好HGL安全系統(tǒng)工程--第二章系統(tǒng)安全分析138張.ppt

第二章 系統(tǒng)安全分析,(1) 可能出現(xiàn)的初始的、誘發(fā)的及直接引起事故的各種危險因素及其相互關系 (2) 與系統(tǒng)有關的環(huán)境條件、設備、人員及其他有關因素 (3)利用適當?shù)脑O備、規(guī)程、工藝或材料控制或根除某種特殊危險因素的措施 (4) 對可能出現(xiàn)的危險因素的控制措施及實施的最優(yōu)方法 (5) 對不能根除的危險因素失去控制或減少控制可能出現(xiàn)的后果 (6) 危險因素一旦失去控制 ，為防止傷害和損害的安全防護措施,系統(tǒng)安全分析是從安全角度對系統(tǒng)中的危險因素進行分析，主要分析導致系統(tǒng)故障或事故的各種因素及其相關關系。,1.系統(tǒng)安全分析的內容,系統(tǒng)安全分析,調查與分析,系統(tǒng)安全分析方法有許多種，這些方法可以按實行分析過程的相對時間進行分類，也可按分析的對象、內容進行分類。按數(shù)理方法，可分為定性分析和定量分析，按邏輯法，可分為歸納分析和演繹分析。,2.系統(tǒng)安全分析的方法,常用的系統(tǒng)安全分析方法,安全檢查表法 預先危險性分析 事件樹分析 事故樹分析 故障類型和影響分析 危險性和可操作性研究 因果分析,一、安全檢查,運用常規(guī)、例行的安全管理工作及時發(fā)現(xiàn)不安全狀態(tài)及不安全行為的有效途徑，也是消除事故隱患、防止傷亡事故發(fā)生的重要手段。,安全檢查的性質,普遍檢查 專業(yè)性檢查 季節(jié)性檢查,查思想 查管理 查隱患 查事故處理,安全檢查的內容,二、安全檢查表,根據(jù)有關安全規(guī)范、標準、制度及其他系統(tǒng)分析方法分析的結果，系統(tǒng)地對一個生產(chǎn)系統(tǒng)或設備進行科學的分析，找出各種不安全因素，依據(jù)檢查項目把找出不安全因素以問題清單的形式制成表，以便于實施檢查和安全管理。,安全檢查表的形式,安全檢查表的基本格式,安全檢查表,定性安全檢查表 列出檢查要點逐項檢查， 檢查結果以“對” “否”表示，不能量化；,基本類型,否決型檢查 給一些特別重要的檢查要點作出標記，即具一票否決,半定量檢查表 給每個檢查要點賦以分值，檢查結果以總分表示，有了量的概念，可比性 缺點：要點的準確賦值較困難，且個別突出的危險不能充分表現(xiàn),安全檢查表,總體的要求,不論何種形式的檢查表 內容必須全面，以避免遺漏主要的潛在危險。 要重點突出，簡明扼要，否則易掩蓋主要危險，分散注意力，反而使評價不確切。 為此，重要的檢查條款可作出標記，以便認真查對。,有關標準、規(guī)程、規(guī)范及規(guī)定 國內外事故案例、本單位的經(jīng)驗 系統(tǒng)分析確定的危險部位及防范措施 研究成果,編制的主要依據(jù),安全檢查表,編制方法,首先要確定檢查對象與目的 剖切系統(tǒng) 分析可能的危險性 檢查要點,安全檢查表分類,消防工程中的安全檢查表,設計用安全檢查表 廠級安全檢查表 車間級安全檢查表 工段及崗位級安全檢查表 專業(yè)性安全檢查表 事故分析檢查表,安全檢查表應用于防火檢查工作時稱為防火檢查表,應用于建筑設計防火審核工作時稱為建審檢查表。,安全檢查表分類1,（一）設計用安全檢查表,消防監(jiān)督工作中設計用安全檢查表可供建審部門在實施建筑設計防火審核時使用，也可供建筑工程設計人員進行防火設計時自查使用。,設計安全檢查表,格式,安全檢查表分類1,設計用安全檢查表,高層民用建筑設計防火審核表 該表中的檢查分類項目根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范的章節(jié)可編入： 總平面布局和平面布置 防火、防煙分區(qū) 建筑構造 安全疏散和消防電梯 消防給水和固定滅火裝置 防煙、排煙和通風、空氣調節(jié) 電氣 室內裝修,檢查分類項目（舉列）,設計用安全檢查表例,某公安消防總隊編制的建筑工程消防驗收記錄表（摘錄）,安全檢查表分類2,（二）廠級安全檢查表,廠級安全檢查表在防火工作中，供公安消防監(jiān)督機構對管轄單位進行防火監(jiān)督檢查時使用，也可供社會上各單位內部防火自查使用。,廠防火安全檢查表,格式,安全檢查表分類2,廠間級安全檢查表,美國保險協(xié)會化工廠安全檢查表中檢查分類項目大致包括九個方面：工廠位置，廠區(qū)平面布置，構筑物，物質，工藝流程，單元操作及貯運，安全操作，設備，防災計劃。,日本自治省消防廳以石油聯(lián)合企業(yè)為診斷對象，編制了聯(lián)合企業(yè)防災診斷表即廠級安全檢查表，包括六個方面：建廠條件，工藝流程的安全性；設施的安全性，防災設備，防災活動，防災管理。,上海市公安消防總隊編制的相當于廠級的防火監(jiān)督檢查記錄表，此表共分為六個部分：消防基本情況檢查，建筑防火檢查，用電、用火安全檢查，易燃易爆化學物品安全檢查，消防設施檢查，建筑工地安全檢查。,檢查分類項目,廠級安全檢查表例,上海市公安消防總隊編制的相當于廠級的防火監(jiān)督檢查記錄表（摘錄）,安全檢查表分類3,（三）車間級安全檢查表,車間為工廠的下屬單位.車間級安全檢查表在消防監(jiān)督工作中可供消防消防監(jiān)機關防火部門對管轄單位重點車間進行抽查時使用,也可用于工廠消防保衛(wèi)部門對車的巡回防火檢查或車間的自查。,參照廠級安全檢查表的格式,格式,檢查分類項目,主要包括工藝安全、設備布置、安全通道、通風照明、安全標志、消防設施及操作管理等。,車間級安全檢查表,某 化工廠油庫安全檢查表,安全檢查表分類4,（四）工段及崗位安全檢查表,工段及崗位為車間的下屬單位。