HAZOP-Analyse: Bedeutung, Ablauf und Leitworte der HAZOP-Studie

HAZOP ist ein strukturiertes, systematisches Verfahren, um eine Anlage oder einen Prozess auf Abweichungen von der Auslegungsabsicht zu untersuchen. Die IEC 61882 nennt zwei Ziele: Gefährdungen für Mensch, Umwelt und Anlage im Betrieb und bei der Instandhaltung zu erkennen – und Betriebsprobleme zu finden, die Störungen oder Produktionsausfälle verursachen können. Daher das Wortpaar Hazard (Gefährdung) und Operability (Betriebsfähigkeit).

Kennzeichnend ist die Teamsitzung: Unter Leitung einer Moderation geht ein interdisziplinäres Team die Anlage Teil für Teil durch und fragt mit Hilfe von Leitworten, was passiert, wenn ein Prozessparameter von seinem Sollwert abweicht. Die IEC 61882 versteht die HAZOP dabei als Ergänzung zu einer guten, auf Regelwerken und Erfahrung beruhenden Auslegung – nicht als deren Ersatz.

Die Methode entstand in den 1960er-Jahren beim britischen Chemiekonzern ICI; Trevor Kletz datiert ihre Entwicklung auf 1963. Die erste Veröffentlichung folgte 1974, 1977 gab die britische Chemical Industries Association einen Leitfaden heraus. Kletz selbst hat die Methode nicht erfunden, aber maßgeblich verbreitet.

In Deutschland veröffentlichte die IVSS Sektion Chemie 1980 eine Übersetzung des britischen Leitfadens, im selben Jahr wurde die erste Störfall-Verordnung erlassen. Die heutige Grundlage ist die Broschüre „Risikobeurteilung in der Anlagensicherheit – Das PAAG-/HAZOP-Verfahren und weitere praxisbewährte Methoden“ (5. Ausgabe 2020), die kostenlos bei der BG RCI erhältlich ist. Mehr dazu im Beitrag PAAG-Verfahren.

Die internationale Norm ist die IEC 61882 „Hazard and operability studies (HAZOP studies) – Application guide“, Ausgabe 2 von 2016. Die deutsche Übernahme ist die DIN EN 61882 (VDE 0050-8):2017-02 „HAZOP-Verfahren (HAZOP-Studien) – Anwendungsleitfaden“. Beide sind Anwendungsleitfäden: Sie beschreiben, wie eine HAZOP gut durchgeführt wird, schreiben sie aber nicht rechtlich vor.

Die IEC 61882 gliedert eine HAZOP-Studie in vier Phasen:

1. Definition: Studie beauftragen, Umfang und Ziele festlegen, Rollen und Verantwortlichkeiten klären.
2. Vorbereitung: Studie planen, Unterlagen zusammentragen (R&I-Fließbilder, Verfahrensbeschreibung, Stoffdaten, Auslegungsdaten), Leitworte und zu betrachtende Abweichungen festlegen.
3. Durchführung: In Teamsitzungen die Knoten nacheinander systematisch untersuchen.
4. Dokumentation und Nachverfolgung: Ergebnisse festhalten, Bericht freigeben, Empfehlungen verfolgen und Verantwortlichkeiten klären.

Die Untersuchung eines Knotens

1. Die Planung stellt den Anlagenabschnitt am R&I-Fließbild vor.
2. Für den gewählten Knoten werden Zweck, Betriebsbedingungen und Instrumentierung erläutert – die Auslegungsabsicht.
3. Das Team kombiniert Parameter und Leitworte zu Abweichungen, etwa „mehr Durchfluss“.
4. Für jede sinnvolle Abweichung: Ursachen finden, Auswirkungen ohne Schutzmaßnahmen abschätzen, vorhandene Schutzmaßnahmen bewerten, bei Bedarf eine Empfehlung mit verantwortlicher Person festhalten.
5. Sind alle Leitworte durchlaufen, folgt der nächste Knoten.

