安全系統(tǒng)工程課件

《安全系統(tǒng)工程》E_MAIL：lizhonghua@1《安全系統(tǒng)工程》E_MAIL：lizhonghua@導

學

內

容一、課程特點二、學習內容三、方法技巧四、重點難點2導學內容一、課程特點二、學習內容三、方法技巧四、重點難一、

課程特點

安全系統(tǒng)工程是以安全科學和系統(tǒng)科學為理論基礎，以安全工程、系統(tǒng)工程、可靠性工程等為手段，對系統(tǒng)風險進行分析、評價、控制，以期實現系統(tǒng)及其全過程安全目標的科學技術。

它是現代科技發(fā)展的必然產物，涉及自然科學和社會科學，是安全科學學科的重要分支。3一、課程特點安全系統(tǒng)工程是以安全科學和系系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為研究對象，是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。一、

課程特點

4系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為研究對象，是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)工程的基本原理和方法，預先識別、分析系統(tǒng)存在的危險因素，評價并控制系統(tǒng)風險，使系統(tǒng)安全性達到預期目標的工程技術。

其主要技術手段有系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價、安全決策與事故控制。一、

課程特點

5安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)工程的基本原理和方法，安全系統(tǒng)工程的理論基礎是安全科學和系統(tǒng)科學，它是工業(yè)企業(yè)勞動安全衛(wèi)生領域的系統(tǒng)工程，它追求的是整個系統(tǒng)的安全和系統(tǒng)全過程的安全，其重點是系統(tǒng)危險因素的識別、分析，系統(tǒng)風險評價和系統(tǒng)安全決策與事故控制，其預期安全目標是將系統(tǒng)風險控制在人們能夠容忍的限度以內。一、

課程特點

6安全系統(tǒng)工程的理論基礎是安全科學和系統(tǒng)科學，它是二、學習內容

本課程是一門專業(yè)理論課，學習內容主要集中于基礎理論的學習。首先必須了解安全系統(tǒng)工程的幾個基本概念，研究對象和研究內容，掌握“人-機-物”系統(tǒng)各要素之間的關系。

其次要了解事故樹分析理論，理解基本概念的理論意義與實際作用，掌握事故樹分析方法，特別運用事故樹方法進行了定性、定量分析。7二、學習內容本課程是一門專業(yè)理論課，學習內容主二、學習內容

學習過程中要了解國內現行的安全評價方法，認識評價方法的特點與適用范圍，學會運用幾種最常用的安全評價方法。

本課程的學習內容還包括系統(tǒng)安全評價方法的介紹。系統(tǒng)安全評價是系統(tǒng)安全工程的學科理論運用于實踐并指導實踐的最好例證。8二、學習內容學習過程中要了解國內現行的安全

在上述內容基礎上，還應該了解安全決策過程與決策要素，掌握安全決策方法，學習模糊決策在實際工作中的使用方法。二、學習內容9在上述內容基礎上，還應該了解安全決策過程與決策三、方法技巧1主動參與主動參與到教學活動中去，而不是過多地依賴教師的幫助，變被動接收為主動思考。勤做筆記，特別是對難點、疑點及時做記錄。10三、方法技巧1主動參與主動參與到教學活動中去，而不是三、方法技巧2預習與復習做好預習可以使同學帶著問題聽課，能更深入、有目的的學習，增加學習效果；另外，“溫故而知新”，課后的學習可以極大地加深理解效果，有助于知識吸收。11三、方法技巧2預習與復習做好預習可以使同學帶著問題

加強課后的相關資料收集，特別是查找存在疑問的知識點或感興趣的資料，可以彌補課堂內所沒有的內容，深化了知識點的學習。三、方法技巧3資料收集

12加強課后的相關資料收集，特別是查找存在4理論聯系實際

將安全系統(tǒng)工程中的理論與實際的工程項目聯系起來，與實際的安全技術問題聯系起來，有目的的分析研究問題。三、方法技巧134理論聯系實際將安全系統(tǒng)工程中的理1重點

（1）

安全系統(tǒng)工程、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程的概念

（2）

事故樹編制、定性定量分析

（3）

安全評價程序

（4）

安全評價方法運用，（DOW，MOND）

（5）

安全決策過程、模糊決策（評價）方法

141重點142難點

（1）安全系統(tǒng)工程的學科體系

（2）

事故樹編制過程及基本事件選取

（3）事故樹的簡化（布爾運算）

（4）

最小割集、最小徑集算法

（5）

頂上事件概率的算法152難點152難點（6）安全評價方法特點及適用范圍（7）安全評價方法運用，（DOW，MOND）（8）模糊數學理論、決策（評價）方法162難點（6）安全評價方法特點及適用范圍第一章概論教學內容：

1、系統(tǒng)工程的基本概念、理論和方法、可靠性工程方法；

2、安全系統(tǒng)工程的基本概念、目標、研究方法和研究內容；

3、安全系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史與趨勢；4、安全系統(tǒng)工程的應用特點。

17第一章概論教學內容：

1、系統(tǒng)工程的基本概念、理

1、理解基本概念、了解安全系統(tǒng)工程與系統(tǒng)工程、可靠性工程的關系，安全系統(tǒng)工程的目標、研究內容、研究方法；

2、了解安全系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史與現狀；3、了解安全系統(tǒng)工程的應用特點。基本要求：18

1、理解基本概念、了解安全系統(tǒng)工程與系統(tǒng)工程、可靠第一節(jié)基本概念一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程

二、可靠性、可靠度、可靠性工程

三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程四、安全系統(tǒng)工程

19第一節(jié)基本概念一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程

1

1、系統(tǒng)的概念（系統(tǒng)是系統(tǒng)工程的研究對象）系統(tǒng)就是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機整體。

2、分類

自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)、

靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)、實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)、

宏觀系統(tǒng)與微觀系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)

3、作為系統(tǒng),具備的特性一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程201、系統(tǒng)的概念（系統(tǒng)是系統(tǒng)工程的研究對象）一、系統(tǒng)、系

(l)整體性

系統(tǒng)是由兩個或兩個以上相互區(qū)別的要素(元件或子系統(tǒng))組成的整體。

構成系統(tǒng)的各要素雖然具有不同的性能,但它們通過綜合、統(tǒng)一(而不是簡單拼湊)形成的整體就具備了新的特定功能,就是說，系統(tǒng)作為一個整體才能發(fā)揮其應有功能。

所以,系統(tǒng)的觀點是一種整體的觀點,一種綜合的思想方法。

(2)相關性

構成系統(tǒng)的各要素之間、要素與子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間都存在著相互聯系、相互依賴、相互作用的特殊關系,通過這些關系,使系統(tǒng)有機地聯系在一起,發(fā)揮其特定功能。

21

(l)整體性21(3)目的性

任何系統(tǒng)都是為完成某種任務或實現某種目的而發(fā)揮其特定功能的。

要達到系統(tǒng)的既定目的,就必須賦予系統(tǒng)規(guī)定的功能，這就需要在系統(tǒng)的整個生命周期,即系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、試驗、制造和使用等階段,對系統(tǒng)采取最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)設計、最優(yōu)控制、最優(yōu)管理等優(yōu)化措施。22(3)目的性22(4)有序性

系統(tǒng)有序性主要表現在系統(tǒng)空間結構的層次性和系統(tǒng)發(fā)展的時間順序性。

系統(tǒng)可分成若干子系統(tǒng)和更小的子系統(tǒng),而該系統(tǒng)又是其所屬系統(tǒng)的子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的分割形式表現為系統(tǒng)空間結構的層次性。

另外,系統(tǒng)的生命過程也是有序的,它總是要經歷孕育、誕生、發(fā)展、成熟、衰老、消亡的過程,這一過程表現為系統(tǒng)發(fā)展的有序性。

系統(tǒng)的分析、評價、管理都應考慮系統(tǒng)的有序性。23(4)有序性23

(5)環(huán)境適應性

系統(tǒng)是由許多特定部分組成的有機集合體,而這個集合體以外的部分就是系統(tǒng)的環(huán)境。

系統(tǒng)對環(huán)境的作用：系統(tǒng)從環(huán)境中獲取必要的物質、能量和信息,經過系統(tǒng)的加工、處理和轉化,產生新的物質、能量和信息,然后再提供給環(huán)境。

環(huán)境對系統(tǒng)的作用：

環(huán)境也會對系統(tǒng)產生干擾或限制,即約束條件。環(huán)境特性的變化往往能夠引起系統(tǒng)特性的變化,系統(tǒng)要實現預定的目標或功能,必須能夠適應外部環(huán)境的變化。研究系統(tǒng)時,必須重視環(huán)境對系統(tǒng)的影響。24

