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增强管道风险的评价

第一部分 失效概率的评价

W.肯特.米尔鲍尔，PE

这个文献提出的新材料将被纳入由W.肯特.米尔鲍尔在海湾出版公司发表的管道风险管理手册（第4版）。这种材料应该被看作是一本书的摘录。作为一个独立文献，它缺乏某些定义和讨论，可以在管道风险管理手册那本书的其他章节中发现。风险哲学、数据管理、分割、处理不确定性、以及所有变量的具体影响，管道风险成为这种新材料适合的议题。读者被鼓励去参考在第三版本中没有充分发展概念的细节和说明。

目录

1.介绍 3

2.背景 3

3.先前方法中的“限制” 5

4.改进机会 8

4.1现在为什么改变？ 8

4.2没有痛苦的改变 9

5.新算法的特点 10

5.1风险三合会 10

5.2模型特点 12

1测量尺度 12

2变量的相互作用 13

3.有意义的单位 13

6.数学 14

6.1数量级 14

6.2有效零 15

6.3与门与或门 16

或门 16

与门 18

7.失效概率 18

7.1失效机理 19

7.2曝光 22

7.2.1MPY 23

7.2.2每长度时间事件 24

7.3减缓 27

7.4抵抗性 28

7.5时间相关的失效机理（TTF计算） 29

7.5.1有效管壁 29

7.5.2有效管壁的估计 31

7.5.3有效墙预估步骤 32

1.介绍

计分排名或型管道风险评估已经服务过管道行业多年。然而，风险评估一般都是在现今使用的，即使是在几年前是不常见的方式。风险评估的新角色，已促使一些变化的方式风险算法正在设计。这些变化导致更稳健的风险结果能更好地反映现实，幸运的是，很容易从以前评估中使用的数据得到。

2.背景

评分系统作为分析的手段已经出现了很长一段时间。当知识是不完整的，需要一个判断结构同时考虑的因素很多，评分系统经常出现。拳击比赛，花样滑冰，选美，金融指数，信用评估，甚至性格和关系的“测试”，不过是几个例子。

许多风险评估是基于这样的评分系统。他们往往一个简单的分配到条件和活动数的总和，预计影响力风险。当更多的风险增加的条件都存在用更少的风险降低活动中，风险相对较高。随着风险的条件减少或被更多的风险降低措施所抵消时，风险相对低。

这些算法的形式，通常是有一些变化：

康德A 康德B ... 康德N=康德故障相对概率（或相对失败的后果）

或有时:

（康德Atimes;重量A） (康德Btimes;重量B) ... (康德Ntimes;重量N）=失败概率

其中

对于特定的一块管路的评价， 康德X表示某些条件或因素认为是与风险有关。

重量X表示放置在相应条件或相对重要性或权重因子更重要的变量对感知风险的影响更大并且被分配一个较大的权重。

在管道行业，相对风险评分或排名系统已经出现几十年。年初出版的得分型的风险从80年代末和90年代初的作品评估包括：

●约翰·基弗博士对AGA的工作

●迈克·柯克伍德博士英气

●W.肯特.米尔鲍尔的管道风险管理手册的第一版

●麦克Gloven在低音特里贡的工作

针对特定管道运营商这样的评分系统可以追溯到更进一步，特别是在1980年的燃气配送公司面临着维修、更换的决定涉及有问题的铸铁管。

现在这种类型的评分算法的变化已经通过管线共同使用运营多年。分类的选择进入失效机理，规模方向（高点=高风险，反之亦然）变量，用于组合数学变量是这些类型模型之间的一些差异。

这种方法通常选用它的直观性，便于应用，有能力掺入宽各种数据类型。这些方法过去在这个行业服务的不错。 2000年之前，这种模式主要是通过更正式的方法寻求资源，如何在管道维护上最好花有限的资金，修理和更换运营商来使用。风险评估不是一般授权并且模型结果很少用于超出了资源分配的目的。当然也有一些管道运营商整合十分严谨的风险评估纳入自己的商业行为，尤其是在欧洲，这种风险评估是在其他行业的应用的一个分支，或已被监管部门规定的一些明显的例外。

风险评估在美国的作用，在2000年初的显著扩大时，管道和危险材料安全管理局（PHMSA）开始强制管辖的所有气体，液体管道的风险等级，可能会影响高后果区（HCA）。确定HCA段，其中再安排完整性评估以及根据目前完整性威胁的预防和缓解措施的应用程序。

