Challenges in applying process safety management at university laboratories
Tomasz Olewski，Mike Snakard
Abstract：Risks associated with academic research are often perceived as being much lower than risks within large-scale process industry operations. While the inventories of hazardous materials are lower within the university environment and the number of hazards may be lower, factors such as materials of construction used in laboratories and the proximity of researchers to their equipment may equate to high individual risk for lab workers. Worldwide, the number of reported lab accidents that have resulted in fatalities, severe injuries and financial losses demonstrates that there is a need for better risk management practices within academic teaching and experimental research labs.
Academic and research laboratories within universities contain a diverse array of hazards, and the risks associated with these hazards can be significant if not properly managed. The misperception that university labs are “low risks” and “inherently safer” remains within and outside academia, in part, due to a lack of hazard awareness.
This work discusses a proven approach to applying the principles of process safety management, widely used in the process industry, to teaching and research laboratories within an academic environment and discuss selected challenges and suggested solutions.
Key words：Safety management；Process safety management；Laboratory safety
1. Introduction
Implementing a risk management system within universities is a fairly uncommon concept which became more common in recent years after an unfortunate series of high-profile catastrophic laboratory accidents over the world served as a wake-up call for universities. Sadly, these accidents remind us that universities are not exempt from accidents involving process operations. The regulatory requirement mandating companies to adopt process safety management practices only for processes containing quantity of hazardous chemicals over a predetermined threshold has led to a false sense of security for facilities operating under the threshold limit. In fact, this misconception that process hazards do not exist within “small” facilities or laboratories has led to a lack of process safety hazard understanding and has led to financial losses, property damage, environmental disasters, injuries and, worst of all, fatalities within university and research labs as well as small operating companies.
The U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board (CSB) identified 120 university laboratory incidents between 2001 and 2011 (CSB, 2011). The Lab Safety Memorial Wall collected by Lab Safety Institute summarizes some of the reported fatal accidents at laboratories all over the world. Some statistics related to hazardous events that led to fatal accidents at university laboratories since 2000 from the Laboratory Safety Institute are given in Table 1. Since 2000, 49 fatalities were reported as a result of 34 laboratory accidents, of which 23 accidents occurred in US and 11 occurred within universities (Laboratory Safety Institute, 2015). Still, the misconception that risks associated with academic research are much lower than risks associated with in large-scale process industry operations. While it might be true that number of hazards and the quantity of hazardous materials maintained on hand is smaller at the universities, the number of reported lab accidents worldwide that have resulted in fatalities, severe injury of personnel or financial loss do not support the belief that the risk is smaller as well. Rather, these statistics demonstrate the need for improved hazard identification and more robust risk management practices within academic teaching and experimental research labs. University administrators, Department Chairs, Principle Researchers, Staff and Students all must go beyond the traditional university risk management practices that often focus on chemical exposure or slip, trip and fall hazards, and include process safety management hazard identification and risk management practices as a means of promoting safe-laboratory practices within universities.
Table 1. Physical effects that led to fatal accidents at university laboratories since 2000.
Academia and Industry are too often in competition to demonstrate who is smarter. Academia developed new technologies and concepts from which industry has learned and thrived. It is now time for academic institutions to learn from industry and incorporate the elements of process safety management into the daily practices of teaching and research labs. In other words, academic and research laboratories and universities should develop and implement a Safety Management System (SMS), such a Process Safety Management Program (PSM), or other similar Occupational Health and Safety Management System (OHSMS), which have long been recognized by industry as international best practice. The need for such programs within university labs was very strongly emphasized by the U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board (CSB) following their investigation of major fatal laboratory accidents in the previous years (CSB, 2011), and also recognized by some universities as the response to CSB reports (Gibson et al., 2014, Mulcahy et al., 2013).
