对项目整个生命周期PHSER方法的探究与借鉴

2021-04-09李婧怡匡卓贤

化工学报 2021年3期

李婧怡,匡卓贤

（1美国斯坦福大学化工学院，美国加利福尼亚斯坦福94305；2中国寰球工程有限公司，北京100012）

引言

美国职业安全与健康管理局（OSHA）于2017年发布炼油行业工艺安全管理（PSM）经验教训报告[1-2]，发现在OSHA PSM 14 个要素中受到罚款最多的前2 个要素分别是工艺安全信息（PSI）和工艺危害分析（PHA）。而导致在PSI 问题最多的主要原因在于不符合行业标准，没有保存准确、完整和最新版P&ID 图，以及没有泄放系统设计基础资料信息或资料信息不完整等。导致PHA 问题居第二位的主要原因是对员工在遭受着火、爆炸和有毒气体泄漏风险的保护措施落实不到位；现场布置存在问题，尤其是建筑物布置不合理、风险削减措施不充分等。显然，这些问题很多均属于安全设计方面的问题。

从近年来所发生安全事故来看，很多都是由于设计考虑不充分、设计防范措施不当所造成或加剧，如青岛2013年输油管道泄漏爆炸特大事故暴露出来事故发生区域的危险化学品企业、油气管道与居民区、学校等近距离或交叉布置，存在严重安全隐患。2005 年BP Texas 炼油厂爆炸和火灾事故是美国近30年来最严重的工厂灾难之一，其重要原因是异构化装置（ISOM）排料罐直接向大气排放易燃物，安全阀安装在45 m 高的塔顶出料管线底部，暴露出安全阀设计安装位置不合理和设定压力没有考虑该事故工况的技术原因[3]，所以项目本质安全和安全设计是至关重要的问题。2013 年我国“关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知”，强调了安全设计管理的重要性[4-5]。但由于我国对安全设计管理起步较晚和缺乏管理经验等原因导致该领域管理还比较薄弱，因此，如何学习国外先进石化企业管理方法，开展项目全过程的HSE 管理，加强技术HSE 的保障工作，是一个具有较大价值和现实意义的课题。

以上以美国PSM 通报问题和事故案例论述了本质安全和安全设计的重要性，本文将从PHSER 概念、意义和特点开始探讨，通过对其具体方法和审查清单的解读分析，并以国内实践和国际先进石化企业良好做法为依据，得出在项目整个生命周期开展HSE 审查的必要性和重要性结论，进而提出“借鉴国外先进石化企业管理方法，开展PHSER 审查”的建议。

1 PHSER概念、目的、意义和特点

国外先进石化企业经过多年实践已经形成一套比较完善的PHSER 流程，作为项目主体的企业开展项目全过程的HSE 管理，保障本质安全和安全设计，对项目成功具有重要意义。

1.1 PHSER概念、目的和时间节点

PHSER 是对项目所采用的安全理念、适当标准、设计程序、质量保证和控制、变更管理，以及项目所需专门知识和项目人员所具备的胜任能力等进行审查的定性方法。该方法在项目的各个阶段依据程序和结构化的清单而进行，其目的在于验证项目是否已经识别和解决各阶段HSE 问题和工艺安全方面的问题，确保HSE 敏感区域已经以一种系统化的方法被识别，而且主要项目、设计和运行系统已经或将要开发技术和管理措施以控制和管理这些风险。该审查由独立于项目的专业小组，按照阶段性的审查目的，通过审查项目方案、证据资料、现场状态与人员访谈等方式而对项目提供保证。

按照国际项目管理方法，整个项目生命周期分为5 个阶段，即概念设计与策划、可行性研究、审批前阶段（基础设计）、实施阶段和商业运营[6]，分别对应于我国的项目建议书阶段、可行性研究（FSR）阶段、基础设计（BED）阶段、详细设计（DED）/施工/调试开车和商业运营阶段。国际上一般将前三个阶段称为前端输入（front end loading，FEED），本文简称为项目前端，相当于国内的项目前期。另外在本文中为了叙述方便将“详细设计（DED）阶段”简称为“设计阶段”。在每个项目阶段和实施阶段的重要时间节点，包括详细设计、现场施工和调试开车阶段，均进行项目HSE审查。这样在整个项目阶段，从项目策划到项目投用共进行6 次PHSER，商业运营阶段和退役前阶段分别进行一次PHSER，所以在整个生命周期中共进行8 次PHSER。均在项目各阶段即将结束以及重大里程碑即将到达时进行。运行阶段PHSER 在项目投用后一年之内完成，而退役阶段PHSER 则在退役方案实施前进行。