工段及崗位級安全檢查表在消防監(jiān)督工作中可供消防監(jiān)督機關防火部門對管轄單位重點部位進行抽查時使用，也可用工廠消防保衛(wèi)部門對廠內重點部位的巡回防火檢查，還可以于車間對工段或崗位的日常防火檢查及教育。,參照廠級安全檢查表的格式,格式,檢查內容,應發(fā)揮操作人員的主觀能動性，檢查內容應根據(jù)具體操作規(guī)程、異常情況處理措施及崗位責任制等進行編制。,工段及崗位級安全檢查表,合成鹽酸工段安全檢查表,安全檢查表分類5,（五）專業(yè)性安全檢查表,專業(yè)性檢查表在消防監(jiān)督工作中可供消防監(jiān)督機關防火部門對管轄地區(qū)及單位進行某種專業(yè)性防火檢查時使用，例如農(nóng)村秋收或夏收的防火檢查、民用液化氣的防火檢查、滅火器材的檢查驗收等。各級勞動保護部門對鍋爐、壓力容器、氣瓶的安全監(jiān)察工作。,格式應根據(jù)實際的具體情況來編制,格式,氣柜安全評價檢查表,專業(yè)性安全檢查表,安全檢查表分類6,（六）事故分析檢查表,對某些災害性大或是較經(jīng)常、重復發(fā)生的事故或系統(tǒng)故障，可編制事故（故障）分析檢查表，找出導致事故（故障）發(fā)生的原因，以便有的放矢地采取措施進行預防。,安全檢查表實例,羊坊北加油站安全評價,概況 基本情況 主要危險因素、有害因素辯識 評價方法的選擇和評價單元的劃分 安全評價現(xiàn)場檢查表 分析評價,評價方法的選擇,安全檢查表,評價單元的劃分,安全管理 站址的選擇和總平面布局加油工藝及設施的安全 電氣裝置安全 消防設施安全,安全檢查表實例,羊坊北加油站消防設施安全評價,注：檢查表中的具體條目根據(jù)汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范 (GB501562002)的要求制定，類別欄標注“A”的，屬否決項；類別欄標注“B”的，屬非否決項。,安全檢查表實例,廣州地鐵五號線安全預評價,安全檢查表,消防系統(tǒng) 輔助設施及車站建筑 供電系統(tǒng) 通風/空調系統(tǒng) 給/排水系統(tǒng) 通訊/信號及監(jiān)控系統(tǒng),根據(jù)國家及行業(yè)有關安全法規(guī)、標準的要求，利用安全檢查表對以上幾大系統(tǒng)可能出現(xiàn)的危險有害因素進行了分析，提出了相應的對策措施和建議。,廣州地鐵五號線消防安全檢查表,安全檢查表實例,安全檢查表的優(yōu)點,優(yōu)點,能夠集中對檢查對象熟悉的人員，在集思廣益的基礎上，可編制出比較系統(tǒng)和完整的安全檢查表，檢查時可避免漏檢。 可實現(xiàn)安全檢查工作的標準化和規(guī)范化。 可做到有法可依、依法檢查、避免檢查的隨意性和檢查失誤。 檢查內容要點欄目用提問的方式，并回答是否符合安全，給人印象深刻，可起到安全教育的作用。 安全檢查表的方法可和生產(chǎn)責任制相結合。 方法簡明易懂，容易掌握，便于推廣應用。,三、事件樹（ETA）,事件樹分析法是一種時序邏輯的事故分析方法.它是按照事故的發(fā)展順序分成階段，從初始事件開始，一步一步地進行分析,每一步都從成功和失敗兩種可能后果考慮，直到最終結果為止，所分析的情況用樹狀圖表示，故叫事件樹。,初因事件A,環(huán)節(jié)事件B 成功,環(huán)節(jié)事件B 失敗,環(huán)節(jié)事件C 成功,環(huán)節(jié)事件C 失敗,成功or失?。?形式,事件樹分析的基本程序,（1）確定系統(tǒng)及其構成因素 也就是明確所要分析的對象和范圍，找出系統(tǒng)的組成要素（子系統(tǒng)）， 以便展開分析。通常根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生事故的各種條件來確定構成系統(tǒng)的組成要素,包括人的因素,機器設備和元件的因素,物質材料的因素以及環(huán)境條件因素等。 （2）繪制事件樹圖 根據(jù)各要素的因果關系及成功與失敗的兩種狀態(tài)（根據(jù)需要也可有兩種以上的分支狀態(tài)），從系統(tǒng)的起始狀態(tài)或誘發(fā)事件開始，按照系統(tǒng)構成要素的排列次序，從左向右逐步編制與展開事件樹。,（3）事件樹的定性分析 事過事件樹圖可以直觀地定性看出有哪些因素導致了事故的發(fā)生，還可以看出事故發(fā)展進程中各種因素的先后影響影響順序，由此確定防止事故發(fā)展的措施，預防事故的發(fā)生。 （4）事件樹定量分析 根據(jù)需要，可標示出各節(jié)點的成功與失敗的概率值，進行定量計算，求出因失敗而造成的事故的“發(fā)生概率”。,事件樹分析的基本程序,事件樹(ETA)舉例,設有一泵和兩個串聯(lián)閥門組成的物料輸送系統(tǒng)（如圖所示）。物料沿箭頭方向順序經(jīng)過泵A、閥門B和閥門C。 （1）編制該系統(tǒng)的事件樹 （2）設泵A、閥門B和閥門C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9，,泵A正常,泵A失效,PA2,閥門B正常,PA1,閥門B失效,閥門c正常,閥門c失效,成功,失效,失效,失效,PB1,PB2,PC1,PC2,成功概率,Ps=PA1PB2Pc2=0.950.90.9=0.7695,失效概率,事件樹(ETA)舉例,例2 設有一臺泵和兩個并聯(lián)的閥門所組成的物料輸送系統(tǒng)，圖中A代表泵，閥門C是 閥門B的備用閥。 只有當閥門B失敗時，C才開始工作。