It is worth noting that as we ended the 20th century and are now well into the 21st century, “safety culture” has gained and continues to receive significant attention as a key and necessary element to further eliminating safety relted accidents, reducing risk and lowering incident rates (Edwards et al., 2015, Eeckelaert et al., 2011, Guldenmund, 2000, Wiegmann et al., 2004). The graphic in Fig. 1, is a typical illustration used to demonstrate this concept. To some extent, the same focus can be observe
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
高校实验室在应用过程中安全管理面临的挑战
Tomasz Olewski、Mike Snakard
摘要：与学术研究相关的风险通常被认为比大型工业操作中的风险要低得多。虽然高校实验室中危险物品的存放数量低，危害也低，但对于实验室工作人员来说，近距离接近研究设备和材料也存在着高风险。通过研究全世界报告的实验室事故导致死亡、重伤和经济损失的数量，可以得出我们需要在学术教学和实验室上采取更好的风险管理措施。
大学中的科研实验室包含各种各样的危害，如果管理不当，发生危险的可能性非常大。在学术界内外，对高校实验室“低风险”和“本质上更安全”的误解仍然存在的部分原因是缺乏危险意识。
本文讨论了将安全管理制度（广泛应用于工业）应用于学术环境中的教学和科研实验室的有效方法，并讨论了其中的相关挑战和解决方案。
关键词：安全管理；安全管理过程；实验室安全
1、介绍
过去在大学内部实施风险管理系统是一个相当罕见的概念，而近年来，在世界各地发生了一系列令人遗憾的灾难性实验室事故，为大学敲响了警钟之后，这一概念开始变得普遍，这些事故提醒我们，操作过程带来的事故在大学也是不能避免的。监管强制公司只对含有超过预先设定的阈值的有害化学品的工序采用工序安全管理措施，导致限制下运行的设施产生了错误的安全感。事实上，这种对“小型”设施或实验室内不存在危害的误解导致了人们缺乏对过程中会产生安全危害的认识，从而导致了经济损失、财产损失、环境灾害、人身伤害，最糟糕的是大学和研究实验室以及小型运营公司的人员伤亡。
美国化学安全与危害调查委员会（CSB）证实了2001年至2011年间共有120起大学实验室事故（CSB，2011年）。实验室安全研究所收集的实验室安全纪念墙上总结了世界各地实验室报告的一些致命事故。表1给出了自2000年以来的一些导致大学实验室致命事故的危险事件的相关统计数据。自2000年以来，共报告34起实验室事故造成49人死亡，其中23起发生在美国，而这23起中有11起发生在大学。尽管如此，人们仍然错误地认为，实验室带来的风险远低于大型工业运营所带来的风险。虽然危险和危险品的数量可能是在大学可能真的很少，但世界范围内报告的导致人员死亡、严重受伤或经济损失的实验室事故的数量反对风险小的观点。相反，这些统计数据表明，在学术教学和实验研究实验室中，学校需要增强危险识别意识和稳健的风险管理意识。管理人员、系主任、主要研究人员、教职员和学生都必须抛开传统的风险管理意识，这些意识通常侧重于危险品裸露、流出和摔落的危险，现更应该注重安全管理过程的危险识别和风险管理实践，作为促进大学内部实验室安全实践的一种方式。
表1：自2000年以来导致大学实验室致命事故的物理影响。
学术界和工业界经常在竞争中证明谁更聪明。学术界开发了新的技术和概念，工业从中学习并蓬勃发展。现在是学术机构向工业界学习，并将过程安全管理的要素纳入教学和研究实验室日常实践的时候了。换句话说，科研实验室和大学应制定并实施安全管理体系（SMS），如过程安全管理计划（PSM）或其他类似的职业健康安全管理体系（OHSMS），该体系长期以来被业界公认为国际最佳实践。美国化学安全与危害调查委员会（CSB）在对过去几年的重大实验室致命事故进行调查后，强调了在大学实验室内开展此类项目的必要性，同时一些大学认可并做出了回应。
值得注意的是，随着20世纪的结束，我们已经进入21世纪，“安全文化”作为进一步避免安全相故、降低风险和事故率的关键和必要因素，已经持续得到重视。图1是用来说明这个概念的典型例子。在最近的大学实验室发生事故之后，某种程度上我们也可以看到同样的关注焦点，不良的安全文化或缺乏安全文化是造成事故的主要原因。然而，人们不应忘记，虽然安全文化对于降低事故率很重要，但只有在上述要素（即技术和工程控制、安全管理和人为因素）到位并发挥适当作用的情况下，强有力的安全文化才能有效地降低事故率。
