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Bow Tie für Risiko-Analysen

Updates aus der Schweiz

Bow Tie für RisikoAnalysen

Diagramme und Modelle verbessern mentale Prozesse und machen dadurch oft komplexe und im Detail kaum überschaubare Zusammenhänge von Ursache und Wirkung verständlich, sodass Schlussfolgerungen und Vorhersagen einfacher ausgeführt werden können. Die Bow Tie Methode ist ein Modell zur Dokumentation und Bewertung von Risikosituationen.

Februar 2020


Abbildung 1: Darstellung eines Bow Tie Diagramms (Quelle: BOW TIE XP Software, Supplier: CGE RISK MANAGEMENT SOLUTIONS)

Dabei werden sowohl die Ursachen als auch die Folgen in einem Diagramm grafisch dargestellt. Ursprünglich hauptsächlich in der Öl- und Gas-Industrie eingesetzt, erfuhr die Bow Tie Methode aufgrund ihrer schnellen Erlernbarkeit, vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und intuitiven Verständlichkeit als Werkzeug zur Risikokommunikation eine rasche Verbreitung in eine Vielzahl industrieller Branchen wie z.B: Luftfahrt, Medizin, Bergbau, IT-Sicherheit, Chemie uvm. Bow Tie Diagramme sind dabei ein geeignetes visuelles Instrument, um den Überblick über Praktiken des Risikomanagements zu behalten.

Ein Bow Tie Diagramm entsteht durch die Verbindung zweier etablierter Risikoanalysewerkzeuge, nämlich Fehler- und Ereignisbaum. Fehlerbäume zeigen alle Möglichkeiten auf, wie es zu einem Ereignis kommen kann. Ereignisbäume funktionieren umgekehrt, sie beginnen mit einem einzelnen Ereignis und modellieren welche Konsequenzen sich daraus ergeben können. Im Bow Tie, ähnlich wie bei der Beschreibung eines HAZOP Szenarios, werden Fehler- und Ereignisbaum addiert, sodass im Diagramm Ursachen und Konsequenzen um ein betreffendes zentrales Ereignis dargestellt werden (siehe Abbildung 1).

Im Bow Tie Diagramm wird das Barrieren-Konzept angewendet. Dieses Konzept wurde in den 80er Jahren mit der Einführung der Schweizer Käse-Metapher von James Reason populär gemacht. Die Vernunft sagt, dass jedes Unternehmen Gefahren hat. Die Gefahren sind normalerweise in einem Prozess zur Wertschöpfung eingebettet. Wenn die Gefahr entfernt würde, hätte dies beträchtlichen wirtschaftlichen Schaden zur Folge. In den meisten Chemieunternehmen besteht die Gefahr in der Gewinnung von hochwertigen Chemikalien mit giftigen oder entzündlichen Eigenschaften. Wenn die Kontrolle über den Prozess verloren geht, entstehen höchst wahrscheinlich Verluste von Menschenleben, Eigentum, Reputation oder Schäden an der Umwelt. Um zu vermeiden, dass die Gefahr Verluste oder Schäden verursacht, kann eine Organisation Barrieren einführen. Sie werden manchmal «Kontrollen» oder auch «Sicherheitsmassnahmen» genannt. Diese Barrieren umfassen alle Arten von Massnahmen, sowohl technische als auch organisatorische, die den Kontrollverlust (Wahrscheinlichkeit) oder Schaden reduzieren. In einem Bow Tie Diagramm wird eben jenes Barrieren-Konzept als grafische Unterbrechung auf der Verbindungslinie von Ursache und Wirkung dargestellt. Durch die klare räumliche Trennung der einzelnen Elemente und insbesondere von präventiven und reaktiven Barrieren, oder Massnahmen, wird ein strukturierteres Denken gefördert und zudem das Verständnis für das Risiko und die Zusammenhänge erleichtert.

Die Erstellung von Bow Tie Diagrammen kann grundsätzlich für zwei Anwendungsfälle erfolgen. Erster kann dabei die Übertragung von bereits identifizierten Hoch-Risiko-Szenarien aus einer bestehenden Risikoanalyse sein (z.B. eine Risikostudie mittels HAZOP), welche durch das Diagramm übersichtlich und leicht verständlich kommuniziert werden können, um risikobasierte Entscheidungen durch das Management zu treffen. Auch wird ersichtlich, wenn mehrere Ursachen zum gleichen Ereignis führen und somit die Eintrittswahrscheinlichkeit erhöhen. Zweiter Anwendungsfall kann eine unmittelbar im Team durchgeführte Risikobewertung von einfachen Prozessschritten oder Arbeitsabläufen sein. Dabei können durch die visuelle Darstellung der Gefahr und der vorhandenen Barrieren sowohl Aufmerksamkeit und Initiative, als auch Kreativität und Akzeptanz durch die einzelnen Team-Mitglieder gefördert werden. Die Dokumentation kann mit einfachsten Mitteln in selbst erzeugten Diagrammen (zum Beispiel Papierform oder Excel Spreadsheet) erfolgen. Alternativ können Bow Ties mittels Unterstützung durch spezielle Software erstellt werden, welche zudem Möglichkeiten bietet eine Vielzahl von Informationen im Hintergrund mit abzulegen und bei Bedarf ein- oder auszublenden.