(5)環(huán)境適應性24

4、系統(tǒng)的功能結構

為了實現系統(tǒng)自身的正常運行和功能，系統(tǒng)需要以一定的方式構成，應具有保持和傳遞能量、物質和信息的特征。系統(tǒng)種類繁多，根據控制論觀點，系統(tǒng)由三部分組成，即輸入、處理和輸出。

輸出處理反饋輸入系統(tǒng)功能結構示意圖254、系統(tǒng)的功能結構輸出處理反饋輸入系統(tǒng)功能結構示意圖2

5、系統(tǒng)工程概念系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、制造、試驗和使用的科學方法,是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。①系統(tǒng)工程屬工程技術范疇,主要是組織管理各類工程的方法論,即組織管理工程;②系統(tǒng)工程是解決系統(tǒng)整體及其全過程優(yōu)化問題的工程技術;③系統(tǒng)工程對所有系統(tǒng)都具有普遍適用性。

265、系統(tǒng)工程概念26系統(tǒng)工程是20世紀50年代發(fā)展起來的一門新興科學,它是以系統(tǒng)為研究對象,以現代科學技術為研究手段,以系統(tǒng)最佳化為研究目標的科學技術。它是發(fā)展很快、應用很廣的一門管理科學,它的廣泛應用為管理學的發(fā)展,為各行各業(yè)、各個領域管理現代化提供了基本理論和方法。

6、系統(tǒng)工程所屬各子學科的命名27系統(tǒng)工程是20世紀50年代發(fā)展起來的一門新興科學,它是以二、可靠性、可靠度、可靠性工程

1.可靠性

可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件都是設計規(guī)定的,規(guī)定的功能也是設計賦予的。2.可靠度

可靠度是衡量系統(tǒng)可靠性的標準,它是指系統(tǒng)在規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概率。系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內不能完成規(guī)定功能的概率就是系統(tǒng)的不可靠度。

28二、可靠性、可靠度、可靠性工程

1.可靠性

283.可靠性工程可靠性工程就是研究系統(tǒng)可靠性的工程技術?？煽啃怨こ桃鉀Q的是如何提高系統(tǒng)可靠度,使系統(tǒng)在其壽命周期內正常運行,圓滿完成其規(guī)定功能的問題。293.可靠性工程29三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程

1、對安全的理解和認識

安全是人們經過抽象思維確定的一個概念或理念。目前所見到的文獻對安全這個概念的詮釋普遍存在兩個問題:一個是缺乏科學的嚴密性;二是安全一詞太大眾化了,以致不管人們如何下定義,都很難包容一般意義上的安全理念的內涵。

30三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程

1、對安全的理解和認識31)安全是相對的思想安全的模糊性、不確定性和相對性。安全意味著可以容忍的風險程度。

特定危害性事件發(fā)生的可能性與后果的結合安全是通過對系統(tǒng)的危險性和允許接受的限度相比較而確定，安全是主觀認識對客觀存在的反應，這一過程可用下圖加以說明。真實系統(tǒng)安全標準 認識 比較？安全311)安全是相對的思想安全的模糊性、不確定性和相對性2).安全表述安全表述的是一個復雜物質系統(tǒng)的動態(tài)過程或狀態(tài),過程或狀態(tài)的目標是人物將不會受到傷害或損失。安全也可表述的是人們的一種理念,即人物將不會受到傷害和損失的理想狀態(tài)。安全也可表述的是一種特定的技術狀態(tài),即滿足一定安全技術指標要求的物態(tài)。

3).安全屬性

安全一詞所涉及的紛繁復雜因素與它的自然屬性和社會屬性有著密切的關系。322).安全表述32（1）安全的自然屬性可以從兩個方面來討論:一是安全是人的生理與心理需要,或者說由生命及生的欲望決定了的自我保護意識,這是天生的,是安全存在的主動因素。二是人類對天災的無奈以及新陳代謝生老病死的規(guī)律不可抗拒,使人們不得不把生命安全經常提到議事日程,這雖然是被動因素,但它與前一個主動因素相結合,就決定安全是自古以來人類生活、生存、進步的永恒的主題。33（1）安全的自然屬性33（2）安全的社會屬性

a.自從人類有組織活動以來,社會安定、有序、進步始終是各社會階段追求的目標,而這一目標實現的重要標志之一就是安全。這是社會促動安全的主動因素。人類的社會活動、經濟活動、交通和環(huán)境一方面本身在不斷制造事故，另一方面也通過技術和管理措施不斷消除隱患，減少事故。被動因素b.人倫智的觀點。人倫是在一個人群(社會性的結合)中發(fā)生的。夫婦、父子、兄弟、朋友、同事構成人際關系,人際以誠相待,共謀生命的延續(xù)、生活的充實,并以此抵制惟利是圖就稱為人倫智。主動因素34（2）安全的社會屬性

a.自從人類有組織活安全的自然屬性與社會屬性中都存在著很強的促動安全的主動因素,這是安全科學發(fā)展的基礎。

安全問題紛繁復雜的關系正是由于安全問題的自然屬性與社會屬性的交融,正像人是社會的一樣,而社會的復雜性正是安全問題復雜的根本原因之一。

安全定義：從三個方面來闡述：一、安全表述的是一個復雜物質系統(tǒng)的動態(tài)過程或狀態(tài)，過程或狀態(tài)的目標是人物將不會受到傷害或損失。二、安全也可以表述的是人們的一種理念，即人物不會受到傷害和損失的理想狀態(tài)。三、安全也可以表述的是一種特定的技術狀態(tài)，即滿足一定的安全技術指標要求的物態(tài)。35安全的自然屬性與社會屬性中都存在著很強的促動安全的2、安全系統(tǒng)及其特點

安全問題是一個復雜的系統(tǒng)工程問題?；蛘哒f解決安全問題要用系統(tǒng)工程的理論和方法?！鞍踩到y(tǒng)”的歧義。其實“安全系統(tǒng)”這個定義能否成立,關鍵還在于它的特殊性和客觀性。所謂特殊性就是指它與一般系統(tǒng)的區(qū)別?？陀^性特殊性或個性：

362、安全系統(tǒng)及其特點

安全問題是一個

(1)系統(tǒng)性。與安全有關的影響因素構成了安全系統(tǒng)。a.由于安全系統(tǒng)中各因素之間,以及因素與目標之間的關系多數有一定灰度,所以安全系統(tǒng)是灰色系統(tǒng)。

b.人－機－環(huán)境的復雜系統(tǒng),其典型的因素及其關系可如圖1-1所示。

圖1-1安全系統(tǒng)典型的組成因素及其關系圖37

(1)系統(tǒng)性。與安全有關的影響因素構成了安全系統(tǒng)人--機--環(huán)境的提法是考慮了安全問題的空間跨度和時間跨度兩個方面。如此說來,即便是一臺設備,如果把它的制造安全與使用安全考慮進來,也仍然是人--機--環(huán)境的復雜系統(tǒng)。

c.安全系統(tǒng)的目標不是尋求最優(yōu)解。這是因為安全系統(tǒng)目標的多元化,以及安全目標的極強相對性、時間依賴性與其理想化理念很難協調,所以安全系統(tǒng)的目標解是具有一定灰度的滿意解或可接受解。38人--機--環(huán)境的提法是考慮了安全問題的空間跨(2)開放性。安全系統(tǒng)是客觀存在的。這是因為安全系統(tǒng)是建立在安全功能構件的物質基礎之上。但同時安全系統(tǒng)總是寄生在客體(另一個系統(tǒng))中。在處理方法上,如果把客體看成一個黑匣子,安全系統(tǒng)是通過客體的能量流、物流和信息流的流入一流出的非線性變化趨勢,確認安全和事故發(fā)生的可能性,因此安全系統(tǒng)具有開放性特點。

開放性不僅是安全系統(tǒng)在動態(tài)中保持穩(wěn)定存在的前提,也是安全系統(tǒng)復雜性及安全--事故轉換發(fā)生的重要機制。39(2)開放性。安全系統(tǒng)是客觀存在的。這是因為安(3)確定性與非確定性?！按_定性”是指制約系統(tǒng)演化的規(guī)則是確定性的,不含任何隨機性因素。確定性的特征是演化方向及演化結果是確定的,可精確預測?！胺谴_定性”或者具有演化方向和演化結果不確定,或者具有刻畫事物運動特征的特征量不能客觀精確地確定的特征。非確定性包括隨機性和模糊性。

