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风险模拟模型

风险模拟模型是结合多维度数据后,运用计算机技术和数学算法,来模拟分析或预测一些特定时间发生的概率,以及其潜在影响的数字化工具。 

风险模拟模型能够模拟出多种风险,在不同环境场景下所发生的概率,以及该风险可能带来的影响,企业可以根据风险模拟模型给出的模拟结果,来针对性地调整应急预案,优化应急响应流程以及资源调度方案,也可以通过模拟事故演练的方式,来提高员工的安全意识。

风险模拟模型的核心技术

风险模拟模型的核心计算算法是“蒙特卡洛模拟”,它的流程通常是按照以下几个步骤进行:
蒙特卡洛模拟

建立预测模型:争对可能会发生的事故,或者不清楚是否会发生的事故,提前设定好需要进行分析的风险场景,以及可能会影响到该事件的所有变量。

例如:需要分析的风险场景是危化品储罐泄漏,那么会影响到该事件的所有变量,对于化工企业,可能的风险变量有:风速、温度、泄漏孔径、人员分布、应急响应时间等。再加入更加极端的变量,看模型是否会给出一些我们意想不到的事故方向。

定义概率分布:给会影响到该事件的所有变量,都提前设定一个可能的取值范围,以及对应数值的概率分布。注意:这不是一个固定值!

例如:在出现该事件的时候,大概率风速是3级,但也有小概率情况,风速会是6级或8级。

海量模拟运算:当事件和变量范围都确定好后,风险模拟模型就会开始进行成千上万次,甚至百万次的随机抽样实验。每一次的随机抽样实验时,系统都会在预设好的每个变量中,随机抽取一个符合其概率分布的值,然后代入相对应的数学模型进行计算,得出一个可能的结果。

例如:泄漏影响的范围,以及可能造成的人员伤亡数等。

统计与分析结果:风险模拟模型会统计模拟实验的所有结果,生成概率分布图和累计曲线,并对所有数据进行分析,得到一个概率化的全景图。

整体构架

风险模拟模型解决的问题

定向模拟事故进行事故演练,提升员工的应急处理能力。
根据模拟得出的相关事故数据,来优化应急响应与资源调度的方案。
增强员工的安全培训,并提高员工的安全意识。
根据模拟数据,来优化安全设计与流程,从源头来控制风险。
提升跨部门协调性,针对性的优化和整合资源。

应用场景

量化风险评估(QRA)

模拟化工园区内出现有毒气体泄漏时,在不同的气象条件下,有毒气体的扩散范围、浓度和影响时间。

输出结果:化工园区内有毒气体泄漏,会导致下风向500米处,有毒气体浓度超过危险限值的概率为0.1%”。

这样的输出结果,远比“有中毒风险”的定性描述更具有决策和参考价值。

辅助规划与设计

场景:在工厂的设计阶段,就可以针对性地模拟不同设备摆放在不同的位置,以及各设备之间保持不同的安全距离,对发生爆炸时的冲击波超压的不同影响。

输出结果:如果将罐区A和控制室B之间的间距增加到50米,当发生爆炸时,控制室承受的超压值降到安全阈值以下的概率,将会被提升至99.9%

这样的输出结果,可以从风险源头上消除或者减小可能带来的风险。

优化安全措施与应急响应

场景:从经济效益的角度出发,模拟火灾场景来测试消防栓的布局位置、数量的不同,以及消防队接到报警的时间、响应时间的不同,对火灾后果影响会有哪些。

输出结果:当消防队的应急响应时间,如果能够从10分钟缩短到8分钟时,财产损失会比预期值降低25%,人员伤亡的概率降低了18%

这样的输出结果,为安全投入提供了相对较为直观和精准的成本效益和事故损失分析。

预测性维护

场景:提前输入设备的一些历史数据,比如:温度、振动、腐蚀速率等,建立数学模型,风险模拟模型将会依据这些历史数据,来预测该设备未来发生故障的概率,以及发生故障的大概时间。

输出结果:“该反应釜在运行到368天左右时,发生密封泄漏事故的概率将超过85%。”
对于关键性的、故障后难以修复的设备,通过风险模拟模型来实现预测性维修,避免出现非计划的停工或是事故,给企业带来不必要的损失。