Das PAAG-Verfahren beschreibt eine systematische Vorgehensweise zum Auffinden möglicher Abweichungen und Störungen in Systemen aller Art. Etabliert hat sich die Methode, die identisch mit dem HAZOP-Verfahren (von englisch Hazard and Operability) ist, insbesondere als Instrument der Sicherheitstechnik in der Prozess-, Pharma- und Petrochemie. Das Akronym PAAG steht dabei für die vier Schritte Prognose (systematische Suche möglicher Abweichungen und Störungen), Auffinden der Ursachen (Ermitteln der Ursachen innerhalb des untersuchten Systems), Abschätzen der Auswirkungen (Ermitteln der logischen Folgen der Abweichung), Gegenmaßnahmen (Bewerten vorhandener Maßnahmen und Entscheidung über angemessene weitere Gegenmaßnahmen). Charakteristisch für das Verfahren ist der Ablauf als ein methodisches, gelenktes Brainstorming in einer Gruppe von Experten verschiedener Fachrichtungen.
Grundzüge des PAAG-/HAZOP-Verfahrens Ziel des Verfahrens Ziel von PAAG/HAZOP ist es, mögliche Abweichungen vom bestimmungsgemäßen Betrieb eines Systems aufzudecken, die jeweiligen Ursachen und Auswirkungen zu benennen (und gegebenenfalls zu bewerten) sowie geeignete Maßnahmen zur Verhinderung der Szenarien festzulegen. Zentraler Baustein des Verfahrens ist die Anwendung so genannter Leitworte, mittels derer die Abweichungen und Störungen „generiert“ werden.
+ Leitworte des PAAG-Verfahrens und ihre Erläuterung Leitwort ErläuterungNein oder nichtDie Sollfunktion wird nicht erfüllt oder findet nicht stattMehrQuantitativer Zuwachs von Prozessgrößen, etwas erfolgt zu vielWenigerQuantitative Abnahme von Prozessgrößen, etwas geschieht zu wenigSowohl als auchZusätzlich zum bestimmungsgemäßen Prozess geschieht noch etwas anderesTeilweiseDie Sollfunktion wird nur unvollständig erfüllt bzw. einzelne Teile der Sollfunktion sind nicht vollständig vorhandenUmkehrungEtwas geschieht in umgekehrter Richtung oder in umgekehrter ReihenfolgeAnders alsElemente der Sollfunktion werden durch etwas anderes ersetzt Die Studie wird immer von einer interdisziplinären Gruppe bearbeitet, deren Teilnehmende aus unterschiedlichen Fachbereichen stammen (bei verfahrenstechnischen Anlagen typischerweise aus der Produktion bzw. der Verfahrensentwicklung, der Mess- und Regeltechnik, der Ingenieurtechnik und Sicherheitsexperten). Somit können unterschiedliche Gesichtspunkte und Erfahrungen berücksichtigt werden. Geleitet wird die Studie von einer möglichst unabhängigen Moderation; hinzu kommt die Protokollführung, die ggf. in Personalunion mit einer den vorgenannten Rollen sein kann.
Vorgehensweise Eine Sicherheitsbetrachtung nach PAAG/HAZOP läuft üblicherweise in folgenden vier Schritten ab:
Prognose von Abweichungen Im ersten Schritt gilt es, mögliche Abweichungen vom bestimmungsgemäßen Betrieb des betrachteten Verfahrens vorherzusagen. Hierzu wird der zu untersuchende Prozess oder das System zunächst in überschaubare „Funktionseinheiten“ gegliedert und der bestimmungsgemäße Betrieb jeder einzelnen Funktionseinheit detailliert als „Sollfunktion“ beschrieben.
+Beispiel für eine SollfunktionDosiere mittels der Pumpe P003 innerhalb einer Stunde 25 kg Katalysatorlösung (30%ig) bei 80 °C in den drucklosen Behälter R001. Ein Prozess kann dabei viele Dutzend bis hin zu Hunderten von Sollfunktionen umfassen. Entsprechend ist der Zeitbedarf für die Studie zu planen. Gegebenenfalls lässt sich die detaillierte Betrachtung auf sicherheitsrelevante Anlagenteile eingrenzen. Zur Prognose der Abweichungen wird jede dieser Sollfunktionen mit den genannten Leitworten verknüpft.