图1：历史行业注重降低事故率。
毫无疑问，学校在将过程安全管理原则应用于实验过程中的风险管理方面的进展缓慢。然而，质量认证证书或环境管理体系认证证书往往被清晰的展示出来。这些作者不认为对过程安全的缺乏关注是故意的，但是如上所述，由于错误地认为必须存在一定数量的材料才能要求进行过程安全管理，从而导致人员缺乏危险意识。然而，一旦人们意识到实验室遵循许多相同的实践，并在工业中运行许多类似的流程，那么在大学实验室中采用PSM的概念就会变得更加合乎逻辑。一旦建立了这种联系并确定了过程安全危害，与这些危害相关的未管理的高风险就变得非常明显。因此，推行降低风险措施，将这些风险降低到可容许的水平，成为实验室的首要工作。亦绝不可退居任何其他管理活动或行政重点的次要位置。
为了推进高校实验室安全实践的进步，需要转变方式，不再将实验室操作（包括教学、研究和服务）和实验室安全工作实践视为两种不同的活动，而仅仅将实验室安全操作的概念作为唯一的工作方式。事实上，诸如OHSMS 18001（英国标准协会，2007年）或ANSI Z10（美国国家标准协会，2012年）等国际标准管理体系与著名的质量环境管理国际标准（英国标准协会，2008年，Manuele，2014年，Toy and Dotson，2013年）保持一致，因此这些系统可以很容易整体管理环境、健康和安全风险。
2、安全管理系统的原理
安全管理系统（SMS）经常与为保护人员免受工作场所伤害而制定的职业安全法规相混淆。这些法规的其中一条是提供个人防护设备，在实验室内，这些设备与穿戴安全眼镜、实验室外套和手套直接相关。传统职业安全法规的重点是个人防护设备，当发生事故时这对于保护人员很重要，但并不能降低事故发生的可能性，也不能降低事故的严重性。另一个重点是遵守法规，这些法规虽然很重要，但仅规定了最低安全要求，通常不足以确保工作场所的安全。这种对职业安全的关注可能导致一种错误的安全意识，使实验室人员无法对实验室过程中的危害进行批判性评估，这是在任何级别管理风险的关键第一步。安全管理体系的要素包括广泛的安全、职业健康危害识别和风险管理实践，这些都是在预防重大事故的综合计划中设计的。历史已经多次表明，组织可能在职业安全方面表现出色，显示为虽然经历了重大事故，但在数百万个工作小时没有受伤。这一区别已经在业界得到认可，现在必须在科研实验室和大学中得到认可。大学内部应要求持续识别危害、进行风险分析和控制重大事故危害，尽可能实施本质上更安全的设计，实施旨在防止过程安全事故发生和减少此类事件后果的工程和行政控制。了解过程安全审查不是一次性活动也很重要，实验室过程安全管理是实验室在安全体系完善的情况下进行的连续操作，其安全系统的发展在某种程度上忽略了操作和安全之间的区别，取而代之的是安全操作的概念。当应用安全操作的概念时，不可能只做一件事而不做另一件事。
所有的安全要素都应该融入到我们的正常操作实践中，持续的安全改进不仅仅是为了避免事故和损失，更是为了提高实验过程的质量和重复性。实施安全措施是为了使实验过程受益，而不仅仅是为了响应法规要求，这是一个组织是在通往零事故目标的道路上前进的时候。
安全管理系统可以也应该建立在计划-执行-检查-行动（PDCA）模型的概念上。PDCA是控制和持续改进过程和产品的一种著名的业务方法，用于现有的职业健康安全管理体系（OHSMS）和其他“非安全”相关标准，如：
bull;英国标准18001（英国标准协会，2007年）
bull;美国国家标准协会Z10（美国国家标准协会（ANSI），2012）
bull;国际标准化组织：质量ISO 9000（国际标准化组织（ISO 9001-2015）
bull;环境ISO 14000（国际标准化组织（ISO 14001:2015）
OHSM18001和ANSIZ10是面向系统的，或者是面向目标的，而不是面向法规遵从的标准。他们不关注解决方案，也不提供解决方案的细节，而是提供一个要在组织中实现的框架。组织可以通过其在整个组织内开发和实施的过程来证明其对标准的遵守，以管理安全操作并将剩余风险控制在可接受的水平。从某种意义上说，上述职业健康管理体系与欧洲塞维索指令（欧盟，2012年）在预防行业重大事故方面的理念相同。
“计划”是指目标和整个系统，所有过程都必须经过仔细的开发，没有计划就没有行动，这意味着没有特别的解决方案。规划还需要包括最高管理层的承诺，超越法律要求，描述所有人员的角色和职责，并让员工参与安全相关活动，强调每个人都对安全负有责任。
一旦所有的计划都准备好了，所有的计划都必须实施和执行，这就是“做”的部分。在大学，它对应于在实验室执行教学和研究活动所采取的所有行动。系统必须确保测量和收集有用且有意义的数据，以便随后使用。数据收集不仅应包括事故和紧急呼叫调查，还应及早发现偏离正常运行和其他安全性能指标的情况，以便进一步分析。
下一步是“检查”，这意味着在操作时执行检查，检查系统并分析所有数据，将其与预期结果进行比较并从中学习。
