马银峰

（中国建材国际工程集团有限公司，蚌埠 233018）

建材工业工程设计阶段引入HSE理念的探索

马银峰

（中国建材国际工程集团有限公司，蚌埠 233018）

该文介绍了HSE（健康、安全和环境）管理体系的发展情况及对工程设计环节的要求，以仪表保护功能IPF设计为例，将HSE管理体系下的设计方法与目前通常的设计方法进行对比，探讨了如何将HSE管理理念融入建材工业设计人员的设计思维当中这一问题。

HSE； 工程设计； IPF

HSE分别代表健康（Health）、安全（Safety）和环境（Environment）。HSE管理体系是一个整体概念，它涵盖且不局限于管理行为的组织构成、职责划分、程序设计、执行过程和资源调配等各个要素和环节。这些要素与环节之间互相影响和制约，形成一个完整的动态管理体系，离不开科学而系统的运行模式的整合。

从业主和承包商等项目参与者的角度出发，传统的工程项目管理是以质量、进度和成本管理为最主要内容。由于工程项目的社会影响大、历史责任重，社会各方面对工程项目有了越来越多新的要求，现代管理中的许多新内容，如ISO 14000《国际标准——环境管理体系》，OHASA 18000《安全管理体系》以及劳动（健康）保护的法规，都要求在工程项目管理的各个环节中反映出来。HSE管理体系在这一背景下产生并不断发展。

1 HSE管理体系的发展现状

HSE管理体系的发展起源于美国壳牌石油公司在1985年针对石油勘探及开发领域提出的强化安全管理（Enhance Safety Management）的构思和实施方略。这一方案在1986年以文本形式形成了强化安全管理的手册。

经过10年左右的时间，HSE管理体系在国际石油化工行业普遍的推行发展，促使ISO／TC 67（国际标准化组织石油石化设备材料与海上结构标准化技术委员会）的SC6分委会在1996年1月发布了ISO／CD 14690《石油和天然气工业健康、安全与环境管理体系》，以国际规范的形式为HSE管理体系在全球范围内进入了一个蓬勃发展时期奠定了标准基础。

自加入WTO（世界贸易组织）后，我国也相继出台了《环境管理体系要求及使用指南》（GB／T 24001—1996）、《职业健康职业管理体系实施指南》（GB／T 28001—2002）等一系列法律法规和工程建设的强制性要求，系统地促进了我国工程建设领域HSE管理水平的提高。当下，HSE的概念已经为越来越多的国内工程建设企业和勘察设计单位所认识并接受。

2 工程项目HSE管理体系内容

在现代工程中，HSE管理虽然有着各自丰富的内容，有着相应的管理对象，但是它们三者之间具有高度关联性。它们的管理过程是相同的，管理方法是相似的，因此人们常常把它们综合起来，形成系统化、结构化、程序化的HSE。它同样遵循PDCA（计划、执行、检查和调整）管理方法，其工作过程由图1表示。

在工程设计阶段，环境管理的主要目标是最大限度的做好资源和环境的规划设计，以便合理使用。根据环境影响评价文件里对环境产生影响的因素，进行仔细分析和考量，并结合工程设计要求，提出相应的技术和管理措施，并且反映在设计文件当中。设计必须严格执行有关环境管理的法律、法规和工程建设强制性标准中关于环境保护的相应规定，应充分考虑环境因素，防止因设计不当导致环境问题的产生。

在职业健康和安全管理方面，工程设计要考虑采取有利于施工人员、生产操作人员和管理人员职业健康与安全的设计方案，通过对影响工程安全施工和运行的各种因素，包括结构、地质条件、气象环境等进行综合分析，进行多方案比较，选择安全可靠的方案，针对生产安全事故提出指导意见。在工程设计中采用新结构、新材料、新工艺，都应注意施工和运营人员安全操作和防护的需要，提出有关安全生产的措施和建议。