假設泵A、閥門B和閥門C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9， （1）編制事件樹 （2）計算這個系統(tǒng)成功的概率,泵A正常,泵A失效,PA2,閥門B正常,PA1,閥門B失效,成功,失效,PB1,PB2,成功概率,失效概率,建筑結構火災風險評價,風險,破壞概率,后果,火災引起結構失效的過程： 火災引起的建筑物坍塌是一系列連鎖現(xiàn)象作用的結果，首先是火災的發(fā)生；其次是火災發(fā)生后能夠成長為全面發(fā)展的火災；最后是造成建筑物的坍塌。因此，對于火災中的結構失效來說應滿足兩種條件： （1）存在充分發(fā)展的火災； （2）在火災下必須導致結構的失效。,火災引起結構的失效概率,火災引起結構的失效概率,（1）,根據(jù)條件概率，得出：,（3）,（2）,又有：,結合（1）、（2）式得出：,火災引起結構的失效概率,火災引起結構的失效概率,火災發(fā)生的概率,火災不受控制的概率,火災下的結構破壞概率,統(tǒng)計數(shù)據(jù),事件樹分析,概率模型,火災不受控制的概率Pfail,火災發(fā)展分為三個階段： 第1階段是指火災處于初始發(fā)展階段，房間內熱釋放速率相對較小，此時可利用滅火器或自動水噴淋撲滅火災。 第2階段是指火災已展到一定的階段，此時室內的滅火器和水噴淋系統(tǒng)已經(jīng)不能將火災有效地撲滅，必須利用消火栓進行滅火。 第3階段是指火災超出階段2進入全面發(fā)展階段。這個階段火勢發(fā)展較快，并很有可能發(fā)生轟燃。,事件樹分析,三方面影響： 1)火災探測報警系 統(tǒng)能否及時發(fā)現(xiàn)火 災； 2)自動水噴淋系統(tǒng) 滅火是否成功； 3)滅火器是否有效 滅火。,階段1火災成長概率,階段2火災成長概率,二方面影響： 1)排煙設備能否有效啟動； 2)室內消火栓能否有效滅火。,消防隊及時有效撲救火災概率,能否有充足的消防隊員與設備滿足救火要求 消防隊能否及時趕到火災現(xiàn)場 能否正確判斷火情與有效指揮 消防隊能否及時撲滅火災,階段3火災成長概率,階段3火災成長概率,事件樹（ETA）,事件樹分析時，在事件樹上只有兩種可能狀態(tài)成功或失敗，不考慮某一局部具體的故障情節(jié)。 根據(jù)系統(tǒng)中各個要素（事件）的故障率，可以概略的估計出不希望事件的發(fā)生概率。 是一種動態(tài)分析過程，能通過事件樹的分析可以看出系統(tǒng)變化的過程。 該方法也可以對已發(fā)生的事故進行原因分析。,事件樹分析的小結,四、事故樹（FTA）,事故樹分析又稱為故障樹分析，是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法。它是從要分析的特定事故或故障開始（頂上事件），層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因，即故障樹的底事件為止。,能對各種系統(tǒng)的危險性進行識別分析，找出事故發(fā)展的基本原因，同時提示出事故的潛在原因。 既適用于定性分析，又能進行定量分析。 具有簡明、形象化的特點，體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預測性。,特點,事故樹（FTA）,1、數(shù)學基礎 2、事故樹的編制 3、定性分析 4、定量分析 5、基本事件的重要度分析,主要內容,1.數(shù)學基礎,(1)集：從最普遍的意義上說，集就是具有某種共同可識別特點的元素的一個組合。這些共同特點使之能夠區(qū)別于他類事物。 （2）并集 把集合A的元素和集合B的元素合并在一起，這些元素的全體構成的集合叫做A與B的并集，記為AB或AB。 若A與B有公共元素，則公共元素在并集中只出現(xiàn)一次。 例 若A=a、b、c、d； B=c、d、e、f； AB= a、b、c、d、e、f。,基本概念,事故樹（FTA）,（3）交集 兩個集合A與B的交集是兩個集合的公共元素所構成的集合，記為AB或AB。 根據(jù)定義，交是可以交換的，即AB=BA 例若 A=a、b、c、d； B=c、d、e； 則AB=c、d （4）補集 在整個集合（）中集合A的補集為一個不屬于A集的所有元素的集。補集又稱余，記為A或A。,基本概念,數(shù)學基礎,事故樹（FTA）,布爾代數(shù)用于集的運算，與普通代數(shù)運算法則不同。它可用于事故樹分析，布爾代數(shù)可以幫助我們將事件表達為一些基本事件的組合。將系統(tǒng)失效表達為基本元件失效的組合。演算這些方程即可求出導致系統(tǒng)失效的元件失效組合（即最小割集），進而根據(jù)元件失效概率，計算出系統(tǒng)失效的概率。 布爾代數(shù)規(guī)則如下（X、Y代表兩個集合）： （1）交換律 XY=YX XY=YX （2）結合律 X（YZ）=（XY）Z X（YZ）=（XY）Z （3）吸收律 X（XY）=X X（XY）=X,布爾代數(shù)規(guī)則,數(shù)學基礎,事故樹（FTA）,布爾代數(shù)規(guī)則,數(shù)學基礎,事故樹（FTA）,（4）互補律 XX=1 XX=（表示空集） （5）冪等律 XX=X XX=X,（7）狄摩根定律 （XY）=XY （XY）=XY （8）對合律 （X）= X （9）重疊律 XXY= XY=YYX,（X1X3X5）(X2+X5)X3+X4=?,（6）分配律 X（YZ）=XYXZ X（YZ）=（XY）（XZ）,事故樹是由各種事件符號和邏輯門組成的，事件之間的邏輯關系用邏輯門表示。這些符號可分邏輯符號、事件符號等。,事故樹的符號及意義,事故樹的編制,（1） 事件符號 矩形符號：代表頂上事件或中間事件，見圖（a），是通過邏輯門作用的、由一個或多個原因而導致的事件。 圓形符號：代表基本事件，見圖（b）。表示不要求進一步展開的基本引發(fā)事故的事件。 屋形符號：代表正常事件，見圖（c）。