安全性工程應(yīng)用-設(shè)計(jì)課件

北京航空航天大學(xué)

可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性工程應(yīng)用設(shè)計(jì)8/27/20231北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院主要內(nèi)容8/27/20232北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院概述安全性設(shè)計(jì)一般要求安全措施優(yōu)先順序安全性設(shè)計(jì)思路和方法安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則典型產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)化工產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)火工品安全性設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備安全性設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)概述安全性設(shè)計(jì)是指在系統(tǒng)（或裝備）研制過程中，通過各種設(shè)計(jì)活動(dòng)來消除和控制各種危險(xiǎn)，其

目的在于防止所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在研制、生產(chǎn)、使

用和保障過程中發(fā)生導(dǎo)致人員傷亡和設(shè)備損壞

的各種意外事故，提高系統(tǒng)的安全性。在安全性分析的基礎(chǔ)上，必須采取各種有效措施來保證設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有要求的安全性。8/27/20233北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院概述通過分析發(fā)現(xiàn)問題，通過設(shè)計(jì)解決問題。在運(yùn)用各種安全（危險(xiǎn)）分析技術(shù)來識(shí)別和分析各種危險(xiǎn)，確定各種潛在的危險(xiǎn)對(duì)系統(tǒng)的安全性影響的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須在設(shè)計(jì)中采取各種有效措施來保證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有要求的安全性。安全性設(shè)計(jì)是保證系統(tǒng)滿足規(guī)定的安全性要求最關(guān)鍵和有效的措施。8/27/20234北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性設(shè)計(jì)一般要求8/27/20235北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院受的程度。安全性設(shè)計(jì)的一般要求有：?

通過設(shè)計(jì)消除已判定的危險(xiǎn)或降低風(fēng)險(xiǎn)；?

應(yīng)盡量減輕事故中人員的傷害和設(shè)備的損壞；?

必須消除I、II級(jí)危險(xiǎn)；?

應(yīng)盡量減少人為差錯(cuò)所導(dǎo)致的危險(xiǎn)；?

應(yīng)盡量減少惡劣環(huán)境條件所導(dǎo)致的危險(xiǎn)；?

不能消除的危險(xiǎn)，應(yīng)考慮采取補(bǔ)償措施；?

當(dāng)不能通過設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)是，應(yīng)給出警告和標(biāo)記；?

應(yīng)重視系統(tǒng)中軟件可能帶來的危險(xiǎn)；?

對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)審。應(yīng)進(jìn)行最小風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)，消除危險(xiǎn)或?qū)L(fēng)險(xiǎn)降低到可以接應(yīng)必須消除I、II級(jí)危險(xiǎn)；?

危險(xiǎn)物質(zhì)及其操作應(yīng)該注意隔離；?

設(shè)備的位置安排應(yīng)使工作人員盡量避免危險(xiǎn)；?

