建材工業工程設計階段引入HSE理念的探索

馬銀峰

（中國建材國際工程集團有限公司，蚌埠 233018）

建材工業工程設計階段引入HSE理念的探索

馬銀峰

（中國建材國際工程集團有限公司，蚌埠 233018）

該文介紹了HSE（健康、安全和環境）管理體系的發展情況及對工程設計環節的要求，以儀表保護功能IPF設計為例，將HSE管理體系下的設計方法與目前通常的設計方法進行對比，探討了如何將HSE管理理念融入建材工業設計人員的設計思維當中這一問題。

HSE； 工程設計； IPF

HSE分別代表健康（Health）、安全（Safety）和環境（Environment）。HSE管理體系是一個整體概念，它涵蓋且不局限于管理行為的組織構成、職責劃分、程序設計、執行過程和資源調配等各個要素和環節。這些要素與環節之間互相影響和制約，形成一個完整的動態管理體系，離不開科學而系統的運行模式的整合。

從業主和承包商等項目參與者的角度出發，傳統的工程項目管理是以質量、進度和成本管理為最主要內容。由于工程項目的社會影響大、歷史責任重，社會各方面對工程項目有了越來越多新的要求，現代管理中的許多新內容，如ISO 14000《國際標準——環境管理體系》，OHASA 18000《安全管理體系》以及勞動（健康）保護的法規，都要求在工程項目管理的各個環節中反映出來。HSE管理體系在這一背景下產生并不斷發展。

1 HSE管理體系的發展現狀

HSE管理體系的發展起源于美國殼牌石油公司在1985年針對石油勘探及開發領域提出的強化安全管理（Enhance Safety Management）的構思和實施方略。這一方案在1986年以文本形式形成了強化安全管理的手冊。

經過10年左右的時間，HSE管理體系在國際石油化工行業普遍的推行發展，促使ISO／TC 67（國際標準化組織石油石化設備材料與海上結構標準化技術委員會）的SC6分委會在1996年1月發布了ISO／CD 14690《石油和天然氣工業健康、安全與環境管理體系》，以國際規范的形式為HSE管理體系在全球范圍內進入了一個蓬勃發展時期奠定了標準基礎。

自加入WTO（世界貿易組織）后，我國也相繼出臺了《環境管理體系要求及使用指南》（GB／T 24001—1996）、《職業健康職業管理體系實施指南》（GB／T 28001—2002）等一系列法律法規和工程建設的強制性要求，系統地促進了我國工程建設領域HSE管理水平的提高。當下，HSE的概念已經為越來越多的國內工程建設企業和勘察設計單位所認識并接受。

2 工程項目HSE管理體系內容

在現代工程中，HSE管理雖然有著各自豐富的內容，有著相應的管理對象，但是它們三者之間具有高度關聯性。它們的管理過程是相同的，管理方法是相似的，因此人們常常把它們綜合起來，形成系統化、結構化、程序化的HSE。它同樣遵循PDCA（計劃、執行、檢查和調整）管理方法，其工作過程由圖1表示。

在工程設計階段，環境管理的主要目標是最大限度的做好資源和環境的規劃設計，以便合理使用。根據環境影響評價文件里對環境產生影響的因素，進行仔細分析和考量，并結合工程設計要求，提出相應的技術和管理措施，并且反映在設計文件當中。設計必須嚴格執行有關環境管理的法律、法規和工程建設強制性標準中關于環境保護的相應規定，應充分考慮環境因素，防止因設計不當導致環境問題的產生。

在職業健康和安全管理方面，工程設計要考慮采取有利于施工人員、生產操作人員和管理人員職業健康與安全的設計方案，通過對影響工程安全施工和運行的各種因素，包括結構、地質條件、氣象環境等進行綜合分析，進行多方案比較，選擇安全可靠的方案，針對生產安全事故提出指導意見。在工程設計中采用新結構、新材料、新工藝，都應注意施工和運營人員安全操作和防護的需要，提出有關安全生產的措施和建議。

HSE管理體系涉及工程設計環節的具體內容按照時序可以分為兩個部分：一是定義階段，包括危險元素認定、危險及后果管理、把危險降低到合理的水平和人機工程學審查等工作。二是執行階段，包括危險區劃分、可施工性審查、危險及可操作性研究、儀表保護功能設計、危險及后果管理應對措施及所有設計按照HSE管理要求的修改與確認等步驟。

