ÉTUDE HAZOP (HAZARDS AND OPERABILITY STUDY)

Description de l'étude HAZOP

Une étude HAZOP (Hazards and Operability Study), exécutée par une équipe, est un processus détaillé d’identification des dangers et des problèmes d’exploitation. L’étude HAZOP s’attache à l’identification des déviations potentielles par rapport à l’intention de conception, à l’examen de leurs probabilités d’occurrence et des causes possibles et à l’évaluation de leurs conséquences.

Objectifs et caractéristiques de l'étude HAZOP

Les principales caractéristiques d’une étude HAZOP sont entre autres :

• L’étude est un processus créatif. Elle consiste à utiliser une série de mots guides pour identifier des déviations potentielles par rapport à l’intention de conception et à employer ces déviations comme « déclencheurs » stimulant l’imagination des membres de l’équipe dans la recherche des causes de la déviation et dans l’évaluation des conséquences qu’elles peuvent engendrer.
• L’étude se déroule sous la direction d’un chef d’étude qualifié et expérimenté. Celui-ci s’assure de mener un examen exhaustif du système en s’appuyant sur une pensée logique et analytique. De préférence, le chef d’étude est assisté par un scribe qui note les dangers et/ou les perturbations identifiés en vue de leur évaluation et de la recherche de solutions.
• La qualité de l’étude repose sur les qualifications et l’expérience des spécialistes formant l’équipe. Ces spécialistes de diverses disciplines doivent faire preuve d’intuition et de perspicacité.
• Il convient d’effectuer l’examen dans un climat de pensée positive et de franche discussion. Lorsqu’un phénomène est identifié, il est noté pour être ultérieurement évalué et résolu.
• Les solutions aux problèmes ne constituent pas le principal objectif de l’étude HAZOP, mais elles peuvent, le cas échéant, être notées et transmises aux responsables de la conception.

Applications des études HAZOP

À l’origine, l’étude HAZOP était une technique développée pour les systèmes impliquant le traitement d’un milieu fluide ou autres flux de matière dans les industries de transformation, notamment l’industrie des procédés chimiques et pétroliers. Cependant, son domaine d’application n’a cessé de s’étendre au cours des dernières années, et la technique HAZOP s’applique aujourd’hui, par exemple :

• aux applications logicielles, y compris les systèmes électroniques programmables;
• aux systèmes assurant le déplacement des personnes par différents modes, tels que le transport routier et le transport ferroviaire;
• à l’examen de différentes séquences de fabrication et aux procédures d’exploitation;
• à l’évaluation des procédures administratives dans différentes industries;
• à l’évaluation de systèmes spécifiques, tels que les appareils médicaux.

L’étude HAZOP est particulièrement utile dans l’identification des faiblesses des systèmes nécessitant la circulation de matières, de personnes ou de données, nécessitant un certain nombre d’événements ou d’activités d’une séquence planifiée ou des procédures contrôlant cette séquence. L’étude HAZOP n’est pas seulement un outil précieux pour la conception et le développement de nouveaux systèmes. Elle peut être utilisée avec profit pour l’examen des dangers et des problèmes potentiels liés à différents états de l’exploitation d’un système donné (démarrage, attente, fonctionnement normal, arrêt normal, arrêt d’urgence, etc.). Elle peut également être employée dans le processus et les séquences de fabrication par lot et en régime instable, ainsi que dans les séquences continues. L’étude HAZOP peut être considérée comme une partie intégrante du processus global de bonne ingénierie et de la gestion du risque.

Relation avec d’autres outils d’analyse

L'étude HAZOP peut être utilisée en combinaison avec d’autres méthodes d’analyse de la sûreté de fonctionnement, telles que l’analyse des modes de défaillance, de leurs effets et criticité (AMDEC), par une étude LOPA (Layers of protection analysis) et l’analyse par arbre de panne (AAP). De telles combinaisons peuvent être utilisées dans les situations exposées ci-dessous :

• L’étude HAZOP indique clairement que les qualités de fonctionnement d’une entité spécifique de l’équipement sont critiques et doivent être examinées en profondeur. Dans ce cas, il est avantageux de compléter l’étude HAZOP par une AMDEC de cette même entité.
• L’étude HAZOP a identifié des scénarios aux conséquences graves qu’il faut s’assurer de bien maitriser au moyen de barrières de sécurité robustes et en nombre suffisant. Une étude LOPA permettra d’atteindre cet objectif pour les scénarios problématiques.
• Suite à l’étude HAZOP des déviations par élément ou par caractéristique, il est possible d’analyser l’effet de déviations multiples ou de quantifier l’éventualité des défaillances en utilisant une AAP.

L’étude HAZOP est une approche centrée essentiellement sur le système, contrairement à l’AMDEC qui est centrée sur la composante. En effet, l’AMDEC part d’une défaillance possible d’une composante, pour étudier ensuite les conséquences de cette défaillance sur l’ensemble du système. L’étude est donc uniquement dans le sens cause à effet. Ce concept diffère de celui d’une étude HAZOP qui commence par identifier les déviations possibles par rapport à l’intention de conception et, à partir de là, procède dans deux directions, l’une pour chercher les causes possibles de la déviation et l’autre pour en déduire les conséquences.