各阶段PHSER 粗略时间节点详见图1，其中大家所熟知的PSSR 为开车前PHSER（PHSER-6）的第二阶段任务。

相应以上5个项目阶段及实施阶段关键环节的交付及里程碑特点，8 个阶段的PHSER 过程最为完整，涵盖了整个项目生命周期的全部关键过程。根据项目的规模、风险大小和公司习惯做法等，其中有的阶段可以合并，实施方式也可以灵活多样。如根据项目具体情况可以将项目初期的“概念设计与策划”和“可行性研究”两个阶段PHSER 合并成一个阶段进行。英国BP 公司对于每个阶段PHSER 均独立进行审查，美国Exxonmobile 则将PHSER 与各阶段关卡审查（同行审查）结合到一起进行，科威特石油公司（KOC）对于风险较小的项目则与风险评估合并进行[7]。

图1 PHSER按项目阶段审查图示Fig.1 The demonstration of PHSER progress as per project phases

1.2 各阶段PHSER目的

图2 中PHSER1～PHSER8 描述了从概念设计与策划到装置退役共8 个阶段PHSER 相应的目的，可以看出PHSER 涵盖了本质安全、设计安全和本质HSE 等在整个项目生命周期中的全部HSE 工作内容。

图2 各阶段PHSER目的图Fig.2 The demonstration of PHSER objectives as phased

1.3 PHSER意义和特点

PHSER 是降低项目风险、提高设计质量、保障实现项目目标的一个重要手段，也是为项目各阶段进展审查把关的一个有效工具，其具体意义在于确保项目在进展过程中，在适当的时间解决HSE 问题。PHSER 流程的总体目的是向公司管理层和利益相关方确保项目HSE 敏感区域已被系统化识别，主要的项目、设计和运营系统已经得到开发，并且适当的程序已经建立，以控制和管理项目风险。PHSER 本身并不是设计审查、环评、HAZOP 和故障树等分析或研究的“工具”，而是对涵盖上述内容的项目HSE 计划及其执行情况的综合性审核[8]，确保从项目初期到调试运行阶段所提出和识别的全部危害和HSE 问题均被纳入“危害登记表”，并且在正确的时间得到妥当的解决。

PHSER 所发现的问题和结论是判断项目是否具备条件获得审批和是否已经为进入下一阶段做好准备的关键条件之一，其特点如下：

（1）PHSER 是一种依据结构化的检查清单所进行的定性的HSE 风险检测方法，包括许多方面要素，为了满足组织或项目的需要这些要素可以量身定制。

（2）PHSER 是针对项目HSE 计划及其执行情况审查，是企业自主的追求本质HSE 行为，从项目策划阶段开始，涵盖整个生命周期的全过程[9-10]。

图3 PHSER特点示意图Fig.3 The demonstration of PHSER characteristics

（3）该审查由一个独立专家组在项目组的支持下进行。虽然称为HSE 审查，但其实质为广义HSE审查，所以组长一般为HSE、技术、项目或生产等方面专家或资深领导。

（4）PHSER 监控项目管理流程、检查项目所达到的状态指标和文档证据资料，挑战实施过程，确保执行人员理解一致和具有胜任工作角色的能力，兼有同行专家审查和过程审计的特点，如图3所示。

2 PHSER方法及审查清单

2.1 PHSER方法

PHSER 方法包括项目资料和项目实际状态条件的准备、专家邀请、审查过程、讨论分析和总结会议，以及对建议项的分类和跟踪。任何一个阶段PHSER 过程具体包括启动、计划、执行、结果沟通、审查结束和关闭行动项环节，各环节所应该完成的工作如图4所示。

