11种。

图1 FMEA分析方法流程图

表1 FMEA子系统划分

表7 FMEA表格

续表7

续表7

2.3 故障类型的原因分析

本文对近几年国内外19起危化品仓库火灾案例进行研究，包含了深圳清水河爆炸事故、法国Toulous火灾爆炸事故、贵州兴化化工火灾事故和大连石化火灾爆炸事故等。将案例统计数据与危化品理化性质共同考虑，得到导致事故的故障原因共14种(见表2)，每起案例均由多项原因共同作用导致。

表2 危化品仓库火灾案例原因统计

2.4 风险优先级(RPN)

风险优先级是对系统每一个故障原因的严重程度及其发生概率进行的综合评价[3]。系统中某一故障原因的风险优先级越高，其危险性就越大。风险优先级(RPN)是由严重度(S)和发生率(O)共同决定的，即：

RPN=S×O

计算得到14种故障原因的风险优先级，按照从大到小排序找出风险优先级最大的原因，即为首要故障原因，风险优先级仅次的故障原因，即为关键故障原因。

①发生率(O)的求解，通过19起案例中各项故障原因发生次数(见表2)与总案例数的比值求得，即：

计算得到的发生率数值介于[0,0.578 9]之间。为了简化后续计算与分析，依据划分标准(见表3)对故障原因的发生率进行分级赋分，发生率及赋分结果(见表4)。

表3 发生率等级划分标准

②严重度(S)的求解，首先依据《生产安全事故报告和调查处理条例》中对于火灾等级的标准分类，将19起统计的危化品仓库火灾案例划分为4大类，分别赋分1～4(1为一般事故，2为较大事故，3为重大事故，4为特别重大事故)。其次分别对19起案例采用层次分析法，计算得到每个事故中不同故障原因所占权重，将权重与每个案例的火灾等级相乘，得到每个案例中故障原因的严重度(S′)，即：

表4 发生率数值与赋分

严重度(S′)=原因权重×事故等级分值

将19起案例中相同故障原因的S′加和，得到综合后的故障原因的严重度(数据详见表6)，即：

计算得到的严重度数值介于[0, 13.347]之间。为了简化后续计算与分析，依据严重度等级划分标准(见表5)对故障原因进行分级赋分，严重度及赋分结果(见表6)。

2.5 列出FMEA表格

在危化品仓库系统中，风险优先级越高的故障原因，导致事故的可能性与严重程度就越高。通过FMEA表可以看出，首先消防设施不健全的风险优先级最高为25，即首要故障原因。其次，仓库超期、超量储存、人员用火不慎和人员未进行安全作业这3个原因的风险优先级分别为12，此3者为关键故障原因。针对以上首要及关键故障原因，应优先并加大力度落实相对应的削减措施，提高危化品物流仓库火灾事故的防控效率，最大程度降低系统的火灾风险。

表5 严重度等级划分标准

2.6 削减措施的提出

针对每项故障原因落实消防安全方面的削减措施，指导该企业开展人员管理及安全技术方面的事故防控措施。表8为14项故障原因分别列举了削减措施。

3 结语

应用FMEA方法对危化品物流仓库进行了系统安全分析，找出了影响事故发生的首要及关键故障原因，即消防设施不健全、仓库超期超量储存、人员用火不慎和人员未进行安全作业。从技术与管理两个层面落实削减措施，指导企业做好事故预防工作。本文选择的各项立论依据经过实际检验能够被利用于解决危化品仓库系统安全分析的问题，但在依据的选择以及应用方法上并非唯一组合，如不同的子系统划分、更全面的案例分析、其他定量分析方法等。下一步可以对FMEA方法与定量方法相结合的准确性与权威性做进一步考察，得到更专业、更科学的研究成果。

表8 原因与削减措施对应表