采用機(jī)械隔離或屏蔽的方法保護(hù)冗余分系統(tǒng)；應(yīng)盡量減少人為差錯(cuò)所導(dǎo)致的危險(xiǎn)；通過設(shè)計(jì)消除已判定的危險(xiǎn)或降低風(fēng)險(xiǎn)；盡量減輕事故中人員的傷害和設(shè)備/設(shè)施的損壞；危險(xiǎn)物質(zhì)及其操作應(yīng)該注意隔離；設(shè)備的位置安全應(yīng)使工作人員盡量避免危險(xiǎn)；采用機(jī)械隔離或屏蔽的方法保護(hù)冗余分系統(tǒng)；應(yīng)盡量減少惡劣環(huán)境條件所導(dǎo)致的危險(xiǎn)；不能消除的危險(xiǎn)，應(yīng)考慮采取補(bǔ)償措施；當(dāng)不能通過設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)給出告警和標(biāo)記；應(yīng)重視系統(tǒng)中軟件可能帶來的危險(xiǎn)；對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)審。安全措施的優(yōu)先次序8/27/20236北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院消除危險(xiǎn)通過設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)，或者更改設(shè)計(jì)方案，將風(fēng)險(xiǎn)降低到可以接受的水平。采用安全裝置通過采用永久性的、自動(dòng)的或其它裝置降低風(fēng)險(xiǎn)。采用告警裝置采用告警裝置檢測(cè)危險(xiǎn)狀態(tài)，并發(fā)出適當(dāng)?shù)母婢盘?hào)。制定專門規(guī)程和進(jìn)行培訓(xùn)專用規(guī)程應(yīng)包括人員防護(hù)設(shè)備的使用方法。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/20237北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院危險(xiǎn)三角形：危險(xiǎn)物質(zhì)、觸發(fā)機(jī)制、威脅目標(biāo)。根據(jù)采取安全性措施的優(yōu)先順序，安全性設(shè)計(jì)思路和方法大致可包括14種?？刂颇芰抗逃邪踩栽O(shè)計(jì)隔離閉鎖、鎖定和聯(lián)鎖概率設(shè)計(jì)和損傷容限降額冗余狀態(tài)監(jiān)控故障-安全告警標(biāo)志損傷抑制逃逸、救生與營(yíng)救薄弱環(huán)節(jié)安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/20238北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院1、控制能量基于“任何事故影響的大小直接與所含能量有直接關(guān)系”的原理，提出通過控制能量來確保安全的方案。在鍋爐和高壓容器的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于大于100KPa壓力下運(yùn)行的設(shè)備比在小于100KPa壓力下運(yùn)行的設(shè)備規(guī)定了更嚴(yán)格的安全性要求。這是設(shè)計(jì)一個(gè)安全系統(tǒng)必須做出的最大努力。安全性設(shè)計(jì)思路和方法應(yīng)考慮能源的類型以及能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換的速度/大小。穩(wěn)定的炸藥v.s.汽油汽油比炸藥更容易引爆；炸藥爆炸的能量轉(zhuǎn)換和釋放速度更大。兩輛汽車相撞損例。對(duì)，慮安全性設(shè)計(jì)和分析具體的系統(tǒng)進(jìn)行分確定可能發(fā)生最大防止能量轉(zhuǎn)移或失壞的嚴(yán)重程度與汽車的動(dòng)能成比人員必須了解這些事實(shí)，析，如進(jìn)行初步危險(xiǎn)分析能量失控釋放的地方，考控的方法。8/27/20239北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性設(shè)計(jì)思路和方法2、固有安全性設(shè)計(jì)?安全性水平。哪些危險(xiǎn)可能存在；?應(yīng)規(guī)定的最終限制；自動(dòng)保持這些限制的方法。固有安全性是產(chǎn)品設(shè)?通計(jì)過所設(shè)賦計(jì)消予除的棱安邊、全銳性角，等，進(jìn)防行止固割傷有、刺傷；使用不易燃材料，以防止著火；安全性設(shè)計(jì)是避免事?采故用發(fā)氣生壓或的液最壓有系統(tǒng)效代方替法電氣。系它統(tǒng)通，以過避免電設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)和控制氣危起險(xiǎn)火或嚴(yán)過重?zé)嵝?；，確保系統(tǒng)的固有采用液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)，避免壓力容器爆炸；采用整體管道代替多接頭管道，以防止泄露；通過設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)；?采用無(wú)毒或毒性小的物質(zhì)，以防止中毒?？刂莆ｋU(xiǎn)嚴(yán)重性。安全性分析易燃?xì)怏w是一種危險(xiǎn)（源）。8/27/202310北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院每種危險(xiǎn)的嚴(yán)重性等級(jí)；?要確保易燃?xì)怏w泄漏的濃度不可超過可燃濃度下限的20%，一旦超過則通風(fēng)降低其濃度。安全性設(shè)計(jì)思路和方法3、隔離隔離是最常用的安全性措施。采用機(jī)械分離、護(hù)板