PHSER小组由PHSER组长、记录员、HSE专家、工艺工程师、工艺安全和风险工程师、操作代表、项目管理人员、施工HSE 专家、调试和开车专家、质量保证和控制专家等组成，如图5 所示。可以看出除了PHSER组长、记录员和HSE专家需要参加所有阶段的PHSER 之外，其余专家则可根据各阶段PHSER 的性质和任务酌情邀请。静设备、动设备、仪表、控制、电气、材料等各专业工程师和保安专家等也应按照阶段性的要求参加审查。

项目团队人员和企业职能部门支持人员需要做好资料准备和审查全过程的配合，承包商、分包商的项目经理、HSE 经理、施工经理和QA/QC 经理等外部人员则根据需要做好配合。

图4 PHSER准备和审查过程Fig.4 The PHSER preparation&review process

图5 各阶段PHSER应该参加审查专家或人员Fig.5 The experts and professionals required by PHSER

在每个阶段PHSER 开始时均召开启动会议，介绍项目状态和检查要求；在结束之前召开总结会议，与项目组沟通所发现问题和建议项措施，倾听项目人员和支持部门对所发现问题的意见，并按照问题重要性和急迫性进行优先性分类。其中A类问题，需要在进入下一个主要项目里程碑或项目阶段前完成；B 类，需要尽快完成但可转移到下一个主要项目里程碑或项目阶段；C 类,需要根据正常项目进展但要在开车前完成。开车前PHSER 建议项均被视为A类。

在PHSER 完成之后应及时向项目团队反馈，并发布正式报告，至少要向项目团队提供以下信息：

（1）相关HSE 问题、专家意见、建议项及相应的解决措施、跟踪关闭要求，以及随着项目进展和详细设计展开的关闭进度要求。

（2）与详细设计和EPC 工作包所要求的其他研究、设计范围内HSE 内容的界面关系、所属关系及需要解决或关注的问题。

（3）界定哪些问题应该纳入项目的风险登记表，确保HSE 问题和法规符合性保障措施已经纳入设计流程。

关于审查建议项的跟进和关闭，一旦发布报告，PHSER 活动的负责人，一般为项目保证经理或HSE 负责人，确保对每个建议的行动项都指派一名行动负责人，制定行动计划，包括目标关闭日期和关闭具体措施，并由负责人跟踪，直到关闭。

2.2 审查清单

审查清单是PHSER 审查的依据和基础，下面以可研阶段和基础设计阶段审查清单为例来说明该两个阶段的PHSER范围和过程。

2.2.1 可研阶段审查清单在可研阶段，PHSER 重点是审查可能影响潜在项目可行性的HSE 问题，具体包括各种物料的危险特性、工艺流程、项目选址、本质安全、重大事故隐患、相似工艺事故、排放物处理和政府许可等，详见表1。可以看出这些风险对项目可行性的直接影响。

2.2.2 基础设计阶段审查清单在基础设计阶段，主要审查与项目整个生命周期特征、新颖技术及项目选址等有关的HSE 问题、适用的法规和标准、充分HSE 计划和适当HSE 风险管理策略，以及HAZOP 策略等，详见表2。可以看出这些方面是基础设计阶段（审批前阶段）确定项目范围的基础，是控制项目本质安全和设计安全的重要方面。

表1 可研阶段PHSER问题清单Table 1 PHSER checklist at the feasibility study stage

表2 基础设计阶段PHSER问题清单Table 2 PHSER checklist at the basic design stage

3 PHSER方法实践及借鉴与分析

3.1 PHSER实例及方法实践

PHSER 方法由世界先进石化公司开发并运用多年，在我国少数外企和合资企业中也运用10 余年。作为项目HSE 管理的重要手段，为确保HSE 目标和项目总体目标贡献了较大价值。如某公司在实践中结合我国和企业实际情况运用PHSER 方法，不断纳入经验教训和国内外良好做法而持续改进，取得了较好效果。

对新增丙烯腈装置项目进行全过程PHSER 审查，表3 和表4 为前四个阶段审查提出的建议项数量和典型建议项举例。其中表3为建议项数量及分类汇总，表中按本质安全/安全设计、施工安全、环保和其他四个类别对建议项进行了分类。在“其他”类中包括职业卫生、法规符合性、设计标准和项目管理等方面问题。