即系統(tǒng)在正常狀態(tài)下發(fā)揮正常功能的事件。,事故樹（FTA）,(a),(b),(c),事故樹的符號及意義,事故樹的編制,菱形符號：代表省略事件，見圖（d）。因該事件影響不大或因情報不足，因而沒有進一步展開的故障事件。 橢圓形符號：代表條件事件，見圖（e）。表示施加于任何邏輯門的條件或限制。,事故樹（FTA）,(d),(e),(2) 轉移符號 轉入符號，見圖（a） 轉出符號，見圖（b）,（a）,（b）,故障樹的符號及意義,事故樹的編制,（3）邏輯門及其符號 邏輯門是連接各事件并表示其邏輯關系的符號。 與門(圖a) 或門(圖b) 非門(圖c) 特殊門：分為表決門，異或門，禁門，條件與門，條件或門。,事故樹（FTA）,（a）,（ b）,c,特殊門：條件與門、條件或門、表決門、異或門、禁門5種。,事故樹的編制,事故樹的符號及意義,事故樹（FTA）,1.準備階段：確定系統(tǒng)、熟悉系統(tǒng)、調查系統(tǒng),事故樹的編制,編制步驟,事故樹（FTA）,熟悉系統(tǒng) 這是事故樹分析的基礎和依據(jù)。要求熟悉系統(tǒng)的整個情況，包括系統(tǒng)性能、運行情況、操作情況、環(huán)境情況等，必要時畫出生產(chǎn)流程圖及布置圖。,確定系統(tǒng) 對于工業(yè)企業(yè)的防火安全，通常把火災危害性較大、火災事故發(fā)生頻率較高的某一生產(chǎn)裝置或作業(yè)場所確定為所要分析的系統(tǒng)。在分析過程中，合理地處理好所要分析系統(tǒng)與外界環(huán)境及其邊界條件，確定要分析系統(tǒng)的范圍，明確影響系統(tǒng)安全的主要因素。,事故樹的編制,編制步驟,事故樹（FTA）,調查系統(tǒng)發(fā)生的事故 收集、調查所分析系統(tǒng)曾經(jīng)發(fā)生和將來有可能發(fā)生的事故，同時還要收集、調查本單位與單位、國內與國外同類系統(tǒng)曾發(fā)生過的所有事故。,1.準備階段：確定系統(tǒng)、熟悉系統(tǒng)、調查系統(tǒng),2.事故樹的編制,確定頂上事件 頂上事件是不希望發(fā)生的事件（事故或故障），它們是分析的對象。頂上事件的確定是以事故調查報告為基礎，分析其損失大小和事故頻率，選擇易于發(fā)生且后果嚴重的事故作為事故樹上頂上事件。,事故樹的編制,編制步驟,事故樹（FTA）,2.事故樹的編制,調查與頂事件有關的所有原因事件 從人、機、環(huán)境和信息等方面調查與事故樹頂事件有關的所有事故原因，確定事故原因并進行影響分析。,編制事故樹,按建樹原則，從頂上事件起，一層一層往下分析各自的直接原因事件，根據(jù)彼此間的邏輯關系，用邏輯門連接上下層事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的邏輯樹形圖，即故故樹圖。,3、簡化事故樹（用布爾代數(shù)法） 4、事故樹的定性分析：求出最小割集和最小徑集、確定基本事件的結構重要度大小。根據(jù)定性分析的結論，按輕重緩急分別采取相應措施。 5、事故樹的定量分析：確定基本事件的故障率和失誤率，并計算其發(fā)生的概率，求出頂上事件發(fā)生的概率。同時對各基本事件進行概率重要度分析和臨界度分析。 6、事故樹分析結果的總結與應用：制定安全對策。,事故樹的編制,編制步驟,事故樹（FTA）,事故樹的編制,編制步驟,事故樹（FTA）,事故樹的編制,建樹舉例,居民家庭煤氣爆炸事故,事故樹（FTA）,事故樹的編制,建樹舉例,車床絞頭發(fā)傷害事故,車床 旋轉,長發(fā)落下,長發(fā)與旋轉部位接觸,長發(fā)未在帽內,留有 長發(fā),未帶 防護帽,長發(fā)未放 在帽內,事故樹（FTA）,從腳手架上墜落死亡,腳手架墜落死亡事故原因分析,事故樹（FTA）,禁門,布爾代數(shù)法 行列法,FTA-最小割集,導致頂上事件發(fā)生的基本事件的集合，也就是說,事故樹中,一組基本事件能夠引起頂上事件發(fā)生，這組基本事件就稱為割集。,割集,最小割集,導致頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。,最小割集的求法,事故樹（FTA）,最小割集之求法一,布爾代數(shù)法,根據(jù)布爾代數(shù)運算及化簡法則來進行，實踐表明，事故樹經(jīng)過化簡得到若干交集，每個交集實際就是一個最小割集。,T =X1 M X2 =X1 (X1X3) X2 （分配律） =X1 X1X2 X1X3X2（冪等律） =X1 X2 X1X3X2（吸收律） =X1 X2,等效事故樹,事故樹（FTA）,最小割集之求法二,行列法,依據(jù)：與門使割集的大?。锤罴瘍劝幕臼录臄?shù)量）增加，而不增加割集的數(shù)量；或門使割集的數(shù)量增加，而不增加割集的大?。床辉黾痈罴瘍鹊幕臼录?shù)目）,方法：首先從頂上事件開始，用下一層事件代替上一層事件，把與門連接的事件橫向列出，把或門連接的事件縱向排開。這樣逐層向下直到各基本事件，列出若干行，最后再用布爾代數(shù)化簡,事故樹（FTA）,舉例,T=G1G2 =（X1G3）(G4+X4） = （X1X3X5）(G5X3+X4） = （X1X3X5）(X2+X5)X3+X4 =X1X2X3+X1X3X5+X1X4+X2X3X5+X3X5+X3X4X5 = X1X2X3 +X1X4 +X3X5,事故樹（FTA）,所以最小割集為：X1,X2,X3X1,X4X3,X5,等效事故樹,最小割集為X1,X2,X3X1,X4X3,X5,事故樹（FTA）,最小割集與基本事件是用與門連接，而頂上事件T與最小割集是或門連接。,求取最小徑集是利用它與最小割集的對偶性，首先作出與事故樹對偶的成功樹。