和柵欄等措施，將已確定的危險(xiǎn)同人員或設(shè)備隔開。隔離可用于分離接觸在一起會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的不相容器材，如將燃料、氧化劑和火源隔離，防止著火。也可用于控制失控能量釋放的影響，如將易爆器材通常裝在專用容器中運(yùn)輸和貯存。還用于防止放射源等有害物質(zhì)對(duì)人體的傷害，如電焊工用面罩防止電弧所產(chǎn)生的輻射。8/27/202311北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202312北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院常見的隔離示例：將極高壓部件和電路安裝在保護(hù)罩、屏蔽間或柵欄中；在熱源和可能因熱產(chǎn)生有害影響的材料之間采用隔熱層；封裝電路防止潮氣或腐蝕性物質(zhì)的有害影響；使用止動(dòng)器來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)到對(duì)人員或裝備有害的區(qū)域；在激光器、X射線設(shè)備和裝置上采用防輻射罩；采用帶鎖的門、蓋板來限制接近運(yùn)行的機(jī)械或高壓設(shè)備。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202313北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院4、閉鎖、鎖定和聯(lián)鎖閉鎖防止某事件發(fā)生或防止人、物進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域；反之，鎖定保持某事件或狀態(tài)，或避免人、物等脫離安全的限制區(qū)域。將開關(guān)鎖在開路位置，防止電路接通是閉鎖；將開關(guān)鎖在閉路位置，防止電路切斷成為鎖定。類型工作方式彈藥的保險(xiǎn)和解除保險(xiǎn)裝置防止在點(diǎn)火前引爆螺母和螺栓上的保險(xiǎn)絲防止振動(dòng)使緊固件松動(dòng)電氣開關(guān)閉鎖桿防止電路誤接通防止車輛運(yùn)行的擋塊當(dāng)車輛被頂起時(shí)，防止車輛沿地面運(yùn)動(dòng)電源開關(guān)鎖定裝置防止重要設(shè)備斷電安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202314北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院

4、閉鎖、鎖定和聯(lián)鎖聯(lián)鎖裝置規(guī)定了事件發(fā)生的次序，從而避免事件的意外組合。電氣設(shè)備常采用聯(lián)鎖裝置。在意外情況下，聯(lián)鎖可盡量降低某事件B意外出現(xiàn)的可能性。它要求操作人員在執(zhí)行事件B之前要先完成一個(gè)有意的動(dòng)作A。例如，在扳動(dòng)某個(gè)關(guān)鍵性開關(guān)之前，操作人員必須首先打開保護(hù)開關(guān)的外罩。在某種危險(xiǎn)狀態(tài)下，為確保操作人員的安全。例如，在高壓設(shè)備艙的檢查艙門上設(shè)置聯(lián)鎖裝置。在預(yù)定事件發(fā)生前，操作順序是重要的或必要的，而且錯(cuò)誤的順序?qū)?dǎo)致事故發(fā)生，則要求采用聯(lián)鎖。例如，一個(gè)聯(lián)鎖裝置可以要求在啟動(dòng)會(huì)發(fā)熱的系統(tǒng)之前先接通冷卻裝置。安全裝置應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖，使安全裝置被旁路時(shí)設(shè)備不工作。安全性設(shè)計(jì)思路和方法5、概率設(shè)計(jì)和損傷容限概率設(shè)計(jì)采用安全系數(shù)法來盡量減少結(jié)構(gòu)或材料的故障，使結(jié)構(gòu)或材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于可能承受應(yīng)力的計(jì)算值。例如，飛機(jī)和壓力容器結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)分別是1.5和3~5。實(shí)際使用中，強(qiáng)度和應(yīng)力都是遵循某種分布的隨機(jī)變量，即使強(qiáng)度均值大于壓力均值，由于分布的分散性，可能是實(shí)際應(yīng)力大于實(shí)際強(qiáng)度，從而使設(shè)備下，

