第1章-安全系统工程概论

2020/2/261安全系统工程SafetySystemEngineering主讲人：张玉龙TEL：15135154673E-Mail：[e-mail]:5652221102020/2/262第一章安全系统工程概论重点：准确理解系统与系统工程、安全与系统安全、安全系统工程，系统安全分析、安全评价和安全措施和人-机-环境系统等基本概念。难点：准确理解系统与系统工程、安全与系统安全、安全系统工程，系统安全分析、安全评价和安全措施和人-机-环境系统等基本概念。安全系统工程安全科学与工程《安全系统工程》是20世纪60年代迅速发展起来的一门新学科，是系统工程的一个重要分支，是工矿企业安全生产最有成效的、科学的分析技术和管理理论。目的：在于研究系统的危险及其原因和过程，以及事故如何预防等问题。安全系统工程是以安全学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段，对系统风险进行分析、评价、控制，以期实现系统及其全过程安全目标的科学技术，是现代科技发展的必然产物，是安全科学学科的重要分支。注：安全系统工程是一门涉及自然科学和社会科学的横断学科。2020/2/2651.1系统论简介1.1.1系统的定义我国科学家钱学森对系统的定义为：“把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。安全系统工程第一节基本概念自然系统和人造系统；封闭系统与开放系统；静态系统与动态系统；实体系统与概念系统；宏观系统与微观系统；软件系统与硬件系统。分类2020/2/267安全系统工程1.1.3系统的特征：从系统的定义可以看出系统具有整体性、目的性、有序性、相关性、环境适应性、动态性等六个基本特征。（1）整体性。系统是由两个或两个以上相互区别的要素（元件或子系统）组成的整体，而且各个要素都服从实现整体最优目标的需要。构成系统的各要素虽然具有不同的性能，但它们通过综合、统一（而不是简单拼凑）形成的整体就具备了新的特定功能，就是说，系统作为一个整体才能发挥其应有功能。所以，系统的观点是一种整体的观点，一种综合的思想方法。（2）目的性。任何系统都是为完成某种任务或实现某种目的而发挥其特定功能的。要达到系统的既定目的，就必须赋予系统规定的功能，这就需要在系统的整体个生命周期，即系统的规划、设计、试验、制造和使用等阶段，对系统采取最优规划、最优设计、最优控制、最优管理等优化措施。2020/2/268（3）有序性。系统有序性主要表现在系统空间结构的层次性和系统发展的时间顺序性。系统可分成若干子系统和更小的子系统，而该系统又是其所属系统的子系统。这种系统的分割形式表现为系统空间结构的层次性。别外，系统的生命过程也是有序的，它总是要经历孕育、诞生、发展、成熟、衰老、消亡的过程，这一过程表现为系统发展的有序性。系统的分析、评价、管理都应考虑系统的有序性。（4）相关性。构成系统的各要素之间、要素与子系统之间、系统与环境之间都存在着相互联系、相互依赖、相互作用的特殊关系，通过这些关系使系统有机地联系在一起，发挥其特定功能。即系统的各元素不仅都为完成某种任务而起作用，而且任一元素的变化也都会影响其他任务的完成。有些要素彼此关联，有些要素相互排斥，有些要素则互不相干。例如生产班组管理系统的人员增加或减少，就会影响到设备装置、工时安排的改变。2020/2/269（5）环境适应性。系统是由许多特定部分组成的有机集合体，而这个集合体以外的部分就是系统的环境。系统从环境中获取必要的物质、能量和信息、经过系统的加工、处理和转化，产生新的物质、能量和信息，然后再提供给环境。另一方面，环境也会对系统产生干扰或限制，即约束条件。环境特性的变化往往能够引起系统特性的变化，系统要实现预定的目标或功能，必须能够适应外部环境的变化。研究系统时，必须重视环境对系统的影响。（6）动态性。世界上没有一成不变的系统。系统不仅作为状态而存在，而且具有时间性的程序。