ÉTUDE HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDY)

Une étude HAZOP (Hazard and Operability Study) est un processus détaillé d’identification des dangers et des problèmes d’exploitation. 

Objectifs

L’étude HAZOP vise avant tout à identifier les déviations possibles par rapport à l’intention de conception, à en examiner les causes et les conséquences, ainsi qu’à mettre en évidence les situations susceptibles de compromettre la sécurité, l'exploitabilité ou la performance du système.

Les solutions aux problèmes identifiés ne constituent pas l’objectif premier de l’étude HAZOP. Toutefois, le cas échéant, des pistes d'amélioration ou des recommandations peuvent être notées et transmises aux personnes responsables de la conception.

Applications

L’étude HAZOP a été conçue pour les systèmes impliquant le traitement d’un milieu fluide ou d’autres flux de matière dans les industries de transformation, notamment l’industrie des procédés chimiques et pétroliers. Avec le temps, son utilisation s’est répandue à d’autres domaines, notamment :

• aux applications logicielles, incluant 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, d’énergie, de personnes ou de données et comportant un certain nombre d’événements ou d’activités d’une séquence planifiée ou des procédures contrôlant cette séquence.

L’étude HAZOP est un outil précieux pour la conception et le développement de nouveaux systèmes, mais aussi 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.

Dans certaines circonstances, l'étude HAZOP peut être combinée avec d’autres méthodes d’analyse telles que :

• l’analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC), lorsque l’étude HAZOP indique que les qualités de fonctionnement d’une entité spécifique de l’équipement sont critiques et doivent être examinées en profondeur 
• l’analyse LOPA (Layers of protection analysis), lorsque des scénarios aux conséquences graves ont été identifiés lors de l’analyse HAZOP et qu’il faut s’assurer de bien les maitriser au moyen de barrières de sécurité robustes et en nombre suffisant
• l’analyse par arbre de panne (AAP), pour analyser l’effet de déviations multiples ou de quantifier l’éventualité des défaillances

Principes et ressources requises

• Approche centrée essentiellement sur le système consistant d’abord à identifier les écarts possibles (déviations) par rapport au fonctionnement attendu puis à rechercher à la fois leurs causes et leurs conséquences
• Se déroule en 4 phases : la définition, la préparation, l’examen puis l’évaluation et la documentation
• Division du système en parties ou sous-systèmes, appelés « nœuds », pour lesquels l’intention de conception est adéquatement définie en précisant les intrants, les activités et les extrants (sources, transformations et destinations). 
• Le choix de la taille de la partie varie selon la complexité du système et la sévérité du danger
• Les éléments du nœud peuvent être décrits à l’aide de caractéristiques quantitatives ou qualitatives (ex. : température, pression, débit ou données).
• Chaque élément (et ses caractéristiques) est analysé afin d’identifier les déviations possibles par rapport à cette intention, à l’aide de mots-guides qui orientent et stimulent la réflexion et facilitent l’identification systématique des situations à risque.

L’étude HAZOP requiert des informations complètes, précises et à jour concernant le système, incluant notamment les plans de conception et les procédures d’exploitation. Elle exige une compréhension approfondie du système, de son instrumentation et de son fonctionnement, généralement apportée par une équipe multidisciplinaire. La présence d’un.e responsable d’étude expérimenté.e et d’un.e scribe est essentielle pour assurer la qualité et l’efficacité de l’étude.

Le plan de conception constitue une base indispensable. Il décrit de manière détaillée et structurée :

• les exigences du système
• sa description physique et/ou logique de la conception
• les fonctions des éléments ou des parties qui composent le système, ainsi que les interactions avec l’opérateur, les autres systèmes et l’environnement

La qualité des résultats de l’étude dépend directement de l’étendue, de l’exactitude et de la précision de ce plan. Celui-ci doit intégrer toutes les modifications et être validé avant de commencer l’examen.