國內現階段，在石油化工、鋼鐵冶金等行業的工程設計領域，HSE管理體系已經在項目管理的各個環節廣泛運用。而在建材行業的工程設計內容中，同樣存在可燃、有害氣體的輸送使用、廢水廢氣的排放治理、生產線可靠運行保障等一系列有關健康、安全和環境的具體課題留待解決。所以，在建材行業工程設計邁向國際市場，迎接全球挑戰的過程中，引入HSE管理體系和理念是十分有必要的。

3 儀表保護功能設計

筆者在中國建材國際工程集團有限公司履職十年，一直從事電氣與自動化控制專業的設計及項目管理工作。所以，該文從筆者最熟悉自動化儀表設計角度入手，試分析應用HSE管理體系的工程設計與慣有的設計方法的區別與聯系。

IPF（Instrumented Protective Functions）是儀表保護功能設計的簡稱，其目的是保證正常生產過程當中必須具備的安全狀態不會因為某種特定的事故或危險的產生而受到影響和侵害。IPF的具體要求包括以下幾點：

1）將整個生產裝置和系統的操作風險限制在一個可控或可以接受的范圍，需要對儀表的保護功能進行定義；

2）根據設備特性，有針對性的設計儀表保護功能，以降低操作風險的產生；

3）在設備和裝置運行過程中，應該有可行的調節控制功能，從而降低風險水平；

4）保證各個環節儀表的保護功能可靠并且配置有必要的備用冗余。

工程設計過程中，首先需要在各個車間及工序的危險及可操作性研究完成后，立即根據廠商資料，針對單元中的每塊儀表，按照IPF要求和標準進行分級。IPF分級工作包括根據儀表保護的完整性、安全級別及其他相關環節需要對工程設計和運行操作提出具體要求。儀表專業設計者通過撰寫設計說明、繪制魚骨圖等方法，按照IPF分級要求，描述IPF分級內容，對工藝設計中安全保護要求及其他設計文件提出修改意見和資料。

對IPF功能進行分級后，應從以下幾個角度在設計說明等技術文件中詳細描述，為保證IPF功能完善而應采取的具體措施和手段：

1）闡述儀表的使用功能，如聯鎖聯動條件，報警閾值要求，工藝設備狀態的輸入與儀表反饋的對應關系和邏輯關系，根據工藝要求定義設備的操作規程等；

2）闡述其他無連鎖關系的獨立設備的報警條件和報警功能；

3）編制儀表保護功能說明書，詳盡規定儀表測量構成，檢測試驗流程與最大間隔時間等要求；

4）諸如分布式控制系統 DCS（Distributed Control System）、可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）等次級系統的操作界面、實現功能的完整要求；

5）對于儀表保護功能啟動和重啟的特殊要求；

6）啟動和復位IPF功能的針對性要求；

7）對諸如智能傳感器和變送器等元器件組態軟件內可調節參數安全性的要求；

8）對可能影響控制儀表性能的環境因素做出預判和應對措施，包括溫濕度變化、環境污濁、雷擊浪涌、電磁擾動及機械振動等；

9）設計與后設計階段的IPF，設計階段要求按照儀表保護說明進行儀表元器件選型和軟件編程組態工作，編制技術規范書，后設計階段要求按照技術規范書進行元器件制造、監造、安裝和測試一系列工作；

10）其他的儀表保護功能步驟，是指在設備安裝、試車和操作維護環節。這部分工作主要有現場工程技術人員與設備使用方即業主配合完成，以形成完整的IPF功能和IPF管理體系運行狀況的評價。

