第三章-安全评价原理与模型

1第三章安全评价原理与模型3.1安全评价原理安全评价的思维方式和依据的理论统称为安全评价原理。常用的安全评价原理有相关性原理、类推原理、惯性原理和量变到质变原理等。23.1安全评价原理3.1.1相关原理相关性是指一个系统，其属性、特征与事故和职业危害存在着因果的相关性。这是系统因果评价方法的理论基础。33.1安全评价原理3.1.1相关原理1.系统的基本特征安全评价把研究的所有对象都视为系统。系统都具有以下普遍的基本特征。(1)目的性：任何系统都具有目的性，要实现一定的目标(功能)。(2)集合性：指一个系统是由若干个元素组成的一个有机联系的整体，或是由各层次的要素(子系统、单元、元素集)集合组成的一个有机联系的整体。(3)相关性：即一个系统内部各要素(或元素)之间存在着相互影响、相互作用、相互依赖的有机联系，通过综合协调，实现系统的整体功能。(4)阶层性：在大多数系统中，存在着多阶层性，通过彼此作用，互相影响、制约，形成一个系统整体。(5)整体性：系统的要素集、相关关系集、各阶层构成了系统的整体。(6)适应性：系统对外部环境的变化有着一定的适应性。43.1安全评价原理3.1.1相关原理2.系统的结构系统的结构可用下列公式表达：E＝Maxƒ（X，R，C)式中E——最优结合效果；X——系统组成的要素集，即组成系统的所有元素；R——系统组成要素的相关关系集，即系统各元素之间的所有相关关系；C——系统组成的要素及其相关关系在各阶层上可能的分布形式；ƒ(X，R，C)——X，R，C的结合效果函数。对系统的要素集(X)、关系集(R)和层次分布形式(C)的分析，可阐明系统整体的性质。要使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优结合，才能产生最优的结合效果E。53.1安全评价原理3.1.1相关原理2.系统的结构例如：一个生产系统一般是由若干生产装置、物料、人员(X集)集合组成的；其工艺过程是在人、机、物料、作业环境结合过程(人控制的物理、化学过程)中进行的(R集)；生产设备的可靠性、人的行为的安全性、安全管理的有效性等因素层次上存在各种分布关系(C集)。安全评价的目的，就是寻求系统在最佳生产(运行)状态下的最安全的有机结合。63.1安全评价原理3.1.1相关原理2.系统的结构例如：要调查、研究构成工厂的所有要素(人、机、物料、环境等)，明确它们之间存在的相互影响、相互作用、相互制约的关系和这些关系在系统的不同层次中的不同表现形式等。73.1安全评价原理3.1.1相关原理2.系统的结构例如：用加权平均法进行生产经营单位安全评价，确定各子系统安全评价的权重系数，实际上就是确定生产经营单位整体与各子系统之间的相关系数。这种权重系数代表了各子系统的安全状况对生产经营单位整体安全状况的影响大小，也代表了各子系统的危险性在生产经营单位整体危险性中的比重。一般来说，权重系数都是通过大量事故统计资料的分析，权衡事故发生的可能性大小和事故损失的严重程度后确定下来的。83.1安全评价原理3.1.1相关原理3.因果关系有因才有果，这是事物发展变化的规律。事物的原因和结果之间存在着类似函数一样的密切关系。若研究、分析各个系统之间的依存关系和影响程度，就可以探求其变化的特征和规律，并可以预测其未来状态的发展变化趋势。事故和导致事故发生的各种原因(危险因素)之间存在着相关关系，表现为依存关系和因果关系。93.1安全评价原理3.1.1相关原理3.因果关系例如，可燃气体泄漏爆炸事故是由可燃气体泄漏、与空气混合达到爆炸极限和存在点火源3个因素综合作用的结果；而这3个因素又是设计失误、设备故障、安全装置失效、操作失误、环境不良、管理不当等一系列因素造成的。爆炸后果的严重程度又与可燃气体的性质(闪点、燃点、燃烧速度、燃烧热值等)、可燃性气体的爆炸量及空间密闭程度等因素有着密切的关系。在评价中需要分析这些因素的因果关系和相互影响程度，并定量地进行评价。103.1安全评价原理3.1.1相关原理3.