40(3)確定性與非確定性。40a.“隨機性”可能有兩個方面的來源:一是在不含任何外在的隨機影響因素作用下,完全由“確定性”系統(tǒng)演化而產生的隨機性(例如產生混沌),這種隨機性稱為本質隨機性。二是系統(tǒng)可能因外在影響因素的隨機作用使系統(tǒng)在一定條件下表現出隨機性的特征(外在隨機性)。由于安全系統(tǒng)把環(huán)境看成是它的組分,所以對安全系統(tǒng)而言,本質隨機性和外在隨機性的區(qū)別不是絕對的。

41a.“隨機性”可能有兩個方面的來源:41b.“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度不清楚。對于安全系統(tǒng),就是指系統(tǒng)的構成及其相互關系,以及組成與目標的關系不清楚。造成這些不清楚的可能來源在于主觀和客觀兩個方面,即具有主觀模糊性和客觀模糊性。1)主觀模糊性

首先,刻畫安全運行軌跡的以模糊數學方法建立的數學模型具有主觀模糊性。因為數學模型常常不可能“嚴格地”確定安全系統(tǒng)各要素之間及其與目標之間完整的客觀關系。42b.“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度自然的技術因素之間的關系社會的因素及其與技術因素的耦合關系將難于量化,因而也將難于建立準確的數學關系。應該強調的是,出現上述問題不完全是由于安全系統(tǒng)本身不清楚,它可能只是人們對安全系統(tǒng)主觀模糊性的表現。

2)另外,對安全系統(tǒng)安全度的評價尺度以及構成安全度等級的評價指標體系也具有客觀模糊性,即從事物的本質上無法給出其客觀衡量尺度。

43自然的技術因素之間的關系43

(4)安全系統(tǒng)是有序與無序的統(tǒng)一體。序主要反映事物的組成的規(guī)律和時域。依據序的性質,可分為有序、混沌序和無序。有序通常同穩(wěn)定性、規(guī)則性相關聯,主要表現為空間有序、時間有序和結構有序。無序通常與不穩(wěn)定、無規(guī)則相關聯。而混沌序則是不具備嚴格周期和對稱性的有序態(tài)。

44

(4)安全系統(tǒng)是有序與無序的統(tǒng)一體。44現代復雜系統(tǒng)演化理論認為,復雜系統(tǒng)的演化中,不同性質的序之間可以相互轉化。安全系統(tǒng)序的轉化結果是否引發(fā)災害或使災害擴大,取決于序結構的類型及系統(tǒng)對特定序結構下的運動的(災害意義上的)承受能力。有序和無序,確定性和非確定性都會在系統(tǒng)演化過程中通過其空間結構、時間結構、功能結構和信息結構的改變體現出來。

45現代復雜系統(tǒng)演化理論認為,復雜系統(tǒng)的演化中,不同性質

(5)突變性或畸變性。安全系統(tǒng)過程的突變或畸變,或過程由連續(xù)到非連續(xù)變化在本質上還是服從于量變引起質變的哲理。量變到質變的轉化形式漸變畸變、突變或飛躍

突變、畸變則肯定對應于災害事故的啟動,是致災物質,或能量的突然釋放,安全系統(tǒng)的漸變也可能孕育著事故。

綜上所述,安全系統(tǒng)雖然與一般系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)等有若干共同點,但安全系統(tǒng)的個性還是非常明顯的,這是決定它客觀存在并區(qū)別于其他系統(tǒng)的根本原因。46

(5)突變性或畸變性。安全系統(tǒng)過程的突變或畸變,

安全系統(tǒng)定義：是指與安全有關的影響因素所構成的系統(tǒng)，由于與安全有關的因素紛繁交錯，所以它是一個復雜的巨系統(tǒng)，也是一個灰色系統(tǒng)。安全系統(tǒng)是客觀存在的，是通過客體的能量流、物流和信息流的流入－流出的非線性變化趨勢，確認安全和事故發(fā)生的可能性。所以安全系統(tǒng)具有系統(tǒng)性、開放性、確定性和非確定性、突變性或畸變性，是有序與無序的統(tǒng)一體。

“系統(tǒng)安全”與“安全系統(tǒng)”的不同47安全系統(tǒng)定義：是指與安全有關的影響因素所3、安全的動力學特征

安全系統(tǒng)是物質系統(tǒng)。安全過程既可能是自組織的,也可能是被組織的,也可能是兩者兼而有之。

a.自組織的,是指系統(tǒng)在獲得空間、時間或功能的結構過程中,沒有外界的特定干預(所謂外界的特定干預,對安全來說主要是指社會屬性中的被動因素)。

它可能有兩種發(fā)展形式:一種是非組織的向組織的有序發(fā)展過程,其本質是組織程度從相對較低到相對高演化;反映了安全系統(tǒng)組織層次躍升過程另一種則是維持相同組織層次,但復雜性相對增長。標志著安全系統(tǒng)組織結構與功能從簡單到復雜的組織水平的提高。

483、安全的動力學特征

安全系統(tǒng)是物質系

對安全系統(tǒng)的自組織的演化過程主要是反映它的自然屬性與社會屬性共同作用的過程和結果。

b.安全過程出現被組織的情況,如不可預見的天災、人為誘發(fā)地震、戰(zhàn)爭人為縱火、瞎指揮、違規(guī)操作等等,則會發(fā)生災難或事故。

當然安全系統(tǒng)也是非線性系統(tǒng),因而也具有非線性系統(tǒng)的共同特征。非線性是系統(tǒng)產生自組織行為的內因,沒有這個內因,所謂開放性將不起作用,無序--有序的過程也就不會發(fā)生。

49對安全系統(tǒng)的自組織的演化過程主要是反映它的自然屬

不少學者為了研究安全動力學而引進熵的概念。例如:引進“負熵流”以考慮安全系統(tǒng)與外界的物質能量和信息交換;引進“剩余熵”作為判斷體系失穩(wěn)與否的判據,雖然都有一定的局限性,但熵仍然是今后研究安全過程發(fā)展趨勢的重要概念和方法。因為熵的大小是狀態(tài)自發(fā)實現的可能性的量度;同時從信息論的角度考慮,熵又是描寫不肯定性大小的量,即熵愈大,不肯定性愈大,即：

式中H——熵

Pi——概率：

50不少學者為了研究安全動力學而引進熵的概念。例如:4、安全系統(tǒng)工程

安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)工程的基本原理和方法,預先識別、分析系統(tǒng)存在的危險因素,評價并控制系統(tǒng)風險,使系統(tǒng)安全性達到預期目標的工程技術。

（1）安全系統(tǒng)工程的理論基礎是安全科學和系統(tǒng)科學。它是工礦企業(yè)勞動安全衛(wèi)生領域的系統(tǒng)工程。

（2）安全系統(tǒng)工程追求的是整個系統(tǒng)的安全和系統(tǒng)全過程的安全。

（3）安全系統(tǒng)工程的重點是系統(tǒng)危險因素的識別、分析,系統(tǒng)風險評價和系統(tǒng)安全決策與事故控制。

（4）安全系統(tǒng)工程要達到的預期安全目標將是系統(tǒng)風險控制在人們能夠容忍的限度以內,也就是在現有經濟技術條件下,最經濟、最有效地控制事故,使系統(tǒng)風險在安全指標以下。514、安全系統(tǒng)工程

安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)第二節(jié)安全系統(tǒng)工程的研究對象和研究內容

一、安全系統(tǒng)工程的研究對象

安全系統(tǒng)工程作為一門科學技術,有它本身的研究對象。任何一個生產系統(tǒng)都包括三個部分,即從事生產活動的操作人員和管理人員,生產必需的機器設備、廠房等物質條件,以及生產活動所處的環(huán)境。這三個部分構成一個“人-機-環(huán)境”系統(tǒng),每一部分就是該系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),稱為人子系統(tǒng)、機器子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)。

52第二節(jié)安全系統(tǒng)工程的研究對象和研究內容

一、安全系統(tǒng)工程(1)人子系統(tǒng):該子系統(tǒng)的安全與否涉及到人的生理和心理因素,以及規(guī)章制度、規(guī)程標準、管理手段、方法等是否適合人的特性,是否易于為人們所接受的問題。研究人子系統(tǒng)時,不僅把人當作“生物人”、“經紀人”,更要看作“社會人”,必須從社會學、人類學、心理學、行先科學角度分析問題、解決問題;不僅把人子系統(tǒng)看作系統(tǒng)固定不變的組成部分,更要看到人是一種自尊自愛、有感情、有思想、有主觀能動性的人。53(1)人子系統(tǒng):該子系統(tǒng)的安全與否涉及到人的生理