Les exigences de conception (qualitatives et quantitatives) définissent les conditions que le système doit satisfaire. Cela inclut les utilisations prévues et les mauvaises utilisations raisonnablement prévisibles. 

À partir de ces exigences, le concepteur établit l’intention de conception, qui décrit le fonctionnement attendu du système. Cette intention constitue la base de l’étude HAZOP et doit être aussi complète et correcte que possible. Elle porte généralement sur les conditions normales, mais l’étude doit également considérer les conditions anormales, les phénomènes indésirables et les défaillances possibles.

Des aspects comme la durée de vie, la fiabilité, la maintenabilité et les risques liés à la maintenance doivent également être pris en compte lorsque pertinents.

L’étude est réalisée par une équipe multidisciplinaire (généralement 3 à 7 personnes selon la complexité), couvrant des expertises variées (conception, exploitation, maintenance, santé-sécurité, environnement, etc.).

Estimation du temps requis pour effectuer une étude HAZOP

Avantages et inconvénients

Limites de l’étude HAZOP

Bien que les études HAZOP soient extrêmement utiles dans différents milieux, la technique a des limites dont il faut tenir compte dans le choix de son application :

• Analyse partielle des interactions : L’étude HAZOP examine les déviations par partie du système. Certains dangers issus d’interactions entre plusieurs parties peuvent ne pas être bien détectés et nécessitent des analyses complémentaires (ex. arbres de panne ou d’événements).
• Non-exhaustivité : Comme toute technique d’identification de dangers, l’étude HAZOP ne garantit pas l’identification de tous les dangers ou tous les problèmes d’exploitation. Pour les systèmes complexes, il est préférable de la combiner à d’autres techniques appropriées afin d’assurer une gestion des risques complète et efficace.
• Limites liées aux systèmes interconnectés : Une déviation observée localement peut provenir d’une autre partie du système. Des mesures correctives locales peuvent donc être insuffisantes si la cause réelle n’est pas identifiée. Les effets en chaîne sont souvent sous-estimés en pratique.
• Dépendance à l’équipe : La qualité des résultats dépend fortement de l’expérience du ou de la responsable d’étude, des compétences de l’équipe et de leurs interactions.
• Dépendance aux plans de conception : L’étude porte uniquement sur les parties qui apparaissent sur les plans de conception. Les activités ou les opérations non représentées ne sont pas prises en compte.

Procédure

L’étude HAZOP se déroule en 11 étapes qui peuvent être regroupées en quatre phases :

Déroulement d'une étude HAZOP

PHASE 1 : Définition de l’étude 

L’étude HAZOP est initiée par la personne responsable du projet (ou la personne désignée par l'organisation), qui en détermine le moment opportun, nomme la personne responsable de l’étude et met à disposition les ressources nécessaires. Cette décision découle généralement de la planification du projet, d’exigences réglementaires ou de la stratégie organisationnelle. Avec l’appui de la ou du responsable d’étude, la personne responsable de projet définit le domaine d’application et les objectifs, constitue l’équipe et précise les rôles et responsabilités.

1. Définition du domaine d’application et des objectifs de l’étude 

Le domaine d’application et les objectifs sont définis conjointement afin de :

• délimiter clairement le système et ses interfaces
• cibler l’analyse et éviter les dérives

Le domaine d’application de l’étude repose notamment sur : 

• les frontières physiques du système
• le niveau de détail du plan de conception
• le domaine d’application d’études ou d’analyses précédentes 
• les exigences réglementaires applicables 

Pour simplifier et accélérer l’étude HAZOP, elle peut être restreinte à l’identification des dangers. La définition des objectifs tient compte :

• de l’utilisation prévue des résultats
• de la phase du cycle de vie
• des personnes, des biens ou de l’environnement à risque
• des impacts sur l’exploitation et la qualité
• des normes applicables

2. Former l’équipe et définir les rôles et les responsabilités

Le responsable de projet et le responsable d’étude HAZOP définissent clairement les rôles dès le départ.