也就是把原來事故樹的與門換成或門，或門換成與門，各類事件發(fā)生換成不發(fā)生，然后利用上面介紹的方法即行列或布爾代數(shù)化簡法，求出成功樹的最小割集，就是原故障樹的最小徑集。,FTA-最小徑集,某些基本事件的集合不發(fā)生，則頂上事件也不發(fā)生，把這組基本事件的集合稱為徑集。,徑集,最小徑集,使頂上事件不發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。,最小徑集的求法,事故樹（FTA）,事故樹對偶的成功樹,邏輯門的改畫,事故樹對偶的成功樹,（a)事故樹舉列,（b)成功樹（防火對策樹）舉例,舉例,T=A+B =X1C+X3X4 =X1(X2+X3) +X3X4 =X1X2+X1X3+X3X4,事故樹（FTA）,成功樹有三個個最小割集,對應事故樹的三個最小徑集: X1,X2X1,X3X3,X4,用最小徑集表示的事故樹結構式為: T=(X1+X2)(X1+X3)(X3+X4),T,事故樹,等效事故樹,最小徑集為X1,X2X1,X3X3,X4,事故樹（FTA）,最小徑集與基本事件是用或門連接，而頂上事件T與最小徑集是與門連接。,最小割集和最小徑集在事故樹分析中的作用,最小割集的作用,表示系統(tǒng)的危險性 最小割集的定義明確指出，每一個最小割集都表示頂事件發(fā)生的一種可能，事故樹中有幾個最小割集，頂事件發(fā)生就有幾種可能。從這個意義上講，最小割集越多，系統(tǒng)的危險性越大。,表示頂事件發(fā)生的原因組合 事故樹頂事件的發(fā)生必然是某個最小割集中基本事件同時發(fā)生的結果。一旦發(fā)生事故，就可以方便地知道所有可能發(fā)生事故的途徑，并可以逐步排除非本次事故的最小割集，而較快地查出本次事故的最小割集，及導致本次事故的基本事件的組合。,最小割集和最小徑集在事故樹分析中的作用,最小割集的作用,為降低系統(tǒng)的危險性提出控制方向和預防措施 每一個最小割集都代表了一種事故模式。由事故樹的最小割集可以直觀地判斷哪種事故模式最危險，哪種次之，哪種可以忽略，以及如何采取措施使事故發(fā)生概率下降。,利用最小割集可以判定事故樹中基本事件的結構重要度和方便地計算頂事件發(fā)生的概率,最小割集和最小徑集在事故樹分析中的作用,最小徑集的作用,表示系統(tǒng)的安全性 最小徑集表明，一個最小徑集中所包括的基本事件都不發(fā)生，就可以防止頂事件發(fā)生?？梢?，每一個最小徑集都是保證事故樹頂事件不發(fā)生的條件，是采取預防措施，防止發(fā)生事故的一個途徑。,選取確保系統(tǒng)安全的最佳方案 每一個最小徑集都是防止頂事件發(fā)生的一個方案，可以根據(jù)最小徑集中所包括的基本事件個數(shù)的多少、技術上的難易程度、耗費的時間以及投入的資金數(shù)量，來選擇最經(jīng)濟、最有效的控制事故的方案。,利用最小徑集同樣可以判定事故樹基本事件的結構重要度和方便地計算頂事件發(fā)生的概率,FTA-結構重要度,結構重要度,結構重要度分析法,即在不考慮各基本事件的發(fā)生概率或假定各基本事件的發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度，一般用I(i)表示?；臼录Y構重要度越大，它對頂上事件的影響程度就越大，反之亦然。,是從事故樹結構上分析各基本事件的重要程度,利用最小割集或最小徑集判斷系數(shù)大小 最小割集或最小徑集排列法 簡易算法 近似計算公式,FTA-結構重要度,最小割集或徑集排列法,例如：某事故樹有三個最小割集： K1= X1，X2，X3 K2= X1，X3，X4 K3= X1，X4，X5 結構重要度：,事故樹（FTA）,當最小割（徑）集中只包含一個基本事件，則該基本事件的結構重要度最大。 僅出現(xiàn)在同一個最小割（徑）集中的所有基本事件結構重要系數(shù)相等。 當最小割集中基本事件的個數(shù)相等時，在最小割集中重復出現(xiàn)的次數(shù)越多的基本事件的結構重要度就越大。,最小割集或徑集排列法,FTA-結構重要度,兩個基本事件出現(xiàn)在基本事件個數(shù)不等的若干個最小割集中，其結構重要系數(shù)依下列情況而定。 若它們在各最小割集中重復出現(xiàn)的次數(shù)相等，則在少事件最小割（徑）集中出現(xiàn)的基本事件結構重要系數(shù)大。 若它們在少事件最小割（徑）集中出現(xiàn)次數(shù)少，在多事件最小割（徑）集中出現(xiàn)次數(shù)多，一般前者大于后者。,事故樹（FTA）,舉例 某事故樹最小割集: K1=X1；K2=X2，X3； K3=X4，X5，X6；K4=X5，X7，X8； 試確定各基本事件的結構重要度。,FTA-結構重要度,FTA-結構重要度,舉例 ：某事故樹最小割集:K1=X5,X6,X7,X8；K2=X3,X4;K3=X1;K=X2,試確定各基本事件的結構重要度。,簡易算法,給每一個最小割集都賦于1，而最小割集中每個基本都件都得到相同的一份，然后每個基本事件積累其得分，按其得分多少，排出結構重要度的順序。,利用近似計算公式,FTA-結構重要度,事故樹（FTA）,（1）近似計算式,（2）近似計算式,（3）近似計算式,舉例：某一事故樹的最小割集K1= X1，X2；K2= X3，X4，X5 ； K3= X3，X4，X6 ，試用三個公式求I(i),nj-第i個基本事件所在Kj中各個基本事件總數(shù),得出,FTA-結構重要度,事故樹（FTA）,公式1,公式2,公式3,此例出上述三個公式算出來的排序不一樣，就其正確性（精度大小而言，用公式3求出的正確。 一般來說，對于最小割集中原因個數(shù)（nj)相同時，利用三個公式均可得到正確排序；若最小割（徑）集的階數(shù)差別較大時，公式2或3可以保證排列順序的正確；若最小割（徑）集的階數(shù)差別僅為1或2時，使用1或2就可能產(chǎn)生較大誤差。