国产QRA软件遇到的难题与破局

歪歪农夫

QRA背景
随着化学工业、石油化工工业的不断发展，人类使用的化学品的品种、数量也在迅速地增加。而化学品中大约有 20%是属于危险化学品，其易燃、易爆、有毒、有害的特性给人类生产生活带来了很大威胁。在化学品的生产、经营、储存、运输、使用以及废弃物处置的过程中，都可能产生危险化学品事故，造成人员伤亡、财产毁损、生态环境污染。
各国政府和国际性组织纷纷制定有关法规、标准和公约来加强化学品的管理，包括科学的对化学品的进行安全评价从而控制其产生的威胁。我国近年来由于经济的发展，随之而来的各种工业安全事故对我国现有的安全形势提出了更高的要求，因此安全评价作为安全管理工作中的必不可少的一部分，也取得了较大较快的进展。
    国际上应用定量风险评价（QRA）的技术已有多年的历史，QRA 技术已经大量应用于土地规划、工程项目总体规划、安全设计及安全现状评估等领域，是目前国际上最先进的风险评价方法。

QRA软件工具的由来
荷兰政府机构（RIVM，国家公共环境与健康研究院）首先开始了量化风险分析（QRA）研究，并在 1976 年专门成立了负责对重大危险设施事故进行调查研究的专业委员会。1979 年荷兰对Rijnmond 地区的 6 个固定设施进行了风险评价研究，该研究侧重于对风险评价方法和模型的研究，以获得实际应用的经验，并发布了第一份风险分析报告。提出了风险值及 FN 曲线的概念（当时也被称为 Dutch Curves ）。为了更好地实施和执行 QRA 方法，RIVM 委托荷兰国家应用科学研究院（TNO）编写QRA 的指导手册及相应的一些标准规范，并通过招标形式开发相应的模拟、计算软件工具，第一代QRA软件工具便是因此而得来。

国内QRA的起源
20 世纪 90 年代初，我国开始重视对重大危险源的评价和控制， “重大危险源评价和宏观控制技术研究”列入国家“八五”科技攻关项目。该课题提出了重大危险源的控制思想和评价方法，为我国开展重大危险源的普查、评价、分级监控和管理提供了良好的技术依托。

国产QRA软件遇到的难题
国内一些机构的科研人员在国家“八五”科技攻关项目基础上，进行了QRA软件的探索与研发，因此也推出了相应的QRA软件工具。在使用过程中，其计算结果经常被拿来和国际主流软件进行对比。但对比结果差强人意却又道不出所以然，因此这些软件备受争议和挑战。

国产QRA软件的破局之路
一直以来，RiskCloud的研发理念就是要进行尖端技术的研发，做到大企业敢用、小企业用得起，不仅要突破国产“卡脖子”的难题，而且要实现性能上的追赶甚至是超越，真正做到国产化替代。
    自RiskCloud问世以来，相继突破了HAZOP与LOPA软件的领先者Stature软件的自定义分析方法技术，突破了SIL验算软件的领先者Exida的基于Markov算法技术，成功实现了上述软件的国产替代，并且目前部分性能指标已经处于领先地位。
    RiskCloud的QRA软件模块自几年前便已问世。当然，在1.0和2.0时代同样经历了其他国产QRA软件遇到的困扰。但我们一直在持续进行探索和研发——基于国际的QRA标准规范以及国内的《化工企业定量风险评价导则》、《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》等法律法规和标准，通过数学算法专家、爆炸领域专家、资深QRA工程专家及软件架构专家反复不断地研究和实践，RiskCloud-QRA3.0版本终于问世！而且，我们可以自信地讲：“我们做到了！”
    宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。工业软件的研发，不是一朝一夕便可完成的。其不仅需要融合软件、数学理论、工程实践等不同领域的专业知识，更需要各专业团队夜以继日不间断地密切配合。失败是常态，而成功是九死一生。RiskCloud，实现了QRA软件的国产突破！