通過以上介紹我們可以認識到，從設計思路和方法上IPF都引入了一個全新的理念，即從儀表保護的出發點來評估、調整工藝流程，再將結果應用到儀表裝置的選型和設置。與傳統自控專業設計相比，IPF改變了以往“儀表設計作為工藝專業下游配套，僅僅需要按照工藝流程要求配置儀器儀表和功能和聯鎖聯動關系”的舊思路。首先，按照IPF的要求，自動化專業與工藝設計形成互相影響的設計流程，讓儀表專業來主導，根據工藝流程特點和危險性研判的結果，結合儀器儀表和自動化控制系統本身特點，在滿足裝備正常生產的前提要求下，針對各種可能發生的特定事故，形成確保儀表在各種條件下都能夠正常監控、保護和操作的設計文件和成果，對工藝專業設計提供反向資料和要求，從而完善整個系統的自動化和安全性能的要求。另一方面，IPF在投資——收益維度上，為測控儀表和控制系統的設置與使用提出了新的更高的考量體系。自控儀表元器件的選型需要綜合考慮產品的性能和價格，這影響到設備使用時的操作可靠性和維護成本。一般來說，性價是一對矛盾的綜合體。國際知名品牌的元器件往往可靠性高，價格也較高，而且由于企業規模原因，個別國外生產的部件一旦發生故障或損壞，會出現進口產品供貨商的售后維保反應速度低于國產元器件供應商的情況。所以IPF就要求對每一塊儀表，都要根據其使用場所，具體功能和在整個系統內的重要程度，定義其合理級別，作為儀表選型基礎，從而在功能和費用的考量中找到平衡。

4 將HSE管理理念融入建材工業工程設計實踐當中

以筆者履職的中國建材國際工程集團有限公司為代表的國內建材行業工程總包企業及設計院所中，ISO 9000質量管理體系已經比較深的滲透到了項目管理和工程設計的各個環節中。而如何讓環境管理和職業健康管理的理念更加深入的走入設計人員的思維中，融入到工程設計圖紙中，讓設計人員自覺從環境保護出發、從職業健康的角度出發，去設計現代化的工廠，設計現代化的工業設施，必須從現在開始細致、更耐心的引導設計人員考慮HSE理念，在設計的每個環節有效的結合HSE要求成為一個新的命題。

1）職業健康管理體系與環境管理體系與質量管理體系文件在管理的辦法和流程上是趨同的，都是系統的、文本化的建立完整有效的管理體系，運用戴明環（計劃、執行、檢查和處理）的循環控制思想。通過對環境和人員健康影響因素的識別，分別制定管理計劃和方針，在實施過程中不斷修正和糾偏，實現整個管理體系運轉的持續、有效。

2）參照質量管理文件的編制辦法，可以在專業設計統一規定里具體的對HSE內容提出明確具體的要求，最大限度的與HSE標準形成內在的聯系，從而使得設計文件能服從專業設計統一規定的約束，更好的引導并實現HSE的各項內容要求。

3）加大環境資源保護方面具體措施說明和描述內容在整個設計文件篇幅中所占比例，增加職業健康方面具體措施的工程設計表述，要在設計文件中更多的直接而非間接的體現HSE各方面的內容與要求，如通過數據對比來說明方案取舍的原因。這樣做，不僅在設計文件深度要求上能夠得到滿足，同時也能更好的體現環境、安全和健康各個層面的設計意圖和思想。

5 結 語

在建材工業工程設計中推廣HSE的理念，為企業全面提高管理水平，加強綜合實力提供更有效的途徑，為開辟國內外工程建設總包和設計市場，在行業和市場上占有一席之地創造更為有利的條件。同時，這也是為了用最少的代價去實現對社會、對環境、對職業健康的保護，這也是從最根本上解決日益嚴重的環境問題、健康問題的基礎，是非常具有前瞻性的舉措，能更好的體現建材行業工程設計人員的社會責任。

［1］成 虎，陳 群.工程項目管理［M］.北京：中國建筑工業出版社，2009.

［2］章 踐.工程設計階段的 HSE審查［J］.石油化工設計，2004，21（3）：35－39.

［3］陳海波.如何把環境、職業健康管理的理念更高效的融入設計工作［J］.石油化工安全環保技術，2013，29（4）：20－22.

［4］GB／T 28002—2002.職業健康安全管理體系指南［S］.

［5］GB／T 24001—1996.環境管理體系規范及使用指南［S］.

Exploration of Integrating HES Concept into Project Design of Building Material Industry

MA Yin－feng
（China Triumph International Engineering Group Co，Ltd，Bengbu 233018，China）

This article introduces the developing condition of HSE （health，safety and environment）managing system and the requirement against project design.Taking IPF design of instrument protecting function as an example，this article compares the design method under HSE managing system with present general design method.It also discusses how to integrate HES managing concept into the design idea of building material industry designers.

HES； project design；IPF

10.3963／j.issn.1674－6066.2014.02.028

2013－11－20.

馬銀峰（1982－），工程師.E－mail：myf917＠163.com