基于知识本体的HAZOP信息标准化框架

大量的危险与可操作性分析（hazard and operability analysis,HAZOP）报告以纸质文档形式保存,难于复用、共享,同时基于计算机软件的分析结果也只有对应的分析软件才能识别,同样存在难于复用、共享的问题。针对此问题,本文提出了基于知识本体的HAZOP信息标准化框架。该框架以知识本体和HAZOP分析国际标准IEC 61882为基础,抽提归纳了HAZOP的标准化信息模型,给出了模型的整体结构、模型中各元素的定义与关系。并在此基础上,提出了HAZOP信息标准化方法,采用BiLSTM神经网络对每一条HAZOP分析的记录进行标注、训练与识别,实现了人工HAZOP分析结果的自动识别与标准化。以某油品合成装置为例,对HAZOP信息标准化方法进行了验证,结果表明基于知识本体的HAZOP信息标准化框架可以自动实现分析结果的标准化,便于分析知识的共享与复用。     

HAZOP知识图谱构建方法

危险与可操作分析方法（hazard and operability analysis,HAZOP）主要采用头脑风暴的形式,将讨论结果记录在纸质文档中,该方法过于依赖专家经验且大量现有的HAZOP信息并没有得到共享与复用。针对此问题,本文提出了结合自顶向下和自底向上的HAZOP知识图谱半自动构建方法。在解析HAZOP信息基础上,结合HAZOP分析国际标准IEC 61882,以危险事件角度设计了HAZOP本体规则,完成了模式层的构建;以现有HAZOP数据为基础,在BiLSTM-CRF命名实体识别模型基础上引入了Attention机制,实现了关键HAZOP信息的自动提取并利用图数据库进行数据存储,完成了数据层的构建。以某油品装置HAZOP分析报告为例构建HAZOP知识图谱,验证了构建方法的有效性。结果表明HAZOP知识图谱能够清晰地展示HAZOP知识之间的联系,快速提供现有HAZOP分析信息,辅助人工HAZOP的开展,降低人工成本与时间成本,也为后期项目的生产与维护提供知识支撑,实现了HAZOP信息的共享与复用。     

基于图形化剧情对象模型的安全评价及其应用

HAZOP分析的信息包括内容信息与结构信息两方面。采用基于知识本体的剧情对象模型,能够全面地表达安全评价信息的内容和结构,解决了传统HAZOP方法存在的信息隐含、信息缺失等问题。在此基础上开发的图形化剧情对象模型,有效地实现了计算机辅助自动安全评价和安全信息的传递、复查和共享。通过对实际案例的分析表明,图形化的剧情对象模型为安全评价信息的标准化奠定了基础,同时也为提高安全评价的质量和效率提供了强有力的手段。     

基于层次分析法的计算机辅助HAZOP分析技术

危险与可操作性(hazard and operability,HAZOP)分析是化工过程中应用较广的危险分析技术.计算机辅助HAZOP分析技术相对于人工分析具有完备性好、省时和省力等优点,但仍存在报表中分析结果主次不清等问题.本文以利用基于层次分析法的SDG-HAZOP软件分析硝基苯初馏塔分离为例,阐述了基于层次分析法的计算机辅助HAZOP分析技术的实际应用.包括基于层次分析法的计算机辅助HAZOP分析技术,研究工程系统灾害形成的机理、工程复杂系统灾害形成遵循的共性规律,工程复杂系统故障和事故的诊断预测以及灾害的防治原理,将危险路径按相对重要度大小进行排序,为有针对性地对重要危险隐患提出防范建议,采用程序控制、联锁或联动机构等措施提供了科学依据.     

探讨HAZOP风险评价软件在石油化工行业的应用

本文主要对计算机辅助HAZOP分析和人工HAZOP分析进行了比较,提出了基于人工智能技术的计算机辅助HAZOP风险评价步骤,说明了HAZOP风险评价应用过程中的重点以及HAZOP分析易出现的问题。     

SDG-HAZOP方法在聚丙烯装置中的应用

针对早期逻辑化计算机辅助HAZOP方法仅从形式上辅助人工进行HAZOP分析,无法进行智能化分析的问题,引入符号有向图技术,提出智能化计算机辅助HAZOP方法--SDG-HAZOP方法.该方法具有深度揭示隐患演变规律的优势,可自动推理搜索出危险事故的传播途径,从根本上提高了HAZOP分析的质量.     