Limites de l’étude HAZOP

Bien que les études HAZOP aient fait preuve d’une extrême utilité dans différents milieux, la technique a des limites dont il faut tenir compte dans le choix de son application :

• L’étude HAZOP est une technique d’identification des dangers qui examine méthodiquement les effets des déviations sur chaque partie d’un système. Parfois, un danger provient d’une interaction entre un certain nombre de parties du système. Ceci impose une étude plus détaillée du danger, faisant appel à des techniques telles que l’analyse par arbre d’événements ou l’analyse par arbre de panne.
• Comme pour toute technique d’identification de dangers ou de problèmes d’exploitation, il n’y a aucune garantie que l’étude HAZOP identifie tous les dangers ou tous les problèmes d’exploitation. Par conséquent, il est préférable que l’étude d’un système complexe ne repose pas uniquement sur une étude HAZOP. En général, cette technique est utilisée en combinaison avec d’autres techniques appropriées au système étudié. Il est essentiel d’intégrer d’autres études pertinentes pour obtenir un système efficace de gestion des risques.
• Un grand nombre de systèmes sont étroitement liés entre eux et une déviation dans l’un d’eux peut avoir une cause ailleurs. Une intervention locale appropriée peut ne pas cibler la cause réelle et ne pas empêcher un accident de se produire ultérieurement. Beaucoup d’accidents se sont produits à la suite de modifications locales mineures dont les effets par contrecoup ailleurs n’avaient pas été prévus. Bien qu’il soit possible de remédier à ce problème en reportant les implications des déviations d’une partie à une autre, ceci n’est souvent pas réalisé dans la pratique.
• Le succès d’une étude HAZOP dépend en grande partie de la capacité et de l’expérience du chef d’étude, de la connaissance des membres de l’équipe ainsi que de leurs interactions.
• L’étude HAZOP ne considère que les parties qui apparaissent sur les plans de conception. Les activités et les opérations qui n’y apparaissent pas ou qui ne sont pas mentionnées par les membres de l’équipe ne sont pas prises en compte.

Principes de l'étude HAZOP

Le principe de la méthode HAZOP est l’utilisation de « mots guides » pour effectuer une recherche systématique des déviations par rapport à l’intention de conception. Pour faciliter l’examen, un système est divisé en parties (sous-systèmes, aussi appelés « nœuds ») de telle sorte que l’intention de conception puisse être définie de manière adéquate pour chacune d’elles. La taille de la partie choisie varie selon la complexité du système et la sévérité du danger. Elle est petite pour les systèmes complexes ou pour ceux qui présentent des dangers importants. Pour les systèmes simples ou pour ceux engendrant des faibles dangers, l’utilisation de grandes parties réduit le temps d’étude. L’intention de conception pour une partie d’un système est formulée sur la base des éléments qui possèdent les caractéristiques essentielles de la partie et en représentent les divisions naturelles. Le choix des éléments à examiner est, dans une certaine mesure, une décision subjective puisqu’il existe plusieurs combinaisons menant au but recherché. Les éléments du système peuvent être des étapes ou des phases discrètes d’une procédure, des signaux individuels et des entités d’un système de commande, un équipement ou des composantes d’un processus ou d’un système électronique, etc. La figure suivante illustre le déroulement des phases d’une étude HAZOP.

Déroulement d'une étude HAZOP

Il est important de bien identifier l’origine, la fonction et la sortie du nœud, par exemple, selon les termes suivants :

• matériau d’entrée provenant d’une certaine source
• opération sur un matériau
• produit(s) de sortie transporté(s) vers une destination

L’intention de conception d’un nœud contiendra donc les éléments suivants : matériaux, activités, sources et destinations, qui peuvent être considérés comme éléments du nœud. Il est aussi utile de définir les éléments en termes de caractéristiques quantitatives ou qualitatives. Par exemple, dans un système chimique, l’élément « matériau » peut être défini en termes de caractéristiques telles que la température, la pression et la composition. Pour l’activité « transport », des caractéristiques telles que la vitesse de déplacement ou le nombre de passagers peuvent être pertinentes. Pour les systèmes informatiques, les informations plutôt que les matériaux seront prises en considération dans chaque partie.

L’équipe HAZOP examine chaque élément (et, le cas échéant, sa caractéristique) pour y rechercher les déviations par rapport à l’intention de conception susceptibles d’entraîner des conséquences indésirables.

Pour identifier ces déviations, elle emploie un système de questions dans lequel interviennent des « mots guides » prédéfinis.

Le rôle d’un mot guide est de stimuler l’imagination, de focaliser l’étude et de soulever des idées et des discussions, de façon à augmenter les chances de réalisation d’une étude complète. Les principaux mots guides et leurs significations ainsi que des mots-guides relatifs au temps sont présentés dans le tableau ci-contre.

