2.2 Méthodes d'analyse : APR, HAZOP, LOPA, nœud-papillon

L'APR (en anglais Preliminary Hazard Analysis, PHA) est l'étape de déblayage initial d'une analyse de risque. Elle vise à recenser sans omission les sources de danger d'un site, sans les coter ni les hiérarchiser dans un premier temps.

Méthode : réunion d'expertise de 1 à 3 jours réunissant exploitant, ingénieurs procédé, HSE et bureau d'études, qui balayent l'installation équipement par équipement, en utilisant une grille de mots-clés inspirée de la norme NF EN 31010 :

• Sources : produits dangereux, énergies (électrique, thermique, pneumatique, hydraulique), équipements sous pression.
• Événements initiateurs : rupture, fuite, perte de confinement, défaillance opérateur, malveillance, événements naturels (inondation, foudre, séisme).
• Effets potentiels : incendie, explosion, dispersion toxique, pollution.
• Cibles : personnel, riverains, environnement, biens matériels, image.

L'APR produit une matrice initiale qui sert ensuite à cibler les zones et scénarios à approfondir par HAZOP. C'est typiquement la méthode utilisée en début de projet, sur des sites neufs ou en réorganisation profonde.

La méthode HAZOP est née chez ICI (Imperial Chemical Industries) dans les années 1960 pour les usines chimiques britanniques. C'est aujourd'hui la méthode standard mondiale pour l'analyse de procédés continus. Elle est codifiée par la norme NF EN 61882.

Principe : balayer systématiquement chaque nœud du P&ID en combinant un paramètre opératoire (débit, pression, température, niveau, composition) et un mot-clé de déviation :

Pour chaque déviation, le groupe d'expertise identifie :

• Les causes possibles.
• Les conséquences (sécurité, qualité, environnement).
• Les barrières existantes (instrumentation, procédure).
• Les recommandations d'amélioration.

Une HAZOP complète sur une unité chimique mobilise typiquement 5 à 10 personnes pendant 5 à 15 jours, animée par un facilitateur qualifié. Le rendu : tableaux structurés intégrés à l'EDD.

La LOPA (analyse des couches de protection) est une méthode semi-quantitative développée par AIChE-CCPS dans les années 1990. Elle complète HAZOP pour les scénarios identifiés comme « préoccupants » et permet de vérifier mathématiquement que le risque résiduel est acceptable après prise en compte de toutes les barrières.

Principe : pour chaque scénario, on multiplie :

• La fréquence de l'événement initiateur (en /an), tirée de bases de données de fiabilité sectorielles ou du retour d'expérience du site.
• La probabilité conditionnelle que les conditions soient réunies (présence opérateur, météo défavorable, etc.).
• Les PFD (Probability of Failure on Demand) de chaque couche de protection indépendante (procédure, instrumentation, SIS, mécanique).

Le résultat — fréquence du scénario par an — est comparé à un critère d'acceptabilité défini par l'entreprise ou imposé par la réglementation (ex : 10⁻⁵/an pour un scénario à 1 décès).

Avantage majeur de LOPA : objectivité par les chiffres, traçabilité, lien direct avec le dimensionnement instrumental. Limite : risque de fausse précision (les PFD sont parfois mal connues, surtout pour les barrières humaines).

Le nœud papillon (bowtie diagram) est une représentation graphique issue de l'industrie pétrolière et chimique, diffusée en France par l'INERIS dans ses rapports Oméga. Il place sur un seul schéma :

• Le nœud central = événement redouté (perte de confinement, rejet, incendie, explosion).
• L'arbre de défaillance à gauche = causes possibles + barrières de prévention.
• L'arbre des conséquences à droite = effets potentiels + barrières de protection.

Avantages :

• Lisibilité exceptionnelle pour la communication avec des non-spécialistes (élus, riverains, journalistes).
• Visualisation directe du « budget barrières » disponibles.
• Pédagogie en formation interne et lors de revues HSE.
• Continuum entre prévention et protection.

Le nœud papillon est devenu un standard de fait dans les études de dangers françaises, et c'est la représentation qui passe le mieux en commission de suivi de site : un élu ou un riverain saisit immédiatement ce que « barrière de prévention » et « barrière de protection » veulent dire quand il les voit de part et d'autre de l'événement redouté. Les rapports Oméga de l'INERIS en fournissent le formalisme.

L'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité), méthode développée par l'aérospatial militaire américain dans les années 1940 (MIL-STD-1629A), est davantage utilisée en fiabilité-maintenance qu'en EDD réglementaire. Mais elle reste un outil complémentaire utile pour les équipements critiques (réacteurs, échangeurs, compresseurs).

Principe : pour chaque équipement, on liste :

• Les modes de défaillance (rupture, fuite, blocage, dérive).
• Les causes de chaque mode.
• Les effets sur le système.
• Une cotation IPR (Indice de Priorité du Risque) = Probabilité × Gravité × Détectabilité.
• Les actions correctives pour réduire l'IPR.

AMDEC est particulièrement adaptée aux SIS (Safety Instrumented Systems) où elle complète la LOPA en analysant la fiabilité matérielle des capteurs, actionneurs et logiques. C'est aussi un outil incontournable du plan de maintenance et du RCM (Reliability-Centered Maintenance).

Aucune méthode unique ne couvre tous les besoins. Les EDD modernes combinent plusieurs méthodes en cascade :

Le choix de la méthode dépend de la nature du procédé, de la phase de cycle de vie, des données disponibles et des compétences en interne. L'INERIS recommande systématiquement une combinaison HAZOP + LOPA + nœud-papillon pour les EDD Seveso seuil haut sur procédés continus, ce qui constitue l'état de l'art en France.