以下步骤是“行动”，这不一定意味着立即纠正偏差，而是提出变更、调整和纠正，然后在实施和完成之前进行规划。
三、大学过程安全管理面临的挑战
如上所述，人们普遍认为，与大学科研实验室操作相关的风险低于大型工艺设备操作。这种普遍的看法通常来自于这样一种信念：大学实验室包含的危险物品库存少，操作规模小，因此更简单，更容易操作。虽然这些信念中许多可能是真的，但还有许多其他不太不太为人所知的因素导致个人面临许多高风险，包括但不限于以下内容：
bull;研究人员通常距离操作设备只有几米，在收集实验数据时通常比工业人员更近，工业人员通常在几米以外或在控制室中；
bull;研究人员靠近操作设备的时间更长，比工业中的典型时间更长；
bull;大学研究实验室经常参与新技术的开发，并且没有经过验证的设计；
bull;由于学生会使用科研实验室的原因，操作人员流动频繁，在正式交接过程中往往不存在过程安全知识的共享。
所有这些问题都必须以结构化的方式进行识别和管理，职业健康安全管理体系的开发将提供一种机制，通过该机制，员工和学生可以了解他们必须遵循的制度。大学内的环境创造了一个复杂的系统，导致了许多挑战。以下每个小节是对在大学建立有效的安全管理体系过程中发现的一些关键问题进行了高层次的总结。
3.1、领导承诺
有效的安全管理体系（SMS）的关键是要有强大的安全文化，而一个强大的安全文化不能没有对安全的领导承诺。在学校方面，这意味着院长办公室和项目经理的承诺。没有这一承诺，安全管理体系的有效性将受到限制。领导必须认识到，有必要将SMS作为运行危险操作的结构化方式，同样重要的是，他们必须提供必要的资源来运行系统并确保安全运行。如果无法提供足够的资源，则无法将风险管理到可接受的水平。对SMS的需求有时可能很难理解，提供的资源可能会受到财务限制，但更难理解的是，领导者应对大学实验室整体的安全负责，而不仅仅是地点，如果一个人不能在广泛可接受的风险水平下安全地操作，就不应该运行。经常召开安全会议，讨论安全问题，并与学生进行一对一的讨论，询问他们实验的危害以及他们为管理这些危害而采取的安全措施，这是管理层证明组织对安全承诺的极好方式。
领导能力不仅来自高层管理人员、院长或项目经理。领导者也是教官，因为他们几乎都代表着不同的研究小组，有着不同的目标和许多不同的危险，这些危险可能来自化学物质、高压、高温，通过运动部件来研究人类课题。所有院系和主要研究人员必须认识到，他们不仅要对自己的研究成果负责，还要对研究操作的安全负责。主要研究者，通常是教授，是研究的操作者，因此对研究结果负责。他们的作用还在于确保所有操作的安全进行。虽然教授在各自的研究领域受过很高的教育和专家，但他们对安全和操作安全原则的了解可能有限，可能会将安全实践减少到法规遵从性或仅选择和使用个人防护设备（PPE）。因此，他们需要支持和培训。
不幸的是，很多时候，首席调查员可能感觉不到对安全负责，并且倾向于认为这是大学安全部门的工作。安全部门人员在安全管理、危害识别、风险评估、安全规程和个人防护用品方面具有合适的专业知识水平。然而，此类人员通常不具备与主要研究人员和机构有关的设计或着可靠的科学技术知识。因此，有必要在安全部门和主要调查人员/研究人员/教授之间建立密切的合作关系来交流知识。主要研究者可以提供有关设计和操作的潜在危险的知识，但必须学习如何评估相关风险并将其控制在可接受的水平。安全部门可以提供有关危险识别和风险评估方法的知识，帮助建立风险接受标准并对其进行评估，但必须了解设备设计和技术方面的具体情况，来了解和评估设置对故障的恢复能力，所有人一起对安全负责。只有这样良好的共生关系才能确保系统的可靠性和安全性，并将风险降低到可接受的水平。
这种密切合作还有另外一个非常重要的好处：领导者、教师和安全专家都是年轻并且经验不足的研究人员的榜样，可以传达安全重要的信息，极大地增加了组织的安全文化，发展了年轻一代的安全文化。
教员也可以通过与年轻研究人员一起参加安全培训和讨论安全问题来分享良好的安全守则。与安全相关的讨论可能很短，但其频率至关重要。例如，一个好的做法是在每次研究小组的会议开始时讨论安全性。
3.2、风险评估
安全管理体系（SMS）规划的一个重要组成部分是制定要使用的危害识别和风险评估方法，并在组织层面建立相应的风险接受标准。像大学或研究实验室这样复杂的组织似乎有必要使用结构化的方法来进行风险评估，而不是使用专门的专家评估。Schroder等人在研究报告中称，18%的学术界研究人员在进行实验前使用了风险评估方法，与51%和43%分别在政府或工业实验室工作的研究人员相比，这一比例看起来很低。当然，在进行此类风险评估之后，必须进行适当的培训，以了解如何识别实验室内的潜在危险，了解风险的预防和减轻。在这种情况下，他们在调查中发现，学术界、政府和工业界这三个机构的安全培
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[19797]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