66及材料破壞而引發(fā)事故。?理論計(jì)算，在材料強(qiáng)度均值相同，安全系數(shù)相同的情況由于應(yīng)力和強(qiáng)度的離散程度變化，其可靠度值可在0.91至0.6628之間變化。8/27/202315北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202316北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院提供產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性及安全性的方法提高結(jié)構(gòu)的平均強(qiáng)度（更換材料）降低結(jié)構(gòu)的平均應(yīng)力（不能影響性能）減少應(yīng)力變化（通常很難）減少?gòu)?qiáng)度變化（改進(jìn)生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制措施）從統(tǒng)計(jì)學(xué)來說，應(yīng)力和強(qiáng)度的分布曲線永遠(yuǎn)相交，但在實(shí)際工作中，當(dāng)最小強(qiáng)度大于最大應(yīng)力時(shí)，認(rèn)為它們不會(huì)相交，該產(chǎn)品存在安全裕度。安全裕度可表示為最小強(qiáng)度與最大應(yīng)力之比，或應(yīng)力不超過屈服強(qiáng)度的90%的狀態(tài)。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202317北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院5、概率設(shè)計(jì)和損傷容限（續(xù)）損傷容限是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的無(wú)維修使用期內(nèi)，能夠耐受由缺陷、裂紋或其他損傷引起的破壞而不損害使用安全的能力。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕開裂和其他意外損傷，任何可經(jīng)受設(shè)計(jì)載荷的結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)生某種程度損傷的情況下均可承受使用載荷。如果這種損傷是可檢測(cè)的，那么可通過定期檢查一批使用中系統(tǒng)來保持其安全性裂紋檢測(cè)周期（最重要）裂紋臨界尺寸損傷可檢測(cè)性安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202318北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院損傷容限設(shè)計(jì)基本程序：在考慮存在意外損傷的情況下，假設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在初始裂紋，因此可根據(jù)所具有的檢測(cè)能力確定初始裂紋尺寸；根據(jù)“剩余強(qiáng)度不小于破損安全載荷”原則，確定裂紋的臨界尺寸；對(duì)帶裂紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷裂分析或試驗(yàn)確定裂紋檢測(cè)周期；根據(jù)裂紋檢測(cè)周期制定系統(tǒng)的檢修周期；通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定期檢修，可以保證系統(tǒng)中安全關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用壽命期內(nèi)不破壞，從而保證系統(tǒng)使用安全。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202319北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院6、降額使電子元器件以承受低于其額定值的應(yīng)力方式使用。相當(dāng)于機(jī)械設(shè)備采用安全系數(shù)法。實(shí)現(xiàn)降額的方法是降低元器件的工作應(yīng)力，或提高元器件的強(qiáng)度。降額常常表現(xiàn)為體積、重量、費(fèi)用和故障率之間的一種權(quán)衡。降額量增大將增加體積、重量和費(fèi)用，并增加設(shè)計(jì)的困難程度。如果降額量太大還可能導(dǎo)致現(xiàn)有器件不能執(zhí)行其功能。I級(jí)降額，對(duì)可靠性、安全性改善最大，用于最關(guān)鍵的設(shè)備。II級(jí)降額，明顯改善可靠性，用于影響任務(wù)的設(shè)備。III級(jí)降額，不危及安全的設(shè)備。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202320北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院電子元器件的降額參數(shù)，主要取決于對(duì)元器件故障率起主要影響的因素溫度、功率、電流和電壓等。電容的降額參數(shù)為電壓與溫度；電感的降額參數(shù)為電流、電壓和溫度；二極管的降額參數(shù)為功率、電壓和溫度。各種元器件降額準(zhǔn)則詳見GJB/Z

35“元器件降額準(zhǔn)則”。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202321北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院7、冗余通過采用多個(gè)部件或多個(gè)通道來實(shí)現(xiàn)同一功能以達(dá)到提高系統(tǒng)安全性及可靠性的目的。冗余技術(shù)一般是當(dāng)采用降額等方法不能解決系統(tǒng)的安全性和可靠性問題，或當(dāng)改進(jìn)產(chǎn)品所需的費(fèi)用比采用冗余單元更多采用的唯一方法。工作冗余；備用冗余；表決冗余；N中取K冗余；動(dòng)態(tài)冗余。冗余往往意味著增加重量、體積、復(fù)雜性、備件、維修、費(fèi)用和研制時(shí)間。采用冗余設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意防止共因（模）故障安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202322北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院共因故障：由于同一個(gè)原因?qū)е孪到y(tǒng)內(nèi)多個(gè)部件同時(shí)發(fā)生故障的現(xiàn)象。如果多個(gè)同時(shí)故障的部件的故障模式相同，則稱為共模故障?？煽啃苑治鐾ǔ＜僭O(shè)系統(tǒng)故障之間是相互獨(dú)立的，由此可推出同時(shí)發(fā)生2個(gè)故障是小概率事件。而共因問題打破的獨(dú)立性假設(shè)，對(duì)系統(tǒng)的可靠性有顯著影響。現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，在考慮共因（模）問題情況下，故障率將提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202323北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院8、狀態(tài)監(jiān)控持續(xù)地對(duì)諸如溫度、壓力等所選擇的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，以確保該參數(shù)不會(huì)達(dá)到可能導(dǎo)致意外事故發(fā)生的危

險(xiǎn)程度。監(jiān)控內(nèi)容包括：系統(tǒng)或某一部分是否準(zhǔn)備好投入工作，或正在按規(guī)定計(jì)劃良好地工作；是否提供所要求的輸入；是否產(chǎn)生所要求的輸出；是否存在規(guī)定的條件；是否超過固定的限制；測(cè)量的參數(shù)是否異常。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202324北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院8、狀態(tài)監(jiān)控監(jiān)控過程包括：檢測(cè)、測(cè)量、判斷、響應(yīng)監(jiān)控裝置顯著增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，應(yīng)認(rèn)真權(quán)衡，以免使監(jiān)控裝置的效果被復(fù)雜性抵消。監(jiān)控裝置的