整个人类社会和自然环境的运行中，系统中的各个元素、子系统，都是随着时间的改变而不断改变的。2020/2/26101.2.2系统工程的定义系统工程是对系统进行合理规划、研究、设计和运行管理的思想、步骤、组织和技巧等的总称，它是以实现系统最优化为目的的一门基础科学，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。这个定义表示：①系统工程属工程技术范畴，主要是组织管理各类工程的方法论，即组织管理工程；②系统工程是解决系统整体及其全过程优化问题的工程技术；③系统工程对所有系统都具有普遍适用性。这种方法论的基础就是系统分析的观点，即一种“由上而下”、“由总而细”的方法。它不着眼于个别单元的性能是否优良，而是要求巧妙地利用单元间或子系统之间的相互配合与联系，来优化整个系统的性能，以求得整体的最佳方案。2020/2/26111.4安全系统工程1.4.1基本概念1．安全与危险安全，是指免遭不可接受危险的伤害。它是一种使伤害或损害的风险限制在可以接受的水平的状态。安全程度用安全性指标来衡量。危险，是指存在引起人身伤亡、设备破坏或降低完成预定功能能力的状态。安全是相对的，危险是绝对的。2020/2/2612安全的属性（补充内容）安全的自然属性安全的社会属性2020/2/2613可从两个方面讨论:其一，安全是人的生理与心理需要，或者是由生命及生的欲望决定了的自我保护意识，这是天生的，是安全存在的主动因素。其二，安全是人类对天灾的无奈以及新陈代谢、生老病死的规律不可抗拒，使人们不得不把生命安全经常提到议事日程，这虽然是被动因素，但它与前一个主动因素相结合，就决定安全是自古以来人类生活、生存、进步的永恒的主题。安全的自然属性（naturalpropertyofsafety）2020/2/2614可以从政治、经济和社会环境三个方面进行讨论：政治方面：自从人类有组织活动以来，社会安定、有序、进步始终是各社会阶段追求的目标，而这一目标实现的重要标志之一就是安全，这是社会促进安全的主动因素。但是，人类的社会活动，例如:政治、军事、文化、社交，有的对安全直接起破坏作用有的间接影响着安全。安全的社会属性(socialpropertyofsafety)2020/2/2615安全的社会属性(socialpropertyofsafety)经济方面：人类的经济活动，例如：生产活动、高技术灾害(化学品致灾、核事故隐患、电磁环境公害、航天、航空事故)、交通灾害，是自人类开展经济活动以来就存在的突出的安全问题。环境问题：如今更加突出的一个安全问题是环境问题。因此，世界职业安全卫生大会上，与会专家指出：向21世纪人们提出的挑战性问题是“环境、安全、健康问题”，是一个严重影响国民经济可持续发展的大问题。2020/2/26162．安全标准技术、资金等因素的制约，危险是不可能完全杜绝的。安全标准实际上是一个社会各方面可以接受的危险度。确定安全标准的方法有统计法和风险与收益比较法。1.4.2安全系统及其特点1．安全系统的概念安全系统是以人为中心，包括安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等部分组成，以消除伤害、疾病、损失，实现安全生产为目的的有机整体，它是生产系统的一个重要组成部分。2．安全系统的特点系统性开放性确定性与非确定性有序与无序的统一性突变性或畸变性。2020/2/26173．安全的动力学特征安全系统是物质系统。安全系统既可能是自组织的，也可能是被组织的，也可能是两者兼而有之。对安全来说，所谓外界的特定干预主要是指社会属性中的被动因素。一旦安全过程出现被组织的情况，如不可预见的天灾、地震、战争、纵火、瞎指挥、违规操作等等，则会发生灾难或事故。1.4.3安全系统工程简介1.安全系统工程的定义安全系统工程是指应用系统工程的基本原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最佳状态的一门综合性技术科学。