(2)機器子系統(tǒng):對于該子系統(tǒng),不僅要從工件的形狀、大小、材料、強度、工藝、設備的可靠性等方面考慮其安全性,而且要考慮儀表、操作部件對人提出的要求,以及從人體測量學、生理學、心理與生理過程有關參數對儀表和操作部件的設計提出要求。

(3)環(huán)境子系統(tǒng):對于該子系統(tǒng),主要應考慮環(huán)境的理化因素和社會因素。理化因素主要有噪聲、振動、粉塵、有毒氣體、射線、光、溫度、濕度、壓力、熱、化學有害物質等;社會因素有管理制度、工時定額、班組結構、人際關系等。

54

(2)機器子系統(tǒng):對于該子系統(tǒng),不僅要從工件的形

三個子系統(tǒng)相互影響、相互作用的結果就使系統(tǒng)總體安全性處于某種狀態(tài)。

例如,理化因素影響機器的壽命、精度甚至損壞機器;機器產生的噪聲、振動、溫度、塵毒又影響人和環(huán)境;

人的心理狀態(tài)、生理狀況往往是引起誤操作的主觀因素;環(huán)境的社會因素又會影響人的心理狀態(tài),給安全帶來潛在危險。

這就是說,這三個相互聯系、相互制約、相互影響的子系統(tǒng)構成了一個“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)的有機整體。55三個子系統(tǒng)相互影響、相互作用的結果就使系統(tǒng)總體安全性二、安全系統(tǒng)工程的研究內容

安全系統(tǒng)工程是專門研究如何用系統(tǒng)工程的原理和方法確保實現系統(tǒng)安全功能的科學技術。其主要技術手段有系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價和安全決策與事故控制。

系統(tǒng)安全預測

分析、評價、控制“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)的安全性,只有從三個子系統(tǒng)內部及三個子系統(tǒng)之間的這些關系出發(fā),才能真正解決系統(tǒng)的安全問題;安全系統(tǒng)工程的研究對象就是這種“人-機-環(huán)境”系統(tǒng).56二、安全系統(tǒng)工程的研究內容

分析、評價、控制“人-1、系統(tǒng)安全分析

要提高系統(tǒng)的安全性,使其不發(fā)生或少發(fā)生事故,其前提條件就是預先發(fā)現系統(tǒng)可能存在的危險因素,全面掌握其基本特點,明確其對系統(tǒng)安全性影響的程度。只有這樣,才有可能抓住系統(tǒng)可能存在的主要危險,采取有效安全防護措施,改善系統(tǒng)安全狀況。

這里所強調的“預先”是指:無論系統(tǒng)生命過程處于哪個階段,都要在該階段開始之前進行系統(tǒng)的安全分析,發(fā)現并掌握系統(tǒng)的危險因素。這就是系統(tǒng)安全分析要解決的問題。

571、系統(tǒng)安全分析

要提高系統(tǒng)的安全性,使其不發(fā)生或少

系統(tǒng)安全分析是使用系統(tǒng)工程的原理和方法,辨別、分析系統(tǒng)存在的危險因素,并根據實際需要對其進行定性、定量描述的技術方法。

根據有關文獻介紹,系統(tǒng)安全分析有多種形式和方法,使用中應注意：

58系統(tǒng)安全分析是使用系統(tǒng)工程的原理和方法,辨別、分析系

①適當選擇

根據系統(tǒng)的特點、分析的要求和目的,采取不同的分析方法。因為每種方法都有其自身的特點和局限性,并非處處通用。使用中有時要綜合應用多種方法,以取長補短或相互比較,驗證分析結果的正確性。

②靈活運用

使用現有分析方法不能死搬硬套,必要時要根據實用、好用的需要對其進行改造或簡化。

③尋求創(chuàng)新

不能局限于分析方法的應用,而應從系統(tǒng)原理出發(fā),開發(fā)新方法,開辟新途徑,還要在以往行之有效的一般分析方法基礎上總結提高,形成系統(tǒng)性的安全分析方法。

59592、系統(tǒng)安全評價

系統(tǒng)安全評價往往要以系統(tǒng)安全分析為基礎,通過分析,了解和掌握系統(tǒng)存在的危險因素,但不一定要對所有危險因素采取措施。

而是通過評價掌握系統(tǒng)的事故風險大小,以此與預定的系統(tǒng)安全指標相比較,如果超出指標,則應對系統(tǒng)的主要危險因素采取控制措施,使其降至該標準以下。這就是系統(tǒng)安全評價的任務。

602、系統(tǒng)安全評價

系統(tǒng)安全評價往往要以系統(tǒng)安全分析

評價方法也有多種,評價方法的選擇：

a.應考慮評價對象的特點、規(guī)模,評價的要求和目的,采用不同的方法。

b.在使用過程中也應和系統(tǒng)安全分析的使用要求一樣,堅持實用和創(chuàng)新的原則。

過去20年,我國在許多領域都進行了系統(tǒng)安全評價的實際應用和理論研究,開發(fā)了許多實用性很強的評價方法,特別是企業(yè)安全評價技術和重大危險源的評估、控制技術。61評價方法也有多種,評價方法的選擇：613、安全決策與事故控制

任何一項系統(tǒng)安全分析技術或系統(tǒng)安全評價技術,如果沒有一種強有力的管理手段和方法,也不會發(fā)揮其應有的作用。

因此,在出現系統(tǒng)安全分析和系統(tǒng)安全評價技術的同時,也出現了系統(tǒng)安全決策。

其最大的特點是從系統(tǒng)的完整性、相關性、有序性出發(fā),對系統(tǒng)實施全面、全過程的安全管理,實現對系統(tǒng)的安全目標控制。

623、安全決策與事故控制

任何一項系統(tǒng)安全分析技術或

最典型的例子是美軍標準《系統(tǒng)安全程序》,美國道化學公司的安全評價程序,國際勞工組織、國際標準化組織倡導的《職業(yè)安全衛(wèi)生管理體系》。

系統(tǒng)安全管理是應用系統(tǒng)安全分析和系統(tǒng)安全評價技術,以及安全工程技術為手段,控制系統(tǒng)安全性,使系統(tǒng)達到預定安全目標的一整套管理方法、管理手段和管理模式。4.系統(tǒng)安全預測

分析研究歷史資料，對安全生產發(fā)展的趨勢或可能的結果進行事先的預測和估計。63最典型的例子是美軍標準《系統(tǒng)安全程序》,美國道化學公三、安全系統(tǒng)工程的方法論

安全系統(tǒng)工程的方法是依據安全學理論,在總結過去經驗型安全方法的基礎上日漸豐富和成熟的。概括起來可以歸納為如下三個方面:

64三、安全系統(tǒng)工程的方法論

641、從系統(tǒng)整體出發(fā)的研究方法

安全系統(tǒng)工程的研究方法必須從系統(tǒng)的整體性觀點出發(fā),從系統(tǒng)的整體考慮解決安全問題的方法、過程和要達到的目標。

例如,對每個子系統(tǒng)安全性的要求,要與實現整個系統(tǒng)的安全功能和其他功能的要求相符合。

在系統(tǒng)研究過程中,子系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的矛盾以及子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的矛盾都要采用系統(tǒng)優(yōu)化方法尋求各方面均可接受的滿意解;同時要把安全系統(tǒng)工程的優(yōu)化思路貫穿到系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、研制和使用等各個階段中。

651、從系統(tǒng)整體出發(fā)的研究方法

安全系統(tǒng)工程的研究方2、本質安全方法

本質安全：設備或系統(tǒng)在發(fā)生故障或誤操作的情況下，也能保證安全。

這是安全技術追求的目標,也是安全系統(tǒng)工程方法中的核心。

由于安全系統(tǒng)把安全問題中的人-機(物)-環(huán)境統(tǒng)一為一個“系統(tǒng)”來考慮,因此不管是從研究內容來考慮還是從系統(tǒng)目標來考慮,核心問題就是本質安全化,就是研究實現系統(tǒng)本質安全的方法和途徑。

662、本質安全方法

本質安全：設備或系統(tǒng)在發(fā)生故障或3、人機匹配法

在影響系統(tǒng)安全的各種因素中,至關重要的是人-機匹配。在產業(yè)部門研究與安全有關的人機匹配稱為安全人機工程,在人類生存領域研究與安全有關的人機匹配稱為生態(tài)環(huán)境和人文環(huán)境問題。