工作必須具有最高的可靠性水平。監(jiān)控裝置：樓宇煙霧檢測(cè)自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)：能夠連續(xù)監(jiān)控若干發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)部件壽命，起動(dòng)駕駛艙里的告警裝置，在發(fā)動(dòng)機(jī)超過工作極限時(shí)，記錄參數(shù)供飛行后分析。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202325北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院9、故障-安全故障-安全設(shè)計(jì)確保故障不會(huì)影響系統(tǒng)安全，或使系統(tǒng)處于不會(huì)傷害人員或損壞設(shè)備的工作狀態(tài)。故障-安全設(shè)計(jì)包括3類：故障-安全消極設(shè)計(jì)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)使系統(tǒng)停止工作，并且將其能量降低到最低值。如保險(xiǎn)絲或斷路器。故障-安全積極設(shè)計(jì)。在采取糾正措施或啟動(dòng)備用系統(tǒng)之前，使系統(tǒng)保持接通并處于安全狀態(tài)。如紅綠燈系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)換成紅燈亮。故障-安全工作設(shè)計(jì)。能使系統(tǒng)在采取糾正措施前繼續(xù)安全工作。這種類型最可取。閥門不同使用方式就能達(dá)到故障-安全工作設(shè)計(jì)的目的。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202326北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院故障-安全設(shè)計(jì)示例鐵路上信號(hào)機(jī)的開關(guān)信號(hào)器采用重力控制的故障-安全設(shè)計(jì)。如果信號(hào)器電路發(fā)生故障，則信號(hào)機(jī)懸臂在重力作用下降落，發(fā)生警告信號(hào)。飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可放下起落架并將它鎖定在著陸位置，保護(hù)飛機(jī)安全著陸。大型機(jī)車上的氣動(dòng)剎車，當(dāng)空氣軟管破裂或脫落時(shí)會(huì)自行動(dòng)作，剎住車輛。炮彈上的引信，若不能將彈頭射到最小安全距離以外時(shí)，引信不引爆彈頭。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202327北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院10、告警告警通常用于向有關(guān)人員通過危險(xiǎn)、設(shè)備問題和其