从表3 中看出对于本实例40%～50%建议项为本质安全/安全设计问题；表4 为各阶段典型建议项举例。以实际例证展示了PHSER 审查对项目本质安全、安全设计和施工安全等的重要作用。由于其他阶段PHSER 审查与国内主要石化企业相应HSE 审查过程比较类似[16-17]，为节省篇幅，未在此列出。

PHSER 原为英国石油公司（BP）所特有的项目投资阶段风险控制程序[18]，一些国际石油公司与能源公司进行了借鉴和探索。我国某些石化企业和大学也进行了一些研究和尝试，但是到目前为止该方法在我国仍然仅在少数外企和合资公司中应用，没有得到推广。

表3 某丙烯腈装置项目前4个阶段PHSER审查建议项数量及分类汇总Table 3 The number summary and classification of PHSER recommendations for the first 4 stages of an acrylonitrile plant project

表4 各阶段PHSER审查所发现问题和建议项举例Table 4 Example of typical findings and recommendations of phased PHSER reviews

3.2 PHSER方法借鉴与分析

结合我国项目建设实际情况，对于如何借鉴PHSER方法，列出几点分析建议如下。

（1）大家熟知，我国企业目前HSE 管理重点在项目现场施工和生产运行装置管理[19]，而对于项目开发过程和设计过程HSE 管理比较薄弱，基本上是以工程公司和第三方评价机构为主[20-21]，以满足国家法规和强制标准的最低要求而获得项目审批为主要目的，缺乏本质安全理念和主动性。这样企业就很难做到对项目整个生命周期的HSE 管理，而前端输入和详细设计阶段是本质安全和HSE 设计风险控制的关键阶段[22-24]，也就形成了我国HSE 管理疏于对本质安全保障和HSE 设计保障的薄弱之处，应该尽快得到加强。

（2）国外先进石化企业经过多年实践已经形成了一套比较完善的项目HSE 管理方法，重视整个生命周期的HSE 管理。在项目初期制定涵盖项目前期和设计阶段的整体性HSE 计划，并开展整个项目过程的PHSER 审查。PHSER 是对项目HSE 计划执行情况、各类HSE 研究、分析和审查的总体性部署及实施效果的综合性检查和确认，促进HAZOP、QRA、SIL 和EIA 等分析与专业性设计审查相融合[25-27]，保障项目HSE 体系发挥应有的作用，并打好工艺安全（PSM）的基础。

PHSER 审查是企业自主地追求项目本质安全和本质HSE 活动，而不仅仅是在法规符合性层面的审查，后者追求的是满足国家法规和强制标准的最低要求，而PHSER 是保障项目全过程的HSE 管理，从程序上保障本质安全和本质HSE 设计，从而达到全面管控项目风险的目的。

（3）在本文论述8个阶段的PHSER 中，前4个阶段审查，即详细设计之前所有PHSER 重点审查的是本质安全、HSE 设计和控制整个项目的风险问题，其中3 个阶段审查分别针对可研、基础设计和详细设计三个设计阶段[28]。施工阶段PHSER 则重点检查施工现场安全问题，开车以前PHSER 和运行阶段PHSER 重点是审查企业HSE 运行体系问题。如前所述，在进入施工阶段之前国内企业HSE 审查较弱，基本上以满足法规符合性为目的，还没有形成涵盖本质安全设计的系统化的审查方法。而进入之后施工阶段的PHSER 内容和过程与中石化和中石油的HSE审查类似。因此，可以看出PHSER对本质安全、HSE 设计和项目整体风险管控工作的促进作用。

（4）学习和借鉴PHSER 方法，建立企业自己的审查体系[29-31]，一是要解决审查专家资源问题，二是要解决建立结构化清单问题。PHSER 在不同阶段要求具有不同专门知识和技能的人员参加，企业可以在具有国际项目经验的咨询公司帮助下逐步培养企业自己的人才。至于PHSER 结构化审查清单，由于各阶段审查目的不同，其相应的审查内容也就不同，企业可以在借鉴国外体系的基础上，纳入我国法规要求、行业做法及企业自己的经验教训，逐步加以改进和完善。