HSE管理体系涉及工程设计环节的具体内容按照时序可以分为两个部分：一是定义阶段，包括危险元素认定、危险及后果管理、把危险降低到合理的水平和人机工程学审查等工作。二是执行阶段，包括危险区划分、可施工性审查、危险及可操作性研究、仪表保护功能设计、危险及后果管理应对措施及所有设计按照HSE管理要求的修改与确认等步骤。

国内现阶段，在石油化工、钢铁冶金等行业的工程设计领域，HSE管理体系已经在项目管理的各个环节广泛运用。而在建材行业的工程设计内容中，同样存在可燃、有害气体的输送使用、废水废气的排放治理、生产线可靠运行保障等一系列有关健康、安全和环境的具体课题留待解决。所以，在建材行业工程设计迈向国际市场，迎接全球挑战的过程中，引入HSE管理体系和理念是十分有必要的。

3 仪表保护功能设计

笔者在中国建材国际工程集团有限公司履职十年，一直从事电气与自动化控制专业的设计及项目管理工作。所以，该文从笔者最熟悉自动化仪表设计角度入手，试分析应用HSE管理体系的工程设计与惯有的设计方法的区别与联系。

IPF（Instrumented Protective Functions）是仪表保护功能设计的简称，其目的是保证正常生产过程当中必须具备的安全状态不会因为某种特定的事故或危险的产生而受到影响和侵害。IPF的具体要求包括以下几点：

1）将整个生产装置和系统的操作风险限制在一个可控或可以接受的范围，需要对仪表的保护功能进行定义；

2）根据设备特性，有针对性的设计仪表保护功能，以降低操作风险的产生；

3）在设备和装置运行过程中，应该有可行的调节控制功能，从而降低风险水平；

4）保证各个环节仪表的保护功能可靠并且配置有必要的备用冗余。

工程设计过程中，首先需要在各个车间及工序的危险及可操作性研究完成后，立即根据厂商资料，针对单元中的每块仪表，按照IPF要求和标准进行分级。IPF分级工作包括根据仪表保护的完整性、安全级别及其他相关环节需要对工程设计和运行操作提出具体要求。仪表专业设计者通过撰写设计说明、绘制鱼骨图等方法，按照IPF分级要求，描述IPF分级内容，对工艺设计中安全保护要求及其他设计文件提出修改意见和资料。

对IPF功能进行分级后，应从以下几个角度在设计说明等技术文件中详细描述，为保证IPF功能完善而应采取的具体措施和手段：

1）阐述仪表的使用功能，如联锁联动条件，报警阈值要求，工艺设备状态的输入与仪表反馈的对应关系和逻辑关系，根据工艺要求定义设备的操作规程等；

2）阐述其他无连锁关系的独立设备的报警条件和报警功能；

3）编制仪表保护功能说明书，详尽规定仪表测量构成，检测试验流程与最大间隔时间等要求；

4）诸如分布式控制系统 DCS（Distributed Control System）、可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）等次级系统的操作界面、实现功能的完整要求；

5）对于仪表保护功能启动和重启的特殊要求；

6）启动和复位IPF功能的针对性要求；

7）对诸如智能传感器和变送器等元器件组态软件内可调节参数安全性的要求；

8）对可能影响控制仪表性能的环境因素做出预判和应对措施，包括温湿度变化、环境污浊、雷击浪涌、电磁扰动及机械振动等；

9）设计与后设计阶段的IPF，设计阶段要求按照仪表保护说明进行仪表元器件选型和软件编程组态工作，编制技术规范书，后设计阶段要求按照技术规范书进行元器件制造、监造、安装和测试一系列工作；

10）其他的仪表保护功能步骤，是指在设备安装、试车和操作维护环节。这部分工作主要有现场工程技术人员与设备使用方即业主配合完成，以形成完整的IPF功能和IPF管理体系运行状况的评价。