,逐級向上推算法 當各基本事件均是獨立事件時，凡是與門連接的地方，可用幾個獨立事件邏輯積的概率計算：,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,一、事故樹頂上事件發(fā)生概率,當各基本事件均是獨立事件時，凡是或門連接的地方，可用幾個獨立事件邏輯和的概率計算：,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,無重復基本事件的情況,利用最小割集計算頂上事件的概率 假定事故樹有r個最小割集Kj，則對于各最小割集可定義如下函數(shù)：,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,由于最小割集與基本事件是用與門連接，而頂上事件T與最小割集是用或門連接，所以結構函數(shù)樹為,頂上事件的發(fā)生概率,無重復基本事件,當有重復事件時,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,利用最小徑集計算頂上事件的概率,用最小徑集表示事故樹等效圖時,頂上事件與最小徑集是用與門連接的,而各個最小徑集與基本事件是用或門連接, 則頂上事件發(fā)生概率:,無重復事件,有重復事件,近似計算法,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,首項近似法,根據(jù)最小割集計算頂上事件發(fā)生概率公式,可設:,則公式可改為:,一般說來,由于F1F2,F2F3,所以,求出第一項F1可近似地當做頂上事件的發(fā)生概率即:,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,求近似區(qū)間,根據(jù)由最小割集計算頂上事件發(fā)生概率的公式,可得出如下不等式:,由此可見,F1,F1-F2,F1-F2+F3順序地給出了頂上事件Q(T)發(fā)生概率的上限和下限,因此,頂上事件發(fā)生的概率可近似地為:,當然,所求的項數(shù)愈多,則逼近頂上事件發(fā)生的概率的精確值.,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,獨立近似法,這種近似算法是基于把事故樹各最小割集間共同的基本事件視為無共同的基本事件,即認為各最小割集是相互獨立的,這樣就可以代數(shù)積代替概率積,以代數(shù)和代替概率和。,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,概率重要度,前面介紹了基本事件結構重要度的概念，它主要是從事故樹的結構上分析各基本事件的重要程度。如果考慮各基本事件發(fā)生概率的變化會給頂上事件概率帶來多大的影響，研究：,指頂上事件發(fā)生概率對該基本事件發(fā)生概率的變化率。,基本事件i的概率重要度；,頂上事件發(fā)生概率；,基本事件i概率；,其中：,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,臨界重要度,它是基本事件發(fā)生概率的變化率與頂上事件發(fā)生概率的變化率的比，來確定基本事件的重要程度。,臨界重要度是從概率和結構雙重角度來衡量各基本事件重要性的一個評價標準。,FTA-定量分析,事故樹（FTA）,舉例：設事故樹最小徑集為= X1，X2,X3；P2= X4，X5 ；P3= X6 。若各基本事件發(fā)生概率分別為：q1=0.005，q2=0.001，q3=0.001，q4=0.2，q5=0.8，q6=1，試求： .頂上事件發(fā)生概率 .各基本事件的概率重要度 .各基本事件的臨界重要度。,2.設事故樹最小割集為= X1，X2,X3；P2= X4，X5 ；P3= X6 。若各基本事件發(fā)生概率分別為：q1=0.005，q2=0.001，q3=0.001，q4=0.2，q5=0.8，q6=0.1，試求： .頂上事件發(fā)生概率 .各基本事件的概率重要度 .各基本事件的臨界重要度。,基本概念,系統(tǒng)可靠性分析,是以完成某項任務為目的，由若干具有一定功能的基本單元組成的有機整體。由相互作用和相互信賴的若干組成部分結合而成的具有特定功能的有機整體稱為系統(tǒng).,系統(tǒng),是指系統(tǒng)、設備或元件等在規(guī)定的時間內和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的能力。,是指系統(tǒng)、設備或元件等在預期的使用周期（規(guī)定的時間）內和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的概率。,系統(tǒng)發(fā)生故障后在維修容許時間內完成維修的概率,可靠性,可靠度,維修度,指對于可修復系統(tǒng)在規(guī)定的使用條件和時間內能夠保持正常使用狀態(tài)的概率。,有效度,基本概念,系統(tǒng)可靠性分析,系統(tǒng),可靠度,維修度,有效度,關系,要提高系統(tǒng)的有效度有兩個途徑： 1.提高系統(tǒng)的可靠度 2.提高系統(tǒng)的維修度,平均無故障時間（MTTF）,可靠度、維修度和有效度的常用度量指標,是指系統(tǒng)由開始工作到發(fā)生故障前連續(xù)正常工作的平均時間。,計算式：,平均故障間隔時間（MTTF）,計算式：,是指可修復系統(tǒng)發(fā)生了故障后經(jīng)修理后仍能正常工作，其在兩次相鄰故障間的平均工作時間,平均故障修復時間（MTTR）,可靠度、維修度和有效度的常用度量指標,是指可修復系統(tǒng)出現(xiàn)故障到恢復正常工作平均所需的時間。