一类连续反应的SDG HAZOP与故障诊断

在分析苻号有向图（SDG）技术的理论基础上,探讨了SDG定性模型在计算机辅助HAZOP（危险与可操作性分析）和故障诊断中的实际应用,并针对该丙烯聚合反应（溶剂淤浆法）建立SDG模型,利用SDG技术进行HAZOP和故障诊断分析。实验结果表明,基于SDG的HAZOP和故障诊断技术具有完备性好、节省时间、人力、费用等众多优点。     

基于知识本体的过程安全分析信息标准化

过程危险分析的主要目标是识别危险剧情。危险剧情能够表达团队“头脑风暴”安全评价过程也能表达评价结论。危险剧情的知识本体是标准化过程安全分析信息的准确描述。知识本体是概念表达的明确规范。依据设计知识本体所遵循的规则提出了一种过程安全分析信息标准化方法,称为剧情对象模型（scenario object model,SOM）。SOM能够表达安全分析信息的内容和结构,能够实施计算机自动推理和半定量计算。应用知识本体SOM有效实现了计算机辅助自动安全评价和安全信息的传递、复查和共享。     

石化企业HAZOP分析的程序和方法

依托国内现有石化装置的具体情况,从HAZOP基础入手,通过一个真实的HAZOP审查实例,全面、系统地介绍了HAZOP分析的全部程序和方法,特别是对其中基于引导词进行讨论和分析系统存在的偏差、该偏差可能导致的风险、该风险是否带来不可承受的后果进行了重点描述,还就有助于提高HAZOP审查效率和质量的几种辅助方法进行了简要的介绍和描述。     

基于符号有向图分析的炼油厂中渣油催化裂化危险与可操作性

作为危险与可操作性(HAZOP)研究的一门辅助技术,符号有向图(SDG)分析技术迅速得到普及.仿真工厂数据是流程工业在线数据最理想的近似,能够体现过程变量之间的相互关系.本文以石油化工典型的渣油催化裂化装置为例,将SDG分析与基于机理模型的动态流程模拟仿真工厂结合起来,通过仿真工厂数据形成专家经验,进而在SDG辅助平台实施HAZOP分析,此外,分析结果也可以进一步作为HAZOP分析的知识库.同时,仿真工厂又可以验证事故传播路径,从而起到筛选SDG生成的事故序列的作用.相比于传统的专家组会议而言,将仿真工厂模拟数据运用于SDG分析中,能大幅缩短HAZOP分析时间,减少人员及投资,并且获得更为全面、准确的分析结果.     

An integrated qualitative and quantitative modeling framework for computer‐assisted HAZOP studies

The article proposes a novel practical framework for computer‐assisted hazard and operability (HAZOP) that integrates qualitative reasoning about system function with quantitative dynamic simulation in order to facilitate detailed specific HAZOP analysis. The practical framework is demonstrated and validated on a case study concerning a three‐phase separation process. The multilevel flow modeling (MFM) methodology is used to represent the plant goals and functions. First, means‐end analysis is used to identify and formulate the intention of the process design in terms of components, functions, objectives, and goals on different abstraction levels. Based on this abstraction, qualitative functional models are constructed for the process. Next MFM‐specified causal rules are extended with systems specific features to enable proper reasoning. Finally, systematic HAZOP analysis is performed to identify safety critical operations, its causes and consequences. The outcome is a qualitative hazard analysis of selected process deviations from normal operations and their consequences as input to a traditional HAZOP table. The list of unacceptable high risk deviations identified by the qualitative HAZOP analysis is used as input for rigorous analysis and evaluation by the quantitative analysis part of the framework. To this end, dynamic first‐principles modeling is used to simulate the system behavior and thereby complement the results of the qualitative analysis part. The practical framework for computer‐assisted HAZOP studies introduced in this article allows the HAZOP team to devote more attention to high consequence hazards. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J 60: 4150–4173, 2014     