3.先前方法中的“限制”

简单的打分评估仍然是一个有用的筛选和优先级的工具。 然而，这些早期的风险评级模型，一般不用于应用中使用外线被要求更加严格的风险评估。例如，风险评估现在已用于制定设计因素，解决土地使用问题等，而以前该评估通常只用于内部决策的支持。

鉴于其用途，早期的模型并没有真正受到“局限性”，因为满足他们的设计意图。他们现在才出现的新用途限制被纳入其中。那些仍然使用旧的打分方法识别由带来的原始造型妥协的局限性。一些产生的更显著妥协从使用简单的得分类型评估包括：

●如果没有一个锚绝对风险评估，评估的结果只在一个相当小的空间分析有用。没有分数群进行比较，结果提供一些关于风险相关成本或适当的应对某些风险的水平有用的信息。在相对数表示的结果是对优先和排名有用的，但他们的预测真正的失败率或成本的能力是有限的。

●很难直接链接到完整性重新计时。如果没有额外的分析，分数不建议流感样病例的适当的时机，压力测试，直接评估或其他完整性验证工作。

●潜在的影响时，简单表达式不能同时显示掩蔽大单贡献者和较小的贡献者积累的影响。例如，从某个失败的不可接受的巨大威胁，非常高的故障机理机会，可以隐藏在整体失效力，如果从其它故障机制的贡献是非常低的。这是因为，在一些计算中，当所有故障模式在一个位置重合，失败的可能性只会接近最高水平。从只有一两个非常高的威胁机制只出现在水平达到他们预先设定的上限（加权）。 在实际上，只有一个故障模式往往会支配失败的实际可能性。同样地，从这一措施最大的好处是人为上限时，一个非常有效的缓解措施的好处是丢失。

●某些旧型号目前还不清楚他们是否正在评估，例如，发生腐蚀的可能性或腐蚀管道故障的可能性，一个微妙但重要的区别，伤害并不总是导致失败。

●以前的一些方法现在已经限制变量的相互作用（建模在一些IMP法规要求）。较早的风险模型往往不充分代表一个变量在其它所有变量方面的贡献。 简单求和不能正确地集成一些变量的相互作用。

●一些模型结果被迫平行之前泄露的历史，保持一定的百分比或加权腐蚀泄漏，第三方泄露等，甚至当这样的历史可能与被评估管道不相关。

●平衡或权重调整是经常需要作为模型试图去捕捉风险，就代表威胁或减轻或其他方面100％的计算而言。新信息或新的缓解技术的出现，需要重新平衡进而与之前的风险评估问题做比较。

●有些型号可以只使用括号内为一系列范围的属性值。这将创建数据和风险评分之间的阶跃变化的关系。有时这个近似真实关系是有问题的。

●有些型号只允许加法，在其它数学运算（乘、除、提高到一个功率等）会更好的并行其他工程模型,因此更好的代表现实。

●简单的数学不允许数量级尺度和尺度更好代表现实世界的风险。事件的频率和相对概率可以是常见范围，例如，从几乎每年到小于每年1千万分之一的机会。

说明：

1. 一般来说,使用预先设定的权重或平均条件可以掩盖更高一个或多个失败的概率机制,用户通常是这样的模式警告,检查之前足够的低水平的结果(平均或应用程序权重),以确保这不会发生,或者迁移到一个算法防止屏蔽.

2.可预测的未来泄漏的分布的假设基于过去的泄漏历史是现实的,特别是当一个数据库使用的是有足够的事件和条件和活动是常数。然而,人们很容易在某些领域想象场景,单一失效模式应该主导风险评分和导致失败的概率很高,而不是只有一些总数的百分比。即使假定分布是有效聚合,可能沿着管道有很多位置的预设并不代表在工作机制特定的分布。

老用户评分类型风险评估应该认识到在这种的方法中潜在的困难。这些“限制”总是严重的从业者认可，当需要更多明确的解决方法应用程序就可以执行。然而,当需要更多的限制是耦合的风险评估时，这个变化变得引人注目。