,計算式：,可靠度函數(shù)與故障率,設可靠度為R（t),不可靠度為F（t),則有：,對任一系統(tǒng)，總會有一個時間T，當tT以后，系統(tǒng)徹底失效，也就是可靠度R(t)降低為0，不可靠度F（t)為1。相應地，必有：,定義故障概率密度函數(shù)為：,可靠度函數(shù)與故障率,設有N個樣本,在t時間后有Nf(t)個失效,則有Ns(t)=N- Nf(t)個仍正常工作。根據(jù)可靠度的定義，有：,對R（t)求導，得,即,將上式兩邊同時除以Ns(t)可得：,可靠度函數(shù)與故障率,因此可以定義故障率（失效率）,已知Ns(t)為t時刻仍正常工作的樣本數(shù)，,中的dNf(t)為t時,刻經(jīng)過一個微小時間段dt后新增失效樣本數(shù),故,可看做是在t至,t+dt時間段內樣本的失效概率,因此,可看是所研究樣本在,某一時刻t,單位時間內發(fā)生故障的概率。,可得：,積分,可靠度函數(shù)與故障率,即,當故障率為常數(shù)時，即,可得：,即可靠度服從指數(shù)分布。,顯然，對于不可修復系統(tǒng)，可靠度R（t)就是系統(tǒng)的壽命大于t的概率，系統(tǒng)的平均壽命為：,可靠度函數(shù)與故障率,通過以上分析可知，系統(tǒng)的故障率實際就是在某一時刻系統(tǒng)單位時間發(fā)生故障的概率。,一般元器件在其壽命周期內要經(jīng)過三個階段： 早期失效期 隨機失效期 耗損失效期,浴盆曲線,系統(tǒng)可靠度計算,系統(tǒng)可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng) 串聯(lián)系統(tǒng) 串聯(lián)系統(tǒng)是指系統(tǒng)中任何一個子系統(tǒng)發(fā)生故障，都會導致整個系統(tǒng)發(fā)生故障的系統(tǒng)。,若所有子系統(tǒng)的故障率都是常數(shù)，則,由故障率為常數(shù)的子系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度也服從指數(shù)分布，且系統(tǒng)的故障率等于各單元故障之和。,提高串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度,提高各子系統(tǒng)的可靠度 減少串聯(lián)級數(shù) 縮短任務時間,系統(tǒng)可靠度計算,并聯(lián)系統(tǒng) 只有在所有子系統(tǒng)或單元都發(fā)生故障時系統(tǒng)才發(fā)生故障。,(1)熱貯備系統(tǒng) 指貯備單元也參與工作，即參與工和的設備數(shù)量大于實際所必須的數(shù)量，這又叫冗余系統(tǒng)。,系統(tǒng)的不可靠度,可靠度,系統(tǒng)可靠度計算,某系統(tǒng)為由兩單元組成的熱貯備系統(tǒng)，若兩單元的故障率都為 ，求系統(tǒng)的可靠度和平均壽命。,系統(tǒng)可靠度計算,熱貯備系統(tǒng)的特點 （1）系統(tǒng)的總可靠度總是隨著冗余度的提高而提高，但提高的效率越來越低；用低可靠度的單元構成冗余系統(tǒng)可靠度提高的效率比用高可靠度單元構成冗余系統(tǒng)效率高。（可靠度的絕對數(shù)值仍是以高可靠度單元構成的系統(tǒng)高） （2）部件級冗余比系統(tǒng)級冗余的效率高,A1,B1,S1,A2,B2,S2,A1,B1,A2,B2,A,B,(a)單個系統(tǒng),(b)系統(tǒng)級冗余系統(tǒng),(c)部件級冗余系統(tǒng),(2)冷貯備系統(tǒng) 冷貯備系統(tǒng)是指貯備的單元不參加工作，當部件1失效時，轉換到部件2，由部件2頂替1工作；當部件2失效時，由部件3頂替，依此類推，直到所有部件失效時系統(tǒng)失效。,系統(tǒng)可靠度計算,1,2,3,N+1,A,B,當部件故障率相等時，系統(tǒng)的可靠度：,系統(tǒng)的平均壽命為：,(3)復雜系統(tǒng) 對復雜系統(tǒng)可以通過適當?shù)墓δ苣K分解，將一個大系統(tǒng)轉化若干個子系統(tǒng)的串聯(lián)或并聯(lián)，然后分別計算各子系統(tǒng)的可靠度，進而再求出整個系統(tǒng)的可靠度或其他參數(shù)。,系統(tǒng)可靠度計算,B1,B2,A1,A2,A3,C1,C2,D1,D2,A：液壓系統(tǒng),B：手閘系統(tǒng),C：前輪系統(tǒng),D：后輪系統(tǒng),汽車制動系統(tǒng)可靠性聯(lián)接框圖,人的工作可靠度預測,人的工作差錯與人的工作可靠度 人的差錯概率 式中 e 某項工作（作業(yè)對象）中發(fā)生的差錯數(shù)。 某項工作（作業(yè)對象）中可能發(fā)生差錯的機會數(shù)。,手動控制系統(tǒng)操作差錯概率,得：,常見的人體差錯率,人的工作可靠度預測,運用差錯概率法預測人的工作可靠度 明確系統(tǒng)故障的判定基準 進行作業(yè)分析，評價基本動作間的相互關系 估計人的差錯概率 求系統(tǒng)故障率，評價人的差錯對系統(tǒng)故障的影響,（1）繪制人的差錯概率樹圖,設有A、B兩項作業(yè)，作業(yè)程序為：執(zhí)行作業(yè)A，執(zhí)行作業(yè)B，只有A、B作業(yè)都成功完成時，整個作業(yè)才能成功完成。,a,b/a,B/a,b/A,B/A,A,1,2,S,F,F,F,設有a為作業(yè)A成功概率，A為作業(yè)A失敗的概率，b為作業(yè)B成功概率，B為作業(yè)B失敗概率。