La ou le responsable d’étude identifie les compétences requises, constitue l’équipe, planifie l’étude et son échéancier et organise la communication des résultats.

La ou le responsable de projet assure le suivi des recommandations et documente les décisions de mise en œuvre.
Ensemble, elles ou ils déterminent également si l’équipe se limite à l’identification des dangers ou propose aussi des mesures correctives (avec un mécanisme décisionnel défini).

Composition type de l’équipe HAZOP

• Responsable d’étude : indépendant.e et expérimenté.e, planifie et dirige l’étude, valide les données et compile les résultats.
• Scribe : consigne les échanges, les dangers identifiés et les recommandations et les mesures de suivi proposées.
• Concepteur.trice : présente la conception et explique les réponses du système aux déviations définies.
• Utilisateur.trice / exploitant : décrit le contexte opérationnel et les conséquences des déviations ou des mesures sur le fonctionnement.
• Spécialistes : apportent une expertise technique ciblée.
• Chargé.e de maintenance (au besoin) : représente les enjeux d’entretien.

La participation du concepteur et de l’utilisateur est essentielle. La composition de l’équipe varie selon la phase du cycle de vie.

Tous les membres doivent avoir une connaissance suffisante de la méthode HAZOP ou recevoir une formation préalable.

PHASE 2 : Préparation

Sous la responsabilité de la personne responsable de l’étude, la phase de préparation comprend les étapes suivantes : 

3. Élaborer le plan de l’étude

Le plan d’étude contient généralement :

• l’objectif et le domaine d’application de l’étude
• la composition de l’équipe
• les éléments techniques: 
  • le plan de conception divisé en parties et éléments avec l’intention de conception ainsi que la liste des composantes, matériels, activités et caractéristiques de chaque composante
  • les mots-guides et leur interprétation
• les références appropriées
• les dispositions administratives (calendrier des réunions, lieux, dates)
• le formulaire de compte rendu
• les modèles susceptibles d’être utilisés dans l’étude

4. Rassembler les informations et convertir les informations dans un format approprié

La personne responsable de l’étude :

• recueille les données pertinentes (dont les retours d’expérience et les incidents sur des systèmes similaires)
• vérifie que le plan de conception est disponible, adéquat et complet et fait corriger toute information incomplète le cas échéant
• veille à l’identification claire des éléments et de leurs caractéristiques par une personne compétente

5. Convenir de la méthode de compte rendu

Les mécanismes de reddition de comptes sont entendus avec la direction (fréquence, méthode de communication des risques identifiés et des suggestions d’amélioration).

6. Établir l’échéancier et organiser les réunions nécessaires

La personne responsable de l’étude :

• établit le calendrier des séances
• prévoit des conditions matérielles adéquates (locaux, outils)
• transmet la documentation aux participants en amont
• favorise la familiarisation avec le système (visite souhaitable)

Les séances doivent être de durée limitée et bien espacées afin de maintenir l’attention et l’efficacité des participants.

PHASE 3 : Examen

7. Décrire la conception

La conception est décrite à l’aide de documents adaptés au système, approuvés et datés tels que :

les exigences de conception, organigrammes, schémas, plans, fiches de données techniques, spécifications d’exploitation et de maintenance
les schémas de tuyauterie et d’instrumentation, spécifications du matériel et des équipements (pour les systèmes d’écoulement)
les diagrammes logiques ou fonctionnels (pour les systèmes programmables)

Les informations suivantes doivent également être précisées :

les limites du système étudié et ses interfaces
les conditions d’exploitation
les compétences du personnel
les procédures ou les instructions d’exploitation
les retours d’expérience et dangers connus sur des systèmes similaires

8. Identifier les mots-guides et les déviations

La personne responsable de l’étude propose et valide une liste de mots-guides, ni trop spécifiques ni trop généraux, adaptés au système. (voir tableau ci-contre)

Les combinaisons mot-guide – élément / caractéristique doivent être interprétées en fonction du contexte, documentées, ignorées si non pertinentes et multipliées si plusieurs interprétations sont possibles.