從安全的目標出發(fā),考慮人-機匹配,以及采用人-機匹配的理論和方法是安全系統(tǒng)工程方法的重要支撐點。

673、人機匹配法

在影響系統(tǒng)安全的各種因素中,至4、安全經濟方法

由于安全的相對性原理,所以,安全的投入與安全(目標)在一定經濟、技術水平條件下有對應關系。

安全系統(tǒng)的“優(yōu)化”同樣受制于經濟。

但是,由于安全經濟的特殊性(安全性投入與生產性投入的滲透性、安全投入的超前性與安全效益的滯后性、安全效益評價指標的多目標性、安全經濟投入與效用的有效性等)就要求安全系統(tǒng)工程方法,在考慮系統(tǒng)目標時,要有超前的意識和方法,要有指標(目標)的多元化的表示方法和測算方法。

684、安全經濟方法

由于安全的相對性原理,所以,安全的5、系統(tǒng)安全管理方法

安全系統(tǒng)工程從學科的角度講是技術與管理相交叉的橫斷學科;從系統(tǒng)科學原理的角度講它是解決安全問題的一種科學方法。

安全系統(tǒng)工程是理論與實踐緊密結合的專業(yè)技術基礎,系統(tǒng)安全管理方法則貫穿到安全的規(guī)劃、設計、檢查與控制的全過程。

所以,系統(tǒng)安全管理方法是安全系統(tǒng)工程方法的重要組成部分。695、系統(tǒng)安全管理方法

安全系統(tǒng)工程從學科的角度講是技第三節(jié)安全系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展

事故給人類帶來元數災難,嚴重地制約了經濟發(fā)展和社會進步,甚至對人類生存構成巨大威脅。然而,事故的影響也并非都是消極的。它和其他事物一樣,也有積極的一方面。70第三節(jié)安全系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展事故給人類帶來元數

首先,事故具有鮮明的反面教育的作用,它向人們展示了破壞的惡果,教人們必須按照科學規(guī)律辦事。

其次,事故是一種特殊的科學實驗。一個系統(tǒng)發(fā)生事故,說明該系統(tǒng)存在這樣那樣的不安全、不可靠的問題,從而以事故的形式彌補了設計時應做而沒做,或想做而沒敢做(沒錢做)的實驗。人們通過對事故的調查、分析,找出事故原因,研究并采取了有效控制事故的措施,改變了系統(tǒng)工藝、設備,從而提高了系統(tǒng)的性能,發(fā)展了專業(yè)技術。71首先,事故具有鮮明的反面教育的作用,它向人們展示了破

第三,事故也是誕生新的科學技術的催化劑。事故的強大負面效應對人類產生巨大的沖擊作用,從而激發(fā)人類以更大的決心和更大的力量研究事故。通過對事故信息、資料的收集、整理、分析、研究,也就是充分開發(fā)利用“事故資源”,一個嶄新的自然科學學科就在人們這種不懈努力與堅苦卓絕的斗爭中誕生了,這就是作用力與反作用力的作用機制。在科學技術發(fā)展的歷史長河中,幾乎每一個學科的誕生都離不開事故這種反作用力的作用。72第三,事故也是誕生新的科學技術的催化劑。事故的

安全系統(tǒng)工程也正是在這種事故的反作用下應運而生的。1.軍事系統(tǒng)的安全系統(tǒng)工程

安全系統(tǒng)工程產生于20世紀60年代初期美英等工業(yè)發(fā)達國家。

（1）這一時期,由于美國在導彈系統(tǒng)研發(fā)過程中僅僅一年半的時間就連續(xù)發(fā)生四起重大事故,造成慘重損失,從而迫使美國空軍以系統(tǒng)工程的基本原理和管理方法來研究導彈系統(tǒng)的安全性、可靠性,

（2）于1962年提出了“彈道導彈系統(tǒng)安全工程”，制定了“武器系統(tǒng)安全標準”；73安全系統(tǒng)工程也正是在這種事故的反作用下應運而生的。7

（3）1963年提出了“系統(tǒng)安全程序”；

（4）到1967年7月由美國國防部確認,將該標準提格為美軍標準;（5）之后又經兩次修訂,成為現在的MIL-STD-882B“系統(tǒng)安全程序要求”。

（6）它以標準的形式規(guī)范了美國軍事系統(tǒng)的工程項目在招標以及研發(fā)過程中對安全性的要求和管理程序、管理方法、管理目標。

這就是由事故引發(fā)的軍事系統(tǒng)的安全系統(tǒng)工程。74（3）1963年提出了“系統(tǒng)安全程序”；742、核工業(yè)

原子彈是可怕的,從而在人們的心里存在著對以放射性物質為動力的核電站的恐懼心理。因此,在社會壓力下各國的政府對核電站的要求極其嚴格,同時在核安全方面的研究技入了巨大的人力、物力。

（1）英國在這方面的研究開始比較早,到20世紀60年代中期就已建成了系統(tǒng)可靠性服務所和可靠性數據庫,成功開發(fā)了概率風險評價(PRA)技術,從而以概率來計算核電站系統(tǒng)風險大小以及是否可以接受。

752、核工業(yè)

75

（2）到1974年美國原子能委員會發(fā)表了拉斯姆遜教授的"商用核電站風險評價報告"(WASH-1400),從而成功地開發(fā)應用了系統(tǒng)安全分析和系統(tǒng)安全評價技術。

該報告的科學性和對事故預測的準確性得到了“三涅島事件”(核電站堆芯熔化造成放射性物質泄漏事故)的證實。

這就是核工業(yè)的安全系統(tǒng)工程。

76（2）到1974年美國原子能委員會發(fā)表了拉斯姆遜教3、化工系統(tǒng)

化工企業(yè)的危險性和化工事故的危害性是眾所周知的。隨著工業(yè)規(guī)模的擴大和事故破壞后果的日益嚴重化,迫使化工企業(yè)加倍努力,嚴格控制事故,特別是化工廠的火災爆炸事故。

（1）為此,美國道化學公司于1964年發(fā)表了化工廠“火災爆炸指數評價法”,俗稱道氏法。

（2）該法經過多年的實用,修改了6次,出了第七版,并出版了教科書。該法是以根據化學物質的理化特性確定的物質系數為基礎,綜合考慮一般工藝過程和特殊工藝過程的危險特性,計算系統(tǒng)火災爆炸指數,評價系統(tǒng)損失大小,并據此考慮安全措施,修正系統(tǒng)風險指數。

773、化工系統(tǒng)77

（3）之后,英國帝國化學公司在此基礎上開發(fā)了蒙德評價法,日本提出了崗三法。（4）20世紀70年代日本勞動省發(fā)表的評價方法,另辟蹊徑,它是以分析與評價,定性評價與定量評價相結合為特點的“化工企業(yè)安全評價指南”,亦稱“化工企業(yè)六步驟安全評價法”。該評價法是一種對化工系統(tǒng)的全過程如何進行評價的管理規(guī)范。它不僅規(guī)定了評價方法、評價技術,也規(guī)定了系統(tǒng)生命周期每個階段用哪種評價方法,如何進行評價等。

這就是化工系統(tǒng)的安全系統(tǒng)工程。

78（3）之后,英國帝國化學公司在此基礎上開發(fā)了蒙德評4.民品工業(yè)

民品工業(yè)也存在安全系統(tǒng)工程的誕生與發(fā)展問題。20世紀60年代正是美國市場競爭日趨激烈的年代,許多新產品在沒有得到安全保障的情況下就投放市場,造成許多使用事故,用戶紛紛要求廠方賠償損失,甚至要求追究廠商刑事責任,迫使廠方在開發(fā)新產品的同時尋求提高產品安全性的新方法、新途徑。

這期間,在電子、航空、鐵路、汽車、冶金等行業(yè)開發(fā)了許多系統(tǒng)安全分析方法和評價方法,這也可以稱之為民品工業(yè)的安全系統(tǒng)工程。794.民品工業(yè)795、我國

安全系統(tǒng)工程的研究、開發(fā)是從20世紀叫代末的開始的。

天津東方化工l廠應用安全系統(tǒng)工程成功地解決了高度危險企業(yè)的安全生產問題,為我國各個領域學習、應用安全系統(tǒng)工程起了帶頭作用。其后是各類企業(yè)借鑒引用國外的系統(tǒng)安全分析方法,對現有系統(tǒng)進行分析。

到80年代中后期,人們研究的注意力逐漸轉移到系統(tǒng)安全評價的理論和方法,開發(fā)了多種系統(tǒng)安全評價方法,特別是企業(yè)安全評價方法,重點解決了對企業(yè)危險程度的評價和企業(yè)安全管理水平的評價。805、我國80