+Beispiele für die Anwendung der Leitworte auf die SollfunktionLeitwortErläuterungBeispieleNEIN/NICHTDie Sollfunktion wird nicht erfüllt oder findet nicht stattDie Katalysatorlösung wird nicht zugegeben.MEHRQuantitativer Zuwachs von Prozessgrößen, etwas erfolgt zu viel Es werden mehr als 25 kg Katalysatorlösung zugegeben. Die Zugabe dauert länger als eine Stunde. Die Zugabe erfolgt bei einer Temperatur über 80 °C. In dem Reaktor herrscht bei der Zugabe Überdruck.WENIGERQuantitative Abnahme von Prozessgrößen, etwas geschieht zu wenig Es werden weniger als 25 kg Katalysatorlösung zugegeben. Die Zugabe dauert weniger als einer Stunde. Die Zugabe erfolgt bei einer Temperatur unter 80 °C. In dem Reaktor herrscht bei der Zugabe Unterdruck.SOWOHL ALS AUCHZusätzlich zum bestimmungsgemäßen Prozess geschieht noch etwas anderes Es wird zusätzlich zur Katalysatorlösung auch noch Rost eingetragen (dies könnte einen stärkeren katalytischen Effekt bedeuten). Es wird zusätzlich eine inhibierende Verunreinigung eingetragen. Es wird zusätzlich zum Reaktor R001 auch noch Reaktor R002 befüllt. Die Katalysatorlösung gelangt (aufgrund einer Leckage) zusätzlich zum Reaktor 001 auch noch in die Umgebung.TEILWEISEDie Sollfunktion wird nur unvollständig erfüllt bzw. einzelne Teile der Sollfunktion sind nicht vollständig vorhanden In der Katalysatorlösung fehlt das Lösemittel. In der Katalysatorlösung fehlt der Katalysator.UMKEHRUNGEtwas geschieht in umgekehrter Richtung oder in umgekehrter Reihenfolge Aus dem Behälter R001 wird Katalysatorlösung entnommen. Die Zugabe der Katalysatorlösung erfolgt vor bzw. nach den anderen ProzessschrittenANDERS ALSElemente der Sollfunktion werden durch etwas anderes ersetzt Zugabe eines anderen Stoffes anstelle der Katalysatorlösung. Zugabe des Katalysators in einen anderen Behälter als R001. Zugabe auf eine andere Weise als mit Dosierpumpe P003. Hinweis: die verschiedenen Szenarien werden jeweils einzeln und unabhängig voneinander betrachtet.
Auffinden der Ursachen Das Expertenteam sucht auf der Basis von Prozesskenntnissen und eigenen Erfahrungen nach (organisatorischen und technischen) Ursachen, die dem jeweiligen Szenario zugrunde liegen könnten. Dabei gilt grundsätzlich die Annahme, dass in der Anlage bereits vorhandene Gegenmaßnahmen (z. B. Überfüllsicherungen, Sicherheitsventile, Betriebsanweisungen) zunächst nicht berücksichtigt werden.
+Zuordnung möglicher Ursachen zu den AbweichungenAbweichungUrsachen (beispielhaft)......mehr als 25 kg Katalysatorlösung zugegeben Falsche Mengenvorgabe in der Rezeptur. Falsche Mengenvorwahl am Zähler. Mehrfachzugabe infolge fehlender Dokumentation. Kein automatisches Abschalten der Pumpe....... In der Praxis wird häufig zusätzlich eine (semiquantitative) Bewertung der Eintrittswahrscheinlichkeit vorgenommen.
Abschätzen der Auswirkungen Das Expertenteam überlegt bzw. berechnet auf der Basis der Prozesskenntnisse die möglichen Auswirkungen, die aus jedem Szenario hervorgehen könnten. Auch hier werden vorhandene Gegenmaßnahmen zunächst nicht berücksichtigt.
+Zuordnung möglicher Auswirkungen zu den AbweichungenAbweichungAuswirkungen (beispielhaft)...mehr als 25 kg Katalysatorlösung zugegebenBeschleunigung der Reaktion → Verstärkte Wärmeproduktion, die durch die vorhandene Kühlung nicht abgeführt werden kann → Temperaturanstieg in der Reaktionsmasse → Erreichen der Zersetzungstemperatur → Druck- und Temperaturanstieg über die Auslegungsgrenzen des Reaktors → Behälterversagen mit Austritt von gesundheitsschädlichem Produkt und entzündlichem Lösemittel → Gesundheitsgefahr für Beschäftigte und Dritte sowie Explosionsgefahr.... In der Praxis wird häufig zusätzlich eine (semiquantitative) Bewertung des Schadensausmaßes vorgenommen.
Gegenmaßnahmen Das Expertenteam legt für die identifizierten sicherheitsrelevanten Szenarien auf Basis der Erkenntnisse und der technischen Realisierbarkeit eintrittsverhindernde und gegebenenfalls schadensbegrenzende Maßnahmen fest. Hier kann jetzt auf bereits vorhandene Einrichtungen und Anweisungen verwiesen werden, sofern diese bei den diskutierten Schadensverläufen als wirksam und ausreichend angesehen werden. Die geforderte Zuverlässigkeit (Wirksamkeit) der zu treffenden Maßnahmen wird sich dabei an der Schwere der Auswirkungen und der Wahrscheinlichkeit für das Wirksamwerden der Ursachen orientieren.