,人的工作可靠度預測,（2）成功與失敗的概率計算,a,b/a,B/a,b/A,B/A,A,1,2,S,F,F,F,作業(yè)A與B相互獨立,作業(yè)B完全從屬于作業(yè)A,作業(yè)B與作業(yè)A一定的依存性,可通過五個水平來表現(xiàn)：無依存（ZD）、低度依存（LD）、中度依存（MD）、高度依存（HD）、完全依存（CD）,第i號作業(yè)失敗后,第i+1號作業(yè)的成功與失敗概率,條件概率,人的工作可靠度預測,N-1作業(yè)失敗,覺察失敗,未覺察失敗,N-1作業(yè)成功,N作業(yè)失敗,覺察失敗,未覺察失敗,N作業(yè)成功,覺察失敗,未覺察失敗,回復,人發(fā)生工作差錯后，馬上發(fā)覺 并改正的情況，稱為“回復”,梅遜公式,事故的因果性,因果分析圖法（魚刺圖法）,事故是由一系列因素造成的。一個因素可能造成另一個因素的發(fā)生，或者多個因素共同作用造成了一個因素的發(fā)生。,事故,事故致因理論,因果分析圖法（魚刺圖法）,事故的因果類型,海因里希,M,P,H,D,A,M 遺傳及社會環(huán)境； P 人的缺點； D 發(fā)生事故； H 人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)； A受到傷害；,因果分析圖法（魚刺圖法）,魚刺圖的繪制,魚刺圖是由原因和結果兩部分組成。 一般情況下，可從人的不安全行為（安全管理、設計者、操作者等）和物質條件構成的不安全狀態(tài)（設備缺陷、環(huán)境不良等）兩大因素中從大到小、從粗到細，由表及里、深入分析。,魚刺圖的繪制步驟：,(1)確定要分析的某個特定問題或事故，寫在圖的右邊，畫出主干，箭頭指向右端。,(3)將上述項目深入發(fā)展，中枝表示對應的項目造成的原因， 一個原因畫出一個枝，文字記在中枝線的上下；,(2)確定造成事故的因素分類項目，如安全管理、操作者、材料、方法、環(huán)境等，畫大枝；,因果分析圖法（魚刺圖法）,魚刺圖的繪制步驟：,(5)確定因果魚刺圖中的主要原因，并標上符號，重點控制。,(4)將上述原因層層展開， 一直到不能再分為止；,安全管理,操作者,環(huán)境,操作對象,中枝,小枝,細枝,中,小,細,魚刺圖,因果分析圖法（魚刺圖法）,魚刺圖舉例,某建筑隊在平硐掘進時，用耙斗裝巖機裝巖。放炮后，當班司機無先檢查設備就開機裝巖，運行一段時間后，牽引鋼絲繩實然斷裂，且耙斗裝巖機沒安裝護身保險杠，以致司機被斷裂后彈回來的鋼絲繩打中頭部以致身亡。,主要原因可以從該建筑隊的安全管理、操作者、設備著手。 裝巖機缺乏安全管理 操作者 耙斗裝巖機存在嚴重缺陷,分析,因果分析圖法（魚刺圖法）,裝巖機缺乏安全管理,操作者,裝巖機存在嚴重缺陷,設備帶病作業(yè),沒經(jīng)過培訓就開機,大因素深入分析，找出直接構成相應大因素的較小因素：,耙斗裝巖機存在嚴重缺陷：鋼絲繩損傷，機身沒安裝保險杠。,無健全操作制度,司機缺乏安全知識,違章作業(yè),鋼絲繩損傷,機身無安裝保險杠,裝巖機傷人事故,耙斗裝巖機缺乏安全管理：無健全操作制度，設備帶病作業(yè)；,操作者：沒經(jīng)過培訓就開機，司機違章作業(yè)，司機缺乏安全知識；,預先危險分析（PHA）,指一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)(包括設計、施工、生產(chǎn)）運轉活動之前，對系統(tǒng)存在的危險類別、出現(xiàn)條件及可能造成的結果，進行宏觀概略的一種方法。,識別危險，確定安全性關鍵部位 評價各種危險的程度 確定安全性設計準則，提出消除或控制危險的措施,預先危險分析的主要目的,預先危險分析程序,預先危險分析,確定系統(tǒng),調查收集資料,系統(tǒng)功能分解,分析、識別危險性,確定危險等級,制定措施,措施實施,預先危險分析步聚,預先危險分析,1.準備階段 收集有關資料和其他類似系統(tǒng)以及使用類似設備、工藝物質的系統(tǒng)的資料。對于分析系統(tǒng)，要弄清其功能、構造以及為實現(xiàn)其功能所采用的工藝過程、設備、物質、材料等。,鍋爐:鍋和爐以及相配套的附件，安全閥、壓力表和水位表、溫度測量裝置、超溫報警裝置、高低水位警報裝置、排污閥等。,構成,預先危險分析步聚,預先危險分析,2.審查階段 通過對方案設計、 主要工藝和設備的安全審查，辨識其中主要的危險因素，也包括審查設計規(guī)范和采取的消除、控制危險源的措施。,審查的主要內容,危險設備、場所、物質； 在關安全設備、物質間的交接面； 對設備、物質有影響的環(huán)境因素； 運行、試驗、維修、應急程序； 輔助設施； 有關安全裝備；,安全檢查表,預先危險分析步聚,預先危險分析,2.審查階段,審查結果,確定系統(tǒng)中的主要危險因素 研究其產(chǎn)生原因和可能發(fā)生的事故 確定危險因素的危險等級,燃油燃氣鍋爐的熱力系統(tǒng),主要危險因素分析,由于司爐工誤操作，自動給水裝置失靈、止回閥故障造成等缺水事故。,嚴重缺水事故可導致受熱面過熱、金相劣化，爐管爆破，造成鍋爐爆炸。,司爐工失職、水位計故障、自動上水失靈造成滿水事故。,壓力超過鍋爐最高允許工作壓力，可造成超壓破壞。, ,預先危險分析步聚,預先危險分析,危險等級,I級：安全的，暫時不能發(fā)生事故，可以忽略；,級：災難的，會導致事故發(fā)生，造成人員嚴重傷亡或財產(chǎn)巨大損失，必須立即設法消除。,級：危險的，可能導致事故發(fā)生，造成人員傷亡或財產(chǎn)損失的必須采取措施進行控制。,級：臨界的，有導致事故的可能性，事故處于臨界狀態(tài)，可能造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，應采取措施予以控制；,