多准则决策融合HAZOP-DRiMA-FTA与安全色彩映射的工业系统风险评估框架——希腊天然气计量调压站实证研究

针对工业系统传统安全评估方法（如单一HAZOP或FTA）存在局限性的问题，希腊研究人员创新性提出五维协同框架：整合典型层次分析法（TAHP/MCDM）、危险与可操作性分析（HAZOP）、决策风险矩阵分析（DRiMA）、故障树分析（FTA）及安全色彩映射流程（SaCoMP），应用于天然气输配系统计量调压站（M&RS/GTS）。该研究实现三重风险排序（DRiMA初筛、TAHP优化层级、FTA补充验证），并通过SaCoMP生成可视化安全热力图，为管理者提供资源优化配置依据。成果发表于《Safety Science》，为高危工业场景提供了多维度量化决策支持。

　　

论文解读

工业系统中的安全风险评估如同在雷区中绘制导航图——传统单一方法常因视角局限而遗漏关键隐患。例如，危险与可操作性分析（HAZOP）虽能系统识别工艺偏差，却难以量化风险优先级；故障树分析（FTA）精于追溯故障逻辑，但面对复杂系统时易陷入"只见树木不见森林"的困境。这种碎片化评估导致安全管理者在资源有限时难以精准施策，尤其对希腊天然气输配系统（GTS）中存有易燃易爆介质的计量调压站（M&RS）这类高危场景而言，传统方法的局限性可能埋下重大事故隐患。

为此，希腊色雷斯德谟克利特大学（Democritus University of Thrace）的Panagiotis K. Marhavilas团队在《Safety Science》发表突破性研究，提出五维协同评估框架。该框架首次将TAHP（典型层次分析法）、HAZOP、DRiMA（决策风险矩阵）、FTA与安全色彩映射（SaCoMP）深度整合，通过三重风险排序机制和可视化技术，为工业安全决策提供全景式解决方案。研究人员在希腊某M&RS/GTS站点开展实证：首先运用HAZOP识别21类工艺偏差及致因；继而通过DRiMA完成初筛排序（1^st ranking），再引入TAHP构建多准则权重模型实现风险二次分级（2^nd ranking）；最后用FTA量化关键故障路径概率，补充三级排序（3^rd ranking）。基于此，系统生成红-黄-绿三色安全热力图（SaCoM），直观呈现站点安全态势。

核心方法

1. 多源数据整合：采集M&RS/GTS站点的设备参数、历史事故数据及专家评估意见
2. HAZOP-DRiMA-TAHP-FTA串联分析：
   • HAZOP导引词法识别工艺偏差及致因
   • DRiMA矩阵（风险概率×严重度）完成初步排序
   • TAHP构建准则层（事故频率、后果严重度等）计算综合风险指数
   • FTA补充关键事件的故障概率量化
3. SaCoMP可视化：将三重排序结果映射为色彩坐标，红色标示高风险节点

研究结果
? HAZOP-DRiMA初筛结果
在"压力超高"偏差场景中，调节阀失效被DRiMA列为最高风险（RPN=32），而温度传感器故障因冗余设计被评为低危（RPN=6）。

? TAHP优化风险层级
通过准则权重分析发现：泄漏后果严重度（权重0.48）>故障发生频率（0.31）>检测难度（0.21）。据此，调节阀失效风险值升至72.3，而管道腐蚀风险因可检测性高被下调15%。

? FTA关键路径验证
对TOP事件"气体泄漏"的FTA显示：调节阀膜片破裂（基础事件概率P_BE=3.2×10^-4）与执行机构卡涩（P_BE=1.8×10^-3）构成主要故障路径，其联合概率较DRiMA预估高47%，佐证TAHP调级合理性。

? SaCoMP安全热力图应用
站点东南区调节阀组呈现显著红色区块（风险值>70），与TAHP/FTA结论一致；而西北区计量单元因多重防护显示绿色（风险值<20）。该热力图为管理者指明：需优先升级调节阀组的膜片材料与诊断系统。

结论与意义
本研究通过五维技术融合破解了工业安全评估的三大难题：

1. 方法互补性强化：HAZOP的定性偏差识别、DRiMA的快速初筛、TAHP的多准则量化、FTA的故障深度追溯形成闭环，较单一方法风险覆盖率提升40%
2. 决策可视化突破：SaCoMP将复杂数据转化为直观色彩坐标，使安全投入回报率（ROSI）计算效率提升60%
3. 资源优化范式：三重排序机制可节省30%的防护成本，如案例中避免对低危传感器过度维护

该框架已应用于希腊国家天然气管网，其方法论可扩展至化工、航天等领域。未来研究将探索人工智能技术在TAHP权重优化和FTA动态建模中的深度集成，进一步推动工业安全从"被动防护"向"智能预控"跃迁。