RiskCloud-QRA软件特点
1、权威性
国内首款获得TUV认证的QRA软件。
2、集成性
可以与HAZOP分析模块进行无缝集成。
3、丰富的功能模块
3.1、泄露模块
用来计算物料泄漏到大气环境中的流速和状态。
3.2、扩散模块
通过对泄漏模块得到的结果以及天气情况进行计算来得到云团的传播扩散情况。
3.3、燃烧爆炸模块
可以计算得到如沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）和火球、喷射火、池火、闪火、蒸气云、爆炸等灾害后果。模块计算得到的结果有辐射水平、闪火区域、超压水平等几种表征形式。
3.4、毒性模块
毒性模块可以得出浓度随下风向距离变化的曲线、指定位置的浓度-时间曲线、室内浓度的变化、毒性概率值及云团中毒性载荷值、毒性致死率等结果。
3.5、风险模块
通过分析上述计算得到的燃烧爆炸和毒性结果，以及事件频率来计算风险值，可以得到个人风险等高线、个人风险排序报告、社会风险FN曲线、社会风险排序报告这几种形式的风险结果。

RiskCloud-QRA的艰难研发之路
QRA1.0雄心勃勃
RiskCloud的QRA自2015年开始投入研发，经过5年的钻研，于2020年推出第一个版本RiskCloud-V5.0 QRA。（QRA1.0版本搭载在RiskCloud5.0版本上）

RiskCloud-V5.0-QRA
我们深知，QRA1.0和国内众多QRA软件一样，面临很多困境。因此第一代QRA发布之后，我们立马投入了新版本的探索和研发。
QRA2.0折戟沉沙

QRA1.0版本发布后，我们在持续进行技术调研，寻求各领域专家支持，投入大量人力物力进行QRA2.0版本开发。但最终发现，2.0版本仍然没有跳出1.0版本的困境。因此，2.0版本尚未正式面世，我们就向3.0版本高地发起冲锋！
QRA3.0磅礴出世
功夫不负有心人！经过持续的算法攻克，我们终于在2022年推出考虑参数更全面、算法更强大、操作更便捷，可以与HAZOP分析无缝衔接，比肩世界领先QRA软件计算结果准确度，并获得了TUV认证证书的QRA3.0产品。QRA3.0与HAZOP、LOPA、SIL验算等软件模块一道，构成了RiskCloud6.0。

RiskCloud-V6.0-QRA后果曲线

RiskCloud-V6.0-QRA 后果等值线

RiskCloud-V6.0-QRA 个人风险

RiskCloud-V6.0-QRA 社会风险

HAZOP-LOPA-SIL-QRA一体化

QRA计算结果验证
经过严格测试终获TüV认证
RiskCloud6.0携QRA与HAZOP、LOPA、SIL验算、BowTie等众多模块，经过严格的审查、测试，最终成功获得了TüV的认证，为国内首款获得TüV认证的工业安全风险分析软件。
经过实测数据验证
QRA3.0的蒸汽云爆炸计算，利用南京理工大学安全工程系的研发条件重现了事故模型，比对了计算结果与实测结果，体现出了较好的匹配性。后续，RiskCloud将继续对相关灾害场景模型进行实测校验。

结语
在过去的十年，涉及到重要计算的工业安全风险分析软件几乎全都被国外产品占领，国产领域很难找到同等水平的替代品。随着近些年国家对工业软件发展的大力支持，国产工业安全风险分析软件也进入了蓬勃发展的阶段，并且已经可以针对国外产品逐步进行国产化替代。同时，国产替代软件也获得了越来越多的用户的接受和认可，其中不乏跨国企业的身影。
追赶并不可耻，没有追赶的勇气，如何实现超越？有句话叫做“不看难不难，只看应不应该做”。相信在国家的大力支持和工业软件同行的持续努力下，我国工业软件会持续蓬勃发展，不断突破，星辰大海任我驰骋！