Die Anlage wird in Abschnitte gegliedert, die nacheinander untersucht werden. In der Praxis heißen sie Knoten, die IEC 61882 spricht von „Teilen“, das PAAG-Verfahren von Funktionseinheiten. Knoten können physisch sein (eine Leitung zwischen zwei Apparaten) oder logisch (ein Schritt einer Fahrweise). Je komplexer das System und je schwerer mögliche Folgen, desto kleiner sollten die Knoten sein.

Für jeden Knoten wird die Auslegungsabsicht beschrieben – im PAAG-Verfahren die Sollfunktion. Sie ist oft der entscheidende Teil der Studie, denn nur was klar beschrieben ist, lässt sich auf Abweichungen prüfen. Eine gute Sollfunktion nennt alle prozessrelevanten Größen: Tätigkeit, Stoff, Menge oder Durchfluss, Temperatur, Druck, Zeitpunkt und Reihenfolge, Dauer, Ort und Richtung, bei Bedarf auch Konzentration oder pH-Wert.

Leitworte strukturieren die Suche nach Abweichungen. Jedes Leitwort wird auf die relevanten Parameter eines Knotens angewandt; aus der Kombination entsteht eine mögliche Abweichung. Das klassische PAAG-Verfahren arbeitet mit sieben Leitworten, die IEC 61882 ergänzt Leitworte für Zeit und Reihenfolge.

Weitere Leitworte sind zulässig, wenn sie vor Beginn der Studie festgelegt werden. Manche Unternehmen arbeiten mit einem reduzierten Satz (NEIN, MEHR, WENIGER, ANDERS ALS), andere mit Katalogen „konkretisierter Leitworte“ aus Leitwort und Parameter. Die Vollständigkeit hängt dabei weniger von der Zahl der Leitworte ab als von der Erfahrung des Teams.

Parameter und Abweichungen

Typische Parameter verfahrenstechnischer Anlagen sind Durchfluss, Druck, Temperatur, Füllstand und Zusammensetzung, dazu je nach Anlage pH-Wert, Reaktion, Phase, Zeit, Reihenfolge, Rühren, Energieversorgung oder Instandhaltung. Nicht jede Kombination ergibt eine glaubhafte Abweichung – die Moderation kann Kombinationen vorab auswählen.

Die HAZOP ist Teamarbeit. Typische Rollen sind Moderation (Studienleitung), Protokollführung, Planung und Verfahrenstechnik, Betrieb, Instandhaltung, Prozessleittechnik und Anlagensicherheit, bei Bedarf ergänzt um Fachleute oder Hersteller. Die Empfehlungen zur Teamgröße liegen je nach Quelle zwischen drei und acht Personen, meist bei fünf bis sieben.

Die Moderation sollte vom Planungsteam möglichst unabhängig sein, damit Annahmen ohne „Betriebsblindheit“ hinterfragt werden. Das Anlagenwissen muss aber aus dem Unternehmen kommen: Eine Studie ganz ohne die eigenen Fachleute des Betreibers erreicht nicht dieselbe Tiefe. Mehr zu Aufgaben und Qualifikation im Beitrag HAZOP-Moderation.

Die Ergebnisse werden in einer Tabelle festgehalten. Übliche Spalten sind Knoten und Auslegungsabsicht, Parameter und Leitwort, Abweichung, Ursache, Auswirkung, vorhandene Schutzmaßnahmen, Empfehlung, verantwortliche Person und Termin. Viele Unternehmen ergänzen eine Risikobewertung vor und nach Schutzmaßnahmen mit der unternehmenseigenen Risikomatrix – ursprünglich war sie nicht Teil der Methode.

Wichtig ist die Reihenfolge: Beim Verfolgen der Ursachen und Auswirkungen werden vorhandene Schutzmaßnahmen bewusst zunächst außer Acht gelassen und erst danach auf ihre Wirksamkeit geprüft. So bleibt sichtbar, wie groß das Risiko ohne sie wäre. Schutzmaßnahmen sollten auch dann dokumentiert werden, wenn keine Empfehlung nötig ist – sonst werden sie später womöglich aus Unkenntnis entfernt.