這期間,許多專家學者的相關專著也相繼問世了,以系統(tǒng)的觀點、方法,系統(tǒng)地總結了國內外安全系統(tǒng)的理論與方法,這些論著的共同觀點是:

81

這期間,許多專家學者的相關專著也相繼問世了,以系

(1)安全系統(tǒng)工程是在事故逼迫下產生的。

安全系統(tǒng)工程也好,系統(tǒng)安全工程也好,都是在人類從事社會經濟活動中由于發(fā)生事故的規(guī)模如此巨大,事故損失如此慘重,以致人們再也承受不起這么嚴重的災難,不得不在現有安全工程技術基礎上,尋找能夠預測、預防、預控事故的科學技術,安全系統(tǒng)工程就是在這樣的背景下誕生的。

即,預先的系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價技術和對系統(tǒng)整個生命周期實施全過程安全控制的系統(tǒng)安全管理工程。82(1)安全系統(tǒng)工程是在事故逼迫下產生的。82(2)現代科學技術的發(fā)展為安全系統(tǒng)工程的產生提供了必要條件。20世紀40年代產生了系統(tǒng)可靠性工程,50年代出現了系統(tǒng)工程,以及這一期間現代數學和計算機技術的迅速發(fā)展,使安全系統(tǒng)工程在20世紀60年代產生成為科學技術發(fā)展的必然產物,也是相關學科相互影響的必然結果。

83(2)現代科學技術的發(fā)展為安全系統(tǒng)工程的產生提供了

(3)美國導彈技術的開發(fā)促使安全系統(tǒng)工程的誕生,但它不是安全系統(tǒng)工程產生的惟一策源地。

美國導彈技術的開發(fā)深入地研究了系統(tǒng)的安全性和控制系統(tǒng)安全性的手段與方法,從而出現了空軍標準“系統(tǒng)安全程序”和“系統(tǒng)安全程序要求”。

同時也必須看到,在同一時期,還有核電站的概率風險評價技術,化工企業(yè)的火災爆炸指數安全評價法,以及涉及產品安全的系統(tǒng)安全分析技術,如FTA、ETA、FMEA等,這些行業(yè)的安全系統(tǒng)工程都是在20世紀60年代短短幾年時間產生的,因此,我們把所有這些成功的理論通過科學的總結形成一個完整的學科--安全系統(tǒng)工程,應當說是順理成章的。

84

(3)美國導彈技術的開發(fā)促使安全系統(tǒng)工程的誕生,(4)安全系統(tǒng)工程不僅包括分析與評價技術,也應包括管理程序、管理方法等管理科學的內容,它也是以系統(tǒng)工程為基礎的安全工程。

各類有關安全系統(tǒng)工程的論著,其內容都是以系統(tǒng)工程為基本原理,包括系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價和系統(tǒng)安全管理三部分內容。通過分析和評價認識風險,通過工程技術管理控制風險,使系統(tǒng)安全性達到預定的目標。

85(4)安全系統(tǒng)工程不僅包括分析與評價技術,也應包括

基于這種思想,迄今國外發(fā)表的系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價、系統(tǒng)安全管理技術與方法屬于安全系統(tǒng)工程范疇;國內已經實踐證明對預先控制事故、提高系統(tǒng)安全性確有實效的,具有系統(tǒng)工程鮮明特點的安全分析、安全評價和安全管理技術與方法也應當屬于安全系統(tǒng)工程范疇。86基于這種思想,迄今國外發(fā)表的系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評第四節(jié)安全系統(tǒng)工程的應用特點

安全系統(tǒng)工程是一門應用性很強的科學技術學科。幾十年來,許多經典的應用范例始終激勵人們進行不懈的探索,不斷充實和發(fā)展其自身的理論體系,以期實現更好的應用效果,這是安全系統(tǒng)工程始終保持快速發(fā)展的重要原因。

為了進一步促進學科發(fā)展,提高其實用性,有必要進一步明確安全系統(tǒng)工程的應用特點:

87第四節(jié)安全系統(tǒng)工程的應用特點安全系統(tǒng)工程是一門(1)系統(tǒng)性。無論是系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價的理論,還是系統(tǒng)安全管理模式和方法的應用都表現了系統(tǒng)性的特點,它從系統(tǒng)的整體出發(fā),綜合考慮系統(tǒng)的相關性、環(huán)境適應性等特性,始終追求系統(tǒng)總體目標的滿意解或可接受解。

(2)預測性。安全系統(tǒng)工程的分析技術與評價技術的應用,無論是定性的,還是定量的,都是為了預測系統(tǒng)存在的危險因素和風險水。它是通過這些預測來掌握系統(tǒng)安全狀況如何,風險能否接受,以便決定是否應當采取措施,控制系統(tǒng)風險。所以,安全系統(tǒng)工程也可稱作是系統(tǒng)的事故預測技術。

88(1)系統(tǒng)性。無論是系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價的

(3)層序性。安全系統(tǒng)工程的應用是按照系統(tǒng)的時空兩個跨度有序展開,管理規(guī)范的執(zhí)行,一般是按照系統(tǒng)生命過程有序進行,而且貫徹到系統(tǒng)的方方面面。因此,安全系統(tǒng)工程具有明顯的“動態(tài)過程”研究特點。

(4)擇優(yōu)性。擇優(yōu)性的應用特點主要體現在系統(tǒng)風險控制方案的綜合與比較,從各種備選方案中選取最優(yōu)方案。在選取控制風險的安全措施方面,一般按下列優(yōu)先順序選取方案:設計上消除→設計上降低→提供安全裝置→提供報警裝置→提出專門規(guī)程。因此,冗余設計,安全聯鎖,有一定可靠度保證的安全系數,是安全系統(tǒng)工程經常采用的設計思想。89

(3)層序性。安全系統(tǒng)工程的應用是按照系統(tǒng)的時(5)技術與管理的融合性。前面述及安全系統(tǒng)工程是自然(技術)科學與管理科學的交叉學科,隨著科技與經濟的發(fā)展,人們對安全的追求目標(特別是生產領域)是本質安全。

但是,一方面由于新技術的不斷涌現,另一方面由于經濟條件的制約,對于一時做不到本質安全的技術系統(tǒng),則必須用安全管理來補償。90(5)技術與管理的融合性。前面述及安全系統(tǒng)工程

所以在相當長的時間內,解決安全問題還必須把技術與管理通過系統(tǒng)工程的方法有機地結合起來。

這些安全系統(tǒng)工程的應用特點應在該學科的理論研究和實際應用中得到充分重視,使安全系統(tǒng)工程發(fā)展更快些,應用效果更明顯些。91所以在相當長的時間內,解決安全問題還必須把技術與管理《安全系統(tǒng)工程》E_MAIL：lizhonghua@92《安全系統(tǒng)工程》E_MAIL：lizhonghua@導

學

內

容一、課程特點二、學習內容三、方法技巧四、重點難點93導學內容一、課程特點二、學習內容三、方法技巧四、重點難一、

課程特點

安全系統(tǒng)工程是以安全科學和系統(tǒng)科學為理論基礎，以安全工程、系統(tǒng)工程、可靠性工程等為手段，對系統(tǒng)風險進行分析、評價、控制，以期實現系統(tǒng)及其全過程安全目標的科學技術。

它是現代科技發(fā)展的必然產物，涉及自然科學和社會科學，是安全科學學科的重要分支。94一、課程特點安全系統(tǒng)工程是以安全科學和系系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為研究對象，是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。一、

課程特點

95系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為研究對象，是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)工程的基本原理和方法，預先識別、分析系統(tǒng)存在的危險因素，評價并控制系統(tǒng)風險，使系統(tǒng)安全性達到預期目標的工程技術。

其主要技術手段有系統(tǒng)安全分析、系統(tǒng)安全評價、安全決策與事故控制。一、

課程特點

96安全系統(tǒng)工程是采用系統(tǒng)工程的基本原理和方法，安全系統(tǒng)工程的理論基礎是安全科學和系統(tǒng)科學，它是工業(yè)企業(yè)勞動安全衛(wèi)生領域的系統(tǒng)工程，它追求的是整個系統(tǒng)的安全和系統(tǒng)全過程的安全，其重點是系統(tǒng)危險因素的識別、分析，系統(tǒng)風險評價和系統(tǒng)安全決策與事故控制，其預期安全目標是將系統(tǒng)風險控制在人們能夠容忍的限度以內。一、