它值得注意的狀態(tài)，以便使有關(guān)人員采取糾正措施，避免事故發(fā)生。視覺告警聽覺告警嗅覺告警觸覺告警味覺告警在某些關(guān)鍵情況下，常同時(shí)采用視覺和聽覺等類告警。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202328北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院11、標(biāo)志標(biāo)志是一種很特殊的目視告警和說明手段，是最常用的告警方法。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，不能提供合適的告警被認(rèn)為是一種設(shè)計(jì)缺陷；制造廠或設(shè)計(jì)部門不能提供對(duì)可能導(dǎo)致人員傷亡的危險(xiǎn)的警告是一種失職。告警標(biāo)志應(yīng)包括以下內(nèi)容：引起人員注意的關(guān)鍵詞；對(duì)所防護(hù)危險(xiǎn)的說明；對(duì)避免傷害所需措施的說明；對(duì)不采取規(guī)定措施的后果的簡(jiǎn)要說明；也可對(duì)忽視告警造成損傷后的補(bǔ)救措施加以說明，如解毒劑的使用、電擊事件的急救說明。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202329北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院標(biāo)志設(shè)計(jì)的原則和方法警告詞，如“注意”，“警告”，“危險(xiǎn)”。色碼，如橙色表示“警告”，黃色表示“注意”。位置，易于看到和閱讀的地方。設(shè)備與手冊(cè)，設(shè)備上的標(biāo)志必須與使用和維護(hù)手冊(cè)上的告警相一致。易懂性，標(biāo)志應(yīng)簡(jiǎn)單易懂，不會(huì)產(chǎn)生誤解，如采用標(biāo)志與和符號(hào)來表達(dá)告警信息。一致性，避免用不同的告警詞或符號(hào)表達(dá)相同的意思、或用同一種符號(hào)來表示不同的含義。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202330北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院12、損傷抑制只要存在危險(xiǎn)，盡管可能性很小，總存在導(dǎo)致事故的可能性，但目前尚不可能準(zhǔn)確確定事故何時(shí)將發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)人員必須采取各種可能抑制損傷的的方法，盡可能保證即使發(fā)生了事故，人員和設(shè)備仍可免受損傷。物理隔離，如距離；偏轉(zhuǎn)裝置（炸藥和其它重要設(shè)施之間的隔墻就是一種轉(zhuǎn)向裝置）；限制（有毒液體的儲(chǔ)存罐周圍開設(shè)壕溝，以抑制它們泄露外流）。防護(hù)設(shè)備，它向使用人員提供一個(gè)有限的可控環(huán)境，將使用人員與危險(xiǎn)的有害影響隔離開。如：安全帶、耳塞、太空服。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202331北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院13、逃逸、救生和營(yíng)救逃逸和救生是指人們使用本身攜帶的資源自身救護(hù)所作的努力。營(yíng)救是指其他人員救護(hù)在緊急情況下受到危險(xiǎn)的人員所作的努力。核心是逃逸和救生設(shè)備/營(yíng)救設(shè)備逃逸、救生和營(yíng)救對(duì)于所需的場(chǎng)合來說是極為重要的，但只能作為最后依靠的手段來考慮和應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用安全裝置和規(guī)程，以避免采用逃逸和營(yíng)救設(shè)備。然而在危險(xiǎn)不可能完全消除時(shí)，必須采用逃逸、救生和營(yíng)救設(shè)備。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202332北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院13、逃逸、救生和營(yíng)救逃逸、救生和營(yíng)救設(shè)備的故障所造成的影響可能比不采用這類設(shè)備的后果更糟，甚至?xí)仍鹿试斐傻膫龈蟆＿@些設(shè)備必須作為系統(tǒng)的關(guān)鍵項(xiàng)目來處理。逃逸設(shè)備用于使操作人員逃出危險(xiǎn)區(qū)；救生設(shè)備確保逃出危險(xiǎn)區(qū)的操作人員仍處于安全狀態(tài)。飛機(jī)的彈射座椅屬于逃逸設(shè)備；飛行員的護(hù)罩、降落傘、供氧設(shè)備、救生筏、飛行服和食品以及武器和衛(wèi)星通訊設(shè)備是救生設(shè)備。營(yíng)救設(shè)備則根據(jù)需要有專門設(shè)計(jì)、通用設(shè)備甚至臨時(shí)調(diào)用設(shè)備。營(yíng)救設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量滿足不同類型營(yíng)救人員的操作。安全性設(shè)計(jì)思路和方法安置在火箭最頂端的逃逸塔長(zhǎng)約8米，形狀酷似一根巨大的避雷針，火箭的低空逃逸就是通過逃逸塔來實(shí)現(xiàn)的。低空逃逸是指起飛前30分鐘到起飛后2分鐘即火箭拋逃逸塔前，其中包括在發(fā)射臺(tái)上的逃

逸。8/27/202333北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202334北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院14、薄弱環(huán)節(jié)所謂薄弱環(huán)節(jié)指的是系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的部分，它將在系統(tǒng)的其它部分出故障并造成嚴(yán)重的設(shè)備或人員傷亡之前發(fā)生故障，因此可以利用薄弱環(huán)節(jié)來限制故障、偶然事件或事故所造成的損傷。電薄弱環(huán)節(jié)：在電路中采用的保險(xiǎn)絲（熔斷器）是最常用的電薄弱環(huán)節(jié)。熱薄弱環(huán)節(jié)：蒸發(fā)器的易熔塞。在正常情況下該孔塞位于水面下，靠水冷卻；如果水位低于塞的位置，孔塞熔化，蒸氣從該孔排出，使壓力降低。機(jī)械薄弱環(huán)節(jié)：靠壓力起作用的機(jī)構(gòu)保險(xiǎn)膜，如壓力滅火器的安全隔膜，當(dāng)滅火器由于過熱而使壓力過大，則隔膜就會(huì)破裂，是滅火器的內(nèi)部壓力保持在規(guī)定的限度內(nèi)。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202335北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中某些低強(qiáng)度的元件。例如主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)中的剪切銷，它設(shè)計(jì)成持續(xù)過載時(shí)損壞從而避免傳動(dòng)設(shè)備或從動(dòng)設(shè)備損壞。又如直升機(jī)墜毀時(shí)，機(jī)體會(huì)沿某規(guī)定的路線破壞和斷開，是空勤人員或乘客迅速逃逸或被營(yíng)救。當(dāng)薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生故障后，只有等到更換了薄弱環(huán)節(jié)后，設(shè)備才可以再次工作，為克服這一缺點(diǎn)已發(fā)展了無(wú)損的安全裝置。安全性設(shè)計(jì)思路和方法8/27/202336北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院控制能量、消除和控制危險(xiǎn)：最根本的原則；隔離、閉鎖/鎖定和聯(lián)鎖、概率設(shè)計(jì)和損傷容限、降額、冗余：避免發(fā)生事故的手段，通常屬于