Eine kostenlose Excel-Tabelle mit diesen Spalten, Auswahllisten und Beispielzeilen finden Sie unter HAZOP-Vorlage.

Knoten: Zulauf von Methanol aus dem Lagertank über eine Pumpe zum Reaktor. Auslegungsabsicht: 5 m³/h bei 20 °C und 4 bar(ü) fördern.

Ein ausführliches Beispiel mit mehreren Knoten und Anlagentypen zeigt der Beitrag HAZOP-Beispiel.

Der Aufwand hängt von Anlagengröße, Anzahl der Knoten, Betriebszuständen und Vorbereitung ab. Richtwerte des US-amerikanischen Center for Chemical Process Safety (CCPS), zitiert von der US-Umweltbehörde EPA:

Weil die Konzentration über lange Sitzungen nachlässt, empfehlen Leitfäden kürzere Sitzungstage, etwa halbe Tage. In einem veröffentlichten Praxisbeispiel einer großen Offshore-Anlage kam das Team im Mittel auf ein bis zwei Knoten pro Tag. Belastbare, allgemeingültige Kostenangaben gibt es nicht; der größte Kostentreiber ist die Sitzungszeit des Teams.

Kein deutsches Gesetz schreibt die HAZOP ausdrücklich vor. Gefordert ist eine systematische Gefahrenermittlung – und dafür ist die HAZOP eine der anerkanntesten Methoden:

• Störfall-Verordnung (12. BImSchV): Betriebsbereiche müssen Verfahren zur systematischen Ermittlung der Gefahren von Störfällen festlegen und anwenden (Anhang III Nr. 2 b). Betriebsbereiche der oberen Klasse legen im Sicherheitsbericht nach § 9 dar, dass Gefahren und Störfallszenarien ermittelt und die nötigen Maßnahmen getroffen wurden.
• Keine Methodenvorgabe: Der Betreiber wählt eine geeignete Methode. Leitfäden der Kommission für Anlagensicherheit (KAS-55) und Landesbehörden nennen PAAG/HAZOP als in der Verwaltungspraxis anerkanntes Verfahren.
• Überprüfung: Das Konzept zur Verhinderung von Störfällen und der Sicherheitsbericht sind mindestens alle fünf Jahre sowie nach Änderungen zu überprüfen. Eine feste Frist speziell für die Wiederholung einer HAZOP enthält die Verordnung nicht.
• Gefährdungsbeurteilung: Die Gefährdungsbeurteilung nach Arbeitsschutzgesetz und Betriebssicherheitsverordnung ist etwas anderes. Nach DGUV ersetzt die PAAG/HAZOP sie nicht – und umgekehrt.
• Funktionale Sicherheit: Die Ergebnisse der HAZOP sind häufig Ausgangspunkt für LOPA und die Bestimmung von SIL-Anforderungen nach IEC 61511.

International gilt Ähnliches: In den USA nennt die OSHA-Vorschrift zum Process Safety Management die HAZOP als eine der zulässigen Methoden und verlangt eine Revalidierung mindestens alle fünf Jahre.

Viele Studien werden noch in Tabellenkalkulationen dokumentiert. Software hilft, sobald mehrere Bearbeitende, Revisionen des R&I-Fließbilds und die Nachverfolgung von Maßnahmen zusammenkommen. KI kann zusätzlich Vorarbeiten übernehmen – etwa Komponenten aus dem R&I erfassen und Abweichungen je Knoten als Entwurf vorbereiten. Die Bewertung bleibt beim Team.

Wie das in der Praxis aussieht und was die Forschung dazu sagt, beschreibt der Beitrag HAZOP mit KI. Den Funktionsumfang von HAIZOP finden Sie auf der Seite Plattform.