課程特點

97安全系統(tǒng)工程的理論基礎是安全科學和系統(tǒng)科學，它是二、學習內容

本課程是一門專業(yè)理論課，學習內容主要集中于基礎理論的學習。首先必須了解安全系統(tǒng)工程的幾個基本概念，研究對象和研究內容，掌握“人-機-物”系統(tǒng)各要素之間的關系。

其次要了解事故樹分析理論，理解基本概念的理論意義與實際作用，掌握事故樹分析方法，特別運用事故樹方法進行了定性、定量分析。98二、學習內容本課程是一門專業(yè)理論課，學習內容主二、學習內容

學習過程中要了解國內現行的安全評價方法，認識評價方法的特點與適用范圍，學會運用幾種最常用的安全評價方法。

本課程的學習內容還包括系統(tǒng)安全評價方法的介紹。系統(tǒng)安全評價是系統(tǒng)安全工程的學科理論運用于實踐并指導實踐的最好例證。99二、學習內容學習過程中要了解國內現行的安全

在上述內容基礎上，還應該了解安全決策過程與決策要素，掌握安全決策方法，學習模糊決策在實際工作中的使用方法。二、學習內容100在上述內容基礎上，還應該了解安全決策過程與決策三、方法技巧1主動參與主動參與到教學活動中去，而不是過多地依賴教師的幫助，變被動接收為主動思考。勤做筆記，特別是對難點、疑點及時做記錄。101三、方法技巧1主動參與主動參與到教學活動中去，而不是三、方法技巧2預習與復習做好預習可以使同學帶著問題聽課，能更深入、有目的的學習，增加學習效果；另外，“溫故而知新”，課后的學習可以極大地加深理解效果，有助于知識吸收。102三、方法技巧2預習與復習做好預習可以使同學帶著問題

加強課后的相關資料收集，特別是查找存在疑問的知識點或感興趣的資料，可以彌補課堂內所沒有的內容，深化了知識點的學習。三、方法技巧3資料收集

103加強課后的相關資料收集，特別是查找存在4理論聯系實際

將安全系統(tǒng)工程中的理論與實際的工程項目聯系起來，與實際的安全技術問題聯系起來，有目的的分析研究問題。三、方法技巧1044理論聯系實際將安全系統(tǒng)工程中的理1重點

（1）

安全系統(tǒng)工程、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程的概念

（2）

事故樹編制、定性定量分析

（3）

安全評價程序

（4）

安全評價方法運用，（DOW，MOND）

（5）

安全決策過程、模糊決策（評價）方法

1051重點142難點

（1）安全系統(tǒng)工程的學科體系

（2）

事故樹編制過程及基本事件選取

（3）事故樹的簡化（布爾運算）

（4）

最小割集、最小徑集算法

（5）

頂上事件概率的算法1062難點152難點（6）安全評價方法特點及適用范圍（7）安全評價方法運用，（DOW，MOND）（8）模糊數學理論、決策（評價）方法1072難點（6）安全評價方法特點及適用范圍第一章概論教學內容：

1、系統(tǒng)工程的基本概念、理論和方法、可靠性工程方法；

2、安全系統(tǒng)工程的基本概念、目標、研究方法和研究內容；

3、安全系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史與趨勢；4、安全系統(tǒng)工程的應用特點。

108第一章概論教學內容：

1、系統(tǒng)工程的基本概念、理

1、理解基本概念、了解安全系統(tǒng)工程與系統(tǒng)工程、可靠性工程的關系，安全系統(tǒng)工程的目標、研究內容、研究方法；

2、了解安全系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史與現狀；3、了解安全系統(tǒng)工程的應用特點?；疽螅?09

1、理解基本概念、了解安全系統(tǒng)工程與系統(tǒng)工程、可靠第一節(jié)基本概念一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程

二、可靠性、可靠度、可靠性工程

三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程四、安全系統(tǒng)工程

110第一節(jié)基本概念一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程

1

1、系統(tǒng)的概念（系統(tǒng)是系統(tǒng)工程的研究對象）系統(tǒng)就是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機整體。

2、分類

自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)、

靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)、實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)、

宏觀系統(tǒng)與微觀系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)

3、作為系統(tǒng),具備的特性一、系統(tǒng)、系統(tǒng)工程1111、系統(tǒng)的概念（系統(tǒng)是系統(tǒng)工程的研究對象）一、系統(tǒng)、系

(l)整體性

系統(tǒng)是由兩個或兩個以上相互區(qū)別的要素(元件或子系統(tǒng))組成的整體。

構成系統(tǒng)的各要素雖然具有不同的性能,但它們通過綜合、統(tǒng)一(而不是簡單拼湊)形成的整體就具備了新的特定功能,就是說，系統(tǒng)作為一個整體才能發(fā)揮其應有功能。

所以,系統(tǒng)的觀點是一種整體的觀點,一種綜合的思想方法。

(2)相關性

構成系統(tǒng)的各要素之間、要素與子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間都存在著相互聯系、相互依賴、相互作用的特殊關系,通過這些關系,使系統(tǒng)有機地聯系在一起,發(fā)揮其特定功能。

112

(l)整體性21(3)目的性

任何系統(tǒng)都是為完成某種任務或實現某種目的而發(fā)揮其特定功能的。

要達到系統(tǒng)的既定目的,就必須賦予系統(tǒng)規(guī)定的功能，這就需要在系統(tǒng)的整個生命周期,即系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、試驗、制造和使用等階段,對系統(tǒng)采取最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)設計、最優(yōu)控制、最優(yōu)管理等優(yōu)化措施。113(3)目的性22(4)有序性

系統(tǒng)有序性主要表現在系統(tǒng)空間結構的層次性和系統(tǒng)發(fā)展的時間順序性。

系統(tǒng)可分成若干子系統(tǒng)和更小的子系統(tǒng),而該系統(tǒng)又是其所屬系統(tǒng)的子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的分割形式表現為系統(tǒng)空間結構的層次性。

另外,系統(tǒng)的生命過程也是有序的,它總是要經歷孕育、誕生、發(fā)展、成熟、衰老、消亡的過程,這一過程表現為系統(tǒng)發(fā)展的有序性。

系統(tǒng)的分析、評價、管理都應考慮系統(tǒng)的有序性。114(4)有序性23

(5)環(huán)境適應性

系統(tǒng)是由許多特定部分組成的有機集合體,而這個集合體以外的部分就是系統(tǒng)的環(huán)境。

系統(tǒng)對環(huán)境的作用：系統(tǒng)從環(huán)境中獲取必要的物質、能量和信息,經過系統(tǒng)的加工、處理和轉化,產生新的物質、能量和信息,然后再提供給環(huán)境。

環(huán)境對系統(tǒng)的作用：

環(huán)境也會對系統(tǒng)產生干擾或限制,即約束條件。環(huán)境特性的變化往往能夠引起系統(tǒng)特性的變化,系統(tǒng)要實現預定的目標或功能,必須能夠適應外部環(huán)境的變化。研究系統(tǒng)時,必須重視環(huán)境對系統(tǒng)的影響。115

(5)環(huán)境適應性24

4、系統(tǒng)的功能結構

為了實現系統(tǒng)自身的正常運行和功能，系統(tǒng)需要以一定的方式構成，應具有保持和傳遞能量、物質和信息的特征。系統(tǒng)種類繁多，根據控制論觀點，系統(tǒng)由三部分組成，即輸入、處理和輸出。

輸出處理反饋輸入系統(tǒng)功能結構示意圖1164、系統(tǒng)的功能結構輸出處理反饋輸入系統(tǒng)功能結構示意圖2

5、系統(tǒng)工程概念系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、制造、試驗和使用的科學方法,是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。①系統(tǒng)工程屬工程技術范疇,主要是組織管理各類工程的方法論,即組織管理工程;②系統(tǒng)工程是解決系統(tǒng)整體及其全過程優(yōu)化問題的工程技術;③系統(tǒng)工程對所有系統(tǒng)都具有普遍適用性。

1175、系統(tǒng)工程概念26系統(tǒng)工程是20世紀50年代發(fā)展起來的一門新興科學,它是以系統(tǒng)為研究對象,以現代科學技術為研究手段,以系統(tǒng)最佳化為研究目標的科學技術。它是發(fā)展很快、應用很廣的一門管理科學,它的廣泛應用為管理學的發(fā)展,為各行各業(yè)、各個領域管理現代化提供了基本理論和方法。

6、系統(tǒng)工程所屬各子學科的命名118系統(tǒng)工程是20世紀50年代發(fā)展起來的一門新興科學,它是以二、可靠性、可靠度、可靠性工程

1.可靠性

可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件都是設計規(guī)定的,規(guī)定的功能也是設計賦予的。2.可靠度