Der zeitliche Aufwand für den Einsatz der Bow Tie Methode hängt im Wesentlichen von der Komplexität und der Detailtiefe der erwarteten Ergebnisse ab. Die Identifikation des Risikos kann mit Hilfe der Bow Tie-Analyse mit einem relativ geringen Zeitaufwand durchgeführt werden. Für eine quantitative Risikobewertung hingegen ist der Zeitaufwand für die Durchführung deutlich höher, da hier auch der Datenbedarf größer ist. Bow Tie Diagramme können durch 8 wesentliche Elemente erstellt werden, deren empfohlene Schrittfolge bis hin zum fertigen Diagramm im Folgenden beschrieben wird (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: Beschreibung der Elemente im Bow Tie Diagramm

  • Definiert den Kontext und Umfang des Bow Tie Diagramms
  • Definiert den Kontext und Umfang des Bow Tie Diagramms
  • Kann Schaden verursachen, wenn die Kontrolle darüber verloren wird

  • Beschreibt den Zeitpunkt des Kontrollverlusts über den gewünschten Zustand
  • Geschieht bevor Schaden eintritt und kann möglicherweise noch gerettet werden
  • Hazards können mehrere Top Events aufweisen

  • Ist eine mögliche Ursache für den Top Event
  • Sollte direkt und unabhängig zum Top Event führen
  • Ist kein Versagen einer Sicherheitseinrichtung

  • Ist eine gefährliche Folge des Top Events
  • Führt direkt zum Verlust oder Schaden
  • Beschreibt wie der Schaden eintritt

  • Ist eine Massnahme, um die Ursache (Threat) zu vermeiden oder den Eintritt des Top Events zu verhindern
  • Eine Barriere umfasst eine Komponente zur Erkennung, Entscheidung und Ausführung
  • Kann eine technische oder organisatorische Lösung oder eine Kombination beider sein

  • Beschreibt eine Massnahme, um die Folgen des Top Events zu vermeiden oder abzumildern
  • Eine Barriere umfasst eine Komponente zur Erkennung, Entscheidung und Ausführung
  • Kann eine technische oder organisatorische Lösung oder eine Kombination beider sein
  • Schwierig nachweisbar in ihrer Wirksamkeit, aufgrund oft vager Vorhersagen des tatsächlichen Ereignisverlaufs und des Schadensausmasses

  • Ist ein Zustand, der eine Barriere schwächt oder unwirksam macht
  • Sollte realistischen Gegebenheiten entsprechen und sich auf besonders kritische Barrieren beschränken

  • Verhindert das Eintreten des Degradation Factors
  • Beschreibt eine Massnahme zum Erhalt der Verfügbarkeit der kritischen Barriere

Wie auch bei anderen Werkzeugen zur Risikobewertung können durch Anwendung nützlicher Regeln und Richtlinien die Qualität und die Aussagekraft des Bow Tie Diagramms adäquat gehalten werden. So intuitiv der Aufbau des Diagramms und die Erarbeitung von Ursachen, Konsequenzen und Massnahmen erscheinen mag, so insbesondere zu beachten, dass eine klare Unterscheidung zwischen Top Events und Barrieren erfolgen muss. Ein versagendes Sicherheitssystem stellt keinen Top Event dar. Stattdessen muss das Sicherheitssystem als Schwelle eingefügt werden, zu der wiederum ein Degradationsfaktor (Eskalationsfaktor) hinzugefügt werden kann, der diese Massnahme in ihrer Wirksamkeit oder Zuverlässigkeit einschränken kann. Dies stellt einen besonderen Unterschied zu Fehler- und Ereignisbäumen dar, bei denen diese Unterscheidung nicht vorgenommen wird. Generell sollte vermieden werden, die Informationen zu doppeln und Massnahmen sowohl als Barriere als auch als Fehlermechanismus einzusetzen. Es gilt zu berücksichtigen, dass Bow Tie-Diagramme durch ihre Beschränkung auf die grafische Darstellung ohne Rücksicht auf den dynamischen Aspekt realer Systeme begrenzt bleiben. Sobald neue relevante Informationen existieren, sollte das Bow Tie-Diagramm daher aktualisiert oder konkretisiert werden.

Für jedes Szenario wird ein eigenes Bow Tie Diagramm erstellt, welches ausschließlich lineare Abhängigkeiten beinhaltet, weshalb die komplexen nichtlinearen Ursache-Wirkungs-Prinzipien aus der Realität nur eingeschränkt abgebildet werden können, da jede Wirkung auch oft auch eine Ursache für andere Top-Events bilden kann. Jedoch ist es mittels Software-Unterstützung möglich die sonst lineare Ursache-Wirkungs-Darstellung auf komplexere übergreifende Zusammenhänge mehrerer Bow Tie-Diagramme, also Szenarien, durch Verlinkung zu erweitern. Zudem können mittels Software Unterstützung fortgeschrittene Merkmale und Details in das Bow Tie Diagramm eingebettet werden wie z.B. die Elemente spezifischer Kategorien zuweisen, Risikobewertungen mittels einer selbst-definierten Risikomatrix durchführen, Massnahmen und Aktionen zu planen und quantitative Kenndaten für Zuverlässigkeit von Barrieren und Eintrittswahrscheinlichkeiten der Ursachen mit aufzutragen. Beispielhaft sei hier die Software «Bow Tie XP» erwähnt, welche über TÜV SÜD Schweiz Process Safety oder direkt von unserem Partner und Software-Hersteller CGE Risk Management Solutions bezogen werden kann. Unverbindliche und kostenlose «Trial-Versionen» können auf Anfrage durch uns bereitgestellt werden.

TÜV SÜD Schweiz Process Safety bietet Ihnen die zudem die Möglichkeit für Kurz- und Intensiv-Trainings zum Erlernen der Bow Tie Methode und Basistrainings in der Benutzung der Software Bow TieXP, als auch die Anwendung der Bow Tie Methode für Ihre Risikostudien.

Visualisieren Sie Ihr Risiko, verwalten Sie Ihre Sicherheitsbarrieren und treffen Sie risikobasierte Entscheidungen.

Autor:

Dr. Tobias Lorenz

[email protected]

Unser Partner:

https://www.cgerisk.com/

 

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