基于案例推理的HAZOP分析自动化框架

危险与可操作性（HAZOP）分析是一种广泛应用于化学流程工业的危险分析方法。为克服现有的HAZOP分析专家系统在“非常规”分析方面的局限性,提出了基于案例推理（CBR）的HAZOP分析自动化方法,描述了案例库及案例结构,给出了案例搜索策略。为便于案例库的知识管理,开发了案例构造器。工业实例应用结果表明,基于CBR的HAZOP专家系统突破了现有HAZOP专家系统没有学习能力和不能进行“非常规”分析的技术瓶颈。     

一种间歇过程HAZOP危险性分析方法及其应用

首先描述了一种简化的间歇过程危险性与可操作性分析HAZOP（hazard and operability analysis）模型,即用Petri网和符号有向图（signed directed graph,SDG）结合的双层结构模型,模型综合了对离散事件有很好描述能力的Petri网和有较强深层推理能力的SDG二者的优点。其次应用此模型对精细化学品D3间歇生产过程操作复杂的萃取提纯工序进行了危险性分析,对生产过程中的一些误操作做了原因分析,并提出了相关的改进性措施。最后,对此方法的优缺点做了总结。     

Safety analysis using an expert system in chemical processes

A knowledge-based expert system for hazard and operability study (HAZOP) is developed. HAZOP study is regarded as one of the most systematic and logical qualitative hazard identification methodologies. But, it requires a multidisciplinary team and is very time-consuming and repetitious task in nature. By developing an computer-aided automation system, these drawbacks of HAZOP study can be overcome. Considerable manpower and time can be reduced and even past experiences of engineers and existing checklists can be stored for future use in the form of knowledge base. The developed knowledge-based HAZOP expert system has a frame-based knowledge structure for equipment failures and process properties, and rule networks for consequence reasoning which uses both forward and backward chaining. The system is open-ended and modular in structure to make it easy to implement wide process knowledge for future expansion. LPG storage and fractionation process has taken as example to test the applicability of the developed system as an automated HAZOP study system. The result shows that savings more than 50% of the required manpower and time for HAZOP studies can be achieved, and the system is very efficient and reliable, too.     

基于开源组件的SDG推理平台

符号有向图(SDG)是定性研究化工过程中变量间关系的有力工具,利用SDG的正向反向推理机制可以快速发掘出系统中变量之间影响的因果关系,不仅可以用于在线的故障诊断,还可以用于离线的危险和可操作性(HAZOP)分析。近年来,随着计算机和信息技术的发展,人们利用GensymG2或者C++开发了一些针对特定研究体系的SDG模型的计算机辅助推理系统,但是,目前还没有一个通用的SDG推理平台。为促进SDG在科研和教学中的广泛应用,本文介绍了通过公共组件来搭建的一套开放体系的SDG推理平台系统,这是服务器/浏览器结构的推理平台,使用方便,维护便捷。使用这套系统,可以方便地绘制特定研究体系的SDG模型的图形;可以快速建立针对特定研究体系的SDG系统并且进行相应的推理分析。本文通过一个例子演示了如何在SDG推理平台上建立特定SDG推理系统的方法,之后通过对两个研究体系建立SDG推理系统来展现该平台的有效性。     

智能化风险及可操作性（HAZOP）分析系统研究进展

通过梳理智能化风险及可操作性（HAZOP）分析的各类方法,将其分为定性分析和定量分析两大领域,详细介绍了不同的研究方法及其优缺点,并结合实例对有代表性的方法作了详细阐述。智能化HAZOP定性分析系统的研究主要集中在建立专家知识库的方法上,其中基于深层知识建立专家知识库的研究相对较多,该方法虽然能够揭示偏差产生的机理、传递路径,但是分析结果准确度较差。基于经验知识、定性分析与定量分析相结合及基于动态模拟的HAZOP定量分析是实现智能化HAZOP定量分析的3种主要方法,是由模糊定量向精确定量、由静态分析向动态分析发展的过程。基于动态模拟的智能化HAZOP定量分析不仅研究偏差的数值,而且研究偏差的持续时间对过程系统的影响,分析结果更加精确,是较为完善的定量分析方法。该方法借助于商用模拟软件,使不具备丰富经验的分析人员也可以完成精确的HAZOP分析。"动态偏差的阶梯化求解法"使分析动态偏差方便、易行,基于该方法建立的偏差"层级"模型充分说明了处于不同层级的偏差对过程系统的不同影响。在分析智能化HAZOP分析系统发展历程基础上,结合最新研究进展,预测了其发展趋势。