Ressources requises

Une étude HAZOP requiert des plans précis et à jour, et d’autres informations détaillées sur le système,
telles que des procédures d’opération. Une étude HAZOP requiert une très bonne compréhension du
système, de l’instrumentation associée, et de l’opération. Ces informations sont habituellement fournies
par des membres de l’équipe, chacun étant expert dans son domaine. Un chef d’étude entraîné et
d’expérience ainsi qu’un scribe pour prendre les notes sont essentiels pour mener une étude efficace et de
bonne qualité.

Plan de conception

Une des ressources requises, préalablement à la réalisation de l’examen est une représentation précise et
complète de la conception du système étudié : le plan de conception. Ce plan est un modèle descriptif du
système, donnant une vue précise du système lui-même, de ses parties et éléments et de leurs
caractéristiques. Le plan de conception peut représenter la conception physique ou la conception logique,
ce qu’il convient d’indiquer clairement.

La représentation du système se décompose en deux parties essentielles :

• Les exigences du système
• Une description physique et/ou logique de la conception

Habituellement, le plan de conception montre de façon qualitative et quantitative la fonction de chaque
partie et élément du système. Il décrit également les interactions du système avec d’autres systèmes, avec
son opérateur/utilisateur et, éventuellement, avec l’environnement. La conformité des éléments ou des
caractéristiques à leur intention de conception détermine le bon fonctionnement et, dans certains cas, la
sécurité du système.

Le résultat d’une étude HAZOP varie selon l’étendue, l’exactitude et la précision du plan de conception, y
compris l’intention de conception. Si l’étude HAZOP est réalisée dans la phase d’exploitation ou de mise au rebut, il convient de s’assurer que toutes les modifications apparaissent dans le plan de conception.
Avant de commencer l’examen, il est recommandé que l’équipe examine ce plan de conception, fasse une
visite détaillée des lieux et qu’elle le fasse réviser si nécessaire.

Exigences de conception et intention de conception

Les exigences de conception comprennent des exigences qualitatives et quantitatives que doit satisfaire le système et constituent la base de développement de la conception du système et de l’intention de conception. Il convient d’identifier toutes les conditions d’utilisation correcte, et incorrecte, raisonnablement prévisible de la part de l’utilisateur. Les exigences de conception ainsi que l’intention de conception qui en découle doivent répondre aux attentes du client.

Sur la base des exigences du système, le concepteur développe une vision globale du système, c’est-à-dire qu’il aboutit à une configuration du système où des fonctions spécifiques sont affectées aux soussystèmes et aux composantes. Les composantes sont spécifiées et sélectionnées. En règle générale, le concepteur ne considère pas seulement ce que l’équipement est censé faire, mais il s’assure aussi que l’équipement ne tombe pas en panne dans n’importe quelles circonstances inhabituelles, ou qu’il ne cède pas à l’usure durant la durée de vie spécifiée. Il identifie également les comportements ou caractéristiques indésirables de manière à les éliminer dès la conception ou à minimiser leurs effets par une conception appropriée. Les informations ci-dessus servent de support à l’étude de l’intention de conception pour les parties à examiner. 

L’« intention de conception » forme la base de l’examen. Il convient que cette intention soit aussi correcte et complète que possible. Bien que la vérification de l’intention de conception n’entre pas dans le cadre de l’étude HAZOP, il convient que le chef d’étude s’assure que l’intention de conception est correcte et complète avant d’autoriser la poursuite de l’étude. En général, la plupart des intentions de conception documentées se limitent aux fonctions et paramètres fondamentaux du système dans les conditions normales d’exploitation. Cependant, les dispositions relatives aux conditions d’exploitation anormales et aux phénomènes indésirables susceptibles de se produire (par exemple, fortes vibrations, coups de bélier dans les canalisations, tensions de choc, etc., à l’origine des défaillances) sont rarement mentionnées. Cependant, elles doivent être identifiées et prises en compte dans l’étude, à l’aide de mots-guides appropriés.

Il convient également d’identifier et de prendre en compte la durée de vie prévue, la fiabilité, la maintenabilité, le soutien logistique de maintenance, ainsi que les dangers qui peuvent survenir au cours des activités de maintenance, dans la mesure où ces dernières font partie du domaine d’application de l’étude HAZOP. 

L’équipe HAZOP pour un procédé important et complexe peut comprendre de cinq à sept personnes avec des expertises diverses : conception, ingénierie, opération, maintenance, santé/sécurité, environnement et ainsi de suite. Un membre de l’équipe dirige l’étude et un autre (le scribe) enregistre les résultats des délibérations de l’équipe. Pour un système simple ou une étude limitée, l’équipe peut se composer de trois ou quatre personnes, pourvu qu’elles aient les habilités techniques et l’expertise nécessaires.

Estimation du temps requis pour effectuer une étude HAZOP

Ressources

LIENS ET RÉFÉRENCES EXTERNES

• CEI/IEC 61882, Étude de dangers et d’exploitabilité (études HAZOP) – Guide d’application, Commission électrotechnique internationale, Genève, Suisse 2016
• Guidelines for Hazard Evaluation Procedures, Third Edition, American Institute of Chemical Engineers, New York, NY. U.S.A. 2008