因果关系事故的因果关系是：事故的发生是有原因的，而且往往不是由单一原因因素造成的，而是由若干个原因因素耦合在一起导致的。当出现符合事故发生的充分与必要条件时，事故就必然会立即爆发。多一个原因因素不需要，少一个原因因素事故就不会发生。而每一个原因因素又由若干个二次原因因素构成，以此类推三次原因因素、四次原因因素……。113.1安全评价原理3.1.1相关原理3.因果关系123.1安全评价原理3.1.1相关原理3.因果关系消除一次、或二次、或三次……原因因素，破坏发生事故的充分与必要条件，事故就不会产生，这就是采取技术、管理、教育等方面的安全对策措施的理论依据。在评价过程中，借鉴历史、同类系统的数据、典型案例等资料，找出事故发展过程中的相互关系，建立起接近真实系统的数学模型，则评价会取得较好的效果。而且越接近真实系统，评价效果越好，结果越准确。133.1安全评价原理3.1.2类推原理“类推”亦称“类比”。类推推理是人们经常使用的一种逻辑思维方法，常用来作为推出一种新知识的方法。它是根据两个或两类对象之间存在着某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个属性来推出另一个对象具有此种属性的一种推理过程。它在人们认识世界和改造世界的活动中，有着非常重要的作用。它在安全生产、安全评价中，同样也有着特殊的意义和重要的作用。（P14有飞机机翼颤振难题被解决源于蜻蜓翅痣的灵感）143.1安全评价原理3.1.2类推原理其基本模式为：若A，B表示两个不同对象，A有属性P1，P2，…，Pm，Pn，B有属性Pl，P2，…，Pm，且n＞m，则对象B亦具有属性Pn。则对象A与B的推理可用如下公式表示：A有属性P1，P2，…，Pm，Pn，B有属性Pl，P2，…，Pm，所以，B亦具有属性Pnn＞m153.1安全评价原理3.1.2类推原理类比推理的结论是或然性的（不是必然的）。所以，在应用时要注意提高结论的可靠性，其方法有：①要尽量多地列举两个或两类对象所共有或共缺的属性；②两个类比对象所共有或共缺的属性愈本质，则推出的结论愈可靠；③两个类比对象共有或共缺的对象与类推的属性之间具有本质和必然的联系，则推出结论的可靠性就高。163.1安全评价原理3.1.2类推原理类推评价法是经常使用的一种安全评价方法。类推评价法的种类及其应用领域取决于评价对象事件与先导事件之间联系的性质。若这种联系可用数字表示，则称为定量类推；如果这种联系关系只能定性处理，则称为定性类推。173.1安全评价原理3.1.2类推原理1.平衡推算法平衡推算法是根据相互依存的平衡关系来推算所缺的有关指标的方法。例如，利用海因里希关于重伤死亡、轻伤及无伤害事故比例1：29：300的规律，在已知重伤死亡数据的情况下，可推算出轻伤和无伤害事故数据；利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为1：4的关系，从直接经济损失推算间接经济损失和事故总经济损失；利用爆炸破坏情况推算离爆炸中心多远处的冲击波超压(△p，单位为MPa)或爆炸坑(漏斗)的大小，来推算爆炸物的TNT当量。这些都是平衡推算法的应用。183.1安全评价原理3.1.2类推原理2.代替推算法代替推算法是利用具有密切联系(或相似)的有关资料、数据，来代替所缺资料、数据的方法。例如，对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置资料、数据对其进行评价；在职业卫生评价中，人们常常类比同类或类似装置的工业卫生检测数据进行评价。193.1安全评价原理3.1.2类推原理3.因素推算法因素推算法是根据指标之间的联系，从已知因素的数据推算有关未知指标数据的方法例如，已知系统发生事故的概率P和事故损失严重程度S，就可利用风险率R与P，S的关系来求得风险率R：R=PS203.1安全评价原理3.1.2类推原理4.抽样推算法抽样推算法是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。这种方法是数理统计分析中常用的方法，是以部分样本代表整个样本空间来对总体进行统计分析的一种方法。