Dokumentation Die Dokumentation der PAAG-/HAZOP-Studie erfolgt üblicherweise in tabellarischen Formblättern, entweder mittels der üblichen Bürosoftware oder mittels kommerzieller Programme. Typischerweise werden Spalten für Nummerierung, Abweichungen, Ursachen, Auswirkungen, Bewertung, Maßnahmen und Bemerkungen angelegt. Manche Unternehmen differenzieren stärker, so dass auch Formblätter mit 30 oder mehr Spalten existieren. In den Zeilen werden dann die verschiedenen Szenarien dokumentiert.
+Beispiel für eine Tabelle zur DokumentationNummerAbweichungUrsachenAuswirkungenBewertungMaßnahmenEinstufungBemerkungen
Modifikationen und Erweiterungen des PAAG-/HAZOP-Verfahrens Modifikationen In vielen Unternehmen werden die klassischen Leitworte für die praktische Anwendung in konkrete Fragestellungen „übersetzt“, indem mögliche Abweichungen aus der Kombination von Leitworten und Prozessparametern definiert werden. +Konkretisierung der LeitworteLeitwort ParameterNeinMehrWenigerUmkehrunganders als / sowohl als auch / teilweiseStoffFalscher Stoff / verunreinigter StoffMenge bzw. Mengenstromkeinzu vielzu wenigTemperaturzu hochzu niedrigDruckzu hochzu niedrigZeitraum bzw. Zeitdauerzu langezu kurzZeitpunktFalsche ReihenfolgeFalscher ZeitpunktOrt bzw. WegFalsche RichtungFalscher Ort / LeckageReaktionkeinezu heftigzu trägeZersetzung statt SyntheseFalsche Reaktion / Nebenreaktion / unvollständige ReaktionHilfsenergienAusfallzu wenigzu vielProdukt in HilfsmediensystemFalsche Medien / verunreinigte Medien... Die aufgezeigten Kombinationen aus Leitwort und Parameter werden dann direkt als Abweichungen für den Beginn der Diskussion genommen. Je nach Unternehmen werden unterschiedlich differenzierte und damit unterschiedlich umfangreiche Fragenkataloge eingesetzt. Eine Vollständigkeit der Betrachtung ergibt sich jedoch nicht aus der Zahl der Aspekte (eine große Zahl kann für die Diskussion im Team sogar kontraproduktiv werden), sondern aus der Erfahrung und Routine der Moderation.
In einigen Unternehmen gibt es auch gegenläufige Vorgehensweisen: die Beschränkung auf vier Leitworte (nein, mehr, weniger, anders als), anhand derer die Diskussion gesteuert wird. Auch in diesem Fall sind Erfahrung und Routine der Moderation maßgeblich für den Erfolg der Studie.
Erweiterungen Das PAAG/HAZOP-Verfahren dient originär dazu, Szenarien für Abweichungen und Störungen zu entwickeln und zu beschreiben. In der Praxis wird das PAAG-Verfahren daher üblicherweise mit risikobewertenden Methoden (z. B. ZHA, FMEA, LOPA, Risikograph) verknüpft und dabei als Instrument der Gefahrenidentifizierung verwendet, da diesen Methoden keine so umfassende Suche nach Szenarien vorgeschaltet ist. Es ist daher die Kombination der Methoden, die die Qualität einer Sicherheitsbetrachtung auszeichnet.
Historie des PAAG-/HAZOP-Verfahrens Die Anfänge bei ICI Als das britische Unternehmen ICI in den frühen 1960er Jahren plante, Anlagen für eine neue Generation von Pflanzenschutzmitteln zu bauen, stand man vor der Herausforderung, sehr giftige Zwischenprodukte und gefährliche Prozessschritte beherrschen zu müssen. Daher beschloss man, ein fundamental neues Verfahren für die Überprüfung des Anlagen- und Prozessdesigns zu entwickeln. Die bei der Planung involvierten Abteilungen sollten nicht nur auf das von ihnen zu verantwortende Gewerk schauen, sondern gemeinsam einen Blick auf mögliche Abweichungen des bestimmungsgemäßen Prozesses werfen, die entsprechenden Ursachen hierfür finden und die potenziellen Auswirkungen beschreiben. „Critical Examination“ nannte man dieses Vorgehen, bei dem anhand von „Guide Words“ jeder einzelne Prozessparameter des Verfahrens hinterfragt wurde.