可靠度是衡量系統(tǒng)可靠性的標準,它是指系統(tǒng)在規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概率。系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內不能完成規(guī)定功能的概率就是系統(tǒng)的不可靠度。

119二、可靠性、可靠度、可靠性工程

1.可靠性

283.可靠性工程可靠性工程就是研究系統(tǒng)可靠性的工程技術?？煽啃怨こ桃鉀Q的是如何提高系統(tǒng)可靠度,使系統(tǒng)在其壽命周期內正常運行,圓滿完成其規(guī)定功能的問題。1203.可靠性工程29三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程

1、對安全的理解和認識

安全是人們經過抽象思維確定的一個概念或理念。目前所見到的文獻對安全這個概念的詮釋普遍存在兩個問題:一個是缺乏科學的嚴密性;二是安全一詞太大眾化了,以致不管人們如何下定義,都很難包容一般意義上的安全理念的內涵。

121三、安全系統(tǒng)與安全系統(tǒng)工程

1、對安全的理解和認識31)安全是相對的思想安全的模糊性、不確定性和相對性。安全意味著可以容忍的風險程度。

特定危害性事件發(fā)生的可能性與后果的結合安全是通過對系統(tǒng)的危險性和允許接受的限度相比較而確定，安全是主觀認識對客觀存在的反應，這一過程可用下圖加以說明。真實系統(tǒng)安全標準 認識 比較？安全1221)安全是相對的思想安全的模糊性、不確定性和相對性2).安全表述安全表述的是一個復雜物質系統(tǒng)的動態(tài)過程或狀態(tài),過程或狀態(tài)的目標是人物將不會受到傷害或損失。安全也可表述的是人們的一種理念,即人物將不會受到傷害和損失的理想狀態(tài)。安全也可表述的是一種特定的技術狀態(tài),即滿足一定安全技術指標要求的物態(tài)。

3).安全屬性

安全一詞所涉及的紛繁復雜因素與它的自然屬性和社會屬性有著密切的關系。1232).安全表述32（1）安全的自然屬性可以從兩個方面來討論:一是安全是人的生理與心理需要,或者說由生命及生的欲望決定了的自我保護意識,這是天生的,是安全存在的主動因素。二是人類對天災的無奈以及新陳代謝生老病死的規(guī)律不可抗拒,使人們不得不把生命安全經常提到議事日程,這雖然是被動因素,但它與前一個主動因素相結合,就決定安全是自古以來人類生活、生存、進步的永恒的主題。124（1）安全的自然屬性33（2）安全的社會屬性

a.自從人類有組織活動以來,社會安定、有序、進步始終是各社會階段追求的目標,而這一目標實現的重要標志之一就是安全。這是社會促動安全的主動因素。人類的社會活動、經濟活動、交通和環(huán)境一方面本身在不斷制造事故，另一方面也通過技術和管理措施不斷消除隱患，減少事故。被動因素b.人倫智的觀點。人倫是在一個人群(社會性的結合)中發(fā)生的。夫婦、父子、兄弟、朋友、同事構成人際關系,人際以誠相待,共謀生命的延續(xù)、生活的充實,并以此抵制惟利是圖就稱為人倫智。主動因素125（2）安全的社會屬性

a.自從人類有組織活安全的自然屬性與社會屬性中都存在著很強的促動安全的主動因素,這是安全科學發(fā)展的基礎。

安全問題紛繁復雜的關系正是由于安全問題的自然屬性與社會屬性的交融,正像人是社會的一樣,而社會的復雜性正是安全問題復雜的根本原因之一。

安全定義：從三個方面來闡述：一、安全表述的是一個復雜物質系統(tǒng)的動態(tài)過程或狀態(tài)，過程或狀態(tài)的目標是人物將不會受到傷害或損失。二、安全也可以表述的是人們的一種理念，即人物不會受到傷害和損失的理想狀態(tài)。三、安全也可以表述的是一種特定的技術狀態(tài)，即滿足一定的安全技術指標要求的物態(tài)。126安全的自然屬性與社會屬性中都存在著很強的促動安全的2、安全系統(tǒng)及其特點

安全問題是一個復雜的系統(tǒng)工程問題。或者說解決安全問題要用系統(tǒng)工程的理論和方法。“安全系統(tǒng)”的歧義。其實“安全系統(tǒng)”這個定義能否成立,關鍵還在于它的特殊性和客觀性。所謂特殊性就是指它與一般系統(tǒng)的區(qū)別?？陀^性特殊性或個性：

1272、安全系統(tǒng)及其特點

安全問題是一個

(1)系統(tǒng)性。與安全有關的影響因素構成了安全系統(tǒng)。a.由于安全系統(tǒng)中各因素之間,以及因素與目標之間的關系多數有一定灰度,所以安全系統(tǒng)是灰色系統(tǒng)。

b.人－機－環(huán)境的復雜系統(tǒng),其典型的因素及其關系可如圖1-1所示。

圖1-1安全系統(tǒng)典型的組成因素及其關系圖128

(1)系統(tǒng)性。與安全有關的影響因素構成了安全系統(tǒng)人--機--環(huán)境的提法是考慮了安全問題的空間跨度和時間跨度兩個方面。如此說來,即便是一臺設備,如果把它的制造安全與使用安全考慮進來,也仍然是人--機--環(huán)境的復雜系統(tǒng)。

c.安全系統(tǒng)的目標不是尋求最優(yōu)解。這是因為安全系統(tǒng)目標的多元化,以及安全目標的極強相對性、時間依賴性與其理想化理念很難協調,所以安全系統(tǒng)的目標解是具有一定灰度的滿意解或可接受解。129人--機--環(huán)境的提法是考慮了安全問題的空間跨(2)開放性。安全系統(tǒng)是客觀存在的。這是因為安全系統(tǒng)是建立在安全功能構件的物質基礎之上。但同時安全系統(tǒng)總是寄生在客體(另一個系統(tǒng))中。在處理方法上,如果把客體看成一個黑匣子,安全系統(tǒng)是通過客體的能量流、物流和信息流的流入一流出的非線性變化趨勢,確認安全和事故發(fā)生的可能性,因此安全系統(tǒng)具有開放性特點。

開放性不僅是安全系統(tǒng)在動態(tài)中保持穩(wěn)定存在的前提,也是安全系統(tǒng)復雜性及安全--事故轉換發(fā)生的重要機制。130(2)開放性。安全系統(tǒng)是客觀存在的。這是因為安(3)確定性與非確定性。“確定性”是指制約系統(tǒng)演化的規(guī)則是確定性的,不含任何隨機性因素。確定性的特征是演化方向及演化結果是確定的,可精確預測?！胺谴_定性”或者具有演化方向和演化結果不確定,或者具有刻畫事物運動特征的特征量不能客觀精確地確定的特征。非確定性包括隨機性和模糊性。

131(3)確定性與非確定性。40a.“隨機性”可能有兩個方面的來源:一是在不含任何外在的隨機影響因素作用下,完全由“確定性”系統(tǒng)演化而產生的隨機性(例如產生混沌),這種隨機性稱為本質隨機性。二是系統(tǒng)可能因外在影響因素的隨機作用使系統(tǒng)在一定條件下表現出隨機性的特征(外在隨機性)。由于安全系統(tǒng)把環(huán)境看成是它的組分,所以對安全系統(tǒng)而言,本質隨機性和外在隨機性的區(qū)別不是絕對的。

132a.“隨機性”可能有兩個方面的來源:41b.“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度不清楚。對于安全系統(tǒng),就是指系統(tǒng)的構成及其相互關系,以及組成與目標的關系不清楚。造成這些不清楚的可能來源在于主觀和客觀兩個方面,即具有主觀模糊性和客觀模糊性。1)主觀模糊性

首先,刻畫安全運行軌跡的以模糊數學方法建立的數學模型具有主觀模糊性。因為數學模型常常不可能“嚴格地”確定安全系統(tǒng)各要素之間及其與目標之間完整的客觀關系。133b.“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度自然的技術因素之間的關系社會的因素及其與技術因素的耦合關系將難于量化,因而也將難于建立準確的數學關系。應該強調的是,出現上述問題不完全是由于安全系統(tǒng)本身不清楚,它可能只是人們對安全系統(tǒng)主觀模糊性的表現。

2)另外,對安全系統(tǒng)安全度的評價尺度以及構成安全度等級的評價指標體系也具有客觀模糊性,即從事物的