（路面检验）213.1安全评价原理3.1.2类推原理5.比例推算法比例推算法是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、地区、部门或单位的实际比例，推算另一类似时期、地区、部门或单位有关指标的方法。例如，控制图法的控制中心线的确定，是根据上一个统计期间的平均事故率来确定的。国外各行业安全指标的确定；通常也都是根据前几年的年度事故平均数值来确定的。（熟悉的股票指数走向）223.1安全评价原理3.1.2类推原理6.概率推算法概率是指某一事件发生的可能性大小。事故的发生是一种随机事件，任何随机事件，在一定条件下是否发生是没有规律的，但其发生概率是一客观存在的定值。因此，根据有限的实际统计资料，采用概率论和数理统计方法可求出随机事件出现各种状态的概率。可以用概率值来预测未来系统发生事故可能性的大小，以此来衡量系统危险性的大小、安全程度的高低。美国原子能委员会《核电站风险报告》采用的方法基本上是概率推算法。233.1安全评价原理3.1.3惯性原理任何事物在其发展过程中，从过去到现在以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或评价系统的未来发展趋势。例如，从一个单位过去的安全生产状况、事故统计资料，可以找出安全生产及事故发展变化趋势，推测其未来安全状态。243.1安全评价原理3.1.3惯性原理利用惯性原理进行评价时应注意以下两点。1.惯性的大小惯性越大，影响越大；反之，则影响越小。例如，一个生产经营单位如果疏于管理，违章作业、违章指挥、违反劳动纪律严重，事故就多，若任其发展则会愈演愈烈，而且有加速的态势，惯性越来越大。对此，必须立即采取相应对策措施，破坏这种格局，亦即中止或使这种不良惯性改向，才能防止事故的发生。2.惯性的趋势一系统的惯性是这个系统内各个内部因素之问互相联系、互相影响，互相作用，按照一定的规律发展变化的一种状态趋势。因此，只有当系统是稳定的，受外部环境和内部因素影响产生的变化较小时，其内在联系和基本特征才可能延续下去，该系统所表现的惯性发展结果才基本符合实际。但是，绝对稳定的系统是没有的，因为事物发展的惯性在受外力作用时，可使其加速或减速甚至改变方向。这样就需要对一个系统的评价进行修正，即在系统主要方面不变、而其他方面有所偏离时，就应根据其偏离程度对所出现的偏离现象进行修正。253.1安全评价原理3.1.4量变到质变原理任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着从量变到质变的过程。在评价一个系统的安全时，也都离不开从量变到质变的原理。263.1安全评价原理3.1.4量变到质变原理例如，许多定量评价方法中，有关危险等级的划分无不一一应用着量变到质变的原理。道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第七版)中，关于按F&EI(火灾、爆炸指数)划分的危险等级，从1至≥159的量变到质变的变化过程见下表。危险等级火灾、爆炸指数最轻≤60较轻61～96中等97～127很大128～158非常大≥159273.1安全评价原理3.1.4量变到质变原理而在评价结论中，“中等”级及其以下的级别是“可以接受的”(在提出对策措施时可不考虑)，而“很大”级、“非常大”级则是“不能接受的”(应考虑对策措施)。P16有关于噪声115dB、爆炸冲击波0.1MPa、心脏停止跳动4分钟内复苏率50%的例子。因此，在安全评价时，考虑各种危险、有害因素对人体的危害，以及采用的评价方法进行等级划分等，均需要应用量变到质变的原理。283.2安全评价模型3.2.1安全评价模型简介在研究实际系统时，为了便于试验、分析、评价和预测，总是先设法对所要研究的系统的结构形态或运动状态进行描述、模拟和抽象。它是对系统或过程的一种简化，虽然不再包括原系统或过程的全部特征，但能描述原系统或过程输入、中间过程和输出的本质性的特征，并与