保護(hù)裝置；狀態(tài)監(jiān)控、故障-安全：在無(wú)法避免危險(xiǎn)時(shí)，盡量避免損失，事故前；告警、標(biāo)志：對(duì)危險(xiǎn)或事故的提示；損傷抑制、逃逸/逃生和營(yíng)救：事故后盡量降低損失的手段；薄弱環(huán)節(jié)：很特殊但又很有效的方法。安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則8/27/202337北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院控制所有可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)是提高系統(tǒng)的安全性

水平的重要途徑，應(yīng)從控制電氣和電子、機(jī)械、熱、壓力、振動(dòng)、加速度、噪聲、輻射、著火

及爆炸以及毒性等常見的危險(xiǎn)出發(fā)，提出系統(tǒng)

設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循的安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。安全性設(shè)計(jì)通用準(zhǔn)則8/27/202338北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院元器件或零件應(yīng)對(duì)諸如溫度、壓力、電壓、電流和功率等參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)降額；應(yīng)提供適當(dāng)?shù)拿芊庖苑劳鈦砦?，包括濕氣或其他流體，的進(jìn)入；應(yīng)考慮熱應(yīng)力及不同的熱膨脹的影響；應(yīng)采取措施限制安裝的減震器上的設(shè)備的運(yùn)動(dòng)；應(yīng)考慮溫度（高溫/低溫）的要求，如通風(fēng)、冷卻裝置；應(yīng)采用故障-安全設(shè)計(jì)；應(yīng)采用防差錯(cuò)設(shè)計(jì)。安全性設(shè)計(jì)通用準(zhǔn)則8/27/202339北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院應(yīng)對(duì)災(zāi)難的故障模式和影響進(jìn)行分析；最輕重量的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、可靠性和安全性要求；在可能的情況下應(yīng)防止二次故障；應(yīng)使可能造成災(zāi)難性故障的零部件數(shù)量減少的最低限度；在緊密接觸的地方應(yīng)限制采用不同的金屬；應(yīng)采用抗腐蝕的材料和涂料。化工產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)8/27/202340北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院防著火、爆炸危險(xiǎn)防毒防塵防壓力危險(xiǎn)防化學(xué)危險(xiǎn)安全防護(hù)防著火爆炸危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)8/27/202341北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院控制可燃可爆物質(zhì)取代或控制用量加強(qiáng)密閉注意通風(fēng)排氣惰性化工藝參數(shù)的控制溫度控制控制投料速度和料比超量雜質(zhì)和副反應(yīng)的控制監(jiān)控空氣中易燃易爆物質(zhì)的含量著火源及其控制明火及高溫表面控制防止摩擦與撞擊防止電氣火花防毒防塵設(shè)計(jì)8/27/202342北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院防毒技術(shù)措施采用無(wú)毒、低毒的物料或工藝生產(chǎn)裝置密閉化、管道化和機(jī)械化通風(fēng)有毒氣體的凈化回收隔離操作和自動(dòng)化控制防塵除塵措施新工藝、新技術(shù)濕法作業(yè)，防止粉塵飛揚(yáng)采用密閉環(huán)境除塵（機(jī)械、電、濕式、過濾）個(gè)人防護(hù)皮膚防護(hù)呼吸防護(hù)防化學(xué)危險(xiǎn)設(shè)計(jì)8/27/202343北航可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院盡量避免猛烈分解型化合物與有機(jī)物接觸使用氧化抑制劑或溫度控制采用二氧化碳或氮?dú)獾确€(wěn)定物質(zhì)控制反應(yīng)速度防止腐蝕現(xiàn)象金屬表面涂保護(hù)層除去金屬表面的潮氣或雜質(zhì)使用惰性氣體形成保護(hù)膜安全防護(hù)設(shè)計(jì)8/27/202344北航