9. Réaliser l’examen

La personne responsable de l’étude anime les séances en suivant le plan d’étude. En début de session, elle ou un membre de l’équipe familiarisé avec le processus à étudier :

• présente le système, les objectifs et le périmètre de l’étude
• présente le plan de conception, les éléments et les mots-guides
• rappelle les dangers connus et les secteurs critiques

L’analyse est réalisée de façon systématique, en suivant une logique séquentielle (des entrées vers les sorties). Il existe deux séquences d’examen possibles: « élément d’abord » et « mot-guide d’abord ».

La démarche « élément d’abord » consiste, pour chaque partie du système, à :

1. sélectionner un élément (nœud) et rappeler l’intention de conception
2. appliquer un mot-guide à l’élément ou à ses caractéristiques
3. identifier les déviations crédibles, leurs causes et conséquences
4. évaluer leur gravité (au besoin à l’aide d’une matrice de risque)
5. vérifier les mesures de prévention, détection et protection
6. consigner les résultats et les actions de suivi

Le processus est répété pour toutes les interprétations, tous les mots-guides, tous les éléments et toutes les parties du système.

Une approche « mot-guide d’abord » peut aussi être utilisée (application successive des mots-guides à tous les éléments). Le choix de la méthode dépend notamment de la nature du système, du niveau de détail requis et de l’expérience de l’équipe.

PHASE 4 : Évaluation et documentation

10. Compléter la feuille de travail HAZOP

Une feuille de travail est utilisée pour consigner les résultats et assurer le suivi. Elle comprend généralement :

• En en-tête : identification du projet et de l’étude, parties analysées du système, membres de l’équipe, documents examinés, date et pagination
• Dans les colonnes remplies au cours de l’examen : numéro de référence, mot-guide, élément, déviation, causes, conséquences, barrières de protection existantes, gravité, probabilité et niveau de risque (selon des critères établis), actions correctrices recommandées
• Dans les colonnes remplies lors du suivi : commentaires, approbation, responsable des actions et de l'échéancier

L’utilisation d’outils électroniques facilite la structuration des données, la production de rapports et le suivi des risques, notamment pour regrouper les résultats (causes, conséquences), suivre l’avancement des actions et comparer le niveau de risque avant et après mesures (risque résiduel).

11. Préparer le rapport d’étude HAZOP

Le rapport final d’une étude HAZOP comprend généralement :

• un sommaire incluant les conclusions
• le domaine d’application et les objectifs 
• les documents et références utilisés
• les résultats détaillés par éléments
• la feuille de travail
• les conclusions
   

Exemple d’étude HAZOP

Contexte : Unité de transformation simple. Les matériaux A et B sont transférés en continu de leurs réservoirs d’approvisionnement vers le réacteur où ils se combinent et donnent le produit C.

Pour éviter les risques d’explosion, A doit toujours être supérieur à B dans le réacteur. Le plan de conception est volontairement simplifié pour les besoins de l’exemple; les détails tels que la pression, la température ou l’agitation sont donc ignorés. La partie examinée (nœud) est représentée en bleu dans le schéma.

L’intention de conception est représentée ainsi :

Chaque mot-guide est appliqué tour à tour à chacun des éléments du système et les résultats sont consignés dans la feuille d’examen. 

Ressources

LIENS ET RÉFÉRENCES DE L'ORDRE

• Aide-mémoire de l'étude HAZOP
  • version en ligne interactive 
  • version pdf

LIENS ET RÉFÉRENCES EXTERNES

• CEI/IEC 61882, Étude de dangers et d’exploitabilité (études HAZOP) – Guide d’application, Commission électrotechnique internationale, 2016
• Guidelines for Hazard Evaluation Procedures, Third Edition, American Institute of Chemical Engineers, 2008
• Norme ISO 31010