4.改进机会

4.1现在为什么改变？

而前一代算法适合这个行业,技术妥协在今天的环境增加监管和公共监督下可以麻烦或不可接受的。风险评估通常成为任何的核心法律、监管、或公共程序。这提示使用评估技术，

更准确地模拟现实，也产生了在固定绝对风险评估术语:每年每英里“后果”,例如。幸运的是,算法的新方法设计可以同时利用以前收集的所有数据,而不是增加风险评估的成本。新算法的优点是,他们可以克服前面提到的许多限制:

bull;更直观;

bull;更好的现实模型;

bull;消除掩蔽的显著影响;

bull;更完整和更适当的使用所有可用的和相关的数据;

bull;提高现有算法更好的遵守美国加强监管;

bull;区分彻头彻尾的暴露在威胁,缓解效果，和系统阻力直接导致更好的风险管理决策;

bull;消除需要不切实际的和昂贵的权重为新变量技术或其他变化,

bull;灵活性呈现结果绝对(概率)或相对的条款,这取决于用户的需求。

4.2没有痛苦的改变

从老式的风险评估的新办法迁移是非常简单的。这种新方法的一个目的是要保留的早期方法的优势，例如其简单，直观透明性，而且还避免过于分析技术往往伴随着风险，更绝对定量。在所有的风险分析中，该评估模型设计师必须平衡复杂性和实用程序，使用充足信息 捕捉所有有意义的细微差别(和满足所有监管的数据需求监督),但不是补充小价值分析的信息。

作为先前的方法这里所描述的新的模型使用相同的数据，但在不同的方式中使用。权重并不需要，但和老款一样,估值有时当“硬数据”不可用时，仍然必须需要源自工程判断和专家经验。然而新的估值是更多的核查和辩护，因为他们是基于绝对值，而不是相对的。投资建立新的评估系统模型与合法的值被评估，这项投资是没有更大的建立和维护比所需要的

旧型号。

在最近的风险模型升级，所需的时间将老得分类型风险评估算法转化为平均不到40小时新方法。这种新方法使用先前收集的数据，以帮助连续性和不断转换费用低。简单和直接的变化的主要算法的修改包括修改分类变量,结合使用的数学计算风险评分。新算法方便设置并能在电子表格、桌面数据库中执行，SQL或GIS环境处理所有程序很快速，不需要特殊的软件。

5.新算法的特点

5.1风险三合会

建议依据这个模型是检查三个机制部分中每一个失败(威胁):

bull;曝光（十足）

bull;缓解效果

bull;耐故障。

这三个要素构成了风险三合会，评估失效（POF）的概率。它们一般定义如下：

bull;力或失效机理曝光=可能性时，没有达到管缓解应用

bull;缓解=动作的挡管力或失效机理

bull;阻力=系统的能力抵抗力量或失败机制应用到管道。

这三个元素的评价为每个管道段造成PoF的特定部分。

中间水平，被称为“损害”概率，不会直接损坏故障也由此出现了办法。使用所述前两个术语，使用前两个术语没有第三个曝光和缓解,但不是电阻产生损伤的可能性。

破坏的概率（POD）= F（曝光，减缓）

失效概率(PoF)= f(PoD、电阻)

这避免了有时在之前的评估中一个迷惑的问题出现。一些老模型尚不清楚他们正在评估是否损坏或发生的可能性原因，微妙但重要的区别是因为损坏的可能性并不总是以失告终的结果。计算POD和PoF值创建一个获得更好的机会，以获得更好各自的风险贡献的认识。

这三个部分的评估也有助于模型验证，最重要的是风险管理。完全理解暴露水平,缓解和独立系统抵抗破坏机理的能力,将整个风险放到清晰的照片视角。然后缓解的作用和系统漏洞都是已知的、独立的也是关于他们如何与曝光交互。带着这些三个方面的风险,管理者能够更好更适当地指示的资源。

5.2模型特点

这种模式的其他特征与以前的风险评估方法区分包括以下内容：

1测量尺度

数学尺度模拟风险水平的对数性质工作充分在“高”和“低”风险之间捕捉数量级差异。

新尺度更好的捕捉现实和更可验证。至少某种程度上。有些风险是衡量规模是跨越几个数量级，“这部分管道可能会每年的10倍受到采掘设备撞击,如果不减轻(年度命中率= 10)”和“那部分管道实际上不可能在1000年内被撞击(0.001年度命中率)。”

这种新方法也意味着在个人缓解措施的基础上测量他们可以独立地减轻的风险暴露究竟有多大。例如,大多数人同意“覆盖深度”,完成后可以设想,可以独立删除第三方损害几乎所有的威胁。作为一个风险模型变量,也许它理论上一个变

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