通过以上介绍我们可以认识到，从设计思路和方法上IPF都引入了一个全新的理念，即从仪表保护的出发点来评估、调整工艺流程，再将结果应用到仪表装置的选型和设置。与传统自控专业设计相比，IPF改变了以往“仪表设计作为工艺专业下游配套，仅仅需要按照工艺流程要求配置仪器仪表和功能和联锁联动关系”的旧思路。首先，按照IPF的要求，自动化专业与工艺设计形成互相影响的设计流程，让仪表专业来主导，根据工艺流程特点和危险性研判的结果，结合仪器仪表和自动化控制系统本身特点，在满足装备正常生产的前提要求下，针对各种可能发生的特定事故，形成确保仪表在各种条件下都能够正常监控、保护和操作的设计文件和成果，对工艺专业设计提供反向资料和要求，从而完善整个系统的自动化和安全性能的要求。另一方面，IPF在投资——收益维度上，为测控仪表和控制系统的设置与使用提出了新的更高的考量体系。自控仪表元器件的选型需要综合考虑产品的性能和价格，这影响到设备使用时的操作可靠性和维护成本。一般来说，性价是一对矛盾的综合体。国际知名品牌的元器件往往可靠性高，价格也较高，而且由于企业规模原因，个别国外生产的部件一旦发生故障或损坏，会出现进口产品供货商的售后维保反应速度低于国产元器件供应商的情况。所以IPF就要求对每一块仪表，都要根据其使用场所，具体功能和在整个系统内的重要程度，定义其合理级别，作为仪表选型基础，从而在功能和费用的考量中找到平衡。

4 将HSE管理理念融入建材工业工程设计实践当中

以笔者履职的中国建材国际工程集团有限公司为代表的国内建材行业工程总包企业及设计院所中，ISO 9000质量管理体系已经比较深的渗透到了项目管理和工程设计的各个环节中。而如何让环境管理和职业健康管理的理念更加深入的走入设计人员的思维中，融入到工程设计图纸中，让设计人员自觉从环境保护出发、从职业健康的角度出发，去设计现代化的工厂，设计现代化的工业设施，必须从现在开始细致、更耐心的引导设计人员考虑HSE理念，在设计的每个环节有效的结合HSE要求成为一个新的命题。

1）职业健康管理体系与环境管理体系与质量管理体系文件在管理的办法和流程上是趋同的，都是系统的、文本化的建立完整有效的管理体系，运用戴明环（计划、执行、检查和处理）的循环控制思想。通过对环境和人员健康影响因素的识别，分别制定管理计划和方针，在实施过程中不断修正和纠偏，实现整个管理体系运转的持续、有效。

2）参照质量管理文件的编制办法，可以在专业设计统一规定里具体的对HSE内容提出明确具体的要求，最大限度的与HSE标准形成内在的联系，从而使得设计文件能服从专业设计统一规定的约束，更好的引导并实现HSE的各项内容要求。

3）加大环境资源保护方面具体措施说明和描述内容在整个设计文件篇幅中所占比例，增加职业健康方面具体措施的工程设计表述，要在设计文件中更多的直接而非间接的体现HSE各方面的内容与要求，如通过数据对比来说明方案取舍的原因。这样做，不仅在设计文件深度要求上能够得到满足，同时也能更好的体现环境、安全和健康各个层面的设计意图和思想。

5 结 语

在建材工业工程设计中推广HSE的理念，为企业全面提高管理水平，加强综合实力提供更有效的途径，为开辟国内外工程建设总包和设计市场，在行业和市场上占有一席之地创造更为有利的条件。同时，这也是为了用最少的代价去实现对社会、对环境、对职业健康的保护，这也是从最根本上解决日益严重的环境问题、健康问题的基础，是非常具有前瞻性的举措，能更好的体现建材行业工程设计人员的社会责任。

［1］成 虎，陈 群.工程项目管理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［2］章 践.工程设计阶段的 HSE审查［J］.石油化工设计，2004，21（3）：35－39.

［3］陈海波.如何把环境、职业健康管理的理念更高效的融入设计工作［J］.石油化工安全环保技术，2013，29（4）：20－22.

［4］GB／T 28002—2002.职业健康安全管理体系指南［S］.

［5］GB／T 24001—1996.环境管理体系规范及使用指南［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.

马银峰（1982－），工程师.E－mail：myf917＠163.com