2020/2/2618安全系统工程定义的理解：（1）安全系统工程是系统工程在安全工程学中的应用，安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学。（2）安全系统工程追求的是整个系统或系统运行全过程的安全。（3）安全系统工程的核心是系统危险因素的识别、分析，系统风险评价和系统安全决策与事故控制。（4）安全系统工程要达到的预期安全目标将是系统风险控制在人们能够容忍的限度以内，也就是在现有经济技术条件下，最经济、最有效地控制事故，使系统风险在安全指标以下。2020/2/26192.安全系统工程的任务（1）危险源辨识；（2）分析、预测危险源由触发因素作用而引发事故的类型及后果；（3）设计和选用安全措施方案，进行安全决策；（4）安全措施和对策的实施；（5）对措施效果做出总体评价；（6）不断改进，以求最佳措施效果，使系统达到最佳安全状态。2020/2/26203.安全系统工程的应用步骤（1）收集资料，掌握情况；（2）建立系统模型（结构、数学、逻辑模型）；（3）危险源辨识与分析；（4）危险性评价；（5）控制方案与方案比较；（6）最优化决策；（7）决策计划的执行与检查。2020/2/2621图1-1安全系统典型的组成因素及其关系图1.4.4安全系统工程的研究对象任何一个生产系统地都包括三个部分，即从事生产活动的操作人员和管理人员，生产必需的机器设备、厂房等物质条件，以及生产活动所处的环境。这三个部分构成一个“人—机—环境”系统，每一部分就是该系统的一个子系统，称为人子系统、机器子系统和环境子和系统。2020/2/26221人子系统:该子系统的安全与否涉及到人的生理和心理因素,以及规章制度、规程标准、管理手段、方法等是否适合人的特性,是否易于为人们所接受的问题。2机器子系统:对于该子系统,不仅要从工件的形状、大小、材料、强度、工艺、设备的可靠性等方面考虑其安全性,而且要考虑仪表、操作部件对人提出的要求,以及从人体测量学、生理学、心理与生理过程有关参数对仪表和操作部件的设计提出要求。3环境子系统:对于该子系统,主要应考虑环境的理化因素和社会因素。理化因素主要有噪声、振动、粉尘、有毒气体、射线、光、温度、湿度、压力、热、化学有害物质等;社会因素有管理制度、工时定额、班组结构、人际关系等。2020/2/26231.4.5安全系统工程的内容主要研究内容包括系统安全分析、系统安全评价、安全决策与控制。1.系统安全分析系统安全分析有安全目标、可选用方案、系统模式、评价标准、方案选优等五个基本要素和程序。（1）把所研究的生产过程或作业形态作为一个整体，确定安全目标，系统地提出问题，确定明确的分析范围。（2）将工艺过程或作业形态分成几个单元和环节，绘制流程图，选择评价系统功能的指标或顶端事件。（3）确定终端事件，应用数学模式或图表形式及有关符号，以使系统数量化或定型化；将系统的结构和功能加以抽象化，将其因果关系、层次及逻辑结构变换为图像模型。2020/2/2624（4）分析系统的现状及其组成部分，测定与诊断可能发生的事故的危险性，灾害后果，分析并确定导致危险的各个事件的发生条件及其相互关系，建立数学模型或进行数学模拟。（5）对已建立的系统，综合采用概率论、数理统计、网络技术、模糊技术、最优化技术等数学方法，对各种因素进行数量描述，分析它们之间的数量关系，观察各种因素的数量变化及规律。根据数学模型的分析结论及因果关系，确定可行的措施方案，建立消除危险、防止危险转化或条件偶合的控制系统。2020/2/26252.系统安全评价安全评价的目的是为决策提供依据。系统安全评价往往要以系统安全分析为基础，通过分析，了解和掌握系统存在的危险因素，但不一定要对所有危险因素采取措施。而是通过评价掌握系统的事故风险大小，以此与预定的系统安全指标相比较，如果超出指标，则应对系统的主要危险因素采取控制措施，使其降至该标准以下。这就是系统安全评价的任务。3.安全决策与